تكنولوجيا التحكم PWM DC المحرك على أساس 80C196KC و L298N
يتم استخدام محركات DC على نطاق واسع في مختلف المجالات نظرًا لأداءها الممتاز في تنظيم السرعة وعزم الدوران الكبير والقدرة القوية على التحميل الزائد. في السنوات الأخيرة ، شهدت بنية وأساليب التحكم من المحركات DC تغييرات كبيرة. مع دخول الكمبيوتر إلى مجال التحكم وظهور مكونات الطاقة الإلكترونية الجديدة ، أصبح تنظيم السرعة PWM (pulsewidthmodulaTIon) طريقة جديدة لتنظيم سرعة المحرك DC. وبسبب تردد التحويل العالي ، التشغيل المستقر عند السرعة المنخفضة ، الأداء الديناميكي الممتاز ، الكفاءة العالية ، إلخ ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في تنظيم سرعة المحرك DC.
2 ، على أساس مبدأ العمل من نظام مراقبة السرعة PWM
يشير تشكيل عرض PWM أو النبضة إلى استخدام خصائص التحويل الخاصة بالترانزستورات عالية القدرة لتعديل مصدر تيار مستمر للجهد المستمر ، وتشغيله وإيقاف تشغيله عند تردد ثابت ، وتغيير مدة التشغيل والإيقاف في دورة ما بحاجة. يتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير دورة التشغيل للجهد على المحرك الخاص بمحرك سيرفو DC لتغيير حجم الجهد المتوسط. لذلك ، غالبًا ما يشار إليه على أنه جهاز تبديل.
عادة ما يكون لتغيير دورة العمل وضعين: PWM و PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM هي عن طريق تغيير العرض على النبض ، والذي يعرف باسم تعديل التردد الثابت. PFM هو عرض ثابت على النبض. يتم تغيير دورة العمل عن طريق تغيير تردد التبديل. نظرًا لأن الرنين الميكانيكي عند تردد معين يؤدي غالبًا إلى اهتزاز وعواء النظام ، يتم استخدام PWM في التحكم في محرك التيار المستمر. طريقة التحكم بشكل رئيسي.
3. تصميم الأجهزة لنظام التحكم على أساس 80C196KC و L298N
نظام التحكم في سرعة المحرك DC على أساس 80C196KC و L298N يتكون من النظام الحد الأدنى MCU ، محول R / D ، دارة مضخم الطاقة PWM ، دارة تحويل A / D و D / A ، واستقبال دائرة واجهة الأوامر. يعتمد نظام الحد الأدنى للحاسبات الدقيقة أحادية الشريحة على دائرة التوسعة الخارجية 80C196KC أحادية الشريحة 16 بت ، والتي تستخدم بشكل أساسي لتحقيق وظائف اكتساب البيانات ، توليد إشارة PWM ، إلخ.
3.1. مقدمة لدائرة الطاقة المتكاملة L298N
من أجل تحسين كفاءة النظام وتقليل استهلاك الطاقة ، تستخدم دائرة قيادة مضخم الطاقة دائرة متكاملة L298N مبنية على طريقة تشكيل عرض نبض الجسيم ثنائي القطب. L298N هو مكبر للصوت عالي القدرة لتعديل عرض النبضة تنتجه شركة SGS ، التي تتميز بخصائص الحجم الصغير وقدرات القيادة القوية. وهو يحتوي على اثنين من محركات الجسور ذات الجهد العالي والجسر العالي H-bridge. يمكن أن تقود الجسر الكامل للمحرك في رقاقة واحدة ويمكن أن تقود المحركات حتى 46 فولت وأقل من 2 ألف.
3.2 ، DC دائرة التحكم في المحركات نظام الدوائر
يمكن L298N قيادة اثنين من المحركات DC. نظرًا لأن نظام التحكم في السرعة عبارة عن بنية أحادية المحور ، من أجل الاستفادة الكاملة من سعة تحميل دارة مضخم الطاقة ، يمكن للنظام البدء بأقصى سرعة وتسارع فرامل مع أقصى تسارع. يتم استخدام الإخراج بالتوازي مع محرك DC للتحكم. كما هو موضح في الشكل 4 ، ترتبط طرفي الإدخال IN1 و IN3 بالتوازي ، وترتبط IN2 و IN4 بالتوازي ، وترتبط طرفي المخرجات OUT1 و OUT3 بالتوازي ، و OUT2 و OUT4 متصلين بالتوازي مع طرفي المحرك على التوالي. يتم التحكم في محطة التمكين من خلال منفذ الإخراج عالي السرعة HSO1 الخاص بالحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة.
الحواسيب الصغيرة رقاقة 80C196KC يعطي إشارة PWM وفقا لحلقة الموقف ونتيجة لعملية حلقة سرعة. يتم إخراج إشارة PWM مباشرة إلى الوحدة الطرفية IN1 (IN3) ، ويتم قلب قناة واحدة إلى IN2 (IN4) خلال 7406. عندما تكون نسبة الرسوم لإشارة PWM التناظرية 50٪. يتم إضافة الفولتية الإيجابية والسلبية في كلا طرفي المحرك في نفس الوقت. المحرك في حالة اهتزاز دقيق في هذا الموقف ، أي في حالة "تشحيم الطاقة". عندما تكون نسبة الرسوم أكبر من 50٪ ، يكون جهد الإشارة OUTA أكبر من OUTB ، ويتم تدوير المحرك للأمام ، أو العكس عكس ذلك. ولذلك ، فمن الضروري تصويب قطبية الإخراج لكل وصلة من أجل تكوين تغذية راجعة سلبية وإكمال التحكم في الحلقة المغلقة. من خلال تغيير دورة العمل PWM للتحكم في سرعة المحرك ، يمكن أيضًا تغيير التوجيه الحركي ، وتكون طريقة التحكم بسيطة وموثوقة. بالإضافة إلى ذلك ، لأن المحرك من نوع الملف الكهربائي ، يتم تشكيل قوة المحرك الخلفي عندما يتوقف المحرك فجأة وينعكس فجأة. لضمان التشغيل العادي لشريحة تشغيل L298N ، تتم إضافة زوجين من الاستمرارية بين محطتي الإخراج OUTA و OUTB و DC. يحول الصمام الثنائي التدفق التيار إلى الموجب أو الأرض لمصدر الطاقة لمنع القوة الكهربية الخلفية من إتلاف L298N.
3.3 ، ومكافحة التدخل وتصميم التوافق الكهرومغناطيسي
عندما يتم تشغيل المحرك ، يؤدي التبديل السريع لعنصر التحويل الرئيسي للطاقة إلى معدل تغيير كبير في تيار التيار والجهد ، الأمر الذي لا يؤثر فقط على دائرة القيادة بل يدخل أيضًا دائرة التحكم من خلال مصدر الطاقة والأرض. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يبدأ المحرك في الكبح ، يتم توليد جهد عابر عند حدوث تغيير مفاجئ في الحمل ، ويكون اتساعه أعلى أيضًا من جهد مصدر الطاقة ، وتكون الحافة الأمامية شديدة الانحدار ويكون نطاق التردد عريضًا ، ودائرة التحكم هو إدخال عن طريق مصدر طاقة التيار المستمر. لذلك ، فإن تصميم مكافحة التشويش والتوافق الكهرومغناطيسي يعد أمرًا حاسمًا أيضًا. يعتمد النظام تدابير مثل الموجة المسطحة الحالية ، إزالة الأزيز ، والدروع.
الموجة المسطحة الحالية: نظرًا لأن الطاقة الآنية لمفتاح PWM كبيرة نسبيًا ، يتم استخدام مرشح RC للتصفية عند طرف خرج مكبر للصوت PWM. من خلال اختيار قيم المقاومة والجهد المناسبة ، يتم منع التوافقيات عالية التردد بشكل فعال ، ويتم امتصاص ذروة الجهد لمضخم الطاقة PWM. انخفاض التداخل
إزالة الحواف: يزيد النظام من مكثف المرشح في نهاية مصدر الطاقة. يتم استخدام المكثفات الكبيرة والصغيرة في نفس الوقت. يقوم المكثف الكبير بتثبيت فصل وتغيير وتنعيم الإشارة المتناوبة ذات التردد المنخفض. يزيل المكثّف الصغير المتطفّلات المتوسطة والعالية التردد في شبكة الدارة. اقتران ، والحد بشكل فعال من نتوءات السنبلة.
التدريع: كبل محرك الأقراص مزدوج الحماية ويتم فصل الأسلاك من الكابلات الأخرى قدر الإمكان.
4 ، وتنفيذ برنامج مراقبة النظام
يعتمد نظام التحكم مزيجًا من السرعة والحلقة المغلقة ، ويتم أخذ طريقة التحكم في الموقع كمثال لإدخال طريقة تنفيذ البرنامج. يعتمد التحكم في الموقع على خوارزمية التحكم PI الكلاسيكية ، ويتم تبسيط المعلمات التناسبية والمتكاملة ، ويتم إدخال التحكم في PI التجزئة. بمعنى ، يتم حساب الخطأ المحسوب ، ويتم إجراء الضبط بواسطة معلمات متناسقة ومتكاملة مختلفة داخل كل نطاق خطأ. تأكد من أن النظام يعمل بسلاسة وثبات.
يظهر الرسم البياني للتنفيذ المحدد للبرمجيات في الشكل 5 ، أي بعد استلام أمر الزاوية المعينة ، أولاً بحساب معلومات الموقع التي تم أخذ عينات منها وفرق الزاوية المعينة ، ثم قسّم الفرق إلى أجزاء متساوية n ، تقابل مجموعة من المعلمات في كل جزء. يشارك Kp1 و ki1 في التحكم في التوسط ، ويحسبان ناتج PI control ، ثم يحوله إلى خرج قيمة PWM المقابل.
5 ، الاستنتاج
استناداً إلى نظام التحكم PWM DC المحرك 80C196KC و L298N ، يتم إنشاء إشارة PWM بواسطة الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة إلى الدائرة المتكاملة للطاقة L298N. يتم استخدام التحكم في تجزئة PI الكلاسيكي لتحقيق التحكم في المحرك. لديها خصائص الدوائر البسيطة والتحكم مريحة. تظهر نتائج اختبار التشغيل أن النظام يعمل بشكل ثابت وموثوق به ، يفي بمتطلبات وظيفة تنظيم السرعة ، وقد تم تطبيقه بنجاح في العديد من المنتجات المحمولة جواً.
