pic single chipマイクロコンピュータを用いたDCモータ無段変速機構の設計
近代的な工業生産では、電気モーターが主要な駆動装置です。 現在、サイリスタ（すなわち、シリコン制御可能）装置を電気モータに供給するKZ-D駆動システムは、嵩張った電動モータを置き換えるDCモータ駆動システムに広く使用されている。 FDシステムは、電子技術の高度な開発とともに、アナログからデジタルへのDCモータ速度制御、特にシングルチップ技術の適用を徐々に移行させ、DCモータ速度制御技術を新しいステージ、インテリジェントそして高い信頼性は、その発展の傾向になっている。 速度制御システムは、PIC16F874シングルチップマイクロコンピュータを中央プロセッサとして採用しており、PIC16F874シングルチップキャプチャ、比較、アナログ/デジタル変換モジュールをトリガ回路として使用しています。 その利点は簡単な構造、主回路との同期、滑らかな位相シフト、および十分な位相シフト範囲と最大10,000ステップの制御角度調整で、モータの無段階スムージング制御を実現できます。 パルスフロントは急峻であり、十分な振幅を有し、パルス幅を設定することができ、安定性および耐干渉性能が良好である。
1 DCモータ速度原理
中小型DCモータでは、電機子ループ抵抗は非常に小さく、式（4）のIaRa項は省略することができます。 電機子電圧が変化すると、DCモータの速度が変化することが分かる。
2システムの動作原理
システムは、主制御スイッチ、モータ励磁回路、サイリスタ速度制御回路（速度測定回路を含む）、整流およびフィルタ回路、平滑リアクトルおよび放電回路、ならびに消費電力制動回路から主に構成されている。 システムは閉ループPIレギュレータによって制御されます。 主制御スイッチが閉じられた後、サイリスタ速度制御回路によって単相交流電力が制御され、ブリッジ整流、フィルタリング、および平滑リアクタの後に、小さなパルスの連続DCが得られ、これがモータに供給される同時に、AC電力は励磁回路を通過する。 整流後、モータは励磁され、作動を開始する。 トリガ回路の速度設定ポテンショメータRP1を調整し、AN1の入力電圧が低下すると、PIC16F874シングルチップマイクロコンピュータの出力の制御角もそれに応じて減少し、サイリスタの導通角が大きくなり、主回路が増加し、モータ速度が増加します。 同時に、速度測定回路の出力電圧も増加する。 PIレギュレータの動作後、モータは設定された速度範囲内で安定して動作します。
回路設計の3システム部分
3.1主回路設計
主回路の各コンポーネントのパラメータを図1に示します。
スタートボタンSB1を押すと、コンタクタKMコイルが通電され、KMノーマルオープン接点が閉じ、ノーマルクローズ接点が開かれ、スタートボタンがセルフロックし、主回路がオンになります。 サイリスタ速度制御回路は、トライアックの制御角を変えることによって交流出力を制御し、ブリッジ整流およびフィルタリングを経てDCが得られる。 同時に、励磁回路によってモータが整流されて励磁が得られ、動作が開始される。
停止ボタンSB2を押すと、コンタクタKMコイルが消勢され、KMノーマルオープン接点が開き、ノーマルクローズ接点が閉じ、セルフロックが解除され、主回路の電源が切られ、モータは動作を停止します。
直流電流リップルを制限するために、平滑リアクトルが回路に接続され、抵抗器は、主回路が突然オフにされたとき平滑リアクトルの放電ループを提供する。
制動および停止を高速化するために、装置はエネルギーを消費する制動を使用し、抵抗R4および主回路接触器常閉接点は制動リンクを構成する。 モータの励磁は、別個の整流器回路によって給電される。 モータの減磁を防止し、飛翔事故を起こさないように、励磁回路では、アンダーカレントリレーKAを直列に接続している。 動作電流は、ポテンショメータRPによって調整することができます。
3.2サイリスタ・トリガ回路の設計
サイリスタトリガ回路とパラメータを図2に示します。主回路の2点AとBの電圧は変圧器によって-20Vに変換されます。 ブリッジ整流後、約100Hzの半波信号が2点で生成され、R6が通過する。 R7を分割した後、NPNトランジスタを接続して増幅し、トライオードのコレクタにゼロクロスパルスを発生させます。 ゼロパルスの立ち上がりエッジは、最初にCCP1モジュールによってキャプチャされ、発生時間が記録され、続いてゼロパルスパルスの立ち下がりエッジが記録されます。 時間差はゼロ交差パルス幅であり、その値の半分はパルス中間点である。 このようなキャプチャ方式では、交流電流の実際のゼロクロスポイントを正確に取得し、PIC16F874ピンRA1 / AN1のアナログ電圧をADCモード変換モジュールで変換します。 この値をサイリスタ制御角（モータ速度設定値）の設定値とし、ポテンショメータRP1の設定値を変更し、それに応じてサイリスタ制御角を変更する。 同時に、速度測定回路の出力値はPIC16F874ピンRC0 / T1CKIによって入力され、TMR1カウンタでカウントされます。 回転速度を速度フィードバック値として計算します。 このシステムのシングルチップマイクロコンピュータの発振周波数は4MHzを採用しています。 PIC16F874シングルチップマイクロコンピュータの命令サイクルの特性から、サイリスタ制御角の分解能はシングルチップマイクロコンピュータの発振周波数の1/4の逆数、すなわち1usであることが知られており、その半分電源周波数の波の時間は10msです。 制御角は10,000ステップに達することができ、これはモータの無段階平滑制御を完全に実現することができる。
システムソフトウェアとハードウェア設計は、PIC16F874シングルチップキャプチャ、比較、アナログ/デジタル変換モジュールの特性、シングルチップマイクロコンピュータの高い発振周波数と高速応答の利点を最大限に活用し、対応するトリガ回路を使用して、PIC16F874シングルチップマイクロコンピュータのアナログ/デジタル変換モジュールを作成します。 速度設定値を迅速かつ正確に変換することができます。 CCP1モジュールはACのゼロクロス点を正確に捕捉できます。 速度計測回路のタイミング計数モジュールがフィードバック速度を正確に計数して計算することができる。 CCP2モジュールは、Tf値出力トリガパルスを時間的に比較することができます。 小型のDCモーター速度制御システムのアプリケーションでは、それは簡単な構造、信頼性の高い操作、広い調整範囲、良好な電流連続性と高速応答の特性を持っています。
