直流電機調速原理:PWM是一種電位差調節方法,通過改變負荷兩頭的電位差來實現操縱要求。在PWM驅動控制的調整系統中,會依據需求來改變電源在一個周期中;開;和關的時間長度,并且會以穩定的頻率開啟和關閉。馬達的扭轉速率會因為其高低電平占用時間的比率變動。因此,PWM又被稱為;開關驅動裝置;。本次設計利用驅動芯片SPGT62C19B的通道1來控制電機的轉向,通過通道1輸出的邏輯電平的高低控制正反轉。
在脈沖效應下,當馬達獲得電能時,速率增大;電機斷電時,速率逐漸減少。只要有一定的規律,改變要控制的開關電機的平均速度。當馬達自始至終有提供功率的裝置供電,最大電動機旋轉速率為Vmax,高低電平占時間比率為D=t1/T,則馬達的平均轉速為Vd=Vmax×D。從式子可以看出,當高低電平占時間比率D=t1/T發生變化,可以獲取不一樣的馬達平均轉速Vd,嚴格來說,平均轉速Vd與高低電平的占時比率D不是標準的線性關系,在一般應用中,它們可以近似為線性關系。
根據SPGT62C19B操縱原理,控制馬達轉速只要運用微控制器I/O接口向SPGT62C19B的I01和I11Pin輸出不一樣的高低電平就行。當SPCE061A同時占用TimerA和TimerB這兩個定時器時,它就會擁有兩個PWM輸出功能,但這樣會造成Timer資本浪費,所以設計使用軟件產生PWM。
本系統中速度的采集精度非常重要,直接決定整個控制系統的精度,采用光電傳感器作為測速裝置,速度V的誤差主要是由圓盤邊緣上的凹槽數的多少決定的,電機轉速測量亦使用4KHz時間基準完成。當紅外對管被光源遮擋時,與之連接的I/O接口將輸出低電平;當紅外對管接受光照時,I/O端口將輸出高電平。以4KHz作為采集樣本的頻率,對I/O接口的電壓狀況檢測并計數,并可通過計算某段時間內的計數值來得出旋轉速度。
系統首先采集三相電壓和電流信號,通過反電動勢偵測電路得到轉子位置信息,并通過計算得到電機目前轉速,利用PID算法實現調速,PID數字演算方法的原理是把事先設置的速率與真實速率之間的偏差記錄為e,對偏差進行P、I、D運算,最終運用運算結果控制PWM脈沖的占空比來實現對加在電機兩端電壓的調節,進而控制電機轉速。PID調節器是一種線性調節器,將偏差的比例、積分、微分通過線性組合構成控制量,對轉速進行控制。
61板馬達操縱構件之間的硬件連接如圖4所示,61的兩個高 8 位即 J9(IOA),J7(IOB)接口分別連接電機模塊的J2,J1接口,低8位J6(IOB)接口連接電機模塊的J3接口。
該系統的操縱方式如下,主要通過61上的摁鍵來解決。整體操作流程如表1所示。通過表1中操作步驟可對系統功能進行總體測試,KEY3鍵控制電機的啟動和停止,KEY1控制正轉,KEY2控制反轉;如果在電動機轉動過程中按下KEY1鍵或者KEY2鍵,那么轉速將相應的增加或者減小,此時數碼管顯示實際轉速;實際測試結果表明,該系統能夠完成預期設定的功能。
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