ШИМ- управление двигателем постоянного тока
Резюме
В данном примере применения описывается теория управления двигателем постоянного тока при помощи широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Для формирования управляющего сигнала с ШИМ используется модуль таймера Timer_A.
Введение
Многие из микроконтроллеров семейства MSP430 имеют или модуль таймера Timer_A, или модули двух таймеров Timer_A и Timer_B. Эти модули содержат 16-разрядный счетчик, который может увеличиваться от различных источников синхросигнала. Они могут работать даже в режиме пониженного потребления. Также эти таймеры имеют регистры захвата/сравнения, которые могут применяться по-разному в разных приложениях. Одним из таких приложений является автоматическое формирование сигнала с ШИМ для управления двигателем постоянного тока. В данном примере применения описывается управление при помощи модулей таймеров Timer_A и/или Timer_B одной из множества существующих схем управления двигателем постоянного тока.
Теория функционирования
При работе демонстрационная схема, приведенная на рисунке 1, постоянно опрашивает кнопки управления на двух входах и при нажатии на них увеличивает или уменьшает содержимое регистра захвата/сравнения CCR1 таймера Timer_A. Для того чтобы не произошла инверсия назначения кнопок, управляющая программа проверяет регистр на максимальное и минимальное значение. Timer_A настроен на увеличение по сигналу MCLK, а выход модуля Out1 в режиме 7 подключен к выводу P1.2/TA1 микроконтроллера, на котором и формируется сигнал с ШИМ. В регистр CCR0 записано значение 255, которое и определяет период таймера Timer_A. Изменение значения регистра CCR1 изменяет длительность рабочего импульса (скважность сигнала), сформированного модулем таймера Timer_A. Сигнал с ШИМ используется для коммутации составного транзистора, включенного по схеме Дарлингтона. В свою очередь этот транзистор подключает двигатель постоянного тока. Так как изменяется скважность сигнала управления, то будет изменяться и средняя мощность, подаваемая на двигатель. А средняя мощность, в свою очередь, и определяет скорость вращения двигателя. Частота вращения двигателя изменяется дискретно 256 шагами в пределах от 0 до максимального значения. Встроенный в микроконтроллер автогенератор с цифровым управлением (DCO) работает на частоте приблизительно 5 МГц, обеспечивая частоту ШИМ сигнала приблизительно 20 кГц, что позволяет двигателю работать не производя акустических шумов.
Обратите внимание, что к MSP430 не подключен никакой кварцевый резонатор. Частота DCO использованного микроконтроллера MSP430x11x (1) зависит от температуры и напряжения питания. Поэтому изменяется и частота ШИМ сигнала. Так как длительность рабочего цикла ШИМ сигнала также зависит от частоты DCO, то скважность сигнала не изменится. Поэтому средняя мощность, подаваемая на двигатель, не изменится. Если же требуется стабильная частота сигнала с ШИМ, то к микроконтроллеру необходимо подключить кварцевый резонатор.
Показанный на схеме прибор TPS77133 производства компании TI, формирует стабилизированное напряжение VCC для питания микроконтроллера MSP430 и формирование сигнала сброса. Если необходимо формировать и сигнал установки напряжения питания (Power Good), то можно использовать прибор TPS77233, который также производится компанией TI.
Рисунок 1. Демонстрационная схема управления двигателем постоянного тока при помоши сигнала с ШИМ
Демонстрационная управляющая программа
Демонстрационная управляющая программа для приведенной на рисунке 1 схемы на основе микроконтроллера MSP430 доступна по ссылке dcmotor.s43. Программа написана на ассемблере в интегрированной среде обработки IAR Kickstart.
автобетононасосы, бетононасосы, башенный кран
| 
