डीएसपी पर आधारित Brushless डीसी मोटर स्पीड कंट्रोल सिस्टम पर शोध
Brushless डीसी मोटर्स देर से 1970 के दशक के बाद से मोटर और ड्राइव प्रणालियों में लगे विद्वानों का ध्यान आकर्षित किया है । मोटर ड्राइव नियंत्रण संरचना के कई रूपों रहे हैं । हाल के वर्षों में, विदेशी विद्वानों डीसी मोटर्स के टोक़ अस्थिरता और उनके नियंत्रण समस्याओं पर ध्यान केंद्रित किया है । कोर के रूप में एक चिप माइक्रो कंप्यूटर के साथ डिजिटल नियंत्रण सर्किट मजबूत गति नियंत्रण की क्षमता है, लेकिन केवल बाहरी रिंग प्रणाली के डिजिटल नियंत्रण का एहसास कर सकते हैं, और डीएसपी पूर्ण डिजिटल नियंत्रण का एहसास कर सकते हैं ।
TMS320C28x श्रृंखला है तिवारी नवीनतम ३२-bit निश्चित बिंदु डीएसपी चिप, जो डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग क्षमता, शक्तिशाली समय प्रबंधन क्षमता और एंबेडेड नियंत्रण समारोह, माप और बड़े पैमाने पर डाटा प्रोसेसिंग के नियंत्रण के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है [1 ].
brushless डीसी मशीन गति नियंत्रण प्रणाली में, डिबगर को वास्तविक समय में प्रणाली की चल जानकारी पता करने के लिए सक्षम करने के लिए, यह मोटर गति और वास्तविक समय में वर्तमान कवच के रूप में जानकारी एकत्र करने के लिए आवश्यक है, और डेटा विश्लेषण प्रदर्शन और संसाधित कर रहा है [2] । नियंत्रण प्रक्रिया जटिल है, और नियंत्रण एल्गोरिथ्म परिकलन की एक बड़ी मात्रा है । इसलिए, सिस्टम नियंत्रण कोर के रूप में मजबूत डेटा प्रोसेसिंग क्षमता के साथ डीएसपी चिप TMS320F2812 चुनता है, और फिर डिजाइन और एक brushless डीसी मोटर राज्यपाल के निर्माण के लिए MC33035 समर्पित नियंत्रण एकीकृत चिप को जोड़ती है ।
1 सिस्टम संरचना
यह सिस्टम हाई-स्पीड brushless डीसी मोटर के उद्देश्य से है । सिद्धांत रूप में, मोटर गति की ऊपरी सीमा सीमित नहीं है । प्रयोग में प्रयुक्त अधिकतम मोटर गति ५०,००० आरपीएम है और मोटर शक्ति 5kw है ।
संचार और सैर (मैनुअल) मोड प्रणाली डिजाइन के दौरान उपयोगकर्ता के अनुकूल आपरेशन के लिए तैयार कर रहे हैं । संचार मोड उपयोगकर्ता आसानी से कंप्यूटर के सामने मोटर संचालित करने के लिए अनुमति देता है, अधिकतम गति और मोटर का त्वरण सेट, और मोटर की वर्तमान वास्तविक गति प्रदर्शित करते हैं । जब कोई कंप्यूटर नहीं है, तो उपयोगकर्ता भी जोग मोड के माध्यम से मोटर पर कुंजीपटल आपरेशन प्रदर्शन कर सकते हैं । मोटर की गति निर्धारित करने के लिए इस्तेमाल किया ।
अनुदान निधि: चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (७०२७१००१)
brushless डीसी मोटर डिजाइन और प्रणाली द्वारा नियंत्रित एक स्थिति प्रतिक्रिया तंत्र के रूप में हॉल तत्व का उपयोग करता है प्रतिक्रिया पल्स संकेत से स्थिति की जानकारी और रोटेशन की गति प्राप्त करने के लिए । नियंत्रण कोर डीएसपी एकत्र वास्तविक गति के अनुसार नियंत्रण की गति को सही करता है, और प्रणाली की मोटर गति के बंद लूप नियंत्रण का एहसास । इसके अलावा, सिस्टम मोटर के ड्राइव डिवाइस आईजीबीटी से वर्तमान जानकारी प्राप्त करता है । इन तीन जानकारी के संयोजन से, पूरे मोटर गति नियंत्रण प्रणाली सुरक्षित, छुरा और मज़बूती से काम करता है ।
2 सिस्टम हार्डवेयर डिजाइन
भागों के बीच संकेत लाइनों के कनेक्शन optocoupler द्वारा अलग है, और optocoupler के दो सिरों अंजीर में दिखाए गए के रूप में जुड़े हुए हैं । यहां इस्तेमाल किया optocoupler TLP521 है, जो 2500V की एक अलगाव वोल्टेज है । इस प्रणाली में, ड्राइव भाग की अधिकतम वोल्टेज 300V है, और 2500V प्रणाली की पूर्ण सुरक्षा सुनिश्चित कर सकते हैं । चित्रा 3 में, optocoupler एक सकारात्मक तर्क में जुड़ा हुआ है, कि है, इनपुट 1, और उत्पादन भी 1 है. TLP521 के अलावा संचार लाइन के कनेक्शन पर कई हाई-स्पीड optocouplers 6N127 का उपयोग किया जाता है ।
२.१ नियंत्रण खंड
नियंत्रण भाग का मुख्य भाग TMS320F2812 है । यह एक ICETTEK-२८१२-B बोर्ड (२८१२ के साथ डीएसपी विकास बोर्ड) के उत्पादन में प्रयोग किया जाता है । डीएसपी के अलावा, वहां भी है एक शक्ति प्रबंधन चिप है कि बाह्य 5v में धर्मांतरित 3.3 v । इसके द्वारा संचालित.
२८१२ गति, वर्तमान प्रतिक्रिया संकेत और मोटर से स्थिति प्रतिक्रिया संकेत एकत्र करता है । डीएसपी इन तीन संकेतों को जोड़ती है बाहरी नियंत्रण संकेत उत्पादन । वर्तमान में ड्राइविंग भाग से वापस खिलाया संकेत एक 0, 1 संकेत है । यह काम होने पर डीएसपी हमेशा इस सिग्नल पर नजर रखता है । एक बार यह मॉनिटर है, इसका मतलब है कि मोटर अतिभारित है, और तुरंत एक संकेत देता है, ताकि मोटर को नुकसान नहीं के रूप में घूर्णन से मोटर को रोकने के लिए । और राज्यपाल ।
डीएसपी द्वारा गति नियंत्रण संकेत उत्पादन एक डिजिटल मात्रा है । इस डिजिटल मात्रा एक वोल्टेज मात्रा में डी/MC33035 करने के लिए गति विनियमन के लिए परिवर्तित कर दिया है । सिस्टम का उपयोग करता है 12-बिट सीरियल D/a (TLV5616), जिसके बाद एक प्रथम चरण प्रवर्धन (LM358), ताकि आउटपुट वोल्टेज विभिन्न मोटर्स की आवश्यकताओं के अनुसार परिलक्षित किया जा सकता है ।
TMS320F2812 और पीसी के बीच संचार ४८५ बस के माध्यम से किया जाता है । औद्योगिक नियंत्रण में, ४८५ बस आवेदन बहुत आम है, संचरण दूरी लंबी है और प्रदर्शन स्थिर है, इसलिए सिस्टम ट्रांसमिशन के लिए ४८५ बस का चयन करता है ।
२.२ ड्राइव भाग
चालक भाग के नियंत्रण कोर MC33035 है, और ड्राइविंग उपकरणों IR2183 और IRGP50B60PD1 हैं । ड्राइविंग भाग के नियंत्रण कोर के रूप में, MC33035 स्थिति मोटर हॉल द्वारा वापस खिलाया आईजीबीटी के स्विचन नियंत्रित करने के संकेत के अनुसार मोटर रोटर की स्थिति को अलग ।
हालांकि आईजीबीटी बेहतर है पर राज्य विशेषताओं, यह अभी भी आसान नहीं है आईजीबीटी तुरंत बंद कर देते हैं । debugging के दौरान, यह पाया गया कि एक छोटी गड़गड़ाहट जब आईजीबीटी बंद कर दिया गया था मोटर के लिए गर्मी या यहां तक कि बाहर जला कारण होगा । यह सर्किट डिजाइन में इसी तरह के उपायों की आवश्यकता है, जैसे एक रोकनेवाला IR2183 उत्पादन टर्मिनल और आईजीबीटी कनेक्शन में जुड़ा; अधिक सावधान ध्यान भुगतान किया जाना चाहिए जब पीसीबी लेआउट कराई है, और लेआउट सममित होना चाहिए ।
मोटर गति नियंत्रण अनुभाग प्राप्त MC33035's 11-पिन (त्रुटि संकेत एम्पलीफायर गैर-उल्टे इनपुट) के कंट्रोल पिन द्वारा समायोजित किया जाता है. इस वोल्टेज के अनुसार, एक पल्स चौड़ाई मॉडुलन (PWM) संकेत आंतरिक रूप से तीन निचले ओर ड्राइव outputs को नियंत्रित करने के लिए उत्पन्न होता है. मोटर की गति उत्पादन पल्स चौड़ाई बदलकर आईजीबीटी पर समय की लंबाई बदलने के लिए समायोजित किया जाता है ।
२.३ प्रदर्शन भाग
प्रदर्शन भाग के मुख्य नियंत्रण घटक AT89C51 है, और आदेश प्रदर्शन भाग और AT89C51 और २८१२ के सीरियल पोर्ट के माध्यम से ड्राइव भाग के बीच संचारित है (अर्थात, संचार द्वारा) । 5v एक साथ प्रदर्शन भाग के लिए आवश्यक शक्ति नियंत्रण अनुभाग द्वारा प्रदान की जाती है ।
इधर, गति AT89C51 के मतगणना समाप्ति तक एकत्र होने से हॉल उत्पादन के पल्स सिग्नल जमा हो जाते हैं. यह संकेत एक आवृत्ति में कनवर्ट किया जाता है और सात खंड डिजिटल ट्यूब प्रदर्शन के लिए भेजा है । यहां, एक आवृत्ति मीटर के रूप में AT89C51 कार्य करता है ।
