DC motor PWM kontroll teknologi basert på 80C196KC og L298N

DC motor PWM kontroll teknologi basert på 80C196KC og L298N

DC-motorer er mye brukt i ulike felt på grunn av deres gode hastighetsreguleringsytelse, stort startmoment og sterk overbelastningsevne. I de senere år har struktur- og kontrollmetodene til DC-motorer gjennomgått store endringer. Med datamaskinen som kommer inn i kontrollfeltet og fremveksten av nye kraftelektriske strømkomponenter, har PWM (pulsewidthmodulaTIon) hastighetsregulering blitt en ny måte å regulere DC motorhastighet på. Og på grunn av høy byttefrekvens, stabil drift ved lav hastighet, utmerket dynamisk ytelse, høy effektivitet, etc., er den mye brukt i DC motorhastighetsregulering.

2, basert på arbeidsprosedyret for PWM hastighetsstyringssystem

PWM eller pulsbreddemodulasjon refererer til bruken av bytteegenskapene til høyfrekvente transistorer for å modulere en likspenningsforsyning med fastspenning, slå på og av ved en fast frekvens og endre lengden på på og av ganger i en syklus som behov for. Motorens hastighet styres ved å endre spenningssyklusen til spenningen på ankelen til DC servomotoren for å endre størrelsen på gjennomsnittsspenningen. Derfor blir det ofte omtalt som en bryterenhet.

Endring av driftssyklusen har vanligvis to moduser: PWM og PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM er ved å endre pulsbredden, som kalles fastfrekvensjustering. PFM er en konstant pulsbredde. Driftssyklusen endres ved å endre byttefrekvensen. Siden mekanisk resonans ved en bestemt frekvens ofte forårsaker vibrasjon og hyling av systemet, brukes PWM i styringen av likestrømsmotoren. Kontrollmetoden er hovedsakelig.

3. Maskinvareutforming av styringssystem basert på 80C196KC og L298N

DC-motorens hastighetsreguleringssystem basert på 80C196KC og L298N består av MCUs minimums system, R / D-omformer, PWM-effektforsterkerkrets, A / D og D / A-konverteringskrets og mottakskommandobrensesnittkrets. Minimalsystemet til mikroprosessoren med én chip adopterer den 16-bits single-chip 80C196KC ekstern ekspansjonsgrensesnittkretsen, som hovedsakelig brukes til å realisere funksjonene til datainnsamling, PWM-signalgenerering, etc.

3.1. Introduksjon til Power Integrated Circuit L298N

For å forbedre systemeffektiviteten og redusere strømforbruket bruker strømforsterkerkretsen en integrert krets L298N basert på en bipolar H-bro pulsbredde-moduleringsmetode. L298N er en høy ytelse pulsbredde modulasjons effektforsterker produsert av SGS, som har egenskaper av liten størrelse og sterk kjøreevne. Den inneholder to H-bros høyspennings- og høyspenningsbrodrivere. Den kan kjøre hele broen til motoren i en enkeltbrikke og kan kjøre motorer opp til 46V og under 2A.

3,2, DC-motorstyringssystemets maskinvarekrets

L298N kan kjøre to likstrøms motorer. Fordi hastighetsstyringssystemet er enakset struktur, for å fullt ut kunne benytte lastkapasiteten til effektforsterkerkretsen, kan systemet starte med maksimal akselerasjon og brems med maksimal akselerasjon. Utgangen brukes parallelt med kontroll DC-motoren. Som vist på figur 4 er inngangsklemmene IN1 og IN3 koplet parallelt, IN2 og IN4 er koblet parallelt, utgangsterminaler OUT1 og OUT3 kobles parallelt og OUT2 og OUT4 kobles parallelt med de to ender av motor henholdsvis. Aktiveringsterminalen styres av høyhastighetsutgangen HSO1 til mikroprodusenten med enkeltbrikke.

Enkeltbrikke-mikroprodusenten 80C196KC gir PWM-signalet i henhold til stillingsløyfen og hastighetsløyfriftenes resultat. PWM-signalet sendes direkte til IN1 (IN3) terminalen, og en kanal er invertert til IN2 (IN4) gjennom 7406. Når arbeidsforholdet mellom PWM-analogsignalet er 50%. De positive og negative spenningene i begge ender av motoren tilsettes samtidig. Motoren er i en tilstand av mikrosjokk på denne stillingen, det vil si i "strømsmøring" -tilstanden. Når arbeidsforholdet er større enn 50%, er signalspenningen OUTA større enn OUTB, og motoren roterer fremover, ellers revers. Derfor er det nødvendig å rette ut utgangspolariteten til hver kobling for å danne negativ tilbakemelding og fullføre lukket loop-kontroll. Ved å endre PWM-syklusen for å kontrollere motorhastigheten, kan motorstyringen også endres, og kontrollmetoden er enkel og pålitelig. I tillegg, fordi motoren er av elektrisk spole type, dannes den bakre elektromotoriske kraften når motoren plutselig stopper og plutselig reverserer. For å sikre normal drift av L298N-driverbrikken, legges to par videreføring mellom utgangsterminaler OUTA, OUTB og DC-motoren. Strømningsdioden skifter strømmen til den positive eller bakken av strømforsyningen for å hindre at den elektriske motorkraften ødelegger L298N.

3.3, anti-interferens og elektromagnetisk kompatibilitetsdesign

Når motoren kjøres, forårsaker den hurtige bryteren av strømbryterelementet en stor forandring av strømmen og spenningen, som ikke bare påvirker kjørekretsen, men kommer også inn i styrekretsen gjennom strømkilden og bakken. I tillegg, når motoren begynner å bremse, genereres en forbigående spenning ved en plutselig forandring i belastningen, og dens amplitude er også høyere enn strømforsyningsspenningen, og forkanten er bratt og frekvensbåndet er bredt, og styrekretsen er inngang via likestrømkilden. Derfor er det også viktig å konstruere anti-jamming og elektromagnetisk kompatibilitet. Systemet vedtar tiltak som nåværende flatbølge, avgradering og skjerming.

Nåværende flatbølge: Siden den øyeblikkelige energien til PWM-bryteren er relativt stor, brukes RC-filteret til filtrering ved utgangen av PWM-effektforsterkeren. Ved å velge passende motstands- og kapasitansverdier, blir høyfrekvensovertonene effektivt undertrykt, og toppspenningen til PWM-effektforsterkeren blir absorbert. Redusert interferens;

Avbrudd: Systemet øker filterkondensatoren ved strømforsyningsenden. De store og små kondensatorene brukes parallelt. Den store kondensatoren skuldrer avkobling, filtrering og utjevning av lavfrekvent vekslingssignal. Den lille kondensatoren eliminerer mediet og høyfrekvente parasitter i kretsnettverket. Kobling, effektivt redusere spike burrs;

Skjerming: Motorkjedekabelen er dobbel skjermet, og ledningene skilles fra andre kabler så mye som mulig.

4, styringssystem programvare implementering

Kontrollsystemet vedtar kombinasjonen av hastighet og posisjon lukket sløyfe, og posisjonskontrollmetoden er tatt som et eksempel for å introdusere programvareimplementeringsmetoden. Posisjonskontrollen er basert på den klassiske PI-kontrollalgoritmen, de proporsjonale og integrerte parametrene forenkles, og segmenterings PI-kontrollen blir introdusert. Det vil si at den beregnede feilen er segmentert, og justeringen utføres av forskjellige proporsjonale og integrerte parametere innen hvert feilområde. Sørg for at systemet kjører mer jevnt og stabilt.

Det spesifikke programmasjonsgjennomføringsdiagrammet er vist i figur 5, det vil si etter å ha mottatt den angitte vinkelen kommandoen, først beregne den samplede posisjonsinformasjonen og den gitte vinkeldifferansen, og divider deretter differansen i n like deler, tilsvarende et sett med parametre i hvert segment. Kp1 og ki1 deltar i meklingskontrollen, beregner utgangen av PI-kontrollen og konverterer den deretter til den tilsvarende PWM-verdien.

5, konklusjonen

Basert på DC-motor PWM-styresystemet på 80C196KC og L298N, genereres PWM-signalet av mikroprosessoren med en mikrofon til strømintegrasjonskretsen L298N. Den klassiske PI segmenteringskontrollen brukes til å realisere styringen av motoren. Den har egenskapene til enkel krets og praktisk kontroll. Testresultatene viser at systemet fungerer stabilt og pålitelig, oppfyller kravene til hastighetsreguleringsfunksjon, og har blitt brukt i flere luftbårne produkter.