Conception d'un système de régulation de vitesse en continu à moteur à courant continu utilisant un micro-ordinateur à puce unique pic
Dans la production industrielle moderne, le moteur électrique est le principal équipement de conduite. À l’heure actuelle, le système d’entraînement KZ-D qui alimente le moteur électrique avec le thyristor (c’est-à-dire contrôlable par silicium) a été largement utilisé dans le système d’entraînement par moteur à courant continu, en remplacement du gros moteur électrique. Le système FD, associé au développement avancé de la technologie électronique, a entraîné le passage progressif du contrôle de la vitesse du moteur à courant continu de l’analogique au numérique, en particulier l’application de la technologie à puce unique, qui a porté la technologie de contrôle de la vitesse du moteur à courant continu à une nouvelle technologie. stade, intelligent Et haute fiabilité est devenue sa tendance de développement. Le système de contrôle de la vitesse adopte le micro-ordinateur à une puce PIC16F874 comme processeur central, qui exploite pleinement les caractéristiques du module de capture, de comparaison et de conversion analogique / numérique à une seule puce PIC16F874 comme circuit de déclenchement. Ses avantages sont: structure simple, synchronisation avec le circuit principal, déphasage régulier et avec une plage de déphasage suffisante et un réglage d'angle de commande allant jusqu'à 10 000 pas, il permet de réaliser une commande de lissage en continu du moteur. Le front d'impulsion est raide et a une amplitude suffisante, la largeur d'impulsion peut être réglée, la stabilité et les performances anti-interférence sont bonnes.
1 principe de vitesse du moteur à courant continu
Dans les moteurs à courant continu de moyenne et petite puissance, la résistance de la boucle d'induit est très faible et le terme IaRa de l'équation (4) peut être omis. On peut voir que la vitesse du moteur à courant continu change lorsque la tension d'induit est modifiée.
2 principe de fonctionnement du système
Le système comprend principalement un commutateur de commande principal, un circuit d'excitation du moteur, un circuit de commande de la vitesse d'un thyristor (y compris un circuit de mesure de la vitesse), un circuit de redressement et de filtrage, un réacteur de lissage, un circuit de décharge et un circuit de freinage à consommation d'énergie réduite. Le système est contrôlé par un régulateur PI en boucle fermée. Après la fermeture de l'interrupteur de commande principal, le courant alternatif monophasé est contrôlé par le circuit de commande de la vitesse du thyristor et, après le redressement en pont, le filtrage et le réacteur de lissage, une petite impulsion continue en continu est obtenue, laquelle est fournie au moteur. , et en même temps, le courant alternatif passe par le circuit d’excitation. Après rectification, le moteur est excité et commence à fonctionner. Réglez le potentiomètre de réglage de la vitesse RP1 dans le circuit de déclenchement de sorte que, lorsque la tension d'entrée de AN1 diminue, l'angle de contrôle de la sortie du micro-ordinateur monopuce PIC16F874 diminue également en conséquence, l'angle de conduction du thyristor augmente. le circuit principal augmente et la vitesse du moteur augmente. Simultanément, la tension de sortie du circuit de mesure de la vitesse augmente également. Après l’action du régulateur PI, le moteur tourne de manière stable dans la plage de vitesse réglée.
3 partie du système de la conception du circuit
3.1 conception du circuit principal
Les paramètres de chaque composant du circuit principal sont illustrés à la figure 1:
Appuyez sur le bouton de démarrage SB1, la bobine du contacteur KM est alimentée, le contact KM normalement ouvert est fermé, le contact normalement fermé est ouvert, le bouton de démarrage est auto-bloquant et le circuit principal est activé. Le circuit de contrôle de la vitesse du thyristor contrôle la sortie en courant alternatif en modifiant l’angle de contrôle du triac, puis, grâce au redressement et au filtrage du pont, le courant continu est obtenu. Simultanément, le circuit d'excitation redresse le moteur pour obtenir une excitation et commencer à fonctionner.
Appuyez sur le bouton d'arrêt SB2, la bobine du contacteur KM est désactivée, le contact KM normalement ouvert s'ouvre, le contact normalement fermé se ferme, l'auto-verrouillage est libéré, le circuit principal est désactivé et le moteur cesse de fonctionner.
Afin de limiter l'ondulation du courant continu, un réacteur de lissage est connecté au circuit et la résistance fournit une boucle de décharge pour le réacteur de lissage lorsque le circuit principal est soudainement mis hors tension.
Pour accélérer le freinage et l’arrêt, le dispositif utilise un freinage énergivore, et la résistance R4 et le contact normalement fermé du contacteur du circuit principal constituent une liaison de freinage. L'excitation du moteur est alimentée par un circuit redresseur séparé. Afin d’empêcher le moteur de se démagnétiser et de provoquer un accident d’avion, dans le circuit d’excitation, le relais de sous-intensité KA est connecté en série. Le courant de fonctionnement peut être réglé à l'aide du potentiomètre RP.
3.2 Conception du circuit de déclenchement du thyristor
Le circuit de déclenchement du thyristor et ses paramètres sont illustrés à la figure 2. La tension des deux points A et B du circuit principal est transformée en -20V par le transformateur. Après le redressement du pont, un signal demi-onde d'environ 100 Hz est généré en 2 points et le signal R6 est transmis. Une fois que R7 est divisé, le transistor NPN est connecté pour amplifier et une impulsion de passage par zéro est générée au collecteur de la triode. Le front montant de l’impulsion zéro est d’abord capturé par le module CCP1 et l’heure de l’occurrence est enregistrée, suivie du front descendant de l’impulsion zéro. La différence de temps est la largeur d'impulsion de passage à zéro, et la moitié de sa valeur est le point central de l'impulsion. Avec ce type de méthode de capture, le point de passage à zéro du courant alternatif peut être obtenu avec précision et la tension analogique de la broche PIC16F874 RA1 / AN1 est convertie par le module de conversion de mode ADC. La valeur est utilisée comme valeur de consigne de l'angle de commande du thyristor (valeur définie de la vitesse du moteur), la valeur de consigne du potentiomètre RP1 est modifiée et l'angle de commande du thyristor est modifié en conséquence. En même temps, la valeur de sortie du circuit de mesure de vitesse est entrée par la broche RC0 / T1CKI PIC16F874 et est comptée par le compteur TMR1. Calculez la vitesse de rotation en tant que valeur de retour de vitesse. La fréquence d'oscillation du micro-ordinateur monopuce dans ce système adopte 4 MHz. D'après les caractéristiques du cycle d'instructions du micro-ordinateur monopuce PIC16F874, la résolution de l'angle de commande du thyristor est l'inverse du quart de la fréquence d'oscillation du micro-ordinateur monopuce, soit 1us et la moitié. - le temps d'onde de la fréquence du réseau est de 10 ms. Dit que l'angle de contrôle peut atteindre 10 000 pas, ce qui permet de réaliser complètement le contrôle de lissage en continu du moteur.
Le logiciel système et la conception matérielle tirent pleinement parti des caractéristiques du module de conversion analogique-numérique PIC16F874 à capture unique, de comparaison et numérique, ainsi que des avantages d'une fréquence d'oscillation élevée et d'une réponse rapide du micro-ordinateur monopuce circuit de déclenchement pour réaliser le module de conversion analogique / numérique du micro-ordinateur monopuce PIC16F874. Il peut rapidement et avec précision convertir la valeur de réglage de la vitesse; Le module CCP1 peut capturer avec précision le point de passage à zéro du secteur; le module de comptage de temps du circuit de mesure de vitesse peut compter et calculer avec précision la vitesse de retour; Le module CCP2 peut comparer l’impulsion de déclenchement de la valeur Tf dans le temps. Dans l'application du petit système de contrôle de la vitesse du moteur à courant continu, il présente les caractéristiques suivantes: structure simple, fonctionnement fiable, large plage de réglage, bonne continuité de courant et réponse rapide.
