אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

בקר מהירות מיקרו של המנוע החשמלי של האספן. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מנועים חשמליים

בכוננים רבים, בפרט במכשירי חשמל ביתיים, נעשה שימוש נרחב במנועים חשמליים לקומוטטור עם עירור רציף. ידועות גרסאות רבות של בקרי מהירות עבור מנועים כאלה המשתמשים במיישרים מבוקרים המבוססים על תיריסטורים (ראה, למשל, הספר "תיריסטורים. ספר עזר טכני" / תורגם מאנגלית על ידי V. A. Labuntsov וחב' - M.: Energia, 1971).

השימוש במיקרו-בקרים (MC) במכשירים אלה עם יישום הפונקציות הבסיסיות של בקרת כונן חשמלי ברמת התוכנה פותח הזדמנויות חדשות מבחינה איכותית. במקרה זה, הבקר מתברר כאוניברסלי למדי עם היכולת להיות מוגדר לשלוט בסוגים שונים של כוננים חשמליים או עומסים אחרים על ידי שינוי התוכנית שנרשמה בזיכרון של ה-MK.

המאמר מתאר גרסה של רגולטור כזה שפותחה על ידי המחברים על בסיס ה-PIC16F84 MK מבית Microchip Technology.

ההתקן המוצע משתמש בשיטת פולסים לוויסות מתח במעגלי DC, שהפכה נפוצה, במיוחד, בהנעה חשמלית של כלי רכב [1].

מהות השיטה היא שמתח מסופק למנוע בפולסים עם קצב חזרות גבוה דרך אלמנט מפתח ללא מגע. במהלך פעימה של משך t (איור 1), המתח המלא של מקור הכוח U מופעל על המנוע החשמלי והזרם במעגל המנוע גדל, ובמהלך ההפסקה tn המתח כבוי, והזרם מתחת ההשפעה של emf של אינדוקציה עצמית פוחתת בהדרגה, ונסגרת דרך מעגל הדיודה החוסמת. המתח הממוצע Ucp במסופי המנוע החשמלי, ולפיכך מהירות הסיבוב שלו, מוסדר על ידי שינוי מחזור העבודה K3, שווה ליחס של משך הדופק ti לתקופת המיתוג T = ti + tn: UCP = K3U; K3 = ti/T. (1)

בקר מהירות מיקרו של מנוע האספן

כדי להקטין את משרעת אדוות הזרם ולהרחיב את טווח הבקרה, נעשה שימוש בקרת תדר רוחב של אלמנט המפתח עם שינוי סימולטני של משך תקופת המיתוג בהתאם ליחס T = Tmin/4K3(1-K3), ( 2) כאשר Tmin הוא זמן המיתוג המינימלי המותר, שנקבע על ידי המאפיינים של אלמנט המפתח ומהירות המיקרו-בקר; במקרה זה, Tmin נחשב ל-2,5 אלפיות השנייה.

כדי להדגים את היכולות של בקרת מיקרו-בקר של כונן חשמלי, המכשיר המוצע מיישם את קבוצת הפונקציות הבאה:

- ויסות מהירות הסיבוב על ידי שינוי מקדם המילוי K3 בטווח 0...100% בצעדים של 2%. המאפיינים המכניים של הכונן החשמלי (התלות של מהירות הסיבוב במומנט על הציר) רכים: ככל שהעומס גדל, מהירות הסיבוב פוחתת, מה שמגן על המנוע החשמלי ומקור הכוח מעומסי יתר;

- שמירה על מהירות סיבוב נתונה עם דיוק של ±5% תוך שימוש בעקרון של בקרת לולאה סגורה המבוססת על סטייה: הערך האמיתי של מהירות הסיבוב מושווה לערך שצוין, ואם יש סטייה, K3 משתנה באופן תוכניתי עד לביטול הסטייה;

- שינוי כיוון הסיבוב של הציר (הפוך) של המנוע החשמלי;

- הפקת אות להפעלת אלמנט הבלימה כאשר הכונן נעצר;

- כיבוי אוטומטי של המנוע החשמלי בהתבסס על אותות מחיישני מצב חירום (אם משתמשים בכאלה), כמו גם במקרה של כשלים בביצוע התוכנית;

- היכולת לשלוט בשני מנועים חשמליים עם שינוי זמן של פולסי מתח אספקה;

- חשבונאות ואחסון בזיכרון הלא נדיף של המיקרו-בקר של מידע על זמן הפעולה הכולל של הכונן;

- אינדיקציה חזותית של אלגוריתם הבקרה שנבחר (עם או בלי ייצוב מהירות הסיבוב) וכיוון הסיבוב, כמו גם ערכי מחזור העבודה, מהירויות הסיבוב המוגדרות והממשיות.

ביישומים ספציפיים, חלק מהפונקציות הנקובות עשויות שלא להיות בשימוש.

התרשים הסכמטי של מכשיר בקרת המנוע החשמלי מוצג באיור. 2. הבסיס שלו הוא המיקרו-בקר DD1, הפועל בתדר שעון של 10 מגה-הרץ. הפקדים הם כפתורים SB1 ("קדימה"), SB2 ("עצור") ו-SB3 ("חזרה"), המחוברים לסיביות RB0 - RB2 של יציאה B של ה-MK. במקביל ללחצן SB2, במידת הצורך, ניתן לחבר את הפלט של חיישן זרם עומס, שאם חריגה מסף הזרם שנקבע, ינתק את הכונן ממקור החשמל.

(לחץ להגדלה)

טרנזיסטור מרוכב חזק KT834V (VT2) משמש כאלמנט מפתח. בשל מקדם ההעברה הגדול של זרם הבסיס, הוא נשלט ישירות על ידי המתח מהמוצא RB4 של יציאה B דרך הנגד מגביל הזרם R5.

תוכנית הבקרה מספקת את היכולת לשלוט בו-זמנית במנוע חשמלי שני על ידי חיבור הכניסה של אלמנט מפתח דומה לפין RB5. במקרה זה, על מנת להפחית את אדוות הזרם במעגל המקור, נוצרים פולסי מתח עבור המנוע השני בשינוי זמן השווה למשך הפולס ti, כפי שמוצג באיור. 1, א ו-ב.

ניתן להשתמש בטרנזיסטורי כוח שדה עוצמתיים או היברידיים כמתגים במכשיר עם מעגלי בקרה המחוברים ישירות למסופי MK [2], מה שמאפשר להשתמש בבקר בכוננים חשמליים בהספק של עד מאות קילוואט, למשל, ברכבים מחושמלים.

היפוך המנוע החשמלי מתבצע על ידי שינוי כיוון הזרם בפיתול השדה של המנוע החשמלי LM1 באמצעות מגעי המיתוג של ממסר K1. הפיתול שלו כלול במעגל האספנים של הטרנזיסטור VT1, הנשלט על ידי מתח מהמוצא RB3 של MK.

הרגולטור משתמש בממסר REN18 (גיליון נתונים РХ4.564.505) עם ארבעה מגעי מיתוג (כדי להגביר את האמינות, שני מגעים מחוברים במקביל בכל אחת מהקבוצות K1.1 ו-K1.2). מיתוג מגעים מתרחש כאשר המנוע החשמלי מובטל (K3 = 0), מה שמפחית באופן משמעותי את הדרישות ליכולת המיתוג שלהם.

בהתאם לזרם המדורג של המנוע, החלפת סלילה השדה עשויה לדרוש שימוש במכשיר מיתוג חזק יותר. בעת שליטה בכונן חשמלי בלתי הפיך, אין צורך להשתמש באלמנטים אלו כלל.

התוכנית מספקת היווצרות בפלט RB6 של ה-MK של אות הכולל אלמנט בלימה לעצירה מהירה של הכונן בעת כיבוי או להגביל את מהירות הסיבוב במצב ייצוב עם עומסים שליליים על ציר המנוע החשמלי. אם אין אלמנט כזה, האות שצוין פשוט לא משמש.

Pin RB7 מקבל פולסים מחיישן המהירות הפוטואלקטרי. הוא מורכב מדיודה פולטת IR VD5, פוטודיודה VD6, מגבר המבוסס על טרנזיסטור VT3 [3] ודיסק המותקן על פיר של מנוע חשמלי עם שני חורים הממוקמים בצורה דימטרית בקוטר של כ-10 מ"מ. כאשר הציר מסתובב, קרני IR מאירות לזמן קצר את הפוטודיודה פעמיים בסיבוב אחד, ופולסי מתח נוצרים במעגל האספן של הטרנזיסטור VT3. כשהם מגיעים לכניסה RB7, הם גורמים לפסיקות MK מיציאה B. באמצעות פסיקות אלו, ה-MK מודד את הזמן של כל סיבוב של ציר המנוע וממיר את המרווח הנמדד למהירות סיבוב מנורמלת ביחס לזו הנומינלית באחוזים. במקרה זה, מהירות הסיבוב של 100 דקות-3000 נלקחת כ-1%.

אם מחזור העבודה הגיע לאפס (כיבוי), והמנוע ממשיך להסתובב בתדר זוויתי העולה על התדר שצוין, ה-MK מוציא פקודת בלימה למפעיל דרך סיבית RB6 של יציאה B.

יציאה בת חמש ספרות A בעלת תצורת פלט משמשת לשליטה דינמית בשבעה ביטים של המחוון הדיגיטלי HG1. דרך סיבית RA3 מסופק מידע (בצורת מספר הפולסים המתאים) על הספרה העשרונית המוצגת לכניסת C1 של המונה הבינארי DD3, ובאמצעות סיבית RA4 המונה מאופס לאפס. מפענח DD4 ממיר את הקוד הבינארי בפלט המונה לקוד של מחוון בן שבעה אלמנטים.

מפיני ה-RAO-RA2 של המיקרו-בקר, כניסות הכתובות של המפענח DD2 מקבלים בקוד בינארי את מספר הספרה של מחוון HG1, שבו יש להציג את תוכן המונה DD4. המתחים ביציאות 0 - 6 של המפענח מפעילים ברצף את הספרות המתאימות של המחוון, ומבטיחים תצוגה של שבע ספרות, ובמרווחי יצירת המתח ביציאה הלא בשימוש של המפענח, החיווי כבוי והספרה המוצגת נטען בדלפק.

כאשר אתה מפעיל את המכשיר, ה-MK מאופס אוטומטית והתוכנית המאוחסנת בזיכרון שלו מתחילה בביצוע. האתחול הראשוני של ה-MC ושל תוכנית הבקרה מתבצע: הטיימר/מונה מראש וקווי הקלט/פלט של יציאות A ו-B מוגדרים, הקבועים הראשוניים הדרושים מוזנים למשתנים המשמשים, פסיקות מהטיימר/מונה וכן משינויים ברמת מתח הכניסה בסיבית RB7 של יציאה B. לאחר פעולות אלה, התוכנית מציגה באופן מחזורי מידע על המחוון הדיגיטלי HG1 ומסקרת את המצבים של לחצני SB1-SB3.

ניתן לשלוט בכונן החשמלי לפי שני אלגוריתמים שנבחרו על ידי המשתמש.

מצב ייצוב מופעל. המשתמש מגדיר את מהירות הסיבוב הנדרשת של ציר המנוע, וה-MK מודד את מהירות הסיבוב בפועל מספר פעמים בשנייה ובהתאם לתוצאה, מתאים את מחזור העבודה של K3 באופן שישמור על התדר שצוין ללא קשר לשינויים במתח האספקה ושינויים ברגע ההתנגדות על ציר המנוע.

כדי להפעיל את מצב הייצוב, כאשר הכונן מופסק, לחץ בו-זמנית על הכפתורים SB2 ("עצור") ו-SB1 ("קדימה"), כדי לכבות אותו - SB2 ("עצור") ו-SB3 ("אחורה"). במצב זה, המחוון מציג מידע בפורמט 5_XXX_YYV, כאשר 5 הוא סימן לכך שה-MK פועל במצב ייצוב, XXX הוא מחזור העבודה הנוכחי באחוזים מ-0 עד 100% במרווחים של 2%, שנוצר על-ידי ה-MK כדי לשמור על מהירות הסיבוב הנתונה, YYY היא מהירות הנסיעה שצוינה כאחוז מהמהירות המדורגת בטווח שבין 0 ל-100% במרווחים של 5%.

מצב ייצוב מושבת. המשתמש מגדיר את מחזור העבודה הנדרש K3. לא נעשה שימוש באות משוב המהירות. המחוון מציג מידע בפורמט XXX_YYY, כאשר XXX הוא מהירות הסיבוב הנוכחית הנמדדת של ציר המנוע החשמלי (נמדדת מספר פעמים בשנייה), ו-YYY הוא מחזור העבודה שצוין K3 מ-0 עד 100% בשלבים של 2%.

באמצעות הטיימר/מונה המובנה ב-MK, התוכנית מחשבת את זמן העבודה של המנוע בדקות, ומאחסנת מעת לעת את ערכו בזיכרון נתונים לא נדיף. המידע המתאים מוצג על המחוון לאחר לחיצה על לחצן SB2 כאשר הכונן מופסק. כאשר מונה הדקות מגיע ל-8192 (כ-136,5 שעות), הוא מאופס לאפס.

פולסי בקרה עבור שני מתגי מתח נוצרים על ידי המיקרו-בקר ביציאות RB4, RB5 על ידי פסיקות מהטיימר/מונה ברצף המוצג באיור. 1. כתוצאה מכך, כאשר K3 ≤ 0,5 בכל רגע רק אחד משני המנועים מחובר למקור הכוח, וכאשר K3 > 0,5 מתרחשת סופרפוזיציה חלקית של זרמי צריכת המנוע החשמלי, מה שמשפר את מצב הפעולה של מקור הכוח .

קבועים הנחוצים להיווצרות מרווחי זמן בהתאם ליחסים (1), (2) ואיור. 1, נטענים לטיימר מטבלה הממוקמת בזיכרון התוכנית של ה-MK. הכתובת בטבלה נקבעת לפי ערך מחזור העבודה הנדרש K3.

קודי "קושחה" ROM MK מוצגים בטבלה.

(לחץ להגדלה)

במקרה של התנהגות בלתי צפויה של תוכנית הבקרה, הנגרמת מכל סיבה שהיא, בפקודת טיימר כלב השמירה, ה-MC מאופס ומתבצעת עצירת חירום של הכונן.

קוד המקור של התוכנית

בעת תכנות ה-MK, יש לציין את המידע הבא בבייט התצורה: סוג גנרטור - HS, Watchdog טיימר וטיימר הפעלה - מופעל. התוכנית מיועדת למהירות סיבוב מקסימלית מותרת של 3000 דקות -1 כדי לשנות ערך זה, עליך להגדיר קבועים אחרים בהליך המדידה שלו (ראה הערות בטקסט של התוכנית המקורית).

בנוסף, ניתן לשנות את הערך של מהירות הסיבוב המקסימלית בהדרגה על ידי שינוי מספר החורים בדיסק הטכומטר. לדוגמה, כדי להשיג תדר מקסימלי של 1500 סל"ד, יש לקדוח ארבעה חורים.

כדי להפעיל את החלק במתח נמוך של הרגולטור, אתה יכול להשתמש בכל מקור הספק נמוך המספק מתח של 5 V בזרם של עד 150 mA. ניתן להחליף את ה-PIC16F84 MK ללא שינויים בתוכנית הבקרה ב-PIC16C84 הזול יותר, שתוכנן גם הוא לפעול בתדר שעון של 10 מגה-הרץ. כל אחד אחר עם פקדים דומים יכול לשמש כמחוון דיגיטלי HG1. דיודות גשר המיישר VD3, טרנזיסטור VT2 ומגעי ממסר K1 קובעים את ההספק המרבי של הכונן שניתן לשלוט בו על ידי הרגולטור.

הרגולטור נבדק בפעולה עם מנוע קומוטטור אוניברסלי 400W. במקרה זה, טרנזיסטור VT2 הותקן על גוף קירור עם שטח קירור כולל של כ-100 סמ"ר.

ווסת המורכב כהלכה מרכיבים הניתנים לשירות עם MK מתוכנת ללא שגיאות אינו דורש התאמה.

המכשיר המתואר יכול לשמש לא רק כדי לשלוט על מהירות הסיבוב של כוננים חשמליים, אלא גם כדי לשמור על ערכים מוגדרים של פרמטרים פיזיים אחרים, למשל, הטמפרטורה בחדר, חממה, בריכת שחייה, אקווריום או חפצים אחרים. במקרה כזה, במקום חיישן מהירות סיבוב, מחובר ממיר טמפרטורה-תדר לכניסה RB7 של ה-MK. ניתן לתכנת את החלקים שאינם בשימוש של יציאה B לשלוט בהתקנים חיצוניים אחרים, למשל, הפעלת אוורור בחדר כאשר האוויר מתחמם יתר על המידה, תאורה ומדחס באקווריום במרווחי זמן מסוימים וכו'. כל זה דורש שינויים מינימליים ב- תוכנית בקרה.

ספרות

ממירי Birznieks L.V Pulse DC. - מ.: אנרגיה, 1974.
אלקטרוניקה אנרגיה. מדריך עזר: תרגום. מגרמנית/אד. V. A. Labuntsova. - מ.: Energoatomizdat, 1987.
Bayanov K. מד צריכת סרט מגנטי. - רדיו, 1994, מס' 5, עמ'. 5-7.

מחבר: S. Koryakov, Yu. Stashinov, Shakhty, Region Rostov.

ראה מאמרים אחרים סעיף מנועים חשמליים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

שליטה מוצלחת בקיוביטים חמים 19.04.2020

אינטל מתקרבת צעד אחד יותר למימוש מחשבים קוונטיים מעשיים. יצרן השבבים, יחד עם שותפו QuTech, הצליחו לשלוט בהצלחה בקיוביטים "חמים" (כלומר בטמפרטורות מעל 1 קלווין), שגם הם קוהרנטיים וצפופים, מה שמפשט את המיקום של קיוביטים ושל אלקטרוניקה בקרה על שבב בודד. ובכך מאפשר הטמעה של מחשבים קוונטיים מתקדמים יותר.

עד כה, מחשבים קוונטיים נאלצו לפעול בטמפרטורות בטווח המיליקלווין, או מעט מעל האפס המוחלט (כ-273 מעלות צלזיוס). זה אפילו פחות מהטמפרטורה הממוצעת בחלל החיצון (כ-3 קלווין או כ-270 מעלות צלזיוס).

יחד עם זאת, ניתן לכנות את הפגנת היכולות של אינטל ו-QuTech צנועה יחסית. החברות השלימו בדיקות באמצעות לוגיקה של שני קיוביטים, למרות שמחשבים קוונטיים מודרניים מסוגלים להתמודד עם עשרות קיוביטים, ומחשב מתפקד במלואו עשוי לדרוש יותר ממיליון קיוביטים. זהו "רק צעד אחד" לקראת מחשבים קוונטיים ניתנים להרחבה, לפי אינטל. עם זאת, זהו צעד חשוב, המוכיח שהטכנולוגיה יותר ברת קיימא ממה שהיא נראית היום.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מצלמה פנורמית LG 360 CAM

▪ קליפורניה אוסרת על קשיות פלסטיק

▪ גפיים תותבות של מיקרו-מעבד

▪ המגדל הגבוה בעולם

▪ הסכנה של מקלות סרטנים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר Consumer Electronics. בחירת מאמרים

▪ מאמר ההשפעה המצטברת של גורמים שליליים על גוף האדם. יסודות חיים בטוחים

▪ מאמר מהו העיקרון של בידוד תרמי? תשובה מפורטת

▪ כתבה להפליג על סירת גומי. הובלה אישית