Teknologi kawalan PWM motor DC berdasarkan 80C196KC dan L298N
Motor DC digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang kerana prestasi peraturan kelajuan yang sangat baik, tork permulaan yang besar dan keupayaan beban yang kuat. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, struktur dan kaedah kawalan motor DC telah mengalami perubahan besar. Dengan komputer yang memasuki medan kawalan dan kemunculan komponen kuasa elektronik kuasa baru, peraturan kelajuan PWM (pulsewidthmodulaTIon) telah menjadi cara baru bagi peraturan kelajuan motor DC. Dan kerana kekerapan beralih tinggi, operasi yang stabil pada kelajuan rendah, prestasi dinamik yang sangat baik, kecekapan yang tinggi, dan lain-lain, ia digunakan secara meluas dalam peraturan laju motor DC.
2, berdasarkan prinsip kerja sistem kawalan laju PWM
Modulasi lebar PWM atau denyut nadi merujuk kepada penggunaan ciri pensuisan transistor kuasa tinggi untuk memodulasi bekalan kuasa voltan tetap DC, menghidupkan dan mematikan pada kekerapan yang tetap, dan mengubah panjang dan mematikan masa dalam kitaran sebagai diperlukan. Kelajuan motor dikawal dengan menukar kitaran tugas voltan pada motor servo DC untuk mengubah magnitud voltan purata. Oleh itu, ia sering dirujuk sebagai peranti pemacu suis.
Mengubah kitaran tugas biasanya mempunyai dua mod: PWM dan PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM adalah dengan menukar lebar denyut nadi, yang dikenali sebagai pelarasan tetap-tetap. PFM adalah lebar pulangan yang berterusan. Kitaran tugas diubah dengan menukar kekerapan menukar. Oleh kerana resonans mekanikal pada kekerapan tertentu sering menyebabkan getaran dan melolong sistem, PWM digunakan dalam kawalan motor DC. Kaedah kawalannya adalah terutamanya.
3. Reka bentuk sistem kawalan sistem berdasarkan 80C196KC dan L298N
Sistem kawalan kelajuan motor DC berdasarkan 80C196KC dan L298N terdiri daripada sistem minimum MCU, penukar R / D, litar penguat kuasa PWM, litar penukaran A / D dan D / A, dan menerima litar antara muka arahan. Sistem minimum mikrokomputer cip tunggal mengadopsi litar antara luaran tunggal 80C196KC luaran tunggal yang digunakan terutamanya untuk merealisasikan fungsi pemerolehan data, penjanaan isyarat PWM, dan sebagainya.
3.1. Pengenalan kepada L298N Litar Bersepadu Kuasa
Untuk meningkatkan kecekapan sistem dan mengurangkan penggunaan kuasa, litar memandu penguat kuasa menggunakan litar bersepadu L298N berdasarkan kaedah modulasi lebar denyut bipolar H-bridge. L298N adalah penguat kuasa modulasi lebar nadi berprestasi tinggi yang dihasilkan oleh SGS, yang mempunyai ciri-ciri saiz kecil dan keupayaan memandu yang kukuh. Ia mengandungi dua pemandu jambatan voltan tinggi dan jambatan tinggi jambatan H-jambatan. Ia boleh memandu keseluruhan jambatan motor dalam cip tunggal dan boleh memandu motor sehingga 46V dan di bawah 2A.
3.2, DC litar perkakasan sistem kawalan motor
L298N boleh memandu dua motor DC. Oleh kerana sistem kawalan kelajuan adalah struktur paksi tunggal, untuk menggunakan sepenuhnya kapasiti beban litar penguat kuasa, sistem boleh bermula dengan pecutan maksimum dan brek dengan pecutan maksimum. Output digunakan secara selari dengan motor DC kawalan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4, terminal input IN1 dan IN3 disambung selari, IN2 dan IN4 disambung secara selari, terminal output OUT1 dan OUT3 disambung secara selari, dan OUT2 dan OUT4 disambung selari dengan dua hujung motor masing-masing. Terminal pendayakan dikawal oleh HSO1 port keluaran berkelajuan tinggi daripada mikrokomputer cip tunggal.
Mikrokomputer tunggal mikrokomputer 80C196KC memberikan isyarat PWM mengikut gelung kedudukan dan hasil operasi gelung kelajuan. Isyarat PWM secara langsung dikeluarkan ke terminal IN1 (IN3), dan satu saluran dibalikkan ke IN2 (IN4) melalui 7406. Apabila nisbah tugas isyarat analog PWM adalah 50%. Tegasan positif dan negatif di kedua-dua hujung motor ditambah pada masa yang sama. Motor berada dalam kedudukan mikro-goncang pada kedudukan ini, iaitu, dalam keadaan "pelincir kuasa". Apabila nisbah tugas lebih besar daripada 50%, isyarat OUTA voltan lebih besar daripada OUTB, dan motor berputar ke depan, sebaliknya Reverse. Oleh itu, adalah perlu untuk meluruskan keluaran output setiap pautan untuk membentuk maklum balas negatif dan melengkapkan kawalan gelung tertutup. Dengan menukar kitaran tugas PWM untuk mengawal kelajuan motor, stereng motor juga boleh diubah, dan kaedah kawalannya mudah dan boleh dipercayai. Di samping itu, kerana motor adalah jenis gegelung elektrik, daya elektromotip belakang dibentuk apabila motor tiba-tiba berhenti dan tiba-tiba membalikkan. Untuk memastikan operasi biasa cip driver L298N, dua pasang sambungan antara terminal output OUTA, OUTB dan motor DC ditambah. Diod aliran mengalirkan arus ke arah positif atau alasan bekalan kuasa untuk mengelakkan daya elektromotik belakang daripada merosakkan L298N.
3.3, anti-gangguan dan reka bentuk keserasian elektromagnetik
Apabila motor didorong, pensuisan pesat utama elemen pensuisan utama menyebabkan perubahan besar arus dan voltan kuasa yang tidak hanya memberi kesan kepada litar pemanduan tetapi juga memasuki litar kawalan melalui sumber kuasa dan tanah. Di samping itu, apabila motor bermula brek, voltan sementara dijana pada perubahan secara tiba-tiba dalam beban, dan amplitudnya juga lebih tinggi daripada voltan bekalan kuasa, dan kelebihan depannya adalah curam dan jalur frekuensi yang luas, dan litar kawalan adalah input melalui sumber kuasa DC. Oleh itu, reka bentuk keserasian anti-jamming dan elektromagnet juga penting. Sistem ini menggunakan langkah-langkah seperti gelombang rata semasa, deburring, dan perisai.
Gelombang rata semasa: Oleh kerana tenaga serta-merta suis PWM adalah agak besar, penapis RC digunakan untuk penapisan pada hujung output penguat kuasa PWM. Dengan memilih nilai rintangan dan kapasitif yang bersesuaian, harmonik frekuensi tinggi akan ditekan secara berkesan, dan voltan puncak penguat kuasa PWM diserap. Mengurangkan gangguan;
Deburring: Sistem ini meningkatkan kapasitor penapis pada akhir bekalan kuasa. Kapasitor besar dan kecil digunakan secara selari. Kapasitor besar bahu menanggalkan, memfilter dan melicinkan isyarat frekuensi rendah. Kapasitor kecil menghapus parasit frekuensi sederhana dan tinggi dalam rangkaian litar. Gandingan, dengan berkesan mengurangkan burrs spike;
Perisai: Kabel pemacu motor berlipat ganda dan kabel dipisahkan dari kabel lain sebanyak mungkin.
4, pelaksanaan perisian sistem kawalan
Sistem kawalan mengamalkan gabungan kelajuan dan gelung tertutup kedudukan, dan kaedah kawalan kedudukan diambil sebagai contoh untuk memperkenalkan kaedah pelaksanaan perisian. Kawalan kedudukan adalah berdasarkan kepada algoritma kawalan PI klasik, parameter berkadar dan terintegrasi dipermudahkan, dan kawalan PI segmentasi diperkenalkan. Iaitu, ralat yang dihitung dibahagikan, dan pelarasan dilakukan oleh parameter berkadar dan terpenting yang berbeza dalam setiap julat ralat. Pastikan sistem berjalan lebih lancar dan stabil.
Carta alir pelaksanaan perisian tertentu ditunjukkan dalam Rajah 5, iaitu, setelah menerima arahan sudut diberikan, mula-mula mengira maklumat kedudukan sampel dan perbezaan sudut yang diberikan, dan kemudian membahagikan perbezaan ke n bahagian yang sama, sepadan dengan satu set parameter dalam setiap segmen. Kp1 dan ki1 mengambil bahagian dalam kawalan pengantaraan, mengira output kawalan PI dan kemudian menukarnya ke output nilai PWM sepadan.
5, kesimpulannya
Berdasarkan sistem kawalan PWM motor DC 80C196KC dan L298N, isyarat PWM dihasilkan oleh mikrokomputer cip tunggal untuk L298N litar bersepadu kuasa. Kawalan segmentasi klasik PI digunakan untuk merealisasikan kawalan motor. Ia mempunyai ciri-ciri litar mudah dan kawalan mudah. Hasil ujian yang dijalankan menunjukkan bahawa sistem berfungsi dengan stabil dan boleh dipercayai, memenuhi keperluan fungsi peraturan kelajuan, dan telah berjaya diterapkan dalam pelbagai produk udara.
