DC моторын хурдны хөтөч: 4 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Энэхүү зааварчилгаа нь DC моторын DC хувиргагч ба хяналтын системийн хянагчийн DC горимыг өөрчлөх, загварчлах, бүтээх, турших талаар нарийвчлан тайлбарлах болно. Дараа нь энэ хөрвүүлэгчийг ачаалал бүхий шунт DC хөдөлгүүрийн дижитал удирдлагад ашиглах болно. Уг хэлхээг янз бүрийн үе шаттайгаар боловсруулж турших болно.

Эхний үе шат нь 40В хүчдэлд ажиллах хөрвүүлэгчийг барих болно. Энэ нь өндөр хүчдэлд жолоочийг гэмтээж болох утас болон бусад хэлхээний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн паразит индуктив шинж чанартай байхын тулд хийгддэг. Хоёрдахь шатанд хөрвүүлэгч нь хөдөлгүүрийг хамгийн их ачаалалтай 400 В хүчдэлд ажиллуулах болно. Эцсийн шат бол хүчдэлийг тохируулахын тулд pwm долгионыг хянадаг arduino ашиглан хувьсах ачаалалтай хөдөлгүүрийн хурдыг хянах явдал юм.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь үргэлж хямд байдаггүй тул системийг аль болох хямд бүтээхийг оролдсон. Энэхүү практик ажлын эцсийн үр дүн нь тогтмол гүйдлийн тогтоосон цэг дээр моторын хурдыг 1% дотор хянах, хувьсах ачаалалтай 2 секундын дотор хурдыг тохируулах dc-dc хөрвүүлэгч ба хяналтын системийн хянагчийг бий болгох болно.

Алхам 1: Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сонголт ба техникийн үзүүлэлтүүд

Надад байсан мотор нь дараах үзүүлэлтүүдтэй байсан.

Моторын үзүүлэлтүүд: Арматур: 380 Vdc, 3.6 А.

Өдөөлт (шунт): 380 Vdc, 0.23 А.

Нэрлэсэн хурд: 1500 r/min

Эрчим хүч: 1.1 кВт

DC моторын тэжээлийн хангамж = 380В

Optocoupler ба драйверын тэжээлийн хангамж = 21V

Энэ нь мотортой холбогдсон эсвэл хянаж буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гүйдэл ба хүчдэлийн хамгийн их үзүүлэлт нь илүү өндөр эсвэл түүнтэй тэнцэх үнэлгээтэй байх болно гэсэн үг юм.

Цахилгаан хэлхээний диаграммд D1 гэж тэмдэглэгдсэн чөлөөт дугуйны диод нь хөдөлгүүрийн урвуу эмфийг цахилгаан гүйдэл унтарч, хөдөлгүүр эргэж байх үед гүйдэл эргэх, эд ангиудыг гэмтээхээс сэргийлдэг. Энэ нь хамгийн их урвуу хүчдэл 600В ба хамгийн их урагш тогтмол гүйдэл 15 А байхаар үнэлэгддэг. Тиймээс нисдэг тэрэгний диод нь энэ ажилд хангалттай хүчдэл ба гүйдлийн түвшинд ажиллах боломжтой гэж үзэж болно.

IGBT нь Arduino -аас 5V pwm дохиог optocoupler болон IGBT драйвераар дамжуулан 380В моторын маш том хүчдэлийн хүчдэлийг солих замаар хөдөлгүүрт хүчийг шилжүүлэхэд ашигладаг. Ашиглаж буй IGBT нь хамгийн дээд тасралтгүй коллекторын гүйдэл нь 100С -ийн уулзварын температурт 4.5А байна. Коллекторын ялгаруулагчийн хамгийн их хүчдэл нь 600В байна. Тиймээс нисдэг тэрэгний диод нь практикт хангалттай хүчдэл ба гүйдлийн түвшинд ажиллах боломжтой гэж үзэж болно. IGBT -д том хэмжээтэй халаагуур нэмэх нь чухал юм. Хэрэв IGBT байхгүй бол хурдан шилжих MOSFET -ийг ашиглаж болно.

IGBT нь хаалганы босго хүчдэл 3.75 V -аас 5.75 V хооронд байдаг бөгөөд энэ хүчдэлийг дамжуулахын тулд драйвер шаардлагатай болно. Хэлхээг ажиллуулах давтамж нь 10 кГц тул IGBT -ийн шилжих хугацааг нэг бүтэн долгионы үед 100 -аас хурдан захиалах шаардлагатай болно. IGBT -ийн шилжих хугацаа нь 15нс бөгөөд энэ нь хангалттай юм.

Сонгосон TC4421 драйвер нь ХОУХ -ны долгионоос дор хаяж 3000 дахин их шилжих чадвартай. Энэ нь драйвер нь хэлхээний ажиллагаанд хангалттай хурдан шилжих боломжийг олгодог. Жолооч нь Arduino -ийн өгч чадахаас илүү их гүйдэл өгөх шаардлагатай байна. Жолооч нь IGBT -ийг ажиллуулахын тулд шаардлагатай хүчдэлийг Arduino -аас татахаас илүү тэжээлийн эх үүсвэрээс авдаг бөгөөд энэ нь Arduino -ийг хамгаалахын тулд юм. Учир нь маш их хүч чадал авах нь Arduino -ийг хэт халааж, утаа гарч, Arduino устах болно. ба туршсан).

Драйверыг оптуплер ашиглан ХОУХ -ны долгионоор хангадаг микроконтроллероос тусгаарлах болно. Оптокуплер нь таны хэлхээний хамгийн чухал, үнэ цэнэтэй хэсэг болох Arduino -ийг бүрэн тусгаарласан болно.

Өөр өөр параметртэй моторуудын хувьд зөвхөн IGBT -ийг урвуу хүчдэл ба коллекторын гүйдлийн тасралтгүй гүйдлийг зохицуулах чадвартай хөдөлгүүртэй ижил төстэй шинж чанартай болгон өөрчлөх шаардлагатай.

WIMA конденсаторыг моторын цахилгаан хангамжийн электролитийн конденсатортой хамт ашигладаг. Энэ нь цахилгаан хангамжийг тогтворжуулахын тулд цэнэг хуримтлуулж, хамгийн чухал нь систем дэх кабель, холбогчоос үүсэх индукцийг арилгахад тусалдаг.

Алхам 2: Барилга ба зохион байгуулалт

Шаардлагагүй индукцийг арилгахын тулд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондын зайг багасгахын тулд хэлхээний схемийг гаргасан болно. Энэ нь ялангуяа IGBT драйвер ба IGBT -ийн хоорондох давталтад хийгдсэн. Arduino, Optocoupler, Жолооч, IGBT -ийн хооронд суурилагдсан том эсэргүүцэл бүхий дуу чимээ, дуугаралтыг арилгах оролдлого хийсэн.

Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг Veroboard дээр гагнадаг. Цахилгаан хэлхээг бүтээх хялбар арга бол гагнуур эхлэхээс өмнө схемийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг veroboard дээр зурах явдал юм. Агааржуулалт сайтай газар гагнах. Холбогдох ёсгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хоорондох зайг бий болгохын тулд файлын дамжуулагч замыг зур. DIP багцыг ашигла, ингэснээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг амархан сольж болно. Энэ нь бүрэлдэхүүн хэсгүүд бүтэлгүйтсэн тохиолдолд тэдгээрийг гагнах, солих хэсгийг дахин зарах шаардлагатай болдог.

Би гадил жимсний залгуур (хар ба улаан залгуур) ашиглан цахилгаан тэжээлээ veroboard -т хялбархан холбохын тулд үүнийг алгасах боломжтой бөгөөд утаснууд нь хэлхээний самбар дээр шууд гагнаж болно.

Алхам 3: Arduino програмчлах

Pwm долгионыг Arduino PWM номын санг (ZIP файл хэлбэрээр хавсаргасан) оруулснаар үүсгэдэг. Пропорциональ интеграл хянагч PI хянагч) нь роторын хурдыг хянахад ашиглагддаг. Пропорциональ ба интеграл ашгийг тооцоо хийх эсвэл тооцоолох боломжтой.

PI хянагчийг Arduino’s while () циклд хэрэгжүүлдэг. Тахометр нь роторын хурдыг хэмждэг. Энэхүү хэмжилтийг arduino -д analogRead ашиглан аналог оролтын аль нэгэнд оруулдаг. Алдаа нь роторын тогтоосон цэгээс одоогийн роторын хурдыг хасч алдаатай тэнцүү байхаар тооцогддог. Цагийн интеграцыг давталт бүрт дээжийг нэмж, цагтай тэнцүү болгож, давталтын давталт бүрийг нэмэгдүүлэх замаар хийсэн. Arduino -ийн гаргаж болох үүргийн мөчлөг нь 0 -ээс 255 хооронд хэлбэлздэг. Ажлын мөчлөгийг тооцоолж, PWM номын сангаас pwmWrite ашиглан сонгосон дижитал гаралтын PWM зүү рүү гаргадаг.

PI хянагчийн хэрэгжилт

давхар алдаа = ref - rpm;

Цаг = Цаг + 20e-6;

давхар pwm = анхны + kp * алдаа + ki * Цаг * алдаа;

ХБХ -ийн хэрэгжилт

давхар мэдрэгч = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Төслийн бүрэн кодыг ArduinoCode.rar файлаас харж болно. Файл дахь кодыг урвуу жолоочийн хувьд тохируулсан болно. Урвуу жолоочийн хэлхээний ажлын мөчлөгт дараах нөлөө үзүүлэв new_dutycycle = 255 -yutycycle. Дээрх тэгшитгэлийг буцаах замаар урвуу биш жолоочийн хувьд үүнийг өөрчилж болно.

Алхам 4: Туршилт ба дүгнэлт

Хүссэн үр дүнд хүрсэн эсэхийг тодорхойлохын тулд хэлхээг эцэст нь туршиж, хэмжилт хийв. Хянагчийг хоёр өөр хурдаар тохируулж, arduino -д байршуулав. Цахилгаан хангамж асаалттай байна. Мотор хүссэн хурдаараа түргэн хурдасч, дараа нь сонгосон хурдаар зогсдог.

Моторыг удирдах энэ техник нь маш үр дүнтэй бөгөөд бүх DC мотор дээр ажиллах боломжтой.