Tecnología de control PWM del motor de CC basada en 80C196KC y L298N

- Dec 03, 2018-

Tecnología de control PWM del motor de CC basada en 80C196KC y L298N

Los motores de CC se utilizan ampliamente en diversos campos debido a su excelente rendimiento de regulación de velocidad, gran par de arranque y fuerte capacidad de sobrecarga. En los últimos años, la estructura y los métodos de control de los motores de corriente continua han sufrido grandes cambios. Con la entrada de la computadora en el campo de control y la aparición de nuevos componentes electrónicos de potencia, la regulación de velocidad PWM (pulsewidthmodulamone) se ha convertido en una nueva forma de regular la velocidad del motor de CC. Y debido a la alta frecuencia de conmutación, el funcionamiento estable a baja velocidad, el excelente rendimiento dinámico, la alta eficiencia, etc., se utiliza ampliamente en la regulación de la velocidad del motor de CC.

2, basado en el principio de funcionamiento del sistema de control de velocidad PWM

La modulación de ancho de pulso o PWM se refiere al uso de las características de conmutación de los transistores de alta potencia para modular una fuente de alimentación de CC de voltaje fijo, encender y apagar a una frecuencia fija y cambiar la duración de los tiempos de encendido y apagado en un ciclo como necesario. La velocidad del motor se controla cambiando el ciclo de trabajo de la tensión en la armadura del servomotor de CC para cambiar la magnitud de la tensión promedio. Por lo tanto, a menudo se lo denomina dispositivo de conmutación.

Cambiar el ciclo de trabajo generalmente tiene dos modos: PWM y PFM (pulsefrequencymodulaion). PWM es cambiando el ancho de pulso, que se conoce como ajuste de frecuencia fija. PFM es un ancho de pulso constante. El ciclo de trabajo se cambia cambiando la frecuencia de conmutación. Dado que la resonancia mecánica a una frecuencia particular a menudo causa vibración y aullidos en el sistema, PWM se utiliza en el control del motor de CC. El método de control es principalmente.

3. Diseño de hardware del sistema de control basado en 80C196KC y L298N.

El sistema de control de velocidad del motor de CC basado en 80C196KC y L298N consiste en el sistema mínimo MCU, el convertidor R / D, el circuito amplificador de potencia PWM, el circuito de conversión A / D y D / A y el circuito de interfaz de comando de recepción. El sistema mínimo del microordenador de un solo chip adopta el circuito de interfaz de expansión externa 80C196KC de un solo chip de 16 bits, que se utiliza principalmente para realizar las funciones de adquisición de datos, generación de señal PWM, etc.

3.1. Introducción al circuito integrado de alimentación L298N

Para mejorar la eficiencia del sistema y reducir el consumo de energía, el circuito de excitación del amplificador de potencia utiliza un circuito integrado L298N basado en un método de modulación de ancho de pulso de puente H bipolar. L298N es un amplificador de potencia de modulación de ancho de pulso de alto rendimiento producido por SGS, que tiene las características de tamaño pequeño y capacidad de conducción fuerte. Contiene dos controladores de puente de alto voltaje y alto voltaje en H. Puede conducir todo el puente del motor en un solo chip y puede impulsar motores de hasta 46V y por debajo de 2A.

3.2, circuito de hardware del sistema de control de motor DC

L298N puede accionar dos motores de corriente continua. Debido a que el sistema de control de velocidad es una estructura de un solo eje, para aprovechar al máximo la capacidad de carga del circuito amplificador de potencia, el sistema puede comenzar con la máxima aceleración y frenar con la máxima aceleración. La salida se utiliza en paralelo con el motor de control DC. Como se muestra en la Figura 4, los terminales de entrada IN1 y IN3 están conectados en paralelo, IN2 y IN4 están conectados en paralelo, los terminales de salida OUT1 y OUT3 están conectados en paralelo, y OUT2 y OUT4 están conectados en paralelo a los dos extremos del motor respectivamente. El terminal de habilitación está controlado por el puerto de salida de alta velocidad HSO1 del microordenador de un solo chip.

El microcomputador de un solo chip 80C196KC proporciona la señal PWM según el bucle de posición y el resultado de la operación del bucle de velocidad. La señal PWM se envía directamente al terminal IN1 (IN3) y un canal se invierte al IN2 (IN4) a través del 7406. Cuando la relación de trabajo de la señal analógica PWM es del 50%. Los voltajes positivos y negativos en ambos extremos del motor se agregan por el mismo tiempo. El motor está en un estado de micro sacudida en esta posición, es decir, en el estado de "lubricación de potencia". Cuando la relación de trabajo es mayor que 50%, la tensión de señal OUTA es mayor que OUTB, y el motor está girando hacia adelante, de lo contrario, marcha atrás. Por lo tanto, es necesario enderezar la polaridad de salida de cada enlace para formar retroalimentación negativa y completar el control de bucle cerrado. Al cambiar el ciclo de trabajo de PWM para controlar la velocidad del motor, la dirección del motor también se puede cambiar, y el método de control es simple y confiable. Además, debido a que el motor es del tipo de bobina eléctrica, la fuerza electromotriz trasera se forma cuando el motor se detiene repentinamente y se invierte repentinamente. Para garantizar el funcionamiento normal del chip controlador L298N, se agregan dos pares de continuación entre los terminales de salida OUTA, OUTB y el motor de CC. El diodo de flujo desvía la corriente al positivo o toma de tierra de la fuente de alimentación para evitar que la fuerza electromotriz trasera dañe el L298N.

3.3, diseño antiinterferente y compatibilidad electromagnética.

Cuando se acciona el motor, la rápida conmutación del elemento de conmutación principal de alimentación provoca una gran tasa de cambio de la corriente y la tensión de alimentación, que no solo afecta al circuito de activación sino que también ingresa al circuito de control a través de la fuente de alimentación y la tierra. Además, cuando el motor comienza a frenar, se genera un voltaje transitorio en un cambio repentino en la carga, y su amplitud también es más alta que el voltaje de la fuente de alimentación, y el borde frontal es pronunciado y la banda de frecuencias es ancha, y el circuito de control Se ingresa a través de la fuente de alimentación DC. Por lo tanto, el diseño de compatibilidad electromagnética y anti-interferencias también es crucial. El sistema adopta medidas como la onda plana actual, el desbarbado y el blindaje.

Onda plana actual: como la energía instantánea del interruptor PWM es relativamente grande, el filtro RC se usa para filtrar en el extremo de salida del amplificador de potencia PWM. Al seleccionar los valores apropiados de resistencia y capacitancia, los armónicos de alta frecuencia se suprimen de manera efectiva y se absorbe la tensión máxima del amplificador de potencia PWM. Interferencia reducida;

Desbarbado: el sistema aumenta el condensador del filtro en el extremo de la fuente de alimentación. Los condensadores grandes y pequeños se utilizan en paralelo. El condensador grande soporta el desacoplamiento, filtrado y suavizado de la señal alterna de baja frecuencia. El pequeño condensador elimina los parásitos de frecuencia media y alta en la red de circuitos. Acoplamiento, reduciendo efectivamente las rebabas de espiga;

Blindaje: el cable del motor es doble blindado y los cables están separados de otros cables tanto como sea posible.

4, implementación del software del sistema de control

El sistema de control adopta la combinación de velocidad y lazo cerrado de posición, y el método de control de posición se toma como ejemplo para introducir el método de implementación de software. El control de posición se basa en el algoritmo de control PI clásico, se simplifican los parámetros proporcionales e integrales y se introduce el control PI de segmentación. Es decir, el error calculado está segmentado y el ajuste se realiza mediante diferentes parámetros proporcionales e integrales dentro de cada rango de error. Asegúrese de que el sistema funcione de manera más fluida y estable.

El diagrama de flujo de implementación del software específico se muestra en la Figura 5, es decir, después de recibir el comando de ángulo dado, primero calcule la información de posición muestreada y la diferencia de ángulo dada, y luego divida la diferencia en n partes iguales, correspondientes a un conjunto de parámetros en cada segmento. Kp1 y ki1 participan en el control de mediación, calculan la salida del control PI y luego lo convierten en la salida de valor PWM correspondiente.

5, la conclusión

Basado en el sistema de control PWM del motor DC de 80C196KC y L298N, la señal PWM es generada por el microordenador de un solo chip al circuito integrado de alimentación L298N. El control de segmentación PI clásico se utiliza para realizar el control del motor. Tiene las características de circuito simple y control conveniente. Los resultados de las pruebas en ejecución muestran que el sistema funciona de manera estable y confiable, cumple con los requisitos de la función de regulación de la velocidad y se ha aplicado con éxito en múltiples productos aéreos.



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