Projekt systemu sterowania urządzeniem do regulacji prędkości silnika prądu stałego na podstawie mikrokomputera z jednym układem scalonym
We wczesnych latach 80-tych, bezszczotkowe silniki prądu stałego weszły w fazę praktyczną, a bezszczotkowe silniki DC z falą prostokątną i sinusoidą zostały pomyślnie zbadane. Koncepcja "bezszczotkowego silnika prądu stałego" ewoluowała od początkowego silnika prądu stałego z elektronicznym zmieniaczem faz do elektronicznie komutowanego silnika z zewnętrzną charakterystyką konwencjonalnego silnika prądu stałego. Obecnie bezszczotkowe silniki prądu stałego integrują silniki, mechanizmy zmiany biegów, elementy wykrywające, oprogramowanie sterujące i sprzęt w nową generację elektrycznych systemów kontroli prędkości. Bezszczotkowy silnik prądu stałego ma najwyższą wydajność regulacji prędkości, głównie w: wygodnej regulacji prędkości (bezstopniowa regulacja prędkości), szerokim zakresie prędkości, dobrych niskich prędkościach obrotowych (duży moment rozruchowy, mały prąd rozruchowy), stabilnej pracy, niskim poziomie hałasu, wysokiej wydajności, Aplikacje od przemysłu do ludności cywilnej są niezwykle rozległe. Takich jak rowery elektryczne, samochody elektryczne, windy, okapy, maszyny do produkcji mleka sojowego, małe maszyny czyszczące, obrabiarki CNC, roboty itp. Ponieważ bezszczotkowe silniki prądu stałego mają te zalety, zostały zaproponowane na Międzynarodowej Konferencji Motorowej w 2004 roku. Silnik zostanie zastąpiony przez silnik bezszczotkowy. W dziedzinie automatyki przemysłowej Stany Zjednoczone, Japonia, Wielka Brytania i Niemcy zrealizowały konwersję bezszczotkowych silników prądu stałego zamiast szczotkowanych silników.
Silnik prądu stałego jest szeroko stosowany w maszynach produkcyjnych z dużą regulacją prędkości ze względu na szeroki zakres regulacji prędkości, łatwą i płynną regulację prędkości, duży moment rozruchowy, hamowanie i przeciążenie, łatwą kontrolę i wysoką niezawodność. W celu regulacji prędkości silnika prądu stałego najczęściej stosowaną metodą jest zmiana napięcia końca twornika, to jest ustawienie rezystancji rezystora R w celu zmiany napięcia na zaciskach, aby osiągnąć cel regulacji prędkości. Jednak ten konwencjonalny sposób sterowania prędkością jest nieefektywny, ponieważ podłączony rezystor zużywa część napięcia.
Wraz z rozwojem technologii energoelektroniki pojawiło się wiele nowych metod kontroli napięcia twornika, spośród których kontrola PWM (PulseWidth Modulation) jest powszechnie stosowaną metodą kontroli prędkości. Sterowanie PWM odnosi się do techniki regulacji szerokości impulsu poprzez regulację czasu, w którym przełącznik jest włączany z utrzymaniem okresu T, osiągając w ten sposób cel regulacji prędkości silnika. W systemie regulacji szerokości impulsu napięcie na tworniku silnika jest napięciem impulsowym z regulowaną szerokością impulsu. Gdy częstotliwość impulsu wyjściowego jest wystarczająco duża, ze względu na istnienie bezwładności konieczna jest zmiana czasu włączania i wyłączania mocy zgodnie z określonym prawem. Prędkość silnika można osiągnąć i utrzymać na stabilnym poziomie [2]. W przypadku silnika prądu stałego, bezstopniowy układ regulacji prędkości składający się z technologii sterowania PWM nie ma wpływu na układ DC podczas start-stop i ma charakterystykę małego początkowego poboru mocy i stabilnej pracy. W niniejszym artykule zaprojektowano urządzenie sterujące prędkością silnika prądu stałego oparte na mikrokomputerze jednoukładowym. Jednoczęściowy mikrokomputer AT89C2051 z niską ceną jest rdzeniem, a urządzenie sterujące prędkością tworzy się razem z klawiaturą i obwodem napędu silnika, aby zrealizować bezstopniową regulację prędkości silnika prądu stałego.
