Техническое задание

Разработать схему цифрового управления электроприводом с двигателем постоянного тока (DC motor), в дальнейшем для краткости будем называть приводом DC. Провести электрический расчет и компьютерное моделирование основных узлов схемы. Исследовать электромеханические характеристики привода.

Описание схемы

Управляющим входным сигналом является 8-разрядный двоичный код D7-D0, загружаемый в регистр управления (РУ) от внешнего вычислительного устройства. Входной код позволяет менять направление и скорость вращения двигателя, включать/выключать двигатель.

Управляющий двоичный код поступает в ШИМ-контроллер, где преобразуется в цифровой сигнал широтно-импульсного управления (ШИМ-сигнал) скоростью вращения.

ШИМ-сигнал, совместно с сигналами ST/SP (start/stop – вкл/выкл) и L/R (Left/Right –право/лево) непосредственно управляет вращением электродвигателем с помощью схемы управления – драйвера DC.

Для контроля положения привода в пространстве используется датчик угла поворота – энкодер и два концевых выключателя End Switch L (ESL) и End Switch R (ESK). Концевые выключатели блокируют вращение двигателя вправо, если сработал ключ ESR, но не препятствует вращению влево; и блокируют вращение влево, если сработал ключ ESL, но не препятствуют вращению вправо.

Цифровая информация с энкодера и концевых выключателей в виде 8-разрядного двоичного кода записывается в регистр состояния (РС), который считывается внешним вычислительным устройством и программно обрабатывается как обратная связь привода.

Технические характеристики

1. Параметры электродвигателя в соответствии с математической моделью DC Motor следующие (могут задаваться в широких пределах):

¾ Номинальное напряжение на обмотках (ротора - Rated Armature Voltage –VAN и, статора - Rated Field Voltage VFN) – 24В;

¾ Номинальный ток ротора (Rated Armature Current – IAN) – 1 А;

¾ Номинальная скорость вращения (Rated rotational Speed – NN) – 1000 об/мин.

2. Формат входного 8-разрядного управляющего двоичного кода регистра управления:

№ бита	Команда
D0	1 – Start, 0 – Stop
D1	1 – вращение влево Left, 0 – вращение вправо Right
D2	D5, D4, D3, D2 - код скорости вращения; 0000 – min, 1111 – max
D3
D4
D5
D6	Биты D6, D7 не используются
D7

3. Формат выходного 8-разрядного двоичного кода регистра состояния:

№ бита	Команда
D0	0 – привод в пределах допускового контроля, 1– сработал левый концевой выключатель ESL
D1	0 – привод в пределах допускового контроля, 1– сработал правый концевой выключатель ESR
D2	D7,D6,D5, D4, D3, D2 - код положения привода в пространстве 000000 – min, 111111 – max
D3
D4
D5
D6
D7

Результат работы

1. Разработать функциональную схему привода и сформулировать частные технические задания к отдельным функциональным узлам;

2. Разработать математическую модель электродвигателя привода с заданными параметрами, провести ее исследование.

3. Разработать принципиальные схемы узлов, провести электрический расчет и компьютерное моделирование. Выполнить основные узлы – драйвер, ШИМ-контроллер и энкодер в виде заказных интегральных схем Subcirquit;

4. Результаты проектирования и исследования оформить в виде технического отчета.