Разработка структурной схемы

В данном разделе представлена структурная схема устройства управления двигателем (рисунок 3).

Рисунок 3 – Структурная схема системы регулирования двигателя

Данная структурная схема отображает работу микропроцессорного устройства, где главным управляющим элементом является микроконтроллер. Он формирует управляющие сигналы для силового ключа, построенного на транзисторах MOSFET. Привод связан с микроконтроллером датчиками.

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ПОДДЕРЖАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

В данном разделе на рисунке 4 представлен алгоритм работы микропроцессорного устройства управления двигателем.

В данном алгоритме используются следующие обозначения:

f_ном – номинальная частота вращения двигателя;

f – текущая (сравниваемая) частота вращения двигателя;

f_мк – частота импульсов управления с МК на двигатель.

Индикация L – частота ниже f_ном, Н – частота выше f_ном.

Рисунок 4 – Схема алгоритма работы МПУ

РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ

В качестве объекта управления в данной курсовой работе был выбраны:

· двигатель постоянного тока ПЯ250Ф

Параметры двигателя:

напряжение питания U_пит=36В,

потребляемый ток I_н=10 А,

мощность Р=0,25 кВт,

номинальная частота вращения n_ном=3000 об/мин.

· шаговый двигатель FL28STH

напряжение питания U_пит=36В,

потребляемый ток I_н=2 А,

мощность Р = 75 Вт,

номинальная частота вращения n_ном=1500 об/мин,

ВЫБОР МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

В качестве основного элемента получения и обработки сигналов был выбран микроконтроллер TMS320F2808 фирмы TEXAS INSTRUMENTS (см. приложение А). Цифровые сигнальные процессоры семейства TMS320F280xx ориентированы на применение в преобразователях мощности и управлении электроприводами, отличаются низкой стоимостью. DSP этого семейства выполняют операции умножения 32х32 за один такт, их особенностями является сверхбыстрая реакция на прерывания и наличие ШИМ-контроллера, который обеспечивает высокое разрешение выходных сигналов.

Для корректной работы микроконтроллера использовались следующие типовые схемы подключения (рисунки 5, 6, 7). Для защиты центрального сигнального процессора от помех по питанию, которые могут появиться при работе устройства установлены конденсаторы С₄= С₅=0,2 мкФ в непосредственной близости от микросхемы DD2.

Рисунок 5 – Схема защиты микроконтроллера от помех

Внешний генератор опорных импульсов построен на кварцевом резонаторе 60 МГц, для которого необходимы внешние конденсаторы С₂=С₃=0,01 мкФ.

Рисунок 6 – Схема подключения кварцевого резонатора к TMS320F2808

Так как в разрабатываемом устройстве используются три разных значения напряжения питания и соответственно, три разных шины, по которым осуществляется заземление устройства, то для защиты от возможных помех и корректной работы микросхемы используется схема включения, изображенная на рисунке 5. Значение С₁= 0,5 мкФ и R₂= 3 кОм.

Рисунок 7 – Схема включения TMS320F2808