博鱼体育app基于单片机SH79F168的航模无刷直流机电

时间:2021-10-08  浏览次数:81  编辑:admin

  ag真人游戏平台官网博鱼体育app官方入口无地位传感器的无刷直流机电(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)因为其倏地、牢靠性高、体积小、分量轻等特性,在航模范畴获患上了普遍的使用。可是与有刷机电以及有地位传感器的无刷直流机电比拟,其掌握算法要庞大很多。加之航模设想中对分量以及体积的请求十分严厉,因而请求硬件电路尽能够简朴,更增长了软件的难度。

  本文提出了一种基于中颖8位单片机SH79F168的掌握计划,借助于该芯片片内集成的针对机电掌握的功用模块,只要很少的核心电路便可搭建掌握体系,完成基于反电动势法的无地位传感器BLDC掌握,在包管不变性以及牢靠性的根底上大大低落了体系本钱。并且该芯片与传统8051完整兼容,易于上手,从而也低落了研发本钱。

  本计划选用中颖的8位单片机SH79F168做为主控芯片。该芯片接纳优化的单机械周期8051核,内置16K FLASH存储器,兼容传统8051一切硬件资本,接纳JTAG仿线M振荡器,同时扩大了以下功用:

  3通道12位带逝世区掌握PWM,6路输出,输出极性可设为中间或边缘对齐形式;同时集成毛病检测功用,可瞬时封闭PWM输出;

  主体系硬件架构如图1所示,从图中能够看出该体系大部门功用都由片内集成的模块实现。核心电路的简化一方面能够进步体系牢靠性,另外一方面也低落了本钱。

  三相逆变桥接纳上桥PMOS用三极管驱动,下桥NMOS用PWM端口间接驱动的方法,如图2所示。

  SH79F169片内集成为了三通道6路PWM端口,可别离自力设置为PWM输出大概IO输出。将PWM01~PWM21设置为PWM输出,间接驱动三相逆变桥的下桥;PWM0~PWM2设置为IO端口,颠末晶体管反相电路后驱动三相逆变桥的上桥。

  内部中止输入INT4x设置为双沿触发,即输入旌旗灯号的回升沿以及降落沿都能触发中止,可用于捕获调速给定旌旗灯号。

  因为SH79F168的硬件曾经实现了大批的使命,软件的部门相对于简化许多。主法式流程图如图3所示。

  为便于了解,该流程图颠末了只管的简化,只保存最枢纽的步调。支流程中没有列出“检测BEMF”以及“换相”两个枢纽的步调,由于它们别离在PWM中止以及timer0中止中停止。

  在PWM输出高时期,假定断开相绕组端电压为 ,反电动势为 ,供电电压为 ,则三者之间有以下干系[1]:

  SH79F168供给PWM周期中止以及占空比中止。当周期中止发作时不竭检测断开相的端电压,并与 比力,直到检测到过零点大概PWM输出低(按照PWM占空比中止标记位判定),便可实如今PWM输出高时期的反电动势过零点检测。每一次换相后就切换到另外一个通道,检测下一个断开相的端电压,云云轮回,实理想时检测。

  需求留意是刚换相后的一段工夫内,因为MOS管的续流,断开相绕组的电压会呈现尖峰。为了精确检测反电动势,能够挑选在刚换相的一到两个PWM周期内不断止采样,避开尖峰电压。

  BLDC机电的反电动势以及转速正相干,在起动以及低速运转阶段,机电发生的反电动势为零或很小,因而常常需求颠末一段强迫加快,使反电动势回升到可以检测过零点的程度。

  航模机电普通在较低速时即会发生比力较着的反电动势,这个特性为起动供给了很大的便当。先给机电随便两相通电,使机电患上到一个初速率,这时候检测断开相电压并等候其发作过零。若检测到过零点则换相,若颠末较长一段工夫尚无检测到过零则强迫换相,反复这个历程直至机电不变运转。这类起动方法,不单完成简朴,并且不变牢靠。在这类方法不克不及合用时,再按照使用处合思索选用特定的起动方法,可参考文献[2],限于篇幅本文不胪陈。

  普通在用反电动势法停止BLDC掌握的时分,需求对每一两次换相的距离工夫停止计时,获患上60°电角度工夫,而后除了以2作为检测到过零点后30°延时的按时价。这就需求用到两个按时器/计数器,一个用作计数器对每一两次换相的距离停止计数,另外一个用作按时器完成30°延时。本计划中为了节流timer资本,用一个timer同时实现两项功用。

  在每一次换相后,检测到该通电形态下的过零点之间,timer0用作计数器;在检测到过零点以后,之前的计数值即为30°电角度,将其作为按时价装入timer0,timer0用作按时器开端按时。定不时间到后,在timer0中止中停止换相。而后timer0又用作计数器,云云轮回。一般状况下,因为机电转速很高,每一次换相到检测到过零点之间的工夫很短,timer0在计数形式下不会发作中止。若timer0在计数形式时发作中止,一定是计数溢出,阐明机电颠末较长的工夫尚无检测到过零点,而这能够作为机电堵转的标记。按照实践状况,可对timer0在计数形式下持续发作中止的次数停止计数,超越必然值即以为发作堵转。如许,timer0还完成了堵转庇护的功用。

  图4~6别离为PWM占空比约为20%、50%以及100%时,在机电运行历程顶用示波器捕获到的各相电压以及过零点地位波形。博鱼体育app

  各图中最上方的方波中每一一个上下翻转的地位即对应法式中检测到过零点的时辰,上面三个梯形波别离为A、B、C三相的端电压。由图中能够看出PWM占空比越高时体系运转越不变。本体系经测试在PWM占空比低至8%时还能不变运转。

  接纳本计划的航模电调经由过程厂家的各项测试,机能优良,不变牢靠,且节流了本钱。今朝已进入批量消费阶段,发生了优良的经济效益。

  [2] 吴筱辉, 程小华, 刘杰. 反电动势法检测转子地位的直流无刷机电体系起动办法. 中小型机电, 2005, 32(5)

 

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