Ontwerp van een DC-motor traploos snelheidsregelsysteem met behulp van pic single chip microcomputer
In de moderne industriële productie is de elektromotor de hoofdaandrijving. Op dit moment is het KZ-D-aandrijfsysteem dat de thyristor (dat wil zeggen, met silicium bestuurbare) inrichting aan de elektromotor levert op grote schaal gebruikt in het DC-motoraandrijfsysteem, ter vervanging van de omvangrijke elektromotor. Het FD-systeem heeft, samen met de hoge ontwikkeling van elektronische technologie, geleid tot de geleidelijke verschuiving van DC-motorsnelheidsregeling van analoog naar digitaal, met name de toepassing van single-chip-technologie, die de DC-motortoerentalregelingtechnologie naar een nieuw niveau heeft gebracht stadium, intelligent en hoge betrouwbaarheid is zijn ontwikkelingstrend geworden. Het snelheidsregelsysteem gebruikt de PIC16F874 single-chip microcomputer als de centrale processor, die volledig gebruik maakt van de kenmerken van de PIC16F874 single-chip capture, vergelijking en analoog / digitaal conversiemodule als de trigger-schakeling. De voordelen zijn: eenvoudige structuur, synchronisatie met het hoofdcircuit, soepele faseverschuiving en met voldoende faseverschuivingsbereik en regelhoekverstelling tot 10.000 stappen, kan het traploos regelen van de motor van de motor realiseren. Het pulsfront is steil en heeft voldoende amplitude, pulsbreedte kan worden ingesteld, stabiliteit en anti-interferentieprestaties zijn goed.
1 DC-motorsnelheidsprincipe
In DC-motoren met een middelmatig en klein vermogen is de weerstand van de armatuurlus erg klein en kan de IaRa-term in vergelijking (4) worden weggelaten. Het is te zien dat de snelheid van de DC-motor verandert wanneer de ankerspanning wordt veranderd.
2 systeem werkingsprincipe
Het systeem bestaat hoofdzakelijk uit een hoofdbesturingsschakelaar, een motorbekrachtigingsschakeling, een thyristorsnelheidsregelcircuit (met inbegrip van een snelheidsmeetcircuit), een gelijkricht- en filtercircuit, een afvlakreactor en een ontlaadcircuit, en een vermogensverbruik remcircuit. Het systeem wordt geregeld door een gesloten PI-regelaar. Nadat de hoofdbesturingsschakelaar is gesloten, wordt het enkelfasige wisselstroomvermogen geregeld door de snelheidsregelschakeling van de thyristor en na de bruggelijkrichtings-, filter- en afvlakreactor wordt een kleine puls, continue gelijkstroom verkregen, die wordt toegevoerd aan de motor en tegelijkertijd gaat de wisselstroom door de excitatieschakeling. Na een correctie is de motor opgewonden en begint hij te werken. Stel de snelheidsinstellingspotentiometer RP1 in het triggercircuit in, zodat wanneer de ingangsspanning van AN1 afneemt, de besturingshoek van de uitgang van de PIC16F874 single-chip microcomputer dienovereenkomstig ook afneemt, de geleidingshoek van de thyristor toeneemt, de uitgangsspanning van het hoofdcircuit wordt hoger en het motortoerental neemt toe. Tegelijkertijd neemt ook de uitgangsspanning van het snelheidsmeetcircuit toe. Na de werking van de PI-regelaar loopt de motor stabiel binnen het ingestelde snelheidsbereik.
3 systeemdeel van het circuitontwerp
3.1 ontwerp van het hoofdcircuit
De parameters van elk onderdeel in het hoofdcircuit worden getoond in figuur 1:
Druk op de startknop SB1, de KM-spoel van de magneetschakelaar wordt geactiveerd, het KM normaal open contact wordt gesloten, het normaal gesloten contact wordt geopend, de startknop is zelfremmend en het hoofdcircuit is ingeschakeld. De thyristorsnelheidsregelkring bestuurt de wisselstroomoutput door de besturingshoek van de triac te veranderen en vervolgens door de brugverbetering en filtering wordt de gelijkstroom verkregen. Tegelijkertijd wordt de motor gelijkgericht door het excitatieschakeling om excitatie te verkrijgen en te werken.
Druk op de stopknop SB2, de KM-spoel van de magneetschakelaar wordt gedeactiveerd, het KM normaal open contact opent, het normaal gesloten contact sluit, de zelfblokkering wordt opgeheven, het hoofdcircuit wordt uitgeschakeld en de motor stopt met werken.
Teneinde de gelijkstroomstroomrimpel te begrenzen, is een afvlakreactor verbonden met de schakeling, en de weerstand verschaft een ontladingslus voor de afvlakreactor wanneer het hoofdcircuit plotseling wordt uitgeschakeld.
Om het remmen en stoppen te versnellen, maakt het apparaat gebruik van energie-intensief remmen en vormen de weerstand R4 en het normaal gesloten contact van de hoofdstroomkring een remmende verbinding. De motorbekrachtiging wordt aangedreven door een afzonderlijk gelijkrichtcircuit. Om te voorkomen dat de motor wordt gedemagnetiseerd en een vliegongeval veroorzaakt, is in de excitatieschakeling het onderstroomrelais KA in serie geschakeld. De bedrijfsstroom kan worden aangepast met de potentiometer RP.
3.2 Thyristor Trigger Circuit Design
De thyristor trigger-schakeling en parameters worden getoond in Figuur 2. De spanning van de twee punten A en B in het hoofdcircuit wordt door de transformator in -20V omgezet. Na de brugverbetering wordt een halfgolfsignaal van ongeveer 100 Hz gegenereerd op 2 punten en wordt de R6 gepasseerd. Nadat R7 is verdeeld, wordt de NPN-transistor aangesloten om te versterken en wordt een nuldoorgangspuls gegenereerd aan de collector van de triode. De stijgende flank van de nulpuls wordt eerst vastgelegd door de CCP1-module en de tijd van optreden wordt geregistreerd, gevolgd door de dalende flank van de nulpulsimpuls. Het tijdverschil is de nuldoorgangspulsbreedte en de helft van de waarde ervan is het pulsmiddenpunt. Met dit soort van vangwerkwijze, kan het werkelijke nuldoorgangspunt van de wisselstroom nauwkeurig worden verkregen, en de analoge spanning van de PIC16F874-pen RA1 / AN1 wordt geconverteerd door de ADC-modus-omzettingsmodule. De waarde wordt gebruikt als de ingestelde waarde van de thyristorregelhoek (ingestelde motortoerentalwaarde), de instelwaarde van de potentiometer RP1 wordt veranderd en de thyristorregelhoek wordt dienovereenkomstig gewijzigd. Tegelijkertijd wordt de outputwaarde van het snelheidsmeetcircuit ingevoerd door de PIC16F874-pin RC0 / T1CKI en wordt geteld door de TMR1-teller. Bereken de rotatiesnelheid als de snelheidsterugkoppelingswaarde. De oscillatiefrequentie van de single-chip microcomputer in dit systeem neemt 4 MHz in beslag. Het is bekend uit de karakteristieken van de instructiecyclus van de PIC16F874 enkele chipmicrocomputer dat de resolutie van de thyristorbesturingshoek het reciproke is van een kwart van de oscillatiefrequentie van de microcomputer met één chip, dat wil zeggen 1us, en de helft -Golftijd van de voedingsfrequentie is 10ms. Zei dat de besturingshoek 10.000 stappen kan bereiken, die de traploze afvlakking van de motor volledig kunnen realiseren.
De systeemsoftware en het hardware-ontwerp maken volledig gebruik van de kenmerken van PIC16F874 single-chip capture, vergelijking, analoog-naar-digitaal conversiemodule, en de voordelen van hoge oscillatiefrequentie en snelle respons van de single-chip microcomputer, en ontwerpen de overeenkomstige triggercircuit om de analoog / digitale conversiemodule van PIC16F874 single-chip microcomputer te maken. Het kan de snelheidsinstellingswaarde snel en nauwkeurig omzetten; CCP1-module kan nauwkeurig het nuldoorgangspunt van wisselstroom vastleggen; de timingtelmodule van het snelheidsmeetcircuit kan nauwkeurig de feedbacksnelheid tellen en berekenen; De CCP2-module kan de triggerimpuls van de Tf-waardeoutput in de tijd vergelijken. In de toepassing van klein de controlesysteem van de gelijkstroommotor, heeft het de kenmerken van eenvoudige structuur, betrouwbare verrichting, breed aanpassingswaaier, goede huidige continuïteit en snelle reactie.
