Для групп 8Е61 и 8Е62
Руководитель
Каранкевич А.Г.
ТОМСК – 2019
Тема курсового проекта:
«Проектирование системы управления электродвигателем на базе микроконтроллера.
Цель выполнения курсового проекта:
Научиться производить синтез, разработку и выбор элементов основных подсистем приводов, использующихся в мехатронных и робототехнических устройствах.
Пояснительная записка к курсовому проекту должна выполняется в соответствии с требованиями по оформлению курсовых работ. Все принципиальные схемы должны выполнятся в соответствии с ГОСТ и приводится в приложении дополненные описанием в основной части и спецификацией на выбранные элементы.
Перечень, подлежащих разработке вопросов:
1. Проектирование силовой части привода, включающей в себя: элементы питания (кроме трансформатора), силовые ключи и элементы согласования (гальваническая развязка, элементы согласования по уровню напряжения и т.п.);
2. Выбор датчиков скорости, положения, тока (если необходимо);
3. Выбор микроконтроллера, оценка применимости контроллера, анализ быстродействия.
4. Разработка цифрового модуля управления (микроконтроллерная часть).
5. Проектирование блока гальванической развязки, позволяющего произвести подключение силовой части к управляющей (к микроконтроллеру);
6. Разработка схем согласования датчиков обратных связей с портом(ами) микроконтроллера (на АЦП, операционных усилителях и т.п.).
7. На все используемые (выбранные) элементы в системе, должна быть спецификация или указаны технические характеристики.
8. Проектирование системы защиты, выбор элементов системы защиты.
9. Диаграмма работы привода на одной управляющей линиии (2 полных такта). Диаграмма строится в зависимости входных напряжений от времени. Выходные напряжения: с контроллера, с блока гальванической развязки, с силового транзистора. Время такта рассчитывается на основе номинальной скорости двигателя и моментов переключения фаз двигателя. (для привода с шаговым двигателем - использовать полушаговый режим, для вентильного и ДПТ – ШИМ, для асинхронного - ШИМ).
10. Возможна модификация исходных данных по согласованию с преподавателем.
Дополнительная информация
1. Защиту осуществлять по общему току питания силовой части.
2. Источник питания проектируется без выбора трансформатора, считать трансформатор заданным. Остальные элементы должны быть выбранными по всем правилам.
3. При выборе элементной базы, обязательно указывается источник (сайт, книга, справочник,…).
4. Ссылки на литературу в Интернете должны быть полными. Обязательно указание даты использования этого источника (последний запрос).
Номер варианта:
| № вар | Ф.И.О. студента | Тип привода | Примечание |
| 8Е61 | |||
| Авдеенко П. | Асинхронный | ||
| Бурдин В. | Шаговый | ||
| Веденин Е. | Вентильный | ||
| Галузина А. | Постоянного тока | ||
| Гертнер И. | Асинхронный | ||
| Жуань С. | Шаговый | ||
| Игнатюк С. | Вентильный | ||
| Кузь В. | Постоянного тока | ||
| Леонавичус Н. | Асинхронный | ||
| Лошаков К. | Шаговый | ||
| Милик Н. | Вентильный | ||
| Нестерков Н. | Постоянного тока | ||
| Петрова Е. | Асинхронный | ||
| Стрыгин Ю. | Шаговый | ||
| Тюндеров К. | Вентильный | ||
| Шаманин О. | Постоянного тока | ||
| Южанинов А. | Асинхронный | ||
| 8Е62 | |||
| Аньшин Г. | Шаговый | ||
| Гараев М. | Вентильный | ||
| Ельцов А. | Постоянного тока | ||
| Киселева Д. | Асинхронный | ||
| Кургинов Я. | Шаговый | ||
| Панкратов М. | Вентильный | ||
| Подберезкин Н. | Постоянного тока | ||
| Подковыров И. | Асинхронный | ||
| Пупырев А. | Шаговый | ||
| Токарева В. | Вентильный | ||
| Усенко К. | Постоянного тока |
Исходные данные к работе:
Таблица 1 – Характеристики АД
| №вар | Тип двигателя | P, Вт | Uпит, В | Частота вращения, об/мин | Ток статора, А | КПД, % | Коэф. мощности | Iпуск./Iном. |
| AИР | 1500,00 | 1,90 | 75,00 | 0.80 | 5,00 | |||
| АИД | 3000,00 | 0,91 | 72,00 | 0.86 | 5,00 | |||
| АИД | 1500,00 | 1,18 | 68,00 | 0.70 | 5,00 | |||
| АИР | 1500,00 | 0,83 | 68,00 | 0.67 | 5,00 | |||
| АИР | 3000,00 | 2,55 | 79,00 | 0.83 | 6,00 | |||
| AИР | 750,00 | 1,04 | 61,00 | 0.65 | 4,00 | |||
| АИД | 1000,00 | 4,10 | 76,00 | 0.72 | 6,00 | |||
| АИД | 1000,00 | 5,60 | 81,00 | 0.74 | 6,00 | |||
| АИР | 1500,00 | 1,61 | 71,00 | 0.73 | 5,00 | |||
| АИР | 3000,00 | 6,10 | 84,50 | 0.88 | 7,00 |
где P, Вт – Мощность двигателя номинальная,
Uпит – Напряжение питания двигателя
Двигатели считать включенными по схеме: «Звезда» или «Треугольник», в зависимости от напряжения питания. Обмотки маркируются, соответственно, как Фаза А, Фаза B и Фаза С.
Отклонение параметров +/-5%.
Транзисторный частотнорегулируемый асинхронный электропривод с АИН
Таблица 2 – Характеристики ШД
| № вар | Тип двигателя | Uф, A | Iф, А | Rф, Ом | Fпр, кГц |
| ДШИ 20-1,8-00 | 0,22 | 1,4 | |||
| ДШР 40-1,8-1000 | 0,2 | 3,0 | |||
| ДШР 56-1,8-0309 | 0,35 | 2,0 | |||
| ДШР 56-1,8-03 | 2,5 | 1,6 | 1,6 | 4,0 | |
| ДШР 56-1,8-0308 | 1,6 | 2,5 | 0,8 | 5,0 | |
| ДШР 56-1,8-1210 | 2,4 | 6,0 | 0,6 | 5,8 | |
| ДШР 40-1,8-1000 | 0,2 | 3,0 | |||
| ДШР 56-1,8-0309 | 0,35 | 2,0 | |||
| ДШР 56-1,8-03 | 2,5 | 1,6 | 1,6 | 4,0 | |
| ДШР 56-1,8-0308 | 1,6 | 2,5 | 0,8 | 5,0 | |
| ДШИ 20-1,8-00М | 0,25 | 2,5 |
где:
Iф – ток фазы двигателя (макс.),
Uф – напряжение питания фазы двигателя,
Rф – омическое сопротивление обмотки,
Fпр – чистота приемистости отработки шагов
Отклонение параметров +/-5%
Внешний вид шаговых двигателей семейств ДШИ, ДШР
Принципиальная схема выводов обмоток двигателя.
Силовая схема шагового электропривода
Таблица 3 – Характеристики ВД
| № вар. | Тип двигателя | Момент,Нм│ | Ток,А | Номинал обороты об/мин | Номинал мощность Вт | Напряжение питания, В | ||
| ном. | пуск | ном | пуск | |||||
| ДБУ70-90 | 0,35 | 0,8 | 0,5 | |||||
| ДБУ70-120 | 0,3 | 0,7 | 1,2 | 2,5 | ||||
| ДБУ70-200 | 0,25 | 0,37 | 1,8 | 2,9 | ||||
| ДБУ70-250 | 0,25 | 0,37 | 2,4 | 3,6 | ||||
| ДБУ70-90 | 0,35 | 1,4 | ||||||
| ДБУ70-120 | 0,3 | 1,2 | ||||||
| ДБУ70-200 | 0,25 | 0,37 | ||||||
| ДБУ70-250 | 0,25 | 0,37 | ||||||
| ДБУ70-370 | 0,55 | 0,74 | ||||||
| ДБУ70-550 | 0,55 | 0,74 |
Внешний вид вентильных двигателей
Силовая схема вентильного электропривода
Таблица 4 – Характеристики ДПТ
| № вар. | Тип электро- двигателя | Рном, Вт | Uн, В | Iн, А | n, об/мин | Ja,кг.см2 | Мном, Нсм | Масса, кг |
| СЛ-221 | 0,35 | 0,14 | 3,5 | 0,9 | ||||
| СЛ-261 | 0,5 | 0,2 | 6,5 | 1,25 | ||||
| СЛ-321 | 0,7 | 0,6 | 12,5 | 1,7 | ||||
| СЛ-369 | 0,9 | 0,7 | 1,9 | |||||
| СЛ-521 | 1,2 | 1,7 | 3,3 | |||||
| СЛ-569 | 2,2 | 2,7 | 47,5 | 4,5 | ||||
| СЛ-621 | 2,3 | 6,75 | ||||||
| СЛ-661 | 2,9 | 9,35 | 92,5 | 7,5 |
Силовая схема электропривода постоянного тока
Рекомендуемая литература
1) Управляющие и вычислительные устройства роботизированных комплексов на базе микроЭВМ: Учебное пособие; / Под ред. В.С.Медведева - М.: Высш. шк., 1990.
2) Дроздов В.Н., Мирошник И.В., Скорубский В.И. Системы автоматического управления с микроЭВМ. - Л.: Машиностроение, 1989.
3) Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. M.: Машиностроение, 1986.
4) Хорьков К.А, Хорьков А.К, Электромеханические системы т.1, т.2.
5) Электродвигатели бесконтактные с ротором-магнитом повышенной надежности серии ДБУ70 [Электронный ресурс] https://xn--80aajzhcnfck0a.xn--plai/PublicDokuments/01-9225-01.pdf
6) Б.А. Ивоботенко Развитие концепций построения вентильных электродвигателей. [Электронный ресурс] https://iwed.science/wp-content/uploads/Seminar_2008.pdf
7) Управление бездатчиковыми бесколлекторными двигателями. [Электронный ресурс] https://www.avislab.com/blog/brushless04/
8) Микроконтроллер ATmega8 (назначение, устройство, софт). [Электронный ресурс] https://www.atmel.com/images/atmel-8154-8-bit-avr-atmega8_datasheeet.pdf
9) Блок управления шаговым двигателем А15 [Электронный ресурс] https://www.npoatom.ru/upload/2_A15_UM.pdf
10) HCPL-3150. Драйвер трёхфазного двигателя. [Электронный ресурс] https://catalog.gaw.ru/index.php?id=549&page=component_detail
11) Справочник по электронике. [Электронный ресурс] https://avislab.com/blog/brushless09_ru/
12) Digitrode.ru. Двигателя постоянного тока и управление ими с помощью ШИМ.
13) Шаговые двигатели [Электронный ресурс]
https://www.texnologia.ru/development/stepper_motor/stepper_motor_application.html