Проектирование автоматизированного электропривода двухкоординатного модуля для производства интегральных микросхем
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?бление, микрошагов/оборот 6400Максимальное перемещение, дискрет 8388608 Сопротивление обмотки фазы, Ом 5 Индуктивность обмотки фазы, мГн 0,3Масса ротора, кг 3Число фаз 2Тяговое усилие, Н 55Величина шага, мкм 10Максимальная скорость, м/с 0,3Составляющая фиксирующего момента, Н/А 0,01
3.4 Построение нагрузочной диаграммы электропривода
Динамическое усилие определяем по следующей формуле:
.
На каждом интервале нагрузочной диаграммы тяговое усилие двигателя будем рассчитывать по следующей формуле [5]:
Где b=10-4 Нмс - коэффициент вязкого трения шагового двигателя, l - перемещение, м.
Теперь находим максимальную скорость, до которой разгонится двигатель исходя из тех соображений, что расстояние, на котором происходит разгон, равно 2мм:
Рассчитаем момент двигателя для каждого интервала работы механизма:
Разгон:
Установившийся режим работы:
Торможение:
, м/с
, c
Рисунок 3.2 - Скоростная диаграмма электропривода
F, H
, c
Рисунок 3.3 - Нагрузочная диаграмма электропривода
3.5 Проверка выбранного двигателя по нагреву и перегрузочной способности
Упрощенная нагрузочная диаграмма электропривода используется для предварительной проверки двигателя по нагреву и перегрузочной способности. Для проверки двигателя по нагреву воспользуемся методом эквивалентного момента. Условием правильного выбора двигателя по нагреву является
.
В случае линейного двигателя:
.
автоматизированный электропривод силовой цепь
Где Fном - номинальное тяговое усилие.
Тогда эквивалентное усилие тяги двигателя определим по формуле
где a0 - коэффициент, учитывающий ухудшение охлаждения при пуске (торможении). Принимаем a0 = 1, так как используется принудительное охлаждение
ЭFН.
,4 Н55 Н -Двигатель будет удовлетворять условиям нагрева.
Из нагрузочной диаграммы (рисунок 3.4) видно, что
,
следовательно, выбранный двигатель удовлетворяет условиям перегрузочной способности.
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА И ВЫБОР КОМПЛЕКТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
.1 Определение возможных вариантов и обоснование выбора типа комплектного преобразователя
В системе управления разомкнутым шаговым приводом важны период квантования, разрядность и структура периферийных устройств [3]. Период квантования для разомкнутого привода определяется максимальным заданием скорости. Для разомкнутого шагового привода период квантования желательно иметь не более 100 мкс. Важная характеристика процессора - его разрядность. Для обеспечения микрошагового управления в широком диапазоне перемещений, скоростей и ускорений необходима разрядность процессора не менее 16. Третье важное требование - наличие развитой встроенной периферии процессора: таймеров, памяти, удобного механизма обслуживания прерываний и удобной связи с host-ЭВМ.
Систему управления разомкнутым шаговым приводом можно построить на базе микропроцессора КР1816ВЕ31 [6]. Микропроцессорная система имеет выход на шину с параллельным магистральным интерфейсом для связи с модулем центрального процессора и выход на шину локального параллельного интерфейса для связи с модулем связи и через него с инвертором тока. Дополнительно модуль контроллера имеет встроенный модуль ввода-вывода дискретных сигналов на 2 или 4 входных сигнала и 4 выходных сигнала (из них 2 с оптронной гальванической развязкой на напряжения до 24 В и токи до 0,5 А и 2 без гальванической развязки на напряжения 5 В для передачи управляющих сигналов от модуля контроллера к модулю инвертора тока). В контроллере реализовано программное управление двигателем по математической модели объекта управления.
Однако, перечисленным требованиям лучше отвечают 16-разрядные сигнальные процессоры с фиксированной точкой, архитектура которых оптимизирована для высокоскоростной обработки сигналов (микропроцессор ADSP2185KST-133 Analog devices) [7]. При периоде квантования 100 мкс от одного процессора можно управлять несколькими осями разомкнутого шагового привода с заданием микрошага около 1,5, с погрешностью позиционирования до 3 - 5, частотой вращения до 2000 об/мин и ускорением привода до 20000 рад/с2. Одно из реализованных на кафедре АЭП МЭИ применений разомкнутого шагового привода на основе микропроцессора ADSP2185 - 4-координатный стол лазерной машины для обработки ювелирных алмазов. На основе всего вышесказанного выбираем систему управления с контроллером на основе микропроцессора ADSP2185KST-133 Analog devices.
4.2 Расчёт параметров и выбор элементов силовой цепи
Силовая часть электропривода построена по схеме преобразователя частоты и автономным двухфазным инвертором тока и рассчитана на управление двухфазными шаговыми двигателями с разнополярной коммутацией фаз [3].
Инвертор тока представляет собой двухфазный широтно-импульсный преобразователь напряжения (ШИМ-преобразователь), охваченный глубокой обратной связью по току. Силовая часть преобразователя выполнена по мостовой схеме, в диагональ которого включена фаза двигателя. Аналоговый сигнал задания тока фазы сравнивается с сигналом обратной связи по току, и полученное рассогласование поступает на вход регулятора тока. Выходной сигнал регулятора является входным сигналом задания напряжения для ШИМ-преобразователя. Для каждого сигнала задания тока, независимо от уровня мгновенн?/p>