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基于Arduino通用交流電機(jī)速度控制器

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資料介紹

描述

介紹

警告?。。?/font>首先，我會(huì)寫一個(gè)報(bào)價(jià)：

停止?。。?/font>該電路連接到 110-220 電壓。并成功重復(fù)了這個(gè)項(xiàng)目。我的車間里有同樣的馬達(dá)。只剩下一件事 - 電機(jī)速度控制器。沒有它，電機(jī)將以最大 15000-19000 RPM 的速度旋轉(zhuǎn)。這對(duì)木車床來說太多了。為了控制電機(jī)速度，我們可以使用 SCR 穩(wěn)壓器，但在低 RPM 時(shí)電機(jī)會(huì)很弱，沒有扭矩。幸運(yùn)的是，這種電機(jī)有轉(zhuǎn)速傳感器，我們可以做一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，即使在負(fù)載和控制扭矩的情況下也能保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。

尋找解決方案

眾所周知的芯片TDA1085是專門設(shè)計(jì)用于控制帶有速度傳感器速度的電機(jī)。但我沒有這個(gè)芯片，要查看 RPM，我必須制作一個(gè)轉(zhuǎn)速表。在 Chinese stories 中，我發(fā)現(xiàn)了一款??具有 RPM 穩(wěn)定功能的廉價(jià)交流電機(jī)速度控制器。我買了一個(gè)并測(cè)試了。一切都很好，除了幾件事：

只有400W。（可以通過改變?nèi)穗p向可控硅開關(guān)來增加）
最大轉(zhuǎn)速為 1450！在我用過的滑輪之后，轉(zhuǎn)速將只有 480 RPM 左右！
無轉(zhuǎn)速顯示。

在網(wǎng)上沖浪后，我發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)速度控制器項(xiàng)目，并決定使用找到的想法制作我自己的控制器。

有一個(gè)我使用的資源列表：

很多理論。我還使用了這里的轉(zhuǎn)速傳感電路部件。
還有 NXP 應(yīng)用說明。很多有用的信息。
一些理論、有用的代碼和原理圖在這里。
有了一些想法并從這里（俄語）獲取了一些代碼。
我從這里使用的調(diào)光代碼（恕我直言，最好的調(diào)光器）。
RPM 計(jì)數(shù)代碼取自此處（俄語）。
從這里拿了一些 PID 使用代碼。
PID庫。
PID 庫描述。也在這里。
有關(guān)PID 庫使用的一些有用信息。

原理圖和元件

我不會(huì)給出交流切相如何工作的理論，因?yàn)闆]有什么新東西。我在上面提供了一些與調(diào)光和電機(jī)控制理論的鏈接（第一個(gè)和第二個(gè)鏈接）。NXP 和 Microchip 有很多關(guān)于控制電機(jī)的有用信息。

分塊繪制的示意圖：

Arduino 納米 V3
帶PCF8574 I2C模塊的 16x2 HD44780 LCD 。（給定的模塊示意圖不準(zhǔn)確?。?/font>

測(cè)速脈沖檢測(cè)。使用 LM393 比較器將測(cè)速脈沖轉(zhuǎn)換為微控制器電平。

過零檢測(cè)。每次交流線路越過零點(diǎn)時(shí)，微控制器都會(huì)收到一個(gè)信號(hào)。高壓電路通過光耦與單片機(jī)隔離。

用簡(jiǎn)單的NPN型開關(guān)管制作的繼電器控制電路。

電機(jī)控制電路采用光耦隔離，采用帶緩沖電路（C4、R14）的雙向晶閘管。可以使用無緩沖器三端雙向可控硅開關(guān)（那時(shí)不需要 C4 和 R14）。

交流/直流電源模塊。5V，0.5-1A就夠了。我用的是舊手機(jī) USB 充電器。

旋轉(zhuǎn)編碼器、帶指示的 10A 電源線開關(guān)、用于 RPM 范圍切換的任意 3 位置開關(guān)。

所有組件都焊接在原型板上。對(duì)于更多控制器，我將跟蹤 PCB。一些照片：

我使用了 BTA41 三端雙向可控硅開關(guān)因?yàn)槲业膸齑胬镉羞@個(gè)。可以使用 10-16 安培的三端雙向可控硅開關(guān)。即BTA16。

您可以在 zip 存檔的 txt 文件中找到已用組件的完整列表。

建造

我的車間里有符合我要求的塑料外殼。所以我將它用于這個(gè)項(xiàng)目。盒子尺寸：H 150mm (~5.9"), W 70mm (~2.76"), L 110mm (~4.33"),

注意LCD上的I2C模塊

關(guān)于代碼的幾句話

我嘗試了很多電機(jī)控制和切相同步算法，但大多數(shù)都有自己的缺點(diǎn)。電機(jī)控制不穩(wěn)定。有時(shí)它在啟動(dòng)時(shí)跳躍，有時(shí)在運(yùn)行時(shí)跳躍。有時(shí)由于不明原因，電機(jī)會(huì)一直運(yùn)行到最大 RPM。最后我決定使用并了解一種PID控制方法。

該代碼使用 2 個(gè)外部中斷。一個(gè)用于過零，一個(gè)用于轉(zhuǎn)速傳感器。用于三端雙向可控硅脈沖延遲控制的定時(shí)器。用于與設(shè)定值和輸入相關(guān)的輸出控制的 PID 算法。對(duì)于軟電機(jī)啟動(dòng)，我做了一個(gè) RAMP 加速算法。在啟動(dòng)期間 PID 參數(shù)具有較低的值并在電機(jī)運(yùn)行期間恢復(fù)到正常值。這可以防止硬電機(jī)啟動(dòng)（跳躍）。

LCD 刷新間隔為 2 秒。觀察真實(shí)的 RPM 變化就足夠了。使其更快會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。這是因?yàn)?LCD 庫使用了延遲函數(shù)。

我使用了很多全局變量來根據(jù)您的需要和不同的電機(jī)來簡(jiǎn)化系統(tǒng)調(diào)整。稍后我會(huì)將測(cè)試和調(diào)整草圖包含到存檔中。

所有使用的庫都可以在 zip 存檔中找到。