Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzężenia

Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzężenia Sterowanie przegubem obrotowym z wykorzystaniem sprzężenia

rab.ict.pwr.wroc.pl
from rab.ict.pwr.wroc.pl More from this publisher
12.07.2015 Views

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

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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!