Řízení stejnosměrného motoru

1. Řízení stejnosměrného motoru Ing. Martin Locker locker@vosrk.cz

2. Řízení stejnosměrného motoru 1. Řízení rychlosti / otáček motoru 2. Řízení směru otáčení

3. Řízení otáček DC motoru Otáčky DC motory jsou úměrné napájecímu napětí a zatížení. Rychlost tedy můžeme řídit změnou napětí. Protože proud do motoru je poměrně velký nelze použít lineární regulaci. Proto se používá PWM řízení – pulzně šířková modulace.

4. PWM řízení otáček Princip spočívá v rychlém spínaní a vypínaní napájení. Díky setrvačnosti motoru a dostatečně vysoké frekvenci spínání, rotor nestačí tyto změny sledovat. Motor se chová jako kdyby byl napájen napětím o velikosti střední (průměrné) hodnoty, která je dána poměrem doby zapnutí a vypnutí.

5. PWM řízení motoru

6. Řízení směru otáčení se realizuje změnou polarity napájení zapojením nazývaným H-můstek H-můstek je tvořen čtveřicí spínacích prvků dle schématu:

7. H - můstek Kombinací sepnutí spínačů realizujeme různé stavy můstku volné otáčení brzda vpřed

8. Řízení H - můstku Řídicí elektronika musí zajistit, aby nikdy nenastalo současné sepnutí obou spínačů na levé nebo pravé straně. Zároveň je vhodné snížit počet potřebných ovládacích vodičů, proto se používá několika různých zapojení podle způsobu řízení můstku.

9. Řízení H - můstku Typické zapojení je dvou nebo třívodičové, kde jeden vstup IN1 řídí levou polovinu můstku(inverzně zapíná a vypíná horní a spodní spínač, vždy je jeden spínač sepnutý a druhý vypnutý), druhý IN2 řídí pravou polovinu můstku a třetí vstup ENABLE vypíná celý můstek

10. Řízení H - můstku Sign-Magnitude 1 = směr velikost Vstupy IN1 a IN2 = ~IN1 volíme směr otáčení, na vstup ENABLE je přiveden PWM signál, řídicí rychlost. Příslušné dva tranzistory (dle směru otáčení) spínají napájení. Při vypnutí jsou všechny tranzistory uzavřeny, tj. motor se může „volně otáčet“.

11. Řízení H - můstku Sign-Magnitude 2= směr velikost Jeden vstup IN1 určuje směr otáčení, na druhý IN2 je přiveden signál PWM, pro řízení rychlosti, vstup ENABLE je trvale aktivní. Jedna strana můstku má trvale sepnutý jeden tranzistor, na druhé straně se střídavě spíná horní a dolní, dle PWM. Tzn. motor akceleruje nebo brzdí.

12. Řízení H - můstku Locked-antiphase= střídané řízení Oba vstupy IN1 a IN2 = ~IN1 jsou připojeny na PWM signál, vstup ENABLE je trvale aktivní. Pokud je plnění PWM 50%, je výsledná střední hodnota napětí nulová a motor stojí. Pro plnění <50% se otáčí jedním směrem pro >50% se otáčí druhým směrem.

13. Realizace H-můstku • integrovaný H-můstek • bipolární – nízká cena, velký úbytek napětí L293D (<0,5A), L298 (<2A) • MOS – vyšší cena, sehnatelnost Si9986 (<1A), LMD18200 (<3A), TLE6205 (<5A), L6203 (<4A) • řešení z diskrétních součástek • pro velké proudy

14. Zapojení H-můstku Příklad zapojení L293D Sing-Magnitude 1

15. Zapojení H-můstku Příklad zapojení L293D Locked-antiphase

16. Zapojení H-můstku Příklad zapojení L293D Sign-Magnitude 2

17. Diskrétní H-můstek www.micer.wz.cz

18. Diskrétní H-můstek

19. Optické enkodéry Inkrementální • nejčastěji dvoukanálové • pouze změna pozice

20. Vyhodnocení optických enkodérů • asynchronní – využití přerušení • synchronní – s pevnou frekvencí • 1x – počítání jedné hrany jednoho kanálu • 2x – počítání obou hran jednoho kanálu • 4x – počítání obou hran obou kanálů

21. Vyhodnocení optických enkodérů Pohyb vpřed Pohyb zpět

22. Vyhodnocení optických enkodérů • sekvenční logická fukce • stavový automat • dekódování Grayova kódu