Проектирование регулятора частоты вращения электродвигателя
Дипломная работа - Радиоэлектроника
Другие дипломы по предмету Радиоэлектроника
1. Анализ технического задания
1.1 Анализ возможных схем регуляторов частоты вращения
Прежде чем анализировать схемы других регуляторов хода, хотелось бы выделить ряд достоинств схемы регулировки частоты вращения, выбранного для данного дипломного проекта:
- возможность изменения программы, с помощью микроконтролера, на основе которого работает схема, МК PIC16F84 (DD1);
- возможность изменения направления вращения электродвигателя (реверс);
- аварийное выключение электродвигателя, при сбоях программы;
- визуальная индикация работы, благодаря цифрового индикатора АЛС318А (HG1).
Рассмотрим схему симисторного регулятора, представленного в журнале "Радио" №7 (2000).
В данном случае нам предлагается использовать симисторный регулятор повышенной мощности. Схема его является довольно простой, но имеет ряд недостатков перед схемой данного дипломного проекта. Привидем некоторые из них:
- симистор следует размещать на теплоотводе, площадью не менее 300.
- так как симисторный регулятор создает радиопомехи, его рекомендуется хорошо экранировать и включать в сеть через фильтр;
- у данного симисторного регулятора высокое энергопотребление;
- так как у данного регулятора отсутствуют цифровые средства индикации, невозможно в полной мере оценить работу прибора;
Так же в качестве сравнения возьмем схему, приведенную в журнале "Радио" №3 (2004).
В данном номере журнала представлен регулятор-стабилизатор. Но данная схема так же имеет ряд недостатков, перед схемой данного проекта, приведем некоторые из них:
- механическая связь валов тахогенератора и электродвигателя должна быть жесткой и без люфта, иначе система стабилизации может потерять устойчивость и возникнут незатухающие колебания частоты вращения;
- следует очень тщательно выбирать тахогенератор, в противном случае при пробое изоляции может выйти из строя регулятор частоты вращения;
- из-за отсутствия цифровых средств управления невозможно изменять алгоритм работы изделия.
1.2 Назначение, технические характеристики и область применения регулятора частоты вращения коллекторного электродвигателя
Устройство предназначено для автоматического регулирования частоты вращения коллекторного электродвигателя с последовательным возбуждением. Регулятор является универсальным с возможностью настройки на управление различными вариантами электроприводов или других нагрузок изменением записанной в памяти микроконтроллера программы.
Устройство имеет следующие технические характеристики:
- напряжение питания 7тАж10В;
- средний ток потребления не более 10мА;
- ток отпирания 1,4мА;
- время срабатывания 5,5мс;
- время отпирания 25мс.
Эксплуатационные характеристики:
- условия эксплуатации нормальные;
- установка стационарная;
- первая группа для бытовой РЭА.
Конструктивные характеристики:
- конструкция блочная;
- применяется печатный монтаж;
- элементная база 2-3 поколения;
- жесткая конструкция.
Устройство применяется в быту, или на предприятиях, в приводах электроприборов, где применяются коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением.
1.3 Описание схемы электрической структурной
Структурная схема "Регулятора частоты вращения" изображена на рис. 3, а также в графической части на листе 1 РГКРИПТ 210306.4205.001Э1.
Структурная схема состоит из следующих блоков:
1) Блок питания содержит: диодный мост VD1 (КЦ407А), электролитический конденсатор С1 (К50-6), стабилизатор напряжения DA1 (КР142ЕН5А), светодиодный индикатор HL1 (АЛ102Б), постоянный резистор R3 (Р1-12). Предназначен для питания устройства и ИМС;
2) Генератор тактовой частоты содержит: конденсаторы С2, С3 (К10-59), кварцевый резонатор ZQ1, постоянный резистор R3 (Р1-12). Вырабатывает тактовые импульсы, iастотой 10МГц;
Рисунок 1.1. Схема электрическая структурная.
3) Органы управления содержат: кнопки SB1-SB3. Кнопки подсоединены к разъемам RB0-RB2 порта МК. У каждой из кнопок есть своя функция: SB1 - "Вперед", SB2 - "Стоп", SB3 - "Назад". Управляют режимами микроконтроллера DD1;
4) Микроконтроллер DD1 (PIC16F84). МК является основой данного устройства. Он работает на частоте 10 МГЦ;
5) Схемы управления семисегментным индикатором содержит: дешифратор DD2 (К555ИД7), iетчик DD3 (К555ИЕ5), дешифратор DD4 (К514ИД1). Настроенный на вывод пятиразрядный порт А используется для управления в динамическом режиме семью разрядами цифрового индикатора НG1. Дешифратор DD4 преобразует двоичный код на выходе iетчика в код семиэлементного индикатора. С выводов RА0-RА2 МК на адресные входы дешифратора DD2 поступает в двоичном коде номер разряда индикатора НG1, в котором должно отображаться содержимое iетчика DD4. Напряжения на выходах 0-6 дешифратора последовательно активизируют соответствующие разряды индикатора, обеспечивая отображение семи цифр, а в интервалах формирования напряжения на неиспользуемом выходе дешифратора индикация отключена и производится загрузка отображаемой цифры в iетчик;
6) Семисегментный индикатор HG1 (АЛС318А). Показывает выбранный алгоритм управления и направление вращения;
7) Ключевой элемент содержит: сильно-мощный транзистор VT2 (КТ834В), постоянный резистор R5 (Р1-12). Благодаря большому коэффициенту передачи тока базы VT2 , управление им осуществляется непосредственно напряжением с выхода RB4 порта В МК