電機故障或阻塞的癥狀之一是電機電流增加。電機電流消耗的增加會產(chǎn)生更多的熱量,這可能會損壞電機或?qū)θ藛T和財產(chǎn)造成危險。為了檢測這一點,可以使用AVR? DB系列MCU上的內(nèi)部運算放大器來監(jiān)控通過電機的電流,并在出現(xiàn)電流尖峰時將其關(guān)閉。
瀏覽原理圖
應用筆記AN3860創(chuàng)建了一個具有過流檢測和自動校準功能的簡單電機控制器。演示原理圖如圖1所示。對于電機控制,定時計數(shù)器D(TCD)用于產(chǎn)生PWM波形,該波形驅(qū)動晶體管Q1的柵極。電機電流通過Q1和R1流向地,感應出與電流成比例的小電壓。電阻R2作為限流電阻實現(xiàn) - 在發(fā)生高壓尖峰時,該電阻器可顯著限制進入微控制器的輸入電流。電阻R5用于在切換晶體管時限制進入Q1柵極的電流,電阻R6用作下拉,以在微控制器初始化時保持晶體管關(guān)閉。最后,電阻R3用作OP1增益網(wǎng)絡的一部分。
為了進行測試,使用了小型直流風扇電機(M1)。二極管D1作為續(xù)流二極管連接在電機上,以抑制電機關(guān)閉產(chǎn)生的高壓負尖峰。 電容器 C2 提供低阻抗電荷源以幫助啟動電機。最后,電容C1是MCU的去耦電容。該電容器預安裝在 AVR DB 好奇號納米評估套件 (EV35L43A) 上。
原理圖上未顯示的是好奇號納米上的按鈕和指示燈 LED。按鈕用于觸發(fā)電機重啟 – 在其他應用中,可以實現(xiàn)更復雜的自動重啟或其他啟動過程。好奇號納米上的LED指示燈用于指示校準過程的狀態(tài)。
設置運算放大器
該應用利用2個內(nèi)部運算放大器作為級聯(lián)同相放大器。像這樣將OPAMP級聯(lián)在一起可產(chǎn)生更高的增益,并在設計中提供更大的增益靈活性。
程序的初始化和校準
在初始化期間,微控制器運行電機,并通過將模擬比較器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器基準電壓源(DACREF)遞增50mV步長來確定適當?shù)倪^流限值,直到電機在100ms窗口內(nèi)不觸發(fā)模擬比較器(AC)閾值。
找到正確的電平后,交流電連接到S-R觸發(fā)器的S輸入(見圖1)。如果比較器跳閘,則將設置觸發(fā)器并關(guān)閉TCD。該觸發(fā)器的R輸入連接到軟件事件A(SWEVENTA),用于重新啟動電機。
示例的操作
上電時,微控制器啟動電機并開始校準。校準完成后,為電機提供過流保護。如果電機超過電流限制,則TCD將停止輸出PWM信號。按下好奇號上的按鈕將觸發(fā)重新啟動和重新校準(電機電流)。
仿真此電路
MPLAB? Mindi?模擬模擬器,免費提供,用于模擬此應用程序。通過仿真應用,開發(fā)人員和工程師可以減少實現(xiàn)設計所需的原型迭代次數(shù),從而節(jié)省時間。AVR DB 的 OPAMP 模型是根據(jù)此 OPAMP 上收集的數(shù)據(jù)創(chuàng)建的,并包含在 Mindi 的 8.4 版本中。
結(jié)論
AVR DB 系列中的內(nèi)部運算放大器為 8 位微控制器創(chuàng)造了新的用例。在本例中,其中 2 個內(nèi)部 OPAMP 用于檢測風扇電機中的過流情況。這可用于提高產(chǎn)品的長期可靠性。
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