Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


ƒвигатель посто€нного тока




 ”–—ќ¬ќ… ѕ–ќ≈ “

на тему: Ђ–азработка микропроцессорного устройства управлени€ приводомї

по дисциплине: Ђћикропроцессорна€ техникаї

 

 

¬ыполнил: студент гр. 8-05-3(31) ф-та ” 

ј.ј.  овалева

ѕроверил: преподаватель

ј.¬. Ѕогатырев

 

»жевск 2010

—ќƒ≈–∆јЌ»≈

“ехническое заданиеЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..3

¬ведениеЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..4

1. –азработка структурной схемы ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...11

2. –азработка алгоритма и программы поддержани€ частоты вращени€ЕЕ12

3. –азработка схемы электрической принципиальнойЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...14

3.1 ¬ыбор двигателейЕЕ..ЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ14

3.2 ¬ыбор микроконтроллераЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.15

3.3 ¬ыбор микросхемы и интерфейса св€зиЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.17

3.4 ¬ыбор датчиковЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.19

4. –асчЄт схемы электрической принципиальной Е......ЕЕЕЕЕЕЕЕ...21

4.1 –асчЄт транзисторовЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..21

4.2 –асчЄт драйверовЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...22

5. –азработка печатной платыЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ.Е.Е23

6. –азработка сборочного чертежаЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ..ЕЕЕ.Е24

«аключениеЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ...ЕЕ.Е.25

—писок литературыЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕЕ26

ѕриложение ј. ’арактеристика устройств используемых в разрабатываемой схеме

ѕриложение Ѕ. —хема электрическа€ принципиальна€

ѕриложение ¬. ѕеречень элементов

ѕриложение √. ѕлата печатна€

ѕриложение ƒ. —борочный чертеж

ѕриложение ≈. —пецификаци€

 

 

“≈’Ќ»„≈— ќ≈ «јƒјЌ»≈

–азработать блок управлени€ приводом на микроконтроллере TMS320F2808. –азработать схему электрическую принципиальную с перечнем элементов, на ее основе разработать чертеж печатной платы и сборочный чертеж. –азработать алгоритм и программу управлени€ двигателем посто€нного тока.

»сходные данные.

ћикроконтроллер: TMS320F2808.

“ип датчика обратной св€зи: энкодер, ультразвуковой датчик.

“ип силового ключа: MOSFET Ц транзистор.

ќрганы управлени€: кнопка Ђвключениеї.

»нтерфейс св€зи: CAN.

¬¬≈ƒ≈Ќ»≈

¬ насто€щее врем€ электропривод представл€ет собой конструктивное единство электромеханического преобразовател€ энергии (двигател€), силового преобразовател€ и устройства управлени€. ƒвигатель обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую. –азработка высокопроизводительных, компактных, экономичных систем привода €вл€етс€ приоритетным направлением развити€ современной техники.

–ост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств, сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управлени€ приводами на системы пр€мого цифрового управлени€. —уществуют микроконтроллеры различных типов программировани€: однократно программируемые и перепрограммируемые. ѕрименение перепрограммируемых микроконтроллеров неизбежно влечет за собой изменение в системе управлени€. ћалые размеры корпусов различного исполнени€ делают микроконтроллеры пригодными дл€ портативных устройств. Ќизка€ цена, экономичность, быстродействие, простота использовани€, наличие достаточного количества портов ввода/вывода способствуют применению микроконтроллеров в различных област€х.

¬ нашей курсовой работе используютс€ два двигател€ посто€нного тока и один шаговый двигатель.

ƒвигатель посто€нного тока

—корость вращени€ двигател€ посто€нного тока (ƒѕ“) можно регулировать несколькими способами:

1. –егулирование изменением магнитного потока. Ётот способ находит широкое применение в электроприводах вследствие простоты его реализации и экономичности, так как регулирование осуществл€етс€ в относительно маломощной цепи возбуждени€ двигател€ и не сопровождаетс€ большими потер€ми мощности.

2. –егулирование с помощью резисторов в цепи €кор€. Ётот способ примен€етс€ при невысоких требовани€х к показател€м качества регулировани€ скорости, отлича€сь в то же врем€ универсальностью и простотой реализации.

3. –егулирование изменением напр€жени€ €кор€. »зменение частоты вращени€ происходит в сторону уменьшени€ от основной, т.к. напр€жение, прикладываемое к €корю, в большинстве случаев, может измен€тьс€ тоже только вниз от номинального. ѕлавность регулировани€ определ€етс€ плавностью изменени€ питающего напр€жени€.

4. Ќаиболее широкое применение из всех видов импульсного регулировани€ дл€ управлени€ двигател€ми посто€нного тока нашло широтно-импульсное регулирование напр€жени€ (Ў»–). »мпульсное регулирование возможно как со стороны €кор€, так и со стороны обмотки возбуждени€ главных полюсов, однако наиболее распространено импульсное €корное управление. —ущность импульсного способа состоит в том, что регулирование угловой скорости ротора достигаетс€ не за счет изменени€ напр€жени€ управлени€, непрерывно подводимого к €корю двигател€, а путем изменени€ времени, в течение которого подводитс€ номинальное напр€жение.


–исунок 1 Ц »мпульсный способ управлени€ двигателем

»наче говор€, при импульсном способе (рисунок 1) к микродвигателю подвод€тс€ импульсы неизменного по амплитуде напр€жени€ управлени€ U у.ном, в результате чего его работа состоит из чередующихс€ периодов разгона и торможени€. ≈сли эти периоды малы по сравнению с полным временем разгона и остановки ротора, то углова€ скорость ротора не успевает к концу каждого периода достигать установившихс€ значений и установитс€ некотора€ средн€€ углова€ скорость. «начение при неизменных моменте нагрузки и напр€жении возбуждени€ однозначно определ€етс€ относительной продолжительностью импульсов ε (формула 1):

ε =tи/“и, (1)

где t и - длительность импульса;

и - период.
— увеличением относительной продолжительности импульсов углова€ скорость ротора растет (ωТсрср).¬ период паузы tп ротор об€зательно должен тормозитьс€. ≈сли это условие не будет выполн€тьс€, то углова€ скорость ротора при любом значении ε будет непрерывно увеличиватьс€, пока не достигнет значени€ угловой скорости х.х., так как во врем€ импульса углова€ скорость будет возрастать, а во врем€ паузы Ц оставатьс€ практически неизменной.
— ростом частоты управл€ющих импульсов амплитуда колебаний скорости уменьшаетс€; среднее значение угловой скорости остаетс€ при этом неизменным.

Ўаговый двигатель

’арактер движени€ ротора шагового двигател€ определ€етс€ частотой и характером изменени€ управл€ющих импульсов. ¬ зависимости от этого различают следующие режимы работы шаговых двигателей: статический; квазистатический; установившейс€; переходный. —татический режим Ц это режим, при котором по обмоткам статора протекает посто€нный ток, создающий неподвижное в пространстве магнитное поле, а ротор не вращаетс€. ѕод действием нагрузки ротор лишь отклон€етс€ от положени€ ћ = 0 на некоторый угол q. ќсновной характеристикой этого режима €вл€етс€ зависимость статического синхронизирующего момента от угла рассогласовани€ M = f(q).  вазистатический режим Ц это режим отработки единичных шагов, при котором переходные процессы от предыдущего такта коммутации полностью затухли и скорость ротора в начале следующего шага равна нулю. ќн используетс€ в стартстопных, лентопрот€жных и других механизмах, в которых требуетс€ фиксаци€ ротора после каждого шага. ѕредельна€ частота управл€ющих импульсов, при которой еще соблюдаетс€ квазистатический режим, определ€етс€ временем протекани€ электромагнитных и особенно электромеханических переходных процессов, т.е. временем колебаний ротора.

ƒл€ уменьшени€ или полного устранени€ качаний ротора в конце шага примен€ют различные приемы. ѕри принудительном торможении после перевода управл€ющего импульса с первой обмотки или группы обмоток на вторую через некоторый промежуток времени, в течении которого ротор отработает часть шага и запасет определенное количество кинетической энергии, управл€ющий импульс вновь переводитс€ на первую обмотку. Ќа ротор начинает действовать тормозной момент. ѕри правильном выборе времени и величины тормоз€щего момента ротор остановитс€ в конце шага, после чего управл€ющий импульс переводитс€ на вторую обмотку и ротор, отработав шаг, фиксируетс€ в заданном положении практически без колебаний. ѕри естественном торможении отработка шага происходит в два этапа: на первом этапе движение ротора осуществл€етс€ за счет положительного приращени€ момента, возникающего при сдвиге Ќ— статора на часть полного шага; на втором этапе Ц за счет кинетической энергии, запасенной ротором при отрицательном (тормозном) моменте. ѕри достижении ротором заданного положени€ Ќ— сдвигаетс€ на оставшуюс€ часть шага и фиксирует ротор в этом положении. ≈стественное торможение возможно лишь в тех шаговых двигател€х, у которых полный шаг можно поделить на несколько элементарных шагов.

ѕовысить предельную частоту квазистатического режима можно путем увеличени€ числа обмоток статора или числа тактов коммутации. ¬о всех этих случа€х снижаетс€ угол перемещени€ и кинетическа€ энерги€ ротора, что уменьшает его склонность к качани€м. ”становившийс€ режим Ц это режим, соответствующий посто€нной частоте следовани€ управл€ющих импульсов. ѕри частоте управл€ющих импульсов f1, меньшей частоты собственны колебаний двигател€ f0, движение ротора носит колебательный характер, что увеличивает динамическую ошибку при отработке заданного перемещени€. ѕри малых возмущени€х частота собственных колебаний ротора где Mmax Ц максимальный статический синхронизирующий момент; Jp,Jн- момент инерции ротора и нагрузки, приведенные к валу двигател€; р Цчисло пар полюсов. ѕри значительных возмущени€х ѕри частоте управл€ющих импульсов f1 = f0/k, где k Ц целое число, возникает €вление электромеханического резонанса, которое при слабом демпфировании колебаний может привести к нарушению нормального движени€ ротора и выпадению его из синхронизма. ѕри f1> f0 имеют место вынужденные колебани€ с частотой управл€ющих импульсов; амплитуда их монотонно уменьшаетс€ с увеличением частоты. ƒл€ устойчивой работы шагового двигател€ необходимо, чтобы Mн/Mmax < 0,3 - 0,5, a Jн/Jp <1 -2. ѕереходный режим - это основной эксплуатационный режим работы шагового двигател€. ќн включает в себ€ пуск, реверс, торможение, переход с одной управл€ющей частоты на другую. ‘изические процессы в переходных режимах определ€ютс€ как параметрами двигател€ и его нагрузки, так и начальными услови€ми, при которых начинаетс€ переходный процесс. ќсновное требование к шаговому двигателю в переходных режимах заключаетс€ в отсутствии потери шага, т.е. сохранение синхронизма при любом характере изменени€ управл€ющих импульсов. ѕуск шагового двигател€ осуществл€етс€ из неподвижного положени€ ротора, которое он занимает при установившихс€ значени€х токов в обмотках, путем скачкообразного увеличени€ частоты управл€ющих импульсов от нул€ до рабочей. ѕри этом ротор вначале отстает от пол€, затем, ускор€сь, достигает частоты вращени€ пол€, опережает его и вследствие отрицательного синхронизирующего момента снова замедл€ет свое движение. ¬следствие демпфировани€ колебани€ скорости вращени€ быстро затухают, наступает установившийс€ режим.

ћаксимальна€ частота управл€ющих импульсов, при которой возможен пуск без потери шага, называетс€ частотой приемистости fпр.„астота приемистости растет с увеличением максимального синхронизирующего момента, уменьшением шага, снижением посто€нной времени обмоток, нагрузки и момента инерции. ƒл€ современных Ўƒ fпр = 100-1000 √ц. “орможение шагового двигател€ осуществл€етс€ скачкообразным снижение частоты управл€ющих импульсов от рабочего значени€ до нул€. ѕредельна€ частота, при которой ротор останавливаетс€ без потери шага, как правило, выше частоты приемистости, что объ€сн€етс€ внутренним демпфированием Ц электромагнитным тормозным моментом, моментом сопротивлени€ нагрузки и трением в опорах. –еверс шагового двигател€ производитс€ путем изменени€ последовательности коммутации токов в обмотках, привод€щего к изменению направлени€ вращени€ магнитного пол€ на обратное. ѕредельна€ частота управл€ющих импульсов, при которой реализуетс€ реверс без потери шага, всегда меньше частоты приемистости и составл€ет (0,2-0,5)fпр.

 

 

–исунок 2 Ц «ависимость момента от скорости шагового двигател€

¬нутренн€€ крива€ (крива€ старта, или pull-in curve) показывает, при каком максимальном моменте трени€ дл€ данной скорости шаговый двигатель способен тронутьс€. Ёта крива€ пересекает ось скоростей в точке, называемой максимальной частотой старта или частотой приемистости. ќна определ€ет максимальную скорость, на которой ненагруженный двигатель может тронутьс€. Ќа практике эта величина лежит в пределах 200 Ц 500 полных шагов в секунду. »нерционность нагрузки сильно вли€ет на вид внутренней кривой. Ѕольша€ инерционность соответствует меньшей области под кривой. Ёта область называетс€ областью старта. ¬нешн€€ крива€ (крива€ разгона, или pull-out curve) показывает, при каком максимальном моменте трени€ дл€ данной скорости шаговый двигатель способен поддерживать вращение без пропуска шагов. Ёта крива€ пересекает ось скоростей в точке, называемой максимальной частотой разгона. ќна показывает максимальную скорость дл€ данного двигател€ без нагрузки. ѕри измерении максимальной скорости нужно иметь в виду, что из-за €влени€ резонанса момент равен нулю еще и на резонансной частоте. ќбласть, котора€ лежит между кривыми, называетс€ областью разгона.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 490 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

ƒва самых важных дн€ в твоей жизни: день, когда ты по€вилс€ на свет, и день, когда пон€л, зачем. © ћарк “вен
==> читать все изречени€...

581 - | 533 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.