Разработка силового модуля для управления двигателями постоянного тока на основе схемы h-мост
Сборка усилителя на основе биполярных транзисторов. Подбор элементной базы, которая соответствует нагрузке, и при которой обеспечивается стабильная работа. Тестирование данного силового модуля под управлением МК Atmega16. Расчет транзисторного каскада.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.06.2018 |
| Размер файла | 592,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
РАЗРАБОТКА СИЛОВОГО МОДУЛЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ОСНОВЕ СХЕМЫ H-МОСТ
Черных А.А.
Усилитель является одним из основных узлов различной аппаратуры в устройствах автоматики, телемеханики, вычислительной и информационно-измерительной техники. Электронный усилитель - это устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большой мощности на выходе с минимальными искажениями формы. Усиление мощности сигнала осуществляется за счет потребления усилителем энергии от источника питания.
Выбор структуры усилителя
Так как требуемый коэффициент усиления достигает нескольких сотен, то целесообразно составлять усилитель из нескольких простейших усилителей. Такие простейшие усилители называются усилительными каскадами.
Принцип работы и расчет силового модуля
Как правило, управление двигателем постоянного тока осуществляется изменением напряжения, подаваемого на концы обмотки якоря. Для реверсирования двигателя необходимо менять полярность этого напряжения. Для этого используется мостовая схема: Н-мост (драйверы двигателей), состоящая из четырех силовых ключей (в некоторых случаях 2х управляющих дополнительно) и управляющих элементов. Управляющий сигнал, подаваемый на силовую часть схемы, генерируется с помощью микроконтроллера. Для изменения напряжения (аналогового сигнала) используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). Микроконтроллер генерирует ШИМ-сигнал с определенным коэффициентом заполнения (см. рис. 1).
Коэффициент заполнения определяет среднее значение напряжения, которое может составлять от 0 до 5В на выводе микроконтроллера, что соответствует 0..7, 2В, подаваемым на обмотку якоря двигателя, а также необходимый ток, так как микроконтроллер подает очень маленький ток. На графике показаны сигналы с коэффициентом заполнения 0, 25 и 4.
Рис. 1 - ШИМ-сигнал
Пунктирная линия соответствует средним значениям напряжения - 1В и 4В соответственно. Коэффициент заполнения устанавливается с помощью установки значения регистра в AVR микроконтроллере ATmega16 - OCR1AL (для 8-битного ШИМ, который используется для управления двигателем). Это позволяет установить 256 различных скоростей вращения электродвигателя. Значению OCR1AL = 0 соответствует среднее напряжение на выводе OC1A 0В, значению OCR1AL = 255 соответствует напряжение 5В. Частота ШИМ-сигнала составляет 4 000 000 / 256 = 15 625 Гц.
Силовая часть мостовой схемы приведена на рисунке 2. Она состоит из четырех силовых транзисторов, двух управляющих транзисторов, резисторов, ограничивающих базовые токи, шунтирующих диодов и гальванической развязки в виде двух оптопар. Питание Н-моста происходит от блока питания, подающего постоянное напряжение +7, 2В относительно земли.
Рассчитываем параметры для маломощного ДПТ, потребляемого ток до 1А и напряжением 7, 2В.
Максимальный коллекторный ток на силовых транзисторах (при пуске двигателя) составляет 2 А. Чтобы обеспечить переход транзисторов в режим насыщения, базовый ток должен быть не меньше:
С учетом падения на переходах база-эмиттер напряжения 0, 7В и разности потенциалов между коллектором и эмиттером управляющих транзисторов 1В, максимальные сопротивления в базовых цепях составят:
Рис. 2 - Электрическая принципиальная схема силового модуля
Были выбраны сопротивления R1= R2 = 70 Ом. Таким образом, базовый ток составил:
Следовательно, максимально возможное сопротивление:
Для схемы берем сопротивления номиналом 1кОм.
Мощность, рассеивающаяся на сопротивлениях, составит:
Рис. 3 - Силовой модуль для ДПТ на биполярных транзисторах
Был спаян упрощенный вариант схемы на четырех транзисторах без гальванической развязки (Рис.3) и протестирован на МК. Также подобраны транзисторы с запасом мощности согласно схеме, как показано на рисунке 2, для широкой применяемости модуля.
биполярный транзистор усилитель нагрузка
Литература
1. Datasheet на микроконтроллер ATmega16.
2. Биполярный транзистор, расчёт транзисторного каскада [Электронный ресурс]. URL: http://www.meanders.ru/tranzistors.shtml Режим доступа: свободный (дата обращения: 07.01.2015)
3. ALL Transistor datasheet [Электронный ресурс]. URL: http://alltransistors.com/ Режим доступа: свободный (дата обращения: 09.01.2015)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет каскада транзисторного усилителя напряжения, разработка его принципиальной схемы. Коэффициент усиления каскада по напряжению. Определение амплитуды тока коллектора транзистора и значения сопротивления. Выбор типа транзистора и режима его работы.
контрольная работа [843,5 K], добавлен 25.04.2013Конструирование электронных схем, их моделирование на ЭВМ на примере разработки схемы усилителя постоянного тока. Балансная (дифференциальная) схема для уменьшения дрейфа в усилителе постоянного тока. Режим работы каскада и данные элементов схемы.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 27.08.2010Усиление транзисторного каскада. Выбор транзистора, определение напряжения источника питания, расчет сопротивления резисторов и емкости конденсаторов. Определение максимальных амплитуд источников сигнала для неинвертирующего усилителя постоянного тока.
контрольная работа [58,2 K], добавлен 03.12.2011Основные принципы построения транзисторного преобразователя для управления трехфазным асинхронным двигателем. Анализ схемной реализации устройства. Статический расчет транзисторного ключа. Расчет элементов формирующих линию включения транзисторов.
курсовая работа [390,0 K], добавлен 15.02.2017Разработка системы стабилизации скорости электропривода на основе двигателя постоянного тока. Расчёт силового согласующего трансформатора, полупроводниковых приборов, фильтров, регуляторов скорости и тока. Рассмотрена методика наладки электрооборудования.
курсовая работа [614,7 K], добавлен 27.02.2012Принципы и обоснования выбора схемы усилителя постоянного тока, его внутреннее устройство и взаимосвязь элементов. Двухтактный эмиттерный, эмиттерный и истоковый повторитель. Источник тока для выходного каскада. Принципы реализации обратной связи.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 10.06.2014Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Проектирование силового трансформатора ТМ-10000/35. Выбор изоляционных расстояний. Расчет размеров трансформатора, электрических величин, обмоток, параметров короткого замыкания, магнитной системы, коэффициента полезного действия при номинальной нагрузке.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 10.12.2013Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Разработка тиристорного преобразователя на основе унифицированного электропривода серии ЭТ6; состав и принцип работы составных частей. Сборка лабораторного стенда автоматизированного электропривода постоянного тока; технические данные и условия работы.
дипломная работа [5,5 M], добавлен 08.06.2011Выбор тахогенератора, трансформатора, вентилей. Расчет индуктивности, активного сопротивления якорной цепи; параметров передаточных функций двигателя, силового преобразователя. Построение переходного процесса контура тока. Описание электропривода "Кемек".
курсовая работа [311,2 K], добавлен 10.02.2014Понятие силового трансформатора как одного из важнейших элементов современной электрической сети. Характеристика и назначение силового двухобмоточного трансформатора типа ТМ, особенности главной изоляции. Определение напряжения короткого замыкания.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.07.2012Разработка цифрового частотомера с источником питания от сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Обоснование структурной схемы. Выбор элементной базы. Преобразование аналогового сигнала в цифровой с помощью усилителя-ограничителя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.12.2011Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011Выбор электродвигателя и расчет электромеханических характеристик. Вычисление мощности силового трансформатора и вентилей преобразователя. Определение индуктивности уравнительных и сглаживающих реакторов. Статические особенности управляемого выпрямителя.
курсовая работа [331,7 K], добавлен 10.02.2014Расчет комплекса релейных защит расчетного ответвления. Устройства автоматического управления схемой электроснабжения: описание и согласование схем. Расчёт токов срабатывания реле (вторичная цепь), чувствительности защит и выбор элементной базы.
курсовая работа [727,8 K], добавлен 23.08.2012Расчет мощности и выбор типа двигателя постоянного тока. Вычисление катодного дросселя, подбор типа преобразователя и элементов регуляторов тока и скорости. Разработка принципиальной схемы управления электроприводом подъемной тележки и её описание.
курсовая работа [225,3 K], добавлен 04.08.2011Анализ состояния цепей постоянного тока. Расчет параметров линейных и нелинейных электрических цепей постоянного тока графическим методом. Разработка схемы и расчет ряда показателей однофазных и трехфазных линейных электрических цепей переменного тока.
курсовая работа [408,6 K], добавлен 13.02.2015Основные источники и схемы постоянного оперативного тока. Принципиальная схема распределительной сети постоянного тока. Контроль изоляции сети постоянного тока. Источники и схемы переменного оперативного тока. Схемы и обмотки токового блока питания.
научная работа [328,8 K], добавлен 20.11.2015Перечень имеющейся установленной мощности, силового и осветительного оборудования по объектам пансионата. Проект по внедрению автономного энергоснабжения с использованием фото-ветро установки, пассивной солнечной системы и гелиосистемы. Расчет мощностей.
дипломная работа [353,4 K], добавлен 25.11.2010
