b) Thuật tốn PID số
3.3Thiết bị chấp hành(IC L298)
Đảm nhiệm vai trị thiết bị chấp hành trong hệ thống điều khiển thực thi thuật tốn điều khiển là mạch cơng suất L298.L298 là một Driver tích hợp sẵn 2 mạch cầu H bên trong với chuẩn điều khiển TTL, khơng cĩ Diode nội bảo vệ Mosfet. Chịu tải tối đa trên
Mơ hình Simulink:
mỗi cầu là 2A, điện áp 40VDC. Logic “0” ở ngõ vào lên tới 1.5V ( khả năng khử nhiễu cao). Sử dụng dạng đĩng gĩi Multiwatt15.
Một số đặc điểm của mạch cơng suất L298: Điện áp cấp lên đến 46V
• Tổng dịng DC chịu đựng lên đến 4A • Chức năng bảo vệ quá nhiệt
• Điện áp logic „0‟ từ 0V đến 1.5V nên tính chống nhiễu tốt.
Hình 3.10 Sơ đồ chân L298
Chức năng các chân :
MW.15 Power SO Tên Chức năng 1.15 2;19
Sense A sense B
Nối chân này qua điện trở cảm ứng dịng xuống GND để điều khiển dịng tải .
2;3 4;5 Out1 Out2
Ngõ ra của cầu A . Dịng của tải mắc giữa 2 chân này được qui định bởi chân 1.
4 6 Vs Chân cấp nguồn cho tầng cơng suất. Cần cĩ một tụ điện khơng cảm kháng 100nF nối giữa chân này và chân GND
5;7 7;9 Input1 Input2
Chân ngõ vào của cầu A, tương thích chuẩn TTL
6;11 8;14 EnableA EnableB
Chân ngõ vào enable (cho phép) tương thích chuẩn TTL. Mức thấp ở chân này sẽ cấm (disable) ngõ ra cầu A (đối với chân EnableA) và/hoặc cầu B ( đối với chân EnableB)
9 12 VSS Chân cấp nguồn cho khối logic. Cần cĩ tụ điện 100nF nối giữa chân này với GND
10;12 13;15 Input3 Input4
Các chân logic ngõ vào của cầu B
13;14 16;17 Output3
Output4 Ngõ ra của cầu B. Dịng của tải mắc giữa hai chân này được qui định bởi chân 15.
- 3;18 N.C Khơng kết nối .
Hình 3.11: Các chế độ của L298
Hai chân C,D của L298 để điều khiển chiều động cơ, phanh động cơ. Chân Enable của L298 dùng làm đầu vào băm xung PWM cho động cơ để cĩ thể điều khiển tốc độ động cơ.
Bảng chế độ của trong quá trình điều khiển động cơ :
Đầu vào Chức năng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
M1E=1
M1A=1; M1B=0 Tiến động cơ
M1A=0; M1B=1 Lùi động cơ
M1A=M1B Dừng khẩn cấp (phanh)
Trong thực tế ứng dụng này, động cơ DC chỉ cĩ dịng tải 200mA khi hoạt động bình thường, và lên đến tối đa 2A khi quá tải. Tuy nhiên cũng cần thiết kế một bộ điều khiển mở cĩ thể sử dụng cho các động cơ lên đến 4A.
Việc hạn chế dịng cho động cơ là rất cần thiết, cĩ nhiều tình huống khơng mong đợi xảy ra, vì vậy cần phải cĩ chế độ hạn dịng bằng phần mềm.
Trong các trường hợp nguy hiểm như ngắn mạch do va chạm, hoặc tuột dây nối, cần cĩ mạch bảo vệ chống ngắn mạch bằng phần cứng để đáp ứng kịp thời.
Cần điều khiển PWM ở tần số cao để tránh tiếng ồn do động cơ tạo ra, nhất là những tiếng kêu nghe rất rõ ở khoảng tần số 1KHz đến 3KHz. Bộ điều khiển PWM thơng thường được điều khiển ở 5KHz.Nối song song hai cầu H để điều khiển động cơ lên đến 4A.
Hình 3.12 : Sơ đồ giải pháp
L298 khơng cĩ Diode nội bảo vệ, do đĩ cần cĩ 4 Diode ngồi bảo vệ. Để đảm bảo điều khiển PWM ở tần số cao, cần dùng Diode nhanh cĩ điện trở thấp. Diode chuyên dụng để điều khiển động cơ là các Diode “fast recovery Schottky”. Nhưng ở tần số khoảng 5KHz vẫn cĩ thể dùng loại 1N4007.
Lưu ý rằng, khi hoạt động L298 rất nĩng, do vậy cần cần phải lắp miếng tản nhiệt. Hai chân RC0 và RC1 để điều khiển chiều quay của động cơ:
+ ) RC0 = 1 và RC1 = 0 quay thuận + ) RC0 = 0 và RC1 = 1 quay nghịch
+ ) RC0 = RC1 = 0 hoặc RC0 = RC1 = 1 động cơ dừng quay
Chân PWM được đưa vào chân Enable của L298, do vậy chỉ cần điều chỉnh độ lớn của
Dutycycle của PWM ta cĩ thể điều chỉnh được điện áp đầu ra của L298 đưa vào động cơ ( 0V : 12V ).