 |
Лабораторна робода №8. Проектування системи керування двигуном постійного струму
|
|
|
|
Лабораторна робода №8. Проектування системи керування двигуном постійного струму
Тема: Проектування системи керування двигуном постійного струму.
Мета: Вивчити взаємодію контролера із пристроями механічного приводу, зокрема керування двигуном постійного струму з використанням апаратного ШІМ-контролера.
Порядок виконання роботи:
1. Вивчити алгоритм керування двигуном постійного струму.
2. Розробити алгоритм індивідуального завдання до початку заняття.
3. Розробити програму і скомпілювати її.
4. Завантажити програму в стенд, переконатись в правильності її роботи, при негативному результаті виявити допущені помилки і виправити їх. Повторити завантаження схеми в стенд.
Рисунок 8. 1 – Схема для лабораторної роботи №8
Короткі теоретичні відомості
Для керування двигуном постійного струму на стенді передбачений драйвер, який складається з ключа на МОН- транзисторі типу IRF9540, а також біполярного транзистора типу BC817 призначення якого забезпечити чітке перемикання керованого ключа. Дана схема керується виходом контролера Р2. 6, який має можливість використання вбудованого апаратного ШІМ-контролера. База біполярного транзистора через високоомний резистор підтягнута до землі, що забезпечу надійне закривання ключа, при відсутньому сигналі керування.
Швидкість обертання двигуна постійного струмі залежить від величини напруги, яка подається йому на вхід. Розглянемо принцип роботи ШІМ модулятора, за допомогою якого будемо змінювати значення вхідної напруги на живлення електродвигуна.
Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ) – наближення бажаного сигналу (багаторівневого чи неперервного) до дійсних бінарних сигналів (з двома рівнями – вкл. /викл. ), таким чином, що в середньому за певний проміжок часу їх значення рівні. Формально, це можна записати так:
|
|
|
де: x(t) – бажаний вхідний сигнал в межах від t1 до t2;
- тривалість і-го ШІМ імпульсу, амплітуда якого А;
підбирається таким чином, щоб сумарні площі (енергії) обох величин були приблизно рівні за достатньо великий проміжок часу, а також рівне середнє значення за період.
Рисунок 8. 2 Зміна процентного заповнення ШІМ
ШІМ, який використовується на ADuC841 є досить гнучким для роботи і може бути налаштований для будь-якого із шести режимів експлуатації. Два з цих режимів дає можливість використовувати ШІМ як 
ЦАП з дозволом до 16 біт. Функціональна схема роботи широтно-імпульсного модулятора приведена на рисунку 8. 2, потрібно звернути увагу на те що тактування генератора може відбуватися по різному і наведено в таблиці 8. 1.
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 | ||||||||||
 |  |  | ||||||||
Рисунок 8. 3 – Функціональна схема роботи ШІМ ADuC841
Для налаштування і роботи ШІМ використовується п’ять SFR регістрів – це: контроль SFR (PWMCON) i чотири регістри даних SFR (PWM0H, PWM0L, PWM1H i PWM1L).
PWMCON управляє різних режимах роботи ШІМ, а також вибором тактової частоти. PWM0H/L і PWM1H/L – регістрів даних, які задають тривалість періоду роботи ШІМ.
Таблиця 8. 1 Біти регістру PWMCON
| Біт | Назва | Призначення | ||
| SNGL | Відключає ШІМ вихід від порта Р2. 6 або Р3. 4 і назначає його для цифрового вводу/виводу | |||
| MD2 | Біти режиму роботи ШІМ. MD2 MD1 MD0 Режим роботи ШІМ 0 0 0 0: ШІМ вимкнений 0 0 1 1: Одноканальний ШІМ з виводом на Р2. 7 або Р3. 3 0 1 0 2: Двоканальний спарений 8-бітний ШІМ 0 1 1 3: Двоканальний спарений 16-бітний ШІМ 1 0 0 4: Двоканальний NRZ 16-бітний Σ -Δ АЦП
1 0 1 5: Двоканальний 8-бітний ШІМ 1 1 0 6: Двоканальний RZ 16-бітний Σ -Δ АЦП 1 1 1 Не використовується | |||
| MD1 | ||||
| MD0 | ||||
| CDIV1 | Подільник частоти ШІМ. Визначення тактового сигналу для лічильника ШІМ CDIV1 CDIV0 Значення 0 0 ШІМ лічильник = вибрана частота/1 0 1 ШІМ лічильник = вибрана частота/4 1 0 ШІМ лічильник = вибрана частота/16 1 1 ШІМ лічильник = вибрана частота/64 | |||
| CDIV0 | ||||
| CSEL1 | Визначення тактового сигналу для ШІМ CSEL 1 CSEL 0 Значення 0 0 частота ШІМ = fXTAL/15 0 1 частота ШІМ = fXTAL 1 0 частота ШІМ = вхідний сигнал на Р3. 4/Т0 1 1 частота ШІМ = fVCO = fOSC | |||
| CSEL0 |
Розглянемо рободу ШІМ в 1 режимі. В даному режимі, як частота так і період роботи ШІМ програмується користувачем. Регістри PWM1H/L встановлюють частоту роботи ШІМ, а PWM0H/L здійснюють задання тривалості періоду роботи (рисунок 8. 3). Наприклад запис в PWM1H/L числа 65536 дає 16-бітний ШІМ з частотою роботи 168 Гц (при тактовій частоті кварцу 11, 0592МГц).
Рисунок 8. 4 – ШІМ в режимі 1
Таким чином в даному режимі є можливість налаштувати ШІМ на різню кількість біт, при цьому частота буде визначатися за формулою:
де: 
– частота роботи ШІМ (Гц);
– частота тактування ШІМ (Гц);
n – розрядність ШІМ (біт).
|
|
|
