Entwurf eines stufenlosen Drehzahlregelungssystems für Gleichstrommotoren unter Verwendung eines Einzelchip-Mikrocomputers von pic

Entwurf eines stufenlosen Drehzahlregelungssystems für Gleichstrommotoren unter Verwendung eines Einzelchip-Mikrocomputers von pic

In der modernen industriellen Produktion ist der Elektromotor die Hauptantriebsausrüstung. Gegenwärtig ist das KZ-D-Antriebssystem, das die Thyristorvorrichtung (dh die durch Silizium steuerbare Vorrichtung) an den Elektromotor liefert, in dem Gleichstrommotorantriebssystem weit verbreitet, um den sperrigen Elektromotor zu ersetzen. Das FD-System hat zusammen mit der hohen Entwicklung der Elektroniktechnologie zu einer allmählichen Verlagerung der DC-Motordrehzahlsteuerung von analog zu digital geführt, insbesondere die Anwendung der Einchip-Technologie, die die DC-Motordrehzahlsteuerungstechnologie zu einem neuen gemacht hat Bühne, intelligent und hohe Zuverlässigkeit ist zu seinem Entwicklungstrend geworden. Das Geschwindigkeitsregelungssystem verwendet den Single-Chip-Mikrocomputer PIC16F874 als Zentralprozessor, der die Eigenschaften des PIC16F874-Single-Chip-Capture-, Vergleichs- und Analog / Digital-Wandlermoduls als Triggerschaltung voll ausnutzt. Seine Vorteile sind: einfacher Aufbau, Synchronisation mit der Hauptschaltung, sanfte Phasenverschiebung und bei ausreichendem Phasenverschiebungsbereich und Steuerwinkeleinstellung bis zu 10.000 Schritten kann eine stufenlose Glättungssteuerung des Motors erreicht werden. Die Pulsfront ist steil und hat eine ausreichende Amplitude, die Pulsbreite kann eingestellt werden, Stabilität und Entstörungsleistung sind gut.

1 Gleichstrommotordrehzahlprinzip

Bei Gleichstrommotoren mit mittlerer und kleiner Leistung ist der Widerstand der Ankerschleife sehr klein und der IaRa-Ausdruck in Gleichung (4) kann weggelassen werden. Es ist zu sehen, dass sich die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors ändert, wenn die Ankerspannung geändert wird.

2 System Arbeitsprinzip

Das System besteht hauptsächlich aus einem Hauptsteuerschalter, einer Motorerregungsschaltung, einer Thyristorgeschwindigkeitssteuerschaltung (einschließlich einer Geschwindigkeitsmeßschaltung), einer Gleichrichtungs- und Filterschaltung, einer Glättungsdrossel und einer Entladeschaltung sowie einer Bremsschaltung für den Leistungsverbrauch. Das System wird durch einen PI-Regler geregelt. Nachdem der Hauptsteuerschalter geschlossen ist, wird die Einphasen-Wechselstromleistung durch die Thyristor-Drehzahlsteuerschaltung gesteuert, und nach der Brückengleichrichtung, Filterung und Glättungsdrossel wird ein kontinuierlicher Gleichstrom eines kleinen Impulses erhalten, der dem Motor zugeführt wird und gleichzeitig durchläuft der Wechselstrom die Erregungsschaltung. Nach der Gleichrichtung ist der Motor erregt und beginnt zu arbeiten. Stellen Sie das Geschwindigkeitseinstellpotentiometer RP1 in der Triggerschaltung so ein, dass bei abnehmender Eingangsspannung von AN1 der Steuerwinkel des Ausgangssignals des PIC16F874-Einchip-Mikrocomputers ebenfalls abnimmt und der Leitungswinkel des Thyristors die Ausgangsspannung von erhöht der Hauptkreis steigt und die Motordrehzahl steigt an. Gleichzeitig steigt auch die Ausgangsspannung der Geschwindigkeitsmeßschaltung. Nach der Betätigung des PI-Reglers läuft der Motor innerhalb des eingestellten Drehzahlbereichs stabil.

3 Systemteil des Schaltungsentwurfs

3.1 Hauptschaltkreisentwurf

Die Parameter jeder Komponente im Hauptstromkreis sind in Abbildung 1 dargestellt:

Drücken Sie die Starttaste SB1, das Schütz der KM-Spule ist erregt, der KM-Schließerkontakt ist geschlossen, der Ruhekontakt ist geöffnet, die Starttaste ist selbsthemmend und der Hauptstromkreis ist eingeschaltet. Die Thyristor-Drehzahlsteuerschaltung steuert den Wechselstromausgang durch Ändern des Steuerwinkels des Triacs, und dann wird durch die Brückengleichrichtung und Filterung der Gleichstrom erhalten. Zur gleichen Zeit wird der Motor durch die Erregungsschaltung gleichgerichtet, um eine Erregung zu erhalten und zu arbeiten.

Drücken Sie die Stopp-Taste SB2, das Schütz der KM-Spule ist stromlos, der KM-Schließerkontakt öffnet, der Ruhekontakt schließt, die Selbsthemmung wird gelöst, der Hauptstromkreis fällt ab und der Motor funktioniert nicht mehr.

Um die Gleichstromwelligkeit zu begrenzen, ist eine Glättungsdrossel mit der Schaltung verbunden, und der Widerstand liefert eine Entladeschleife für die Glättungsdrossel, wenn der Hauptkreis plötzlich abgeschaltet wird.

Um das Bremsen und Stoppen zu beschleunigen, verwendet die Vorrichtung ein energieaufwendiges Bremsen, und der normalerweise geschlossene Kontakt des Widerstands R4 und des Hauptstromkreisschützes bildet eine Bremsverbindung. Die Motorerregung wird von einer separaten Gleichrichterschaltung gespeist. Um zu verhindern, dass der Motor entmagnetisiert wird und einen Flugunfall verursacht, ist in der Erregungsschaltung das Unterstromrelais KA in Reihe geschaltet. Der Betriebsstrom kann mit dem Potentiometer RP eingestellt werden.

3.2 Thyristor-Trigger-Schaltungsdesign

Die Thyristor-Trigger-Schaltung und -Parameter sind in Abbildung 2 dargestellt. Die Spannung der beiden Punkte A und B im Hauptstromkreis wird vom Transformator in -20 V umgewandelt. Nach der Brückengleichrichtung wird an zwei Punkten ein Halbwellensignal von etwa 100 Hz erzeugt und der R6 durchgelassen. Nachdem R7 geteilt ist, wird der NPN-Transistor zur Verstärkung geschaltet, und am Kollektor der Triode wird ein Nulldurchgangsimpuls erzeugt. Die ansteigende Flanke des Nullimpulses wird zuerst vom CCP1-Modul erfasst und der Zeitpunkt des Auftretens wird aufgezeichnet, gefolgt von der abfallenden Flanke des Nullimpulsimpulses. Die Zeitdifferenz ist die Impulsbreite des Nulldurchgangs und die Hälfte ihres Wertes ist der Impulsmittelpunkt. Mit dieser Art von Erfassungsverfahren kann der tatsächliche Nulldurchgangspunkt des Wechselstroms genau erhalten werden, und die Analogspannung des PIC16F874-Pins RA1 / AN1 wird durch das ADC-Modusumwandlungsmodul umgewandelt. Der Wert wird als Sollwert des Thyristorsteuerwinkels (Motordrehzahlsollwert) verwendet, der Sollwert des Potentiometers RP1 wird geändert und der Thyristorsteuerwinkel wird entsprechend geändert. Gleichzeitig wird der Ausgangswert der Geschwindigkeitsmeßschaltung vom Pin RC0 / T1CKI des PIC16F874 eingegeben und vom Zähler TMR1 gezählt. Berechnen Sie die Drehzahl als Rückmeldewert. Die Schwingungsfrequenz des Einchip-Mikrocomputers in diesem System erfordert 4 MHz. Aus den Charakteristiken des Befehlszyklus des PIC16F874-Einchip-Mikrocomputers ist bekannt, dass die Auflösung des Thyristorsteuerwinkels der Kehrwert eines Viertels der Schwingungsfrequenz des Einchip-Mikrocomputers ist, das heißt 1us und die Hälfte Die Wellenzeit der Netzfrequenz beträgt 10 ms. Der Steuerungswinkel kann 10.000 Schritte erreichen, wodurch die stufenlose Glättungssteuerung des Motors vollständig realisiert werden kann.

Die Systemsoftware und das Hardwaredesign nutzen die Eigenschaften des PIC16F874-Einzelchip-Capture-, Vergleichs- und Analog-Digital-Wandlermoduls sowie die Vorteile der hohen Oszillationsfrequenz und der schnellen Reaktion des Einchip-Mikrocomputers voll aus und entwerfen die entsprechenden Komponenten Triggerschaltung zur Herstellung des Analog / Digital-Wandlermoduls des PIC16F874-Einchip-Mikrocomputers. Es kann den Geschwindigkeitseinstellwert schnell und genau umwandeln; Das CCP1-Modul kann den Nulldurchgangspunkt von AC genau erfassen. das Zeitsteuerungszählmodul der Geschwindigkeitsmessschaltung kann die Rückkopplungsgeschwindigkeit genau zählen und berechnen; Das CCP2-Modul kann den Triggerimpuls des Tf-Wertes zeitlich vergleichen. Bei der Anwendung eines kleinen Gleichstrommotors hat es die Eigenschaften einer einfachen Struktur, eines zuverlässigen Betriebs, eines breiten Einstellbereichs, einer guten Stromkontinuität und einer schnellen Reaktion.