PIC微控制器為有刷直流電機(jī)控制提供了2種經(jīng)濟(jì)有效的方法

在控制有刷直流電機(jī)的速度時(shí)，使用PIC微控制器有兩種經(jīng)濟(jì)有效的方法：光學(xué)編碼器和反電動(dòng)勢(shì)。工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制器通過微控制器和速度算法為旋轉(zhuǎn)機(jī)器提供精確的速度和精度。從電動(dòng)車窗到臺(tái)式電動(dòng)機(jī)械臂的各種機(jī)電一體化應(yīng)用需要電機(jī)控制。市場(chǎng)上有各種直流電機(jī)，有刷直流電機(jī)需要不太復(fù)雜的電子控制裝置來運(yùn)行。在控制有刷直流電機(jī)的速度時(shí)，使用PIC微控制器有兩種經(jīng)濟(jì)有效的方法：光學(xué)編碼器和反電動(dòng)勢(shì)。

有刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)

有刷直流電動(dòng)機(jī)是使用換向的電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)器，或者是通過機(jī)電部件的各個(gè)繞組切換直流電流的方法。執(zhí)行換向的內(nèi)部物理部件是換向器。換向器是一個(gè)圓柱體，包裹著多個(gè)金屬接觸段，連接在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電樞上。刷子或軟碳基電觸點(diǎn)接觸換向器。電樞上的繞組連接到換向器的多個(gè)金屬接觸段。通過光學(xué)編碼器和PIC單片機(jī)可以輕松測(cè)量有刷直流電機(jī)的速度。

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使用光學(xué)編碼器測(cè)量電機(jī)速度

光學(xué)編碼器和PIC單片機(jī)提供了一種測(cè)量有刷直流電機(jī)速度的簡單方法。為實(shí)現(xiàn)此速度測(cè)量功能，PIC單片機(jī)的捕捉比較(CCP)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)模塊可用于操作有刷直流電機(jī)。光學(xué)編碼器或中斷器向開槽盤提供高速數(shù)字信號(hào)(脈沖)，允許光線通過它。開槽盤安裝在有刷直流電機(jī)的軸上。PIC單片機(jī)的Timer1模塊將測(cè)量光編碼器的串行脈沖反饋。使用此串行數(shù)字信號(hào)，有刷直流電機(jī)的速度通過測(cè)量光學(xué)編碼器脈沖之間的時(shí)間來確定。

通過將示波器連接到光學(xué)編碼器的輸出信號(hào)引腳，可以查看這些脈沖。

這是使用PICDEM機(jī)電一體化開發(fā)板查看光學(xué)編碼器產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置。

示波器測(cè)量設(shè)置顯示光學(xué)編碼器傳感器產(chǎn)生以下串行脈沖。

除了提供跳線，接線和電路原理圖以及編程器外，PICDEM機(jī)電一體化開發(fā)板套件還包含九個(gè)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)室的軟件。該軟件使用匯編語言代碼編寫，可以使用Microchip的MPLAB-X IDE工具輕松修改。光學(xué)編碼器實(shí)驗(yàn)室的匯編代碼非常廣泛并且評(píng)論很好。以下匯編代碼子程序操作有刷直流電機(jī)。有刷直流電機(jī)由功率MOSFET半橋電路和兩個(gè)內(nèi)部定時(shí)信號(hào)模塊操作。

由于電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和未調(diào)節(jié)的電壓，反電動(dòng)勢(shì)通常不如光學(xué)編碼器反饋精確。然而，在許多非關(guān)鍵應(yīng)用中，精度在速度測(cè)量中不必非常精確。反電動(dòng)勢(shì)比其他速度反饋機(jī)制更具成本效益，因?yàn)橛呻娮杵骱碗娙萜鹘M成的部件數(shù)量較少。電阻器和電容器組成一個(gè)低通濾波器，可以減小有刷直流電機(jī)換向器產(chǎn)生的小電壓瞬變或電噪聲。消除這種電瞬態(tài)對(duì)于微控制器進(jìn)行的速度測(cè)量至關(guān)重要。PICDEM機(jī)電一體化開發(fā)板上的電位計(jì)提供輸入控制，用于調(diào)節(jié)有刷直流電機(jī)的速度。通過PIC16F917微控制器的PWM模塊實(shí)現(xiàn)平滑的線性速度提升。功率MOSFET半橋驅(qū)動(dòng)器電路使用PIC單片機(jī)的PWM模塊高效且有效地操作有刷直流電機(jī)。

反電動(dòng)勢(shì)法

另一種速度測(cè)量和控制有刷直流電動(dòng)機(jī)的方法是反電動(dòng)勢(shì)(EMF)。通過機(jī)械地轉(zhuǎn)動(dòng)有刷直流電動(dòng)機(jī)的軸來完成發(fā)電機(jī)操作。在有刷直流電機(jī)的引線上存在小電壓。當(dāng)有刷直流電機(jī)運(yùn)行且輸出電壓短時(shí)間消除時(shí)，慣性產(chǎn)生的電壓將與其速度成比例。該電壓是反電動(dòng)勢(shì)。

在觀察電動(dòng)機(jī)速度控制操作時(shí)，沒有明顯的差異。比較兩個(gè)信號(hào)波形，光學(xué)編碼器方法提供了一種清潔的方法來測(cè)量有刷直流電機(jī)的速度。有關(guān)有刷直流電機(jī)，參考設(shè)計(jì)和開發(fā)套件的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問Microchip的電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)器網(wǎng)站

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