Выбор датчиков тока и скорости.
Датчик
тока предназначен для измерения тока
якоря двигателя и преобразования его
в соответствующее стандартное напряжение
системы управления
.
В качестве датчика тока применяется
измеритель напряжения шунта с
или 150 мВ и номинальным диапазоном
токов 50, 75, 100,150, 200, 300, 400, 500 А. Шунт
подбирается таким образом, чтобы его
номинальный ток был близок к пусковому
току двигателя. Таким образом, коэффициент
передачи датчика равен:
где
- номинальный ток шунта, выбранный из
стандартного диапазона токов и
неравенства:
.
Сопротивление выбранного шунта равно:
.
В качестве датчиков скорости могут использоваться датчики ЭДС, тахометрические мосты и тахогенераторы переменного и постоянного токов. Тахогенератор постоянного тока в данном случае наиболее целесообразен, поскольку надежно закрепляется на валу двигателя с противоположной стороны от выступающего конца, обладает достаточной линейностью преобразования «частота вращения напряжение», а также не требует дополнительного выпрямления выходного напряжения для адаптации к системе управления.
В качестве датчика скорости возьмем тахогенератор.
Тахогенераторы постоянного тока - небольшие коллекторные машины, поток возбуждения в которых создаётся постоянным магнитом или независимой обмоткой.
Выберем, подходящий для нашего двигателя тахогенератор, исходя из следующих условий: Максимальная скорость тахогенератора> номинальной скорости двигателя.
Таким образом, выберем тахогенератор постоянного тока тп-75-20-0,2, исходя из его характеристик
Таблица
4
Из таблицы 4 видно, что максимальная частота вращения > номинальной частоты двигателя 6000об/мин>1000об/мин.
Выбор микроконтроллера.
Микроконтроллер — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами.
Требования к микроконтроллеру:
1). Устройство управления должно получать от задающего устройства некую информацию. Это могут быть: требуемая скорость движения исполнительного механизма, выбор варианта режима работы, коэффициенты автоматического регулирования и любая другая информация, необходимая для автономного управления приводом. В качестве задающего устройства могут быть компьютер, другие контроллеры многопроцессорной системы, пульт дистанционного управления и другие, вплоть до нескольких кнопок или регуляторов бытового прибора. В первом случае нужен стандартный интерфейс: USB, SPI, I2C. Во втором, оптимальным вариантом представляется протокол CAN. Для пульта дистанционного управление необходим IrDA - канал передачи данных в инфракрасном диапазоне. Для кнопок и регуляторов - наличие цифровых линий ввода-вывода и аналогового ввода.
2). Устройство управления должно получать информацию от датчиков обратной связи и выдавать управляющие воздействия на электродвигатель через силовой драйвер. Поскольку эти процессы проходят непрерывно, то желательно минимизировать вычислительную нагрузку от этих операций на микроконтроллер. Именно для автономной реализации этих задач во многих микропроцессорах используются модули захвата/сравнения/ШИМ (или Capture/Compare/PWM). При выборе микроконтроллера необходимо соотносить требования решаемой задачи и параметры таймерной системы: количество входов захвата, выходов сравнения, выходов сигналов с широтно-импульсной модуляцией, а также количество и разрядность внутренних таймеров общего назначения.
3). В большинстве случаев при подключении электродвигателя используют падение напряжения на токовом датчике. Эти сигналы редко применяются в контуре управления, но их желательно использовать в качестве сигналов аварийного отключения. Соответственно, микроконтроллер, используемый как устройство управления электроприводом, должен иметь достаточное количество входов аналогового ввода (АЦП или аналоговых компараторов).