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多脉冲发生器直流电机控制


介绍

微控制器技术(下面简称MCU)比以往更低的成本更有效地控制电动机。这加速了从机电控制到电子电机控制的转变。 MCU控制的无刷直流电机消除了电刷磨损机制和电弧放电。其优点包括更高的效率,更高的转矩惯性比,更高的速度能力,更低的可听噪声,更高的热效率和更低的EMI特性。

多脉冲发生器(MPG)为直流电机控制提供灵活,经济高效的微控制器解决方案。下面我们来描述MPG如何用于控制带传感器的无刷直流电机。



多脉冲发生器概述


多脉冲发生器包括:


1)16位PPG定时器:为波形定序器提供PPG信号;


2)16位重载定时器:作为波形序列发生器的间隔定时器,用于电机速度检查。它记录每个状态的时间(计算速度)并检测电机运行中的任何异常。在检测到缺失位置检测时,它禁用多脉冲发生器的OPT输出;


3)波形序列器。波形序列发生器是多脉冲发生器的核心。它能够生成各种波形,如PPG波形,非重叠波形。波形序列器根据多脉冲发生器(SNI2~0)的输入信号将16位PPG定时器输出信号指向多脉冲发生器输出引脚(OPT5~0)。 OPT5~0输出信号与PPG信号同步为了消除不必要的故障。


直流电机


直流电机的概念

在任何电动机中,操作都基于简单的电磁学。载流量导体产生磁场;当它被放置在外部磁场中时,它将经历与导体中的电流成比例的力,以及与导体的强度成正比的力外部磁场。在大多数常见的直流电动机中,产生外部磁场高强度永磁体。每个直流电机都有六个基本部件 - 轴,转子(电枢),定子,换向器,磁场磁铁,和刷子。定子是电动机的固定部分。它包括电机外壳和两个或更永久的磁极片。转子由绕组组成。绕组是电气的连接到换向器。转子(连同轴和连接的换向器)旋转相对于定子。电刷,换向器触头和转子绕组的几何形状使得在通电时如果应用,通电绕组和定子磁铁的极性不对齐。该转子将旋转,直到它几乎与定子的磁场磁铁对齐。随着转子到达对准时,电刷移动到下一个换向器触点,并激励下一个绕组。


直流电机的优点

•易于理解的设计


•易于控制速度


•易于控制扭矩


•简单,便宜的驱动设计


•比相同功率的感应电动机小


•可变速度比感应电机需要更少的组件



直流电机的缺点


•生产成本高昂


•无法在最低速度下可靠控制


•体积更大


•高维护


•灰尘


•不能在某些危险环境中使用


•比感应电机更响亮


使用MPG控制直流电机


直流电机由波形序列器生成的序列控制,序列波形由PPG组成,并根据当前转子位置改变状态,该输出数据寄存器(OPDR)决定输出哪个OPT输出(OPT5~0)引脚16位PPG定时器输出,通过将不同的输出数据缓冲寄存器(OPDBRB~0)加载到输出数据寄存器(OPDR),生成各种OPT输出组合(OPT5~0)。这样,在多脉冲发生器输出时可以呈现/不存在16位PPG定时器输出(OPT5〜0)。 PPG定时器输出信号也从一个OPT输出切换到另一个OPT输出根据输出数据寄存器(OPDR)和输出数据缓冲区中设置的顺序寄存器(OPDBRB~0)。

由于直流电机是闭环控制,因此它始终具有来自电机的反馈。 有些电机有转子位置传感器(霍尔传感器),有些是无传感器的。 对于霍尔传感器,位置检测多脉冲发生器中的电路用于检测位置输入(SNI2~0)的边沿/电平检测直流电机的转子位置。 但是,在无传感器的情况下,外部电路是需要检测电机线圈的反电动势并将其转换为位置信号。该来自电机传感器/反电动势电路的位置信号将连接到输入捕获以获得速度计算。 如果实际速度高于/低于预期,则调整PPG任务以纠正速度。



直流电机紧急停止

DTTI1控制用于在紧急情况下停止多脉冲发生器输出。 它是由DTTI1输入的电平“0”触发。速度计算直流电机控制通常包含6种状态。 MCU中的定时器记录每个状态使用的时间,然后总结6个州的持续时间。 结果总和是一个电循环的时间。一个电循环= T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6 = Ts一个物理循环(转子旋转一圈)= Ts x(极对数)因此,RPM = 60 /(Ts x(极对数))可以通过调整PPG的占空比来调整速度。多脉冲发生器直流电机波形输出数据缓冲寄存器(OPDBR)由12个寄存器组成。 通过加载不同OPDBR寄存器进入输出数据寄存器(OPDR),输出各种波形多脉冲发生器输出(OPT5~0)。

输出数据缓冲寄存器(OPDBR)中的数据,其地址由BNKF指定,在产生的写时序,RDA2~0位被传送到输出数据寄存器(OPDR)数据写入控制单元。输出数据缓冲寄存器(OPDBR)的BNKF,RDA2~0位决定数据的顺序传输到输出数据寄存器(OPDR),OPx1 / OPx0位决定形状输出波形。 只要写入时序,输出波形就会自动更新(WTO)产生。



以上内容为多脉冲发生器对直流电机的控制,更多微型直流电机资讯,请继续关注我们
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