TÌM HIẾU CHẺ ĐỘ SENSORLESS

Mục lục Mục lục Mục lục Danh mục hình vẽ Danh mục từ viết tắt Chương : GIỚI THIỆU Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 2.1 Động BLDC sức phản điện cuộn dây động BLDC 2.1.1 Động BLDC 2.1.2 Sức phản điện 10 2.2 Nguyên lý hoạt động động BLDC 10 Chương 3: TÌM HIỂU CHẾ ĐỘ SENSORLESS 15 Chương 4: TÌM HIỂU BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 20 4.1 PID controller 20 4.2 Việc điều chỉnh PID 23 Chương 5: MCU PIC18F4431 24 5.1 Tính 24 5.1.1 Module điều khiển PWM 14 bit 24 5.1.2 Module motion feedback 25 5.1.3 Bộ chuyển đổi ADC 10 bit 200ksps, tốc độ cao 25 5.1.4 Cấu trúc dao động linh hoạt 25 5.1.5 Những điểm mạnh ngoại vi 25 5.2 Cấu hình dao động 26 5.2.1 Bộ dao động tinh thể/cộng hưởng gốm 26 5.3 Khối dao động nội 27 5.4 I/O port 28 5.5 Timer 28 5.5.1 Module Timer0 28 5.5.2 Module Timer1 30 Mục lục 5.6 Ngắt 31 5.6.1 Ngắt Timer0 33 5.6.2 Ngắt thay đổi PORTB 33 5.6.3 Tình bảo vệ suốt trình ngắt 33 5.7 Module PWM 39 5.7.2 Thanh ghi điều khiển 39 5.7.3 Chế độ FREE-RUNNING 40 5.7.4 Chế độ SINGLE-SHOT MODE 40 5.7.5 Chế độ CONTINUOUS UP/DOWN COUNT 40 5.7.6 Ngõ vào lỗi PWM 40 5.8 Module hồi tiếp chuyển động 41 5.8.1 Quadrature Encoder Interface 42 5.8.2 Cấu hình QEI 43 5.8.3 Chế độ cập nhật QEI x2 43 5.8.4 Chế độ cập nhật QEI x4 43 5.8.5 Hoạt động QEI 43 5.8.5.1 Phát sườn pha 44 5.8.5.2 Hướng để đếm 44 5.8.5.3 Sự kiện cập nhật thiết lập lại 45 5.8.6 Ngắt QEI 46 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC 48 6.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống: 48 6.2 Mạch điều khiển 49 6.2.1 Mạch dò điểm “0” 49 6.2.2 Mạch nguyên lý master: 51 6.2.2.1 Khối mạch nguồn: 51 6.2.2.2 Khối mạch đọc encoder đọc tín hiệu Hall sensor 51 6.2.2.3 Khối mạch reset nạp PIC: 52 6.2.3 Khối mạch điều khiển: 52 6.2.4 Khối mạch công suất: 53 6.3 Mạch nguyên lý slave: 54 6.4 Giải thuật điều khiển PID: 56 Chương 7: KẾT LUẬN 59 Danh mục hình vẽ Danh mục hình vẽ Hình 1: Bộ driver TMCM-171 Hình 2: Bộ driver BL300-TO Hình 3: Cấu tạo stator động BLDC Hình 4: Sức phản điện hình thang Hình 5: Sức phản điện hình sin Hình 6: Cấu tạo rotor động BLDC Hình 7: Sơ đồ mặt cắt động BLDC 10 Hình 8: Hệ thống điều khiển động BLDC 11 Hình 9: Khoảng dẫn pha A 11 Hình 10: Khoảng dẫn pha B 12 Hình 11: Khoảng dẫn pha C 12 Hình 12: Giản đồ liên quan tín hiệu Hall sensor với điện áp cấp cho động BLDC 13 Hình 13: Giản đồ cho thấy liên quan pha điện áp điểm “0” 16 Hình 14: Mạch dò điểm “0” sức phản điện với tham gia điểm trung tính pha động BLDC 17 Hình 15: Mạch dị điểm zero với điểm trung tâm ảo 18 Hình 16: Mạch dị sức điện qua điểm phát triển dựa điểm “0” ảo 19 Hình 17: Sơ đồ khối điều khiển PID cổ điển liên tục theo thời gian 20 Hình 18: Sơ đồ chân PIC18F4431 24 Hình 19: Cấu hình XT, LP, HS HSPLL 27 Hình 20: Gía trị tụ điện cho cộng hưởng gốm 27 Hình 21: Giá trị tụ điện cho dao động tinh thể 27 Hình 22: Thanh ghi điều khiển Timer0 29 Hình 23: Bảng kết hợp ghi Timer0 29 Hình 24: Thanh ghi điều khiển Timer1 30 Hình 25: Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON 34 Hình 26: Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON2 34 Hình 27: Thanh ghi điều khiển ngắt INTCON3 35 Hình 28: Thanh ghi yêu cầu (cờ) ngắt ngoại vi PIR1 35 Hình 29: Thanh ghi yêu cầu (cờ) ngắt ngoại vi PIR2 36 Hình 30: Thanh ghi yêu cầu (cờ) ngắt ngoại vi PIR3 36 Hình 31: Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi PIE1 37 Hình 32: Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi PIE2 37 Hình 33: Thanh ghi cho phép ngắt ngoại vi PIE3 37 Hình 34: Thanh ghi ưu tiên ngắt ngoại vi IPR1 38 Hình 35: Thanh ghi ưu tiên ngắt ngoại vi IPR2 38 Danh mục hình vẽ Hình 36: Thanh ghi ưu tiên ngắt ngoại vi IPR3 39 Hình 37: Thanh ghi điều khiển QEICON 43 Hình 38: Bảng xác định phương hướng 45 Hình 39: Module QEI đặt lại vào thời điểm 46 Hình 40: Module QEI đặt lại với đầu vào INDX 47 Hình 41: Sơ đồ tổng quát hệ thống 48 Hình 42: Mạch dò điểm "zero" 50 Hình 43: Mạch nguồn 51 Hình 44: Mạch lấy tín hiệu encoder Hall sensor 51 Hình 45: Mạch reset 52 Hình 46: Khối mạch điều khiển 52 Hình 47: Khối mạch công suất 53 Hình 48: Khối mạch kiểm tra tín hiệu điều xung Hall sensor 54 Hình 49: Khối mạch Slave 54 Hình 50: Mạch LCD 55 Hình 51: Mạch giao tiếp RS232 55 Hình 52: Lưu đồ giải thuật PID 57 Hình 53: Mơ hình động cơ, encoder tải 58 Hình 54: Bộ điều khiển động BLDC 58 Danh mục từ viết tắt Danh mục từ viết tắt BLDC (motor): Brushless Direct current MCU: Microcontroller Unit PIC: Programmable Intelligent Computer PWM: Pulse-width modulation QEI: Quadrature Encoder Interface MFM: Motion Feedback Module ICSP: In-Circuit Serial Programming USART: Universal Synchronous Asychronous Receiver Transmitter Chương 1: Giới thiệu Chương : GIỚI THIỆU Động DC động điện chiều hoạt động dòng điện chiều Stator động DC thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện Rotor động DC có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều Phần quan trọng động chiều phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dịng điện chuyển động rotor quay liên tục Thơng thường phận gồm có cổ góp chổi than tiếp xúc với cổ góp Và thời gian hoạt động lâu phận bị mòn phát sinh tia lửa điện Nên hạn chế động DC phải bảo trì thường xun mơi trường làm việc nhiều bụi, tránh sử dụng môi trường nguy hiểm dễ xảy cháy nổ Trong trường hợp đó, động DC thay động BLDC (động DC không chổi than) Động BLDC có ưu điểm động DC đặc tính tốt, đáp ứng nhanh Bên cạnh động BLDC có ưu điểm bậc là:  Tuổi thọ cao (do chỉnh lưu linh kiện điện tử thay cho chổi than)  Vận hành êm (nhờ cấu tạo động cơ)  Làm việc môi trường nguy hiểm (do không phát sinh tia lửa điện) Do động BLDC mơ hình hóa tương tự động DC, nên sử dụng điều khiển PID để điều khiển động BLDC Có nhiều driver điều khiển động BLDC nhà sản xuất cung cấp, ví dụ như: Chương 1: Giới thiệu Hình 1: Bộ driver TMCM-171 Hình 2: Bộ driver BL300-TO  Bộ driver TMCM-171 hãng TRINAMIC sản xuất dùng cho động BLDC điện áp cấp từ 12 đến 24 V DC, dịng chịu lên tới 20A.Các động có cơng suất từ vài đến 1KW  BL300-TO hãng TECO dùng cho động BLDC 12/24 V DC công suất 300W Tuy nhiên giá thành driver cao Trong luận văn này, điều khiển sử dụng MCU PIC18F4431 hãng Microchip sản xuất, MCU PIC18F4431 dòng PIC chuyên dùng để điều khiển động cơ, đặc biệt động BLDC Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BLDC Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BLDC 2.1 Động BLDC sức phản điện cuộn dây động BLDC 2.1.1 Động BLDC Động BLDC loại động đồng Điều có nghĩa từ trường phát từ stator từ trường phát từ rotor tần số Động BLDC có cấu hình pha, pha, 3pha Tương ứng với kiểu stator có số cuộn dây với kiểu Trong đó, BLDC pha phổ biến sử dụng rộng rãi Stator gồm: thép mỏng ghép với nhau, cuộn dây quấn rãnh (được cắt hướng tâm theo chu vi) Stator BLDC giống stator động đồng truyền thống, nhiên cuộn dây quấn theo kiểu khác Những động BLDC thông dụng đấu theo kiểu hình Mỗi cuộn dây quấn cực tương ứng động Hình 3: Cấu tạo stator động BLDC Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BLDC Có kiểu hình dạng stator tạo ra: kiểu motor hình thang (cho sức phản điện EMF kiểu hình thang) hình motor hình sin (cho sức phản điện dạng hình sin) hình Hình 4: Sức phản điện hình thang Hình 5: Sức phản điện hình sin Rotor : cấu tạo nam châm vĩnh cửu có từ cặp cực (N) (S) trở lên Hình 6: Cấu tạo rotor động BLDC Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BLDC Hình 7: Sơ đồ mặt cắt động BLDC 2.1.2 Sức phản điện Sức phản điện EMF: Khi động BLDC quay, cuộn dây phát điện áp biết suất điện động cảm ứng sức phản điện Nó chống lại điện áp (chính) cung cấp đến cuộn dây theo Len’s Law Cực tính sức phản điện ngược với chiều điện áp kích thích Sức phản điện phụ thuộc vào hệ số:  Vận tốc góc rotor  Từ trường phát từ nam châm rotor  Số vòng dây cuộn dây Một motor thiết kế, nam châm rotor số vòng dây quấn cuộn dây stator số Hệ số điều chỉnh sức phản điện vận tốc góc tốc độ rotor Khi tốc độ tăng sức phản điện tăng theo Đặc điểm kỹ thuật động dùng ước lượng sức phản điện Sức phản điện dùng để xác định vị trí trục động (dùng phương pháp sensorless) 2.2 Nguyên lý hoạt động động BLDC Động BLDC thông thường điều khiển chuyển điện áp cấp cho pha motor, phụ thuộc vào cảm biến vị trí rotor từ lúc bắt đầu cho việc cung cấp chuyển mạch xác để điều khiển chuyển điện áp Các cảm biến vị trí Hall sensor, resolver cảm biến vị trí tuyệt đối Một hệ thống điều khiển động BLDC đặc trưng với cảm biến vị trí biểu diễn hình 8: 10 Chương 5: MCU PIC18F4431 Hình 38: Bảng xác định phương hướng 5.8.5.3 Sự kiện cập nhật thiết lập lại Bộ đếm tiếp tục tăng giảm kiện sau diễn Loại kiện hướng quay xác định xảy ghi thiết lập lại cập nhật xuất Một xung phát chân INDX (QEIM2: QEIM0 = 001)  Nếu mã hóa theo hướng thuận POSCNT đặt lại (00H) cạnh xung sau xung đánh dấu số (INDX) phát Bộ đếm vị trí đặt lại cạnh xung QEA QEB cạnh xung INDX phát  Nếu mã hóa theo hướng nghịch POSCNT, giá trị ghi MAXCNT tải vào POSCNT sau cạnh xuống INDX phát Vào thời điểm POSCNT/MAXCNT xảy (QEIM2:QEIM0 = 010)  Nếu mã hóa theo hướng thuận, POSCNT đặt lại (00H) cạnh xung POSCNT=MAXCNT  Nếu mã hóa theo hướng nghịch giá trị POSCNT đạt 00H, POSCNT tải với nội dung chứa ghi MAXCNT cạnh xung Giá trị đếm vị trí khơng đổi thời gian thay đổi chế độ QEI, không thay đổi QEI bị vơ hiệu hóa hồn tồn 45 Chương 5: MCU PIC18F4431 5.8.6 Ngắt QEI Ngắt đếm vị trí xảy cờ ngắt (IC2QEIF) đặt dựa kiện sau:  Sự kiện vào thời điểm POSCNT/MAXCNT  Thời điểm cuộn POSCNT (FFFFH đến 00H) chế độ (QEIM2:QEIM0 = 010 110)  Một xung số phát chân INDX Hình 39: Module QEI đặt lại vào thời điểm 46 Chương 5: MCU PIC18F4431 Hình 40: Module QEI đặt lại với đầu vào INDX 47 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC 6.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống: Hình 41: Sơ đồ tổng quát hệ thống 48 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC 6.2 Mạch điều khiển 6.2.1 Mạch dò điểm “0” Mạch thực tế dựa nguyên lý mạch dò điểm “0” nêu Nhưng thi công, thay cho việc dùng điện trở tạo điểm trung tâm pha trước thực chia áp lọc thông thấp Mạch lấy tín hiệu sức phản điện thực chia áp lọc thông thấp trước tạo điểm trung tâm pha Như mạch cần gồm chia áp lọc thông thấp Lúc điểm trung tâm tạo rõ ràng từ tín hiệu qua lọc thơng thấp Mạch trở đơn giản mà hiệu nhiều Khi thực mạch dò điểm “0” mạch sử dụng qua nhiều loại opamp cho mạch tham khảo Đầu tiên mạch thử với LM324, LM324 khơng cho kết so sánh LM324 opamp chuyên khuyếch đại thuật toán Sau chuyển sang dùng LM339, opamp chuyên so sánh LM339 cho kết so sánh không rõ ràng có điện trở kéo lên cho tín hiệu ngõ so sánh Mạch thay đổi giá trị điện trở tụ điện mạch tín hiệu ngõ so sánh khơng cải thiện Với LM339 sau so sánh có tín hiệu cho động hoạt động hoạt động không ổn định Cuối dùng MCP6544 Microchip, opamp chuyên so sánh mạch tham khảo đề cập tới MCP6544 opamp so sánh có ngõ đẩy kéo nên ngõ gồm mức 0V 5V phù hợp với ngõ vào với tất IC với MCU PIC18F4431 Với MCP6544 tín hiệu ngõ so sánh rõ ràng, nên động hoạt động ổn định nhiều Việc điều khiển động đơn giản Ngõ so sánh opamp giữ nhờ mạch so sánh có độ trễ mạch nguyên lý 49 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Hình 42: Mạch dị điểm "zero" 50 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC 6.2.2 Mạch nguyên lý master: 6.2.2.1 Khối mạch nguồn: R R1 LED D1 5V GND C1 C C C18 12V GND C2 C C19 C Hình 43: Mạch nguồn Khối mạch đọc encoder đọc tín hiệu Hall sensor J8 MODULE ENCODER 12V GND R4 C 2 R R5 R R6 R R7 R R8 R R9 R R10 INDX QEA QEB HALL1 HALL2 HALL3 J12 J11 CON2A J10 CON2A CON2A J9 MODULE HALLSENSOR RESISTOR SIP 5V 6.2.2.2 5V GND Hình 44: Mạch lấy tín hiệu encoder Hall sensor 51 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC 6.2.2.3 Khối mạch reset nạp PIC: R2 R D4 DIODE 5V R3 RESET GND SW1 R SW PUSHBUTTON C7 C Hình 45: Mạch reset Khối mạch nạp dùng cổng nạp ISCP D2 5V 5VPW DIODE C3 C GND J2 VPP 5VPW GND PGD GC CON6 6.2.3 Khối mạch điều khiển: U1 RESET J3 SL1 SL2 SL3 CON2 VPP INDX QEA QEB 2 HALL1 HALL2 HALL3 J4CON2A J5CON2A J6CON2A OSC1 5VPW GND OSC1 OSC2 GND FAULTA C5 C C6 Y1 CRY STAL OSC2 C 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 MCLR/VPP/RE3 RB7/PGD RA0/AN0 RB6/PGC RA1/AN1 RB5/PWM4/PGM RA2/AN2/Vref -/CAP1/INDX RB4/PWM5 RA3/AN3/Vref +/CAP2/QEA RB3/PWM3 RA4/AN4/CAP3/QEB RB2/PWM2 RA5/AN5/LVDIN RB1/PWM1 RE0/AN6 RB0/PWM0 RE1/AN7 VDD RE2/AN8 VSS AVDD RD7/PWM7 AVSS RD6/PWM6 OSC1/CLKI/RA7 RD5/PWM4 OSC2/CLKO/RA6 RD4 RC0/T1OSO/T1CKI RC7/RX RC1T1OSI/CCP2/FLTA RC6/TX RC2/CCP1/FLTB RC5/INT2 RC3/T0CKI/T5CKI/INT0 RC4/INT1 RD0/T0CKI/T5CKI RD3/SCK/SCL RD1/SDO RD2/SDI/SDA 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 PGC PGD GC PWM4 PWM5 PWM3 PWM2 PWM1 PWM0 5VPW GND L3 L2 L1 J7 CON2 18F4431 Hình 46: Khối mạch điều khiển 52 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Khối mạch điều khiển sử dụng chức PIC18F4431:  Chức đọc encoder chân RA2, RA3, RA4  Chức điều rộng xung chân RB0 đến RB5 ( PWM0 đến PWM5)  Ba chân PortE để đọc tín hiệu sensorless  Chức giao tiếp I2C hai chân RC4, RC5  Chức nạp ICSP  Ngồi mạch cịn sử dụng chức khác PIC 6.2.4 Khối mạch công suất: D5 12V Q1 IRF540 D14 DIODE DIODE 12V PWM1 PWM0 300 R13 300 R14 GND M1 C8 C U2 VCC HIN LIN COM VB HO VS LO 33R19 D15 33R20 Q2 IRF540 DIODE 2101S DCDC+ D6 DIODE D16 12V Q3 IRF540 12V PWM3 PWM2 300 R15 300 R16 GND DIODE C9 C U3 VCC HIN LIN COM VB HO VS LO M2 33R21 33 R22 D17 Q4 IRF540 2101S DIODE DCDC+ D7 12V D18 Q5 IRF540 U4 12V PWM5 PWM4 300 R17 300 R18 GND VCC HIN LIN COM VB HO VS LO DIODE C10 C DIODE M3 33R23 R R24 2101S Q6 IRF540 D19 DIODE DC- Hình 47: Khối mạch cơng suất 53 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC R25 1K R26 1K D8 D9 LED R27 1K R28 1K D10 LED R29 1K D11 LED D12 LED LED R30 1K R31 R D13 R32 R D20 LED L3 L2 L1 PWM5 PWM4 PWM3 PWM2 PWM1 PWM0 Ngồi cịn có khối mạch kiểm tra tín hiệu điều rộng xung tín hiệu Hall sensor D21 LED GND R33 R LED D22 LED GND Hình 48: Khối mạch kiểm tra tín hiệu điều xung Hall sensor 6.3 Mạch nguyên lý slave: R2 10K D4 DIODE D2 5V GND RESET GND SW1 SW PUSHBUTTON C3 C DIODE R3 J2 5VPW 5V 2K VPP 5VPW GND PGD PGC CON6 U1 RESET VPP 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 5VPW GND OSC1 OSC2 GND OSC1 C5 C C6 Y1 CRY STAL RS MCLR/VPP/RE3 RB7/PGD RA0/AN0 RB6/PGC RA1/AN1 RB5/PWM4/PGM RA2/AN2/Vref -/CAP1/INDX RB4/PWM5 RA3/AN3/Vref +/CAP2/QEA RB3/PWM3 RA4/AN4/CAP3/QEB RB2/PWM2 RA5/AN5/LVDIN RB1/PWM1 RE0/AN6 RB0/PWM0 RE1/AN7 VDD RE2/AN8 VSS AVDD RD7/PWM7 AVSS RD6/PWM6 OSC1/CLKI/RA7 RD5/PWM4 OSC2/CLKO/RA6 RD4 RC0/T1OSO/T1CKI RC7/RX RC1T1OSI/CCP2/FLTA RC6/TX RC2/CCP1/FLTB RC5/INT2 RC3/T0CKI/T5CKI/INT0 RC4/INT1 RD0/T0CKI/T5CKI RD3/SCK/SCL RD1/SDO RD2/SDI/SDA OSC2 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 5VPW GND DB7 DB6 DB5 DB4 PGD PGC 5V C7 C R5 R R6 R J7 E RW CON2 18F4431 C J13 B0 B2 B4 B6 5V 10 B1 B3 B5 B7 GND KEY PAD Hình 49: Khối mạch Slave 54 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Ở khối mạch Slave sử dụng:  Port B cho chức phím ma trận  Port D cho chức hiển thị LCD với chân RD1, RD2, RD3 tương ứng với chân RS, RW, E chân RD4 đến RD7 tương ứng với DB4 đến DB7 LCD (do mạch slave sử dụng hiển thị LCD bit) 5V R4 103 GND RS RW E DB4 DB5 DB6 DB7 5V GND 10 11 12 13 14 15 16 VSS VDD V0 RS RW E DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 A K U2 lcd Hình 50: Mạch LCD  Chức I2C chân RC4, RC5 (có điện trở )  Chức giao tiếp RS232 chân RC6, RC7 PIC18F4431 C C8 C9 R7 R CONNECTOR DB9 5V 16 C R2IN T2IN U3 13 14 R1IN T1OUT C1+ C2+ C1- C2- V+ GND VCC C10 V- RX TX C12 12 11 C 15 C11 GND C MAX232 GND GND C R1OUT T1IN R2OUT T2OUT 10 P1 Hình 51: Mạch giao tiếp RS232 Qua khối mạch, chức master slave biểu rõ  Master chuyên điều khiển (xử lý thơng số)  Slave có nhiệm vụ nhập: o Giá trị đặt (qua bàn phím) 55 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC o Giao tiếp I2C với master để truyền giá trị đặt nhận giá trị hồi tiếp (giá trị tốc độ master đọc được) o Hiển thị LCD giá trị đặt giá trị hồi tiếp o Ngồi cịn thêm nhiệm vụ giao tiếp RS232 6.4 Giải thuật điều khiển PID: Áp dụng thuật toán PID vào MCU PIC18F4431 để điều khiển động BLDC Việc cập nhật giá trị đặt giá trị hồi tiếp xảy ngắt Timer Sau khoảng thời gian định chương trình nhảy vào ngắt thực thay đổi thông số, việc giao tiếp I2C thực ngắt Timer Do làm việc ngắt nên việc cập nhật giá trị cho giải thuật PID việc thực giao tiếp I2C không ảnh hưởng đến trình điều khiển Sau lưu đồ giải thuật PID: 56 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Hình 52: Lưu đồ giải thuật PID Do tác động không tốt đến hệ thống khâu D có thay đổi đột ngột Nên chương trình điều khiển sử dụng điều khiển PI, loại bỏ khâu D (bằng cách cho Kd=0) Mơ hình gồm có động BLDC, encoder OMRON (1000 xung/vịng) nối đồng trục với động cơ, đĩa biểu rõ chuyển động tạo từ động cuối tải tì lên đĩa quay Có thể dùng transistor cơng suất để điều khiển điện áp cấp cho tải (điện áp cấp từ 0-12V) Sau mơ hình điều khiển: 57 Chương 6: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VẬN TỐC CHO ĐỘNG CƠ BLDC Hình 53: Mơ hình động cơ, encoder tải Hình 54: Bộ điều khiển động BLDC 58 Chương 7: KẾT LUẬN Chương 7: KẾT LUẬN Bộ điều khiển cho động BLDC kế hoạt động theo giải thuật PI Thuật toán PI thực điều khiển động tốt Gần cho đáp ứng xác lập tốt độ chậm Các hoạt động giao tiếp diễn mạch master slave tốt Hiển thị LCD rõ ràng Do điều khiển động chế độ sensorless nên lúc khởi động diễn chưa tốt cần phải cho động chạy trước để bắt đầu xuất sức phản điện (do đặc thù sensorless) Tóm lại, hệ thống hoạt động điều khiển tương đối ổn định (nhưng cần hoàn thiện số chức phụ hệ thống) So với điều khiển thị trường điều khiển tương đối rẻ thiếu số chức báo lỗi, dừng có tải (nhằm bảo vệ linh kiện công suất) Sau điều khiển bổ sung thêm chức cịn thiếu để có điều khiển không thua điều khiển bán thị trường Bộ điều khiển với giá thành hạ đầy đủ chức giúp cho việc sử dụng động BLDC Việt Nam rộng rãi Tài liệu tham khảo:  Using the PIC18F2431 for Sensorless BLDC Motor Control  Microcontroller Based Applied Digital Control  PIC18F4431 Datasheet  LM324, LM339 Datasheet  MCP6544, MCP6002 Datasheet 59 ... tín hiệu clock khác sử dụng nguồn xung clock hệ thống Khối cho phép loại bỏ dao động bên chân OSC1 và/hoặc OSC2 Ngõ (INTOSC) nguồn xung clock 8MHz sử dụng trực tiếp để cung cấp cho xung clock hệ... dao động Timer1 cung cấp xung clock hệ thống Nếu Fail-Safe Clock Monitor cho phép dao động Timer1 bị lổi cung cấp cho clock hệ thống, kiểm tra bit T1RUN xung clock cung cấp timer1 từ dao động... tần số  Nguồn dao động phụ sử dụng cho Timer tần số 31Khz  Dò tự phục hồi xung clock: tắt nguồn thiết bị xung clock bị lỗi  Chế độ quản lý nguồn: o Run: CPU on, ngoại vi on o Idle: CPU off,