|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Régulateur de vitesse à microcontrôleur pour moteur à collecteur. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / moteurs électriques Dans de nombreux entraînements, notamment dans les appareils électroménagers, les moteurs électriques à collecteur à excitation séquentielle sont largement utilisés. De nombreuses variantes de variateurs de vitesse pour de tels moteurs utilisant des redresseurs commandés à base de thyristors sont connues (voir par exemple le livre « Thyristors. Technical Reference Book » / Traduit de l'anglais par V. A. Labuntsov et al. - M. : Energia, 1971). L'utilisation de microcontrôleurs (MC) dans ces appareils avec la mise en œuvre des fonctions de base du contrôle de l'entraînement électrique au niveau logiciel ouvre des opportunités qualitativement nouvelles. Dans ce cas, le contrôleur s'avère assez universel avec la possibilité d'être configuré pour contrôler différents types d'entraînements électriques ou d'autres charges en modifiant le programme enregistré dans la mémoire du MK. L'article décrit une version d'un tel régulateur développée par les auteurs sur la base du PIC16F84 MK de Microchip Technology. Le dispositif proposé utilise une méthode d'impulsion pour réguler la tension dans les circuits à courant continu, qui s'est répandue notamment dans la propulsion électrique des véhicules [1]. L'essence de la méthode est que la tension est fournie au moteur par impulsions avec un taux de répétition élevé via un élément clé sans contact. Pendant une impulsion de durée t (Fig. 1), la pleine tension de la source d'alimentation U est appliquée au moteur électrique et le courant dans le circuit du moteur augmente, et pendant la pause tn, la tension est coupée et le courant sous l'influence de la force électromotrice d'auto-induction diminue progressivement, se fermant à travers le circuit de diode de blocage. La tension moyenne Ucp aux bornes du moteur électrique, et donc sa vitesse de rotation, est régulée en modifiant le rapport cyclique K3, égal au rapport de la durée d'impulsion ti sur la période de commutation T = ti + tn : UCP = K3U ; K3 = ti/T. (1)
Pour réduire l'amplitude des ondulations de courant et élargir la plage de contrôle, un contrôle largeur-fréquence de l'élément clé est utilisé avec une modification simultanée de la durée de la période de commutation selon la relation T = Tmin/4K3(1-K3), ( 2) où Tmin est le temps de commutation minimum autorisé, déterminé par les caractéristiques de l'élément clé et la vitesse du microcontrôleur ; dans ce cas, Tmin est pris égal à 2,5 ms. Pour démontrer les capacités de contrôle par microcontrôleur d'un entraînement électrique, le dispositif proposé implémente l'ensemble de fonctions suivant : - régulation de la vitesse de rotation en modifiant le facteur de remplissage K3 dans la plage 0...100 % par pas de 2 %. Les caractéristiques mécaniques de l'entraînement électrique (dépendance de la vitesse de rotation sur le couple sur l'arbre) sont douces : à mesure que la charge augmente, la vitesse de rotation diminue, ce qui protège le moteur électrique et la source d'alimentation des surcharges ; - maintenir une vitesse de rotation donnée avec une précision de ±5% en utilisant le principe de contrôle en boucle fermée basé sur l'écart : la valeur réelle de la vitesse de rotation est comparée à la valeur spécifiée, et en cas d'écart, K3 est modifié par programme jusqu'à ce que l'écart soit éliminé ; - changer le sens de rotation de l'arbre (marche arrière) du moteur électrique ; - générer un signal pour activer l'élément de freinage lorsque l'entraînement s'arrête ; - arrêt automatique du moteur électrique en fonction des signaux des capteurs du mode d'urgence (le cas échéant), ainsi qu'en cas d'échec de l'exécution du programme ; - la possibilité de contrôler deux moteurs électriques avec un décalage temporel des impulsions de tension d'alimentation ; - comptabilisation et stockage dans la mémoire non volatile du microcontrôleur des informations sur la durée totale de fonctionnement du variateur ; - indication visuelle de l'algorithme de contrôle sélectionné (avec ou sans stabilisation de la vitesse de rotation) et du sens de rotation, ainsi que des valeurs du rapport cyclique, des vitesses de rotation réglées et réelles. Certaines de ces fonctions peuvent ne pas être utilisées dans des applications spécifiques. Le schéma de principe du dispositif de commande du moteur électrique est illustré à la Fig. 2. Sa base est le microcontrôleur DD1, fonctionnant à une fréquence d'horloge de 10 MHz. Les commandes sont les boutons SB1 ("Forward"), SB2 ("Stop") et SB3 ("Back"), connectés aux bits RB0 - RB2 du port B du MK. En parallèle avec le bouton SB2, si nécessaire, vous pouvez connecter la sortie d'un capteur de courant de charge qui, si le seuil de courant défini est dépassé, déconnectera le variateur de la source d'alimentation.
Un puissant transistor composite KT834V (VT2) est utilisé comme élément clé. En raison du coefficient de transfert élevé du courant de base, il est contrôlé directement par la tension de la sortie RB4 du port B via la résistance de limitation de courant R5. Le programme de contrôle offre la possibilité de contrôler simultanément un deuxième moteur électrique en connectant l'entrée d'un élément clé similaire à la broche RB5. Dans ce cas, afin de réduire les ondulations de courant dans le circuit source, des impulsions de tension pour le deuxième moteur sont formées avec un décalage temporel égal à la durée de l'impulsion ti, comme le montre la Fig. 1, a et b. De puissants transistors à effet de champ ou de puissance hybride peuvent être utilisés comme commutateurs dans l'appareil avec des circuits de commande connectés directement aux bornes MK [2], ce qui permet au contrôleur d'être utilisé dans des entraînements électriques de puissance d'une puissance allant jusqu'à des centaines de kilowatts, par exemple, dans les véhicules électrifiés. L'inversion du moteur électrique s'effectue en changeant le sens du courant dans l'enroulement de champ du moteur électrique LM1 à l'aide des contacts de commutation du relais K1. Son enroulement est inclus dans le circuit collecteur du transistor VT1, contrôlé par la tension de la sortie RB3 du MK. Le régulateur utilise un relais REN18 (fiche technique РХ4.564.505) avec quatre contacts de commutation (pour augmenter la fiabilité, deux contacts sont connectés en parallèle dans chacun des groupes K1.1 et K1.2). La commutation des contacts se produit lorsque le moteur électrique est hors tension (K3 = 0), ce qui réduit considérablement les exigences relatives à leur capacité de commutation. En fonction du courant nominal du moteur, la commutation du bobinage inducteur peut nécessiter l'utilisation d'un dispositif de commutation plus puissant. Lors du contrôle d'un entraînement électrique irréversible, il n'est pas du tout nécessaire d'utiliser ces éléments. Le programme prévoit la formation à la sortie RB6 du MK d'un signal qui comprend un élément de freinage pour arrêter rapidement le variateur lors de la mise hors tension ou pour limiter la vitesse de rotation en mode stabilisation avec des charges négatives sur l'arbre du moteur électrique. S'il n'existe pas un tel élément, le signal spécifié n'est tout simplement pas utilisé. La broche RB7 reçoit les impulsions du capteur de vitesse photoélectrique. Il se compose d'une diode émettrice IR VD5, d'une photodiode VD6, d'un amplificateur basé sur un transistor VT3 [3] et d'un disque monté sur l'arbre d'un moteur électrique avec deux trous diamétralement opposés d'un diamètre d'environ 10 mm. Lorsque l'arbre tourne, les rayons IR éclairent brièvement la photodiode deux fois en un tour et des impulsions de tension se forment dans le circuit collecteur du transistor VT3. En arrivant à l'entrée RB7, ils provoquent des interruptions MK depuis le port B. A l'aide de ces interruptions, le MK mesure le temps de chaque tour de l'arbre du moteur et convertit l'intervalle mesuré en une vitesse de rotation normalisée par rapport à la vitesse nominale en pourcentage. Dans ce cas, la vitesse de rotation de 100 min-3000 est prise comme 1 %. Si le rapport cyclique a atteint zéro (mise hors tension) et que le moteur continue de tourner à une fréquence angulaire supérieure à celle spécifiée, le MK envoie une commande de freinage à l'actionneur via le bit RB6 du port B. Le port A à cinq chiffres configuré en sortie est utilisé pour contrôler dynamiquement sept bits de l'indicateur numérique HG1. Grâce au bit RA3, des informations (sous la forme du nombre d'impulsions correspondant) sur le chiffre décimal affiché sont fournies à l'entrée C1 du compteur binaire DD3, et via le bit RA4, le compteur est remis à zéro. Le décodeur DD4 convertit le code binaire à la sortie du compteur en code d'un indicateur à sept éléments. A partir des broches RAO-RA2 du microcontrôleur, les entrées d'adresse du décodeur DD2 reçoivent en code binaire le numéro du chiffre de l'indicateur HG1, dans lequel doit être affiché le contenu du compteur DD4. Les tensions aux sorties 0 à 6 du décodeur activent séquentiellement les chiffres correspondants de l'indicateur, assurant l'affichage de sept chiffres, et dans les intervalles de génération de tension à la sortie inutilisée du décodeur, l'indication est éteinte et le chiffre affiché est chargé dans le comptoir. Lorsque vous allumez l'appareil, le MK est automatiquement réinitialisé et le programme stocké dans sa mémoire commence son exécution. L'initialisation initiale du MC et du programme de contrôle est effectuée : le préscaler temporisateur/compteur et les lignes d'entrée/sortie des ports A et B sont configurés, les constantes initiales nécessaires sont saisies dans les variables utilisées, les interruptions du temporisateur/compteur et les changements du niveau de tension d'entrée sont activés dans le bit RB7 du port B. Après ces actions, le programme affiche cycliquement des informations sur l'indicateur numérique HG1 et interroge les états des boutons SB1-SB3. L'entraînement électrique peut être contrôlé selon deux algorithmes sélectionnés par l'utilisateur. Le mode stabilisation est activé. L'utilisateur définit la vitesse de rotation requise de l'arbre du moteur et le MK mesure la vitesse de rotation réelle plusieurs fois par seconde et, en fonction du résultat, ajuste le rapport cyclique du K3 de manière à maintenir la fréquence spécifiée quels que soient les changements. de la tension d'alimentation et des modifications du moment de résistance sur l'arbre du moteur. Pour activer le mode de stabilisation, lorsque le variateur est arrêté, appuyez simultanément sur les boutons SB2 ("Stop") et SB1 ("Avant"), pour le désactiver - SB2 ("Stop") et SB3 ("Retour"). Dans ce mode, l'indicateur affiche des informations au format 5_XXX_YYV, où 5 est un signe que le MK fonctionne en mode stabilisation, XXX est le rapport cyclique actuel en pourcentage de 0 à 100 % par incréments de 2 %, généré par le MK pour maintenir la vitesse de rotation donnée, a YYY est la vitesse d'entraînement spécifiée en pourcentage de la vitesse nominale dans la plage de 0 à 100 % par incréments de 5 %. Le mode stabilisation est désactivé. L'utilisateur définit le rapport cyclique K3 requis. Le signal de retour de vitesse n’est pas utilisé. L'indicateur affiche des informations au format XXX_YYY, où XXX est la vitesse de rotation actuelle mesurée de l'arbre du moteur électrique (mesurée plusieurs fois par seconde) et YYY est le rapport cyclique spécifié K3 de 0 à 100 % par pas de 2 %. À l'aide de la minuterie/compteur intégré au MK, le programme calcule le temps travaillé par le moteur en minutes, en stockant périodiquement sa valeur dans une mémoire de données non volatile. L'information correspondante s'affiche sur l'indicateur après avoir appuyé sur le bouton SB2 lorsque le variateur est arrêté. Lorsque le compteur des minutes atteint 8192 (environ 136,5 heures), il est remis à zéro. Les impulsions de commande pour deux interrupteurs de puissance sont générées par le microcontrôleur aux sorties RB4, RB5 par des interruptions du minuteur/compteur dans la séquence indiquée sur la Fig. 1. En conséquence, lorsque K3 ≤ 0,5 à chaque instant, un seul des deux moteurs est connecté à la source d'alimentation, et lorsque K3 > 0,5, une superposition partielle des courants de consommation du moteur électrique se produit, ce qui améliore le mode de fonctionnement de la source d'alimentation. . Constantes nécessaires à la formation des intervalles de temps selon les relations (1), (2) et Fig. 1, sont chargés dans le minuteur à partir d'une table située dans la mémoire programme du MK. L'adresse dans le tableau est déterminée par la valeur du rapport cyclique requise K3. Les codes "firmware" ROM MK sont indiqués dans le tableau.
En cas de comportement inattendu du programme de contrôle, causé par quelque raison que ce soit, sur commande du temporisateur de surveillance, le MC est réinitialisé et un arrêt d'urgence du variateur est effectué. Lors de la programmation du MK, les informations suivantes doivent être indiquées dans l'octet de configuration : type de générateur - HS, Watchdog timer et Power-up timer - activés. Le programme est conçu pour une vitesse de rotation maximale autorisée de 3000 min -1. Pour modifier cette valeur, vous devez définir d'autres constantes dans la procédure de mesure (voir commentaires dans le texte du programme original). De plus, la valeur de la vitesse de rotation maximale peut être modifiée progressivement en faisant varier le nombre de trous dans le disque tachymétrique. Par exemple, pour obtenir une fréquence maximale de 1500 tr/min, quatre trous doivent être percés. Pour alimenter la partie basse tension du régulateur, vous pouvez utiliser n'importe quelle source de faible puissance fournissant une tension de 5 V à un courant allant jusqu'à 150 mA. Le PIC16F84 MK peut être remplacé sans modification du programme de contrôle par le PIC16C84 moins cher, également conçu pour fonctionner à une fréquence d'horloge de 10 MHz. Tout autre avec des commandes similaires peut être utilisé comme indicateur numérique HG1. Les diodes du pont redresseur VD3, le transistor VT2 et les contacts du relais K1 déterminent la puissance maximale du variateur pouvant être contrôlée par le régulateur. Le régulateur a été testé en fonctionnement avec un moteur à collecteur universel de 400 W. Dans ce cas, le transistor VT2 a été installé sur un dissipateur thermique d'une surface totale de refroidissement d'environ 100 cm2. Un régulateur correctement assemblé à partir de composants réparables avec un MK programmé sans erreur ne nécessite aucun réglage. Le dispositif décrit peut être utilisé non seulement pour contrôler la vitesse de rotation des entraînements électriques, mais également pour maintenir des valeurs définies d'autres paramètres physiques, par exemple la température dans une pièce, un incubateur, une piscine, un aquarium ou d'autres objets. Dans un tel cas, au lieu d'un capteur de vitesse de rotation, un convertisseur température-fréquence est connecté à l'entrée RB7 du MK. Les bits inutilisés du port B peuvent être programmés pour contrôler d'autres appareils externes, par exemple, activer la ventilation dans une pièce lorsque l'air est surchauffé, l'éclairage et un compresseur dans un aquarium à certains intervalles, etc. Tout cela nécessite des modifications minimes du programme de contrôle. littérature
Auteur: S.Koryakov, Yu.Stashinov, Shakhty, région de Rostov
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ Un téléphone portable qui ne coule pas ▪ Le muscle moléculaire de l'hydrogel se contracte à la lumière ▪ Téléviseurs de jeu HiSense E75F ▪ Boîte de vitesses magnétique sans engrenages ▪ Casque Thermaltake RIING Pro RGB 7.1
▪ rubrique du site Micros, micros radio. Sélection d'articles ▪ article Gens de bonne volonté. Expression populaire ▪ article Pourquoi les couleurs de l'arc-en-ciel sont-elles dans cet ordre ? Réponse détaillée ▪ Article Matériel d'emballage. Astuces de voyage ▪ article Préparation d'huile siccative sans cuisson. Recettes et astuces simples ▪ article Visages palpitants. Concentration secrète
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page