Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzÄżenia
Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzÄżenia Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzÄżenia
14000 obr , dlatego częstotliwość przełączania sygnałów może być duża. Stopień mocy musi więcminbyć dostatecznie szybki, by umożliwić silnikowi pracę na pełnych obrotach.Projekt pierwszego stopnia mocy opierał się na scalonym trzyfazowym stopniu mocy L6234firmy ST. Układ L6234 mógł pracować przy napięciu zasilania do 52V, prądzie do 4A i częstotliwościkomutacji do 50kHz. Dodatkowo posiadał wbudowaną logikę do sterowania kluczamimocy, diody ochronne oraz zabezpieczenie termiczne. Podczas testów okazało się jednak, żeukład nie jest odporny na chwilowe skoki prądowe występujące przy częstej zmianie kierunkuobrotów silnika. Niestety, takie zjawisko w siłowniku jest powszechne. Z tych względów należałozaprojektować stopień mocy odporny na przeciążenia, potrafiący pracować przy podobnychwarunkach zasilania, obciążenia i częstotliwości komutacji.Zdecydowano się na budowę dyskretnego stopnia mocy złożonego z trzech identycznych,niezależnie sterowanych, półmostków mocy. Schemat ideowy stopnia mocy przedstawia rysunek32. Na schemacie widać trzy identyczne układy logiczne zbudowane na bramkach OR 74HCT32Rysunek 32: Schemat ideowy stopnia mocy(IC4), NOR 74HCT02 (IC5) oraz NOT 74HCT14 (IC3). Każdy z nich służy do sterowaniagórnym i dolnym kluczem w odpowiednim półmostku, z wykorzystaniem dwóch sygnałów DIRxi ENx, gdzie x=1...3. Logiczna jedynka na linii DIR włącza górny klucz, logiczne zero dolny.Stan niski na linii EN powoduje włączenie półmostka, stan wysoki jego wyłączenie.Na płytce stopnia mocy znajduje się ponadto układ pomiaru prądu zbudowany w oparciu owzmacniacze operacyjne IC1C, IC1D. Napięcie z rezystora pomiarowego 0.1Ω R22 podawanejest na wzmacniacz różnicowy IC1C. Wzmocnienie wzmacniacza ustawione jest na poziomie5 V co daje zależność napięcia od prądu na poziomie 0.5 V , na wyjściu wzmacniacza. NapięcieV Az wyjścia wzmacniacza podawane jest na podwójny filtr dolnoprzepustowy RC zbudowanyz elementów R19, C7, C8 oraz R20, C9, C10. Filtr ma zadanie ograniczyć pasmo sygnałupodawanego na przetwornik A/C. Za filtrem znajduje się wtórnik napięciowy zbudowany na29
drugim wzmacniaczu IC1D. Zadaniem wtórnika jest buforowanie sygnału pomiarowego orazdopasowanie impedancji między źródłem a odbiornikiem.Przekaźnik K1 służy do włączenia napięcie zasilającego stopnie mocy. Sygnał P W R ze złączaZ1 podawany jest na bramkę AND 74HCT08 (IC2D) która steruje bazą tranzystora T1.Wykorzystanie tranzystora w tym miejscu było konieczne ze względu na to że przekaźnik wymagado załączenia prądu około 100mA. Dioda D1 tłumi wszelkie przepięcia mogące pojawićsię na uzwojeniu przekaźnika.Na płytce stopnia mocy umieszczono również układ pomiarowy dla siły zbudowany w oparciuo wzmacniacze operacyjne IC1A i IC1B. Sygnał z czujnika siły (potencjometru liniowego)podawany jest przez złącze Z2 na wtórnik napięcia zbudowany na wzmacniaczu IC1A. Z wyjściawzmacniacza sygnał podawany jest na, podobny jak poprzednio, filtr dolnoprzepustowyzbudowany z elementów R12, C1, C2 oraz R13, C3, C4. Za filtrem również znajduje się wtórniknapięciowy zbudowany w oparciu o drugi wzmacniacz IC1B.Złącze Z3 służy do podłączenia sygnałów z czujników Halla zamontowanych na silniku. Wyjściaczujników Halla są typu otwarty kolektor dlatego konieczne jest zastosowanie rezystorówR8-R10 wymuszających stan wysoki na wejściach bramek. Bramki AND z układu IC2 służąjako bufory dla poszczególnych sygnałów.Układ zbudowany w oparciu o elementy T2, D3, D2, R1 oraz C11 jest źródłem napięciaodniesienia 2.7V wymaganego przez półmostki mocy.Półmostki mocy (rysunek 33) zostały zbudowane w oparciu o projekt mgr. Marka Kabały, ichopis znaleźć można w pracy dyplomowej Roberta Szlawskiego [5]. Układ został przystosowanyRysunek 33: Schemat ideowy półmostka mocydo zasilania napięciem 36V. Klucze mocy sterowane są niezależnie logicznym sygnałem w standardzieTTL. Stan niski na linii CT R − 1U włącza górny klucz, stan wysoki na linii CT R − 1Dwłącza klucz dolny. Sterowanie sygnałami logicznymi TTL możliwe jest dzięki spolaryzowaniubaz tranzystorów T4 i T5, pracujących w układzie OB, napięciem 2.7V. Tranzystory T3, T7oraz T6, T8 pracują w układzie OC, ich zadaniem jest szybkie dostarczanie i odbieranie ładunkówz bramek tranzystorów mocy MOSFET. Diody D6 i D7 zabezpieczają tranzystory mocyprzed wszelkiego typu przepięciami, mogącym się pojawić przy pracy silnika.30
- Page 1: Politechnika WrocławskaWydział El
- Page 4 and 5: Spis treści1 Wstęp 51.1 Cel i zak
- Page 6 and 7: 44 Widok stanowiska badawczego (1)
- Page 8 and 9: 1 WstępWiększość komercyjnych a
- Page 10 and 11: Znając działająca siłę, moment
- Page 12 and 13: 2.3 Model matematycznyRysunek 3 pok
- Page 14 and 15: Rysunek 4: Model części energetyc
- Page 16 and 17: Równanie swobodnie poruszającej s
- Page 18 and 19: 14. Czujnik siły.15. Podstawa.16.
- Page 20 and 21: Rysunek 15: Widok czujnika siłyRys
- Page 22 and 23: Widok silnika przedstawiony jest na
- Page 24 and 25: Rysunek 22: Płytka sterownika - st
- Page 26 and 27: cechuje się dużą szybkością dz
- Page 28 and 29: • układ czuwający COP (ang. Com
- Page 30 and 31: Złącze Z6 umożliwia połączenie
- Page 34 and 35: 3.2.3 ZasilaczDo zasilania całośc
- Page 36 and 37: • narzędzie zarządzające budow
- Page 38 and 39: Rysunek 38: Diagram głównej pętl
- Page 40 and 41: o rozmiarze maksymalnie 250 punktó
- Page 42 and 43: ENMASKbit 15-11 10 9 8 7 - 6 5 4 3
- Page 44 and 45: • K p — wzmocnienie części pr
- Page 46 and 47: 5 Interfejs użytkownika - dostępn
- Page 48 and 49: 3. Naciśnij ENTER.4. Czekaj na nap
- Page 50 and 51: 40009003500800Odczyt z czujnika3000
- Page 52 and 53: pokonanie których potrzebny jest p
- Page 54 and 55: nień wyliczonych tą metodą ukła
- Page 56 and 57: napędowy. Ze względu na to że ni
- Page 58 and 59: DodatekRysunek 60: Rysunek złożen
- Page 60 and 61: Rysunek 62: Tylnia ściana efektora
- Page 62 and 63: Rysunek 65: Przednia ściana siłow
- Page 64 and 65: Rysunek 69: Główna prowadnica si
drugim wzmacniaczu IC1D. Zadaniem wtórnika jest buforowanie sygnału pomiarowego orazdopasowanie impedancji między źródłem a odbiornikiem.Przekaźnik K1 służy do włączenia napięcie zasilającego stopnie mocy. Sygnał P W R ze złączaZ1 podawany jest na bramkę AND 74HCT08 (IC2D) która steruje bazą tranzystora T1.Wykorzystanie tranzystora w tym miejscu było konieczne ze względu na to że przekaźnik wymagado załączenia prądu około 100mA. Dioda D1 tłumi wszelkie przepięcia mogące pojawićsię na uzwojeniu przekaźnika.Na płytce stopnia mocy umieszczono również układ pomiarowy dla siły zbudowany w oparciuo wzmacniacze operacyjne IC1A i IC1B. Sygnał z czujnika siły (potencjometru liniowego)podawany jest przez złącze Z2 na wtórnik napięcia zbudowany na wzmacniaczu IC1A. Z wyjściawzmacniacza sygnał podawany jest na, podobny jak poprzednio, filtr dolnoprzepustowyzbudowany z elementów R12, C1, C2 oraz R13, C3, C4. Za filtrem również znajduje się wtórniknapięciowy zbudowany w oparciu o drugi wzmacniacz IC1B.Złącze Z3 służy do podłączenia sygnałów z czujników Halla zamontowanych na silniku. Wyjściaczujników Halla są typu otwarty kolektor dlatego konieczne jest zastosowanie rezystorówR8-R10 wymuszających stan wysoki na wejściach bramek. Bramki AND z układu IC2 służąjako bufory dla poszczególnych sygnałów.Układ zbudowany w oparciu o elementy T2, D3, D2, R1 oraz C11 jest źródłem napięciaodniesienia 2.7V wymaganego przez półmostki mocy.Półmostki mocy (rysunek 33) zostały zbudowane w oparciu o projekt mgr. Marka Kabały, ichopis znaleźć można w pracy dyplomowej Roberta Szlawskiego [5]. Układ został przystosowanyRysunek 33: Schemat ideowy półmostka mocydo zasilania napięciem 36V. Klucze mocy sterowane są niezależnie logicznym sygnałem w standardzieTTL. Stan niski na linii CT R − 1U włącza górny klucz, stan wysoki na linii CT R − 1Dwłącza klucz dolny. <strong>Sterowanie</strong> sygnałami logicznymi TTL możliwe jest dzięki spolaryzowaniubaz tranzystorów T4 i T5, pracujących w układzie OB, napięciem 2.7V. Tranzystory T3, T7oraz T6, T8 pracują w układzie OC, ich zadaniem jest szybkie dostarczanie i odbieranie ładunkówz bramek tranzystorów mocy MOSFET. Diody D6 i D7 zabezpieczają tranzystory mocyprzed wszelkiego typu przepięciami, mogącym się pojawić przy pracy silnika.30