DC Motor Speed Drive: 4 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Այս հրահանգը մանրամասն կներկայացնի DC- ից dc փոխարկիչ ռեժիմի նախագծման, մոդելավորման, կառուցման և փորձարկման և DC շարժիչի կառավարման համակարգի վերահսկիչի մասին: Այս փոխարկիչն այնուհետև կօգտագործվի թվային կառավարման համար բեռնվածությամբ շունտ dc շարժիչի համար: Շղթան մշակվելու և փորձարկվելու է տարբեր փուլերում:

Առաջին փուլը կլինի 40 Վ լարման տակ աշխատող փոխարկիչի կառուցումը: Դա արվում է ապահովելու համար, որ դրանք պարազիտային ինդուկտիվություն չունեն լարերից և միացման այլ բաղադրիչներից, որոնք կարող են վնասել վարորդին բարձր լարման դեպքում: Երկրորդ փուլում փոխարկիչը կաշխատի շարժիչը 400 Վ -ով առավելագույն բեռով: Վերջնական փուլը շարժիչի արագության փոփոխական փոփոխական բեռով վերահսկելն է, երբ arduino- ն վերահսկում է pwm ալիքը `լարումը կարգավորելու համար:

Բաղադրիչները միշտ չէ, որ էժան են, ուստի փորձ է արվել հնարավորինս էժան կառուցել համակարգը: Այս գործնականի վերջնական արդյունքը կլինի կառուցել dc-dc փոխարկիչ և կառավարման համակարգի հսկիչ, որը կայուն շարժիչով 1% -ով վերահսկում է շարժիչի արագությունը կայուն վիճակում և փոփոխական բեռով արագությունը 2 վայրկյան սահմանում:

Քայլ 1: Բաղադրիչի ընտրություն և բնութագրեր

Շարժիչը, որը ես ունեի, ուներ հետևյալ բնութագրերը:

Շարժիչի բնութագրերը. Արմատուրա `380 Vdc, 3.6 A

Գրգռում (Shunt) ՝ 380 Vdc, 0.23 A

Գնահատված արագություն ՝ 1500 ռ/րոպե

Հզորությունը `≈ 1.1 կՎտ

DC շարժիչի սնուցման աղբյուր = 380V

Optocoupler և վարորդի սնուցման աղբյուր = 21V

Սա ենթադրում է, որ շարժիչին միացված կամ կառավարող բաղադրիչների հոսանքի և լարման առավելագույն գնահատականը կունենա ավելի բարձր կամ համարժեք գնահատականներ:

Անիվի դիոդը, որը շղթայի դիագրամում պիտակավորված է որպես D1, օգտագործվում է շարժիչի հակառակ emf- ին հոսքի ուղի տալու համար, որը կանխում է հոսանքի հակադարձ և վնասող բաղադրիչները, երբ հոսանքը անջատված է, և շարժիչը դեռ շրջվում է (գեներատորի ռեժիմ Այն գնահատվում է 600 Վ առավելագույն հակադարձ լարման և 15 Ա առավելագույն հոսանքի համար:

IGBT- ն օգտագործվում է շարժիչին հոսանքը միացնելու համար `Arduino- ից 5V pwm ազդանշան ստանալով օպտոկապլեր և IGBT վարորդի միջոցով` 380V շարժիչի շատ մեծ լարման միացման համար: IGBT- ն, որն օգտագործվում է, ունի առավելագույն անընդհատ կոլեկտորային հոսանք ՝ 4.5A, 100 ° C միացման ջերմաստիճանում: Կոլեկտորի արտանետիչի առավելագույն լարումը 600 Վ է: Հետևաբար, կարելի է ենթադրել, որ թռիչքի դիոդը գործնականում կկարողանա գործել բավարար լարման և ընթացիկ մակարդակի վրա: Կարևոր է IGBT- ին ավելացնել տաքացուցիչ, նախընտրելի է մեծ: Եթե IGBT- ն անհասանելի է, կարող է օգտագործվել արագ փոխարկվող MOSFET:

IGBT- ն ունի 3.75 V- ից 5.75 V- ի սահմանային դարպասի շեմ, և անհրաժեշտ է վարորդ `այս լարումը ապահովելու համար: Հաճախականությունը, որով միացումն աշխատելու է, 10 կՀց է, ուստի IGBT- ի միացման ժամանակը պետք է լինի 100 -ից ավելի արագ, մեկ ամբողջական ալիքի ժամանակը: IGBT- ի անցման ժամանակը 15 ն է, ինչը բավարար է:

Ընտրված TC4421 վարորդն ունի անջատման ժամանակը առնվազն 3000 անգամ PWM ալիքից: Սա ապահովում է, որ վարորդը կարողանա միանալ բավական արագ միացման աշխատանքների համար: Վարորդը պետք է ապահովի ավելի հոսանք, քան կարող է տալ Arduino- ն: Վարորդը IGBT- ը սնուցման աղբյուրից ստանում է ոչ թե Arduino- ից հանելու համար: Սա Arduino- ն պաշտպանելու համար է, քանի որ շատ էներգիայի ուժգնության դեպքում Arduino- ն կջեռվի, և ծուխը դուրս կգա, և Arduino- ն կկործանվի (փորձել և փորձարկված):

Վարորդը մեկուսացված կլինի PWM ալիքը ապահովող միկրոկոնտրոլերից `օգտագործելով օպտոկապլեր: Օպտիկական զույգը ամբողջությամբ մեկուսացրեց Arduino- ն, որը ձեր միացման ամենակարևոր և արժեքավոր մասն է:

Տարբեր պարամետրերով շարժիչների դեպքում միայն IGBT- ն պետք է փոխվի շարժիչի նման բնութագրիչների, որը կկարողանա կարգավորել հակառակ լարման և անհրաժեշտ կոլեկտորի ընթացիկ հոսանքը:

WIMA կոնդենսատորը օգտագործվում է էլեկտրոլիտիկ կոնդենսատորի հետ միասին շարժիչի էլեկտրասնուցման աղբյուրի վրա: Սա լիցք է պահում էներգիայի մատակարարումը կայունացնելու համար և ամենակարևորը օգնում է վերացնել համակարգի մալուխներից և միակցիչներից առաջացած ինդուկտացիաները

Քայլ 2: Կառուցվածք և դասավորություն

Շղթայի դասավորությունը սահմանվել է բաղադրիչների միջև հեռավորությունը նվազագույնի հասցնելու համար `ավելորդ ինդուկտիվությունները վերացնելու համար: Դա արվեց հատկապես IGBT վարորդի և IGBT վարորդի միջև ընկած օղակում: Փորձ է արվել վերացնել աղմուկը և զանգը մեծ դիմադրություններով, որոնք հիմնավորված էին Arduino- ի, Optocoupler- ի, Driver- ի և IGBT- ի միջև:

Բաղադրիչները զոդվում են Veroboard- ի վրա: Շղթայի կառուցման հեշտ միջոց է միացում սկսելուց առաջ միացման սխեմայի բաղադրիչները նկարել veroboard- ի վրա: Erոդում լավ օդափոխվող տարածքում: Քաշեք ֆայլով հաղորդիչ ուղին ՝ բաղադրիչների միջև բացը ստեղծելու համար, որոնք չպետք է միացված լինեն: Օգտագործեք DIP փաթեթներ, որպեսզի բաղադրիչները հեշտությամբ փոխարինվեն: Սա օգնում է, երբ բաղադրիչները չեն կարողանում հետագայում զոդել դրանք և վերավաճառել փոխարինող մասը:

Ես օգտագործել եմ բանանի խրոցակներ (սև և կարմիր վարդակներ), որպեսզի իմ հոսանքի աղբյուրները հեշտությամբ միացնեմ veroboard- ին: Դա կարելի է բաց թողնել, և լարերը ուղղակիորեն կպցվել են տպատախտակին:

Քայլ 3. Arduino- ի ծրագրավորում

Pwm ալիքն առաջանում է Arduino PWM գրադարանը ներառելով (կցվում է որպես ZIP ֆայլ): Համաչափ ինտեգրալ վերահսկիչ PI վերահսկիչ) օգտագործվում է ռոտորի արագությունը վերահսկելու համար: Համամասնական և ինտեգրալ շահույթը կարող է հաշվարկվել կամ գնահատվել, մինչև չհաշվարկվեն բավարար ժամանակներ և գերազանցումներ:

PI վերահսկիչն իրականացվում է Arduino's while () օղակում: Տախոմետրը չափում է ռոտորի արագությունը: Այս չափման մուտքագրումը arduino- ին անալոգային մուտքերից մեկի մեջ analogRead- ի միջոցով: Սխալը հաշվարկվում է ընթացիկ ռոտորի արագությունը հանելով սահմանված կետի ռոտորի արագությունից և սահմանելով սխալին հավասար: Integrationամանակի ինտեգրումը կատարվեց `յուրաքանչյուր օղակ ժամանակ առ ժամանակ ավելացնելով նմուշ և այն հավասարեցնելով ժամանակին և դրանով իսկ ավելացնելով օղակի յուրաքանչյուր կրկնության հետ: Աշխատանքային ցիկլը, որը arduino- ն կարող է թողարկել, տատանվում է 0 -ից 255 -ի սահմաններում: Աշխատանքային ցիկլը հաշվարկվում և դուրս է գալիս ընտրված թվային ելքային PWM կապին `pwmWrite- ից PWM գրադարանից:

PI վերահսկիչի ներդրում

կրկնակի սխալ = ref - rpm;

=ամանակ = Timeամանակ + 20e-6;

կրկնակի pwm = սկզբնական + kp * սխալ + ki * *ամանակ * սխալ;

PWM- ի իրականացում

կրկնակի սենսոր = analogRead (A1);

pwmWrite (3, pwm-255);

Նախագծի ամբողջական կոդը կարելի է տեսնել ArduinoCode.rar ֆայլում: Ֆայլի ծածկագիրը ճշգրտվել է շրջող վարորդի համար: Շրջադարձային վարորդը հետևյալ ազդեցությունն ունեցավ շրջանային հերթափոխի ցիկլի վրա, ինչը նշանակում է new_dutycycle = 255 -dutycycle: Սա կարող է փոխվել ոչ շրջող վարորդների դեպքում ՝ վերափոխելով վերը նշված հավասարումը:

Քայլ 4: Թեստավորում և եզրակացություն

Շղթան վերջապես փորձարկվեց և չափումներ կատարվեցին `որոշելու, թե արդյոք ցանկալի արդյունքը հասել է: Կարգավորիչը դրեց երկու տարբեր արագություններ և վերբեռնվեց arduino- ում: Սնուցման սարքերը միացված էին: Շարժիչը արագ արագանում է ցանկալի արագությունից այնուհետև տեղավորվում ընտրված արագությամբ:

Շարժիչը կառավարելու այս տեխնիկան շատ արդյունավետ է և կաշխատի բոլոր DC շարժիչների վրա: