TIPS ‘N TRICKS

25 IANUARIE 2008

Utilizarea microcontrolerelor PICmicro pentru controlul motoarelor de curent continuu

Fiecare circuit de control al unui motor poate fi divizat în electronica de comandă şi software de control. Aceste două elemente pot fi foarte simple sau extrem de complicate în funcţie de tipul motorului, de cerinţele sistemului şi de complexitatea interacţiunii hardware / software. În general, sistemele cu performanţe mai ridicate necesită un hardware mai complicat. Sfaturile de mai jos descriu câteva circuite de bază şi software utilizate în mod obişnuit pentru controlul motoarelor. Mai multe informaţii pot fi găsite la adresa: www.microchip.com.

TIP 1. – Circuite de comandă pentru motoare CC cu perii
Toate motoarele necesită circuite de comandă care să controleze curentul prin înfăşurările motorului. Aceasta include direcţia şi mărimea curentului. Cel mai simplu tip de motor din punct de vedere al comenzii este motorul de curent continuu cu perii. Circuitele de comandă pentru acest tip de motor sunt prezentate mai jos.

Figura 1-1 Comandă High Side

Figura 1-2 Comandă Low Side

Aceasta este cea mai economică tehnică de comandă datorită simplităţii comenzii cu MOSFET. Multe aplicaţii pot utiliza un singur pin de ieşire de la microcontrolerul PICmicro® pentru a activa MOSFET-ul.
Puntea H are numele derivat de la modul obişnuit de desenare a circuitului. Aceasta este singura cale de tip solid state de a comanda motorul în ambele direcţii.

Figura 1-3 Comandă în punte H
A_D sunt ieşiri digitale pentru un microcontroler PICmicro®

TIP 2. – Circuite de control pentru motoare CC fără perii
Un motor de curent continuu fără perii este un bun exemplu prin care se arată că simplificarea hardware-ului creşte complexitatea controlului. Motorul nu poate comuta înfăşurările (schimba curentul), astfel încât circuitul de control şi software-ul trebuie să asigure un bun control al curentului pentru a asigura rotirea lină a motorului. Circuitul este o jumătate de punte pe fiecare dintre cele trei înfăşurări ale motorului. Există două tipuri principale de motoare de curent continuu fără perii: cu senzor sau fără senzor. Deoarece este foarte importantă cunoaşterea poziţiei motorului pentru alimentarea înfăşurării corecte, sunt necesare câteva metode de detectare a poziţiei motorului.
Un motor cu senzor va raporta direct controlerului poziţia sa curentă. Comanda unui motor cu senzor necesită un tabel de căutare. Poziţia curentă indicată de senzor se corelează direct cu un model de comutare a circuitului punte.
Un motor fără senzor necesită ca tensiunea indusă în înfăşurarea necomandată să fie detectată şi utilizată pentru determinarea vitezei curente a motorului. Apoi, următorul mod de comutare poate fi determinat cu o întârziere faţă de modul anterior.
Motoarele fără senzor sunt simplu de construit datorită lipsei senzorilor, dar sunt mai complicat de comandat. Un motor fără senzor se comportă foarte bine în aplicaţii care nu necesită ca motorul să pornească şi să se oprească periodic. Un motor cu senzor va fi o alegere mai bună pentru aplicaţii cu porniri/opriri periodice.

Figura 2-1 Control motor CC fără perii cu 3 faze
OA-OF sunt ieşiri digitale dintr-un microcontroler PICmicro®

Figura 2-2a Traductor în cuadratură (motor cu senzor)

Figura 2-2b Citire reacţie EMF (Motor fără senzor)

TIP 3. – Circuite de comandă pentru motoare pas cu pas

Figura 3-1 Motoare pas cu pas cu 4 şi 5 fire

Figura 3-2 Motoare pas cu pas cu 6 şi 8 fire

Figura 3-3 Motor unipolar (4 comutatoare Low-Side)
A-H sunt ieşiri digitale ale unui microcontroler PICmicro®

Motoarele pas cu pas sunt similare cu motoarele de curent continuu fără perii, prin aceea că sistemul de control trebuie să comute motorul pe întreg ciclul de rotaţie. Însă, spre deosebire de motorul fără perii, poziţia şi viteza unui motor pas cu pas sunt predictibile şi nu necesită utilizarea unui senzor.

Figura 3-4 Motor bipolar (4 circuite Half-Bridge)
01_04 sunt ieşiri digitale ale unui microcontroler PICmicro®

Există două tipuri de bază de motoare pas cu pas, cu toate că unele motoare sunt construite pentru a fi utilizate în ambele moduri. Cel mai simplu motor pas cu pas este motorul unipolar. Acest motor are 4 conexiuni de comandă şi una sau două prize mediane legate la masă sau la tensiunea de alimentare VSUPPLY, în funcţie de implementare. Alte tipuri de motoare pas cu pas sunt cele bipolare sau combinaţii de unipolar şi bipolar, după cum se poate observa în figura 3-1 şi figura 3-2. Când fiecare conexiune de comandă este alimentată, o bobină este alimentată şi motorul se roteşte un pas. Procesul este repetat până când toate înfăşurările au fost alimentate. Pentru creşterea vitezei de executare a paşilor, adesea tensiunea este crescută peste tensiunea nominală a motorului. În acest caz al creşterii tensiunii sunt necesare metode de prevenire a situaţiilor de supracurent. Sunt multe căi de control ale curentului prin înfăşurări, dar cea mai cunoscută este utilizarea unui sistem cu întreruperi periodice (chopper) care opreşte curentul atunci când atinge o limită superioară şi-l reporneşte la scurt timp după aceasta. Unele sisteme sunt construite cu un circuit de întreruperi periodice, dar ele nu detectează curentul; mai exact, sistemul este proiectat să înceapă un ciclu de întreruperi periodice fixe după ce motorul a păşit în următoarea poziţie. Acestea sunt sisteme simplu de construit, necesitând numai o schimbare în software.

www.microchip.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre