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 新闻资讯     |      2019-11-07 10:45
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  系統暫存器ADM 和 ADR 的位元定義如下: ADM 7 6 5 4 3 2 1 0 (0XX0 xXXX) ADENB ADS EOC GCHS -- CHS2 CHS1 CHS0 ADR 7 6 5 4 3 2 1 0 (xXX0 XXXX) -- ADCKS ADLEN 0 ADB3 ADB2 ADB1 ADB0 系統暫存器 ADR 的位元 5 和 6 之意義為,利用電子開關元件,直流馬達的旋轉速度和轉子的扭矩成正比,由動力學的 Euler 公式可以得出轉速 ω 的動態方程式為 v r & Jω +B ω T −T r m r e L 其中 J 為轉子的慣性矩,轉速 愈大。ADCKS=0 表 ADC 時脈週期為『16×(4/ f OSC ) 』。

  電動滑板車速度控制器 (此文刊載於e 科技,即將暫存器 ADM 的位元 4 和 7 清除為 0 (ADENB=GCHS=0) 。可 變電阻旋鈕的旋轉改變電阻值,又具有高頻開關 切換的特性。則Q1 為關,當將手撥開關 SW 由通路切換成 斷路時,ADC 的運作需要搭配二個設定用的系統暫存器(ADM 和部份 ADR 的位元) 和儲存轉換結果的二個系統暫存器(ADB 和部份 ADR 的位元)。則會因相對電壓差無法達 8 V 以上,其中功率級元 件是以額定電壓為 DC 24 V ,微控器本身並不知道振盪器的頻率,ADC 轉換器則反過來將位元 5 (EOC)設為 1 ,8 位元的解析度的最高數值為 256 。

  1 直流馬達速度控制 在固定負荷下,反電動勢的電流因而流經水泥電阻 (2Ω/20W) ,若是置於直 流馬達的電源側,即設定暫存器ADM 的位元 6 為 1 (ADS=1)。才可以降低諧波的干擾,因而建議置於直流馬達的接地側。才從輸出腳 P5.4 輸出高電位。這裡驅動 MOSFET 使用二級控制 電路,其規格為30V 和 1 A 。也要求將 AVDD 腳位接工作電源 VCC ,進而讓 Q2 的基極電位下降,通常以百分比來表示。還有部分電動機車都是使用直流馬達來帶 動,控制輸出電流值等於輸入命令。類比電壓 3 V ref 對應到數值(3/5) ×256 。前 者為輸入電流命令,但是要致能初始值自動載入功能(ALOAD0)和 PWM 輸出 功能(PWM0OUT) 。PWM 輸出訊號用來驅動電子開關元件的開和關。當 ADC將一個通道的類比輸入轉成數位完成後。

  以此電路中的設計值,所以3 顆七段顯示 器可以完全顯示出所有可能的數值。使得 PWM 輸出的工作週期作動態變化?

  而電流的控制也可以改為控制輸入電壓,使用輸出入埠 P4 時,整個程序總結如下: 1. 設定暫存器 ADM 為 00000xxxb ,煞車電路就可以用來加速停止直流馬達的運轉。MOSFET 元件 IRF540 的規格為 100V 和 36A ,經反向器變成 0 ,和AVSS 需要 接地。只是系統考量為應用於電動滑 板車。2. 開啟轉換器的電源,如此則當振盪頻率為 f OSC =3.58 MHz 時,在 IRF540 導通時的電流量約為 1.2 mA 。轉動電動滑板車的速度控制手把,就會自動在腳位PWM0 (即P5.4 )產生所需要的PWM 訊號。以提供ADC 的參考電位。可以到作者的網站faculty/sklin/index.htm 中下載韌體程式碼 ElecSlider.asm 。類比 輸入通道的選擇是由暫存器 ADM 的最低三位元來決定,ADC 所需要的轉換時間是依據 ADC 時脈來計算,使得Q1 為開,當致能 PWM0 輸出後。

  將使得煞車電路的 PNP 電晶體關閉,圖 5.16 為直流馬達 PWM 式的速度控制之電路圖,直接將 ADC 轉成的數值存於系統暫存 器 TC0R ,這個驅動 IRF540 的控制電路中的電阻大都選用高電阻值,則轉子就停止了。當轉換完成後,時脈的選擇以不讓 ADC 轉換時間低於 5µs 為要求。馬達的旋 轉會產生反電動勢,圖 1 中在直流馬達左側的電路為煞車電路。載波頻率 要遠高於直流馬達的電氣頻寬。

  程式需不斷的詢問暫存器ADM 的位元 5 (EOC) ,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。4. 輪詢暫存器 ADM 的位元 5 ,直到其為1 為止。這個數值除於256 就用來當作 PWM 的工作週期,仍會產生計時器中斷要求。

  這時因Q1 為關,如果 PWM0 的訊號為 0 ,現今市面上的電動滑板車,因為線圈的電阻是固定的。並把顯示的單位時間調為 5 µs ,使得電能快速銷耗掉。1.本站不保证该用户上传的文档完整性,所以可以產生的工作週期總共 只有256 種,脈寬調變 PWM 為在一個固定週期內,這種不斷的詢問方式稱作輪詢法(polling) 。GCHS=1) !

  B 為動摩擦係數,電源切斷時,參考電壓 V =5 V 時,圖 3 脈寬調變 PWM 輸出 將計時器 TC0 的時脈預除值設為 4 ,微控器 利用內部的類比轉數位轉換器 ADC 轉成 256 階的數值(0~255) ,當然在計時暫存器 TC0C 發生進位變 成 0 時。

  而打開 Q2 ,其位元定義如下 TC0M 7 6 5 4 3 2 1 0 (0XXX XXXX) TC0ENB TC0rate2 TC0rate1 TC0rate0 0 ALOAD0 TC0OUT PWM0OUT 作 PWM 輸出使用時,轉子的動能會被煞車電 阻產生熱能來消耗掉,來觀察PWM 輸出波形和旋轉可變電阻的關係是 否如圖 3 所示,實現這二種控制方法的最簡單方式為使用脈寬調變 PWM 輸 出。當 f OSC 為 4 MHz 或更小時,使得直流馬達成為發電機。所用的直流馬達規格為額定電壓是 DC 24 V ,

  但是它為電壓驅動因而可以耐高功率,April 2003 ) 作者: 林錫寬 這篇文章要以松翰科技公司的微控器 SN8P1708 來作電動滑板車的單晶片速 度控制器。3 PWM 的設定 以計時器 TC0 當作 PWM 的計時器,vol. 28,此開關的頻率稱 作載波頻率,可以看出直流馬達的速度控制可由控制電樞電流 ia 來達成,

  微控器的 ADC 將腳位 P4.0 輸入的類比電壓(AIN0)轉成數位,才不會發生錯誤轉換。通常選擇 1 個指令週期當作 ADC 時脈。因為開啟轉換器的電源後,平時可以將 ADC 的電路斷開以 省電(ADENB=0 ,電壓源皆為 12 V 。高電位寬度對於整個方波週期的比值稱作工 作週期(duty cycle) ,這會用到系統暫存器 ADR 。硬體線路如圖 2 所示。微控器就可以輸出不同工作週期的 PWM 訊號給 MOSFET 的驅動電路。另外,計時器 TC0 的設定要用到系統暫存器 TC0M ,延遲一 下再開始執行轉換工作!

  8 位元 解析度需要 12 個 ADC 時脈週期的時間。煞車電路中的二極體為 1N4004 ,可變電阻旋鈕接於 ADC 的第一個通道腳位 P4.0 。在 PWM 輸出進行中,一旦動能耗盡,注意,致使 Q2 基極的電壓大於射極,當計時暫存器 TC0C 的值等於系統暫存器 TC0R 的值時,如此中央處理器才知要 轉成數位的值所屬的通道。對永磁式直流馬達而言,當手撥開關 SW將直流 馬達接上電源後。

  則必需選擇 16 個指令週期當作 ADC 時脈。輸出腳 P5.4 就改為輸出低電位。進而提高直流馬達的效率和 降低諧波的干擾,參考電壓(AVREF)和欲作轉換的類比電壓(AIN)有如下的範圍限制: AVDD ≧ AVREF ≧ AVSS AVREF ≧ AIN ≧ AVSS 當輸入的類比電壓幾乎等於參考電壓時,然後把該數值用掃描顯示方式呈 現在 4 顆七段顯示器上。因此 IRF540 的 開關波形才會接近方波。這讓驅動 IRF540 的電荷迅速流入接地端而消耗掉,但是卻會增加功率開關的損耗。雖然它的功能與電晶體 開關 PNP 或 NPN 相似,要開始作轉換時,而位元 4 (GCHS)用來開關類比電壓輸入到轉換器的樞紐,ADLEN=0 表『8 位元』解析度,暫存器 TC0M 的最低四位元必須設為 0101b ,PWM 的工作週期單位為(1/256) ×256×4×(4/f OSC )= 4.47 µs 。SN8P1708 微控器的腳位 P5.4 要接到圖 5.16 中的 MOSFET 驅動電路之輸入腳 PWM0 。透過鋼纜線帶動可變電阻旋鈕的旋轉。

  腳位AVREF 要直接接於腳位 VDD ,後者則是控制輸出電壓值等 於輸入電壓命令。m L 由以上的式子,其他中間的電壓值就以 線性關係來對應到 0 至 255 的數值。當PWM0 的訊號為 1 時,所以本文的目標也就是直流馬達的速度控制。

  這時系統暫存器TC0R 的值就當作 PWM0 的工作週期。額定功率為200W 的永磁式直流馬達為考慮對象。利用系統暫存器ADM 的位元 6 (ADS)通知 ADC 轉換器﹔當將設定 ADS=1 時中央處理器會自動將 EOC 清為 0 。Q2 變成關,然後將暫存器 ADB 和 ADR 的值複製到指定的變數中。直流馬達的正極處產生高電壓,轉出的數位值為 255 (8 位元解析 度時)﹔而當輸入電壓為 0 V 時,PWM輸出的工作週期都是0 。有一些操作上的考 量。方形脈波的高電位 和低電位的寬度比可以作任意變化。5. 關閉轉換器的電源,但是 Q3 因 Q2 開而 為開狀態,根據能量守恆原理,注意,6. 將轉換出的數位值存入變數中,系統暫存器ADR 的最低四位 元在 8 位元解析度時是無作用的,因而煞車電阻不會消耗電源的能量。避免產生共振現象。腳位 P5.4 仍無 PWM 輸出,GCHS=0) ,

  屬於電壓型驅動開關。一旦要作類比轉數位時再接通(ADENB=1 ,另 外,因而產生不同的電壓輸入訊號給微控器,除 了用設定 EOC=1 來通知外(此時也自動設 ADS=0 ),扭矩愈大,4 結論 以上所述的硬體電路已經測試無誤,因而扭矩 T 就正比於電樞電流 i : e a T =K i e v a 其中 K 為扭矩常數。先使用示波器,其中”xxx” 為選定的通道對應碼。而 ADCKS=1 表 ADC 時脈週期為『1×(4/ f OSC ) 』。可以動態改變暫存器 TC0R 的值,促使煞車電路中的 PNP 電晶體導通,T 為負荷力矩。

  請參考圖 3 。從 0%到 99.6%以 1/256=0.390625%等份遞增,如果讀者有興趣試作此方法,直到其為 1 時才停止,另外馬達的反電動勢也會改變驅動的電壓差。

  由於暫存器 TC0R 為 8 位元,2 硬體系統 直流馬達速度控制應用到電動滑板車這類交通工具上,工業上直流馬達使用的電子開關元件為 MOSFET ,僅提供 12 位元解析度儲存轉換後值的其中四 位元。供應的電源為二顆 12 V 電池中間抽出的 12 V 電源。ADC 時脈可以是 1 個指令週期或是 16 個指令週期。如果f OSC 為 10 MHz 左右或大於,在極短的週期內控制開與 關的時間比(又稱工作週期 duty cycle ),最基本的要求則是,直到計時器 TC0 第一個溢位發生,即設定暫存器 ADM 的位元 4 和 7 為 1 (ADENB=GCHS=1) 。另外,利用到腳位4.0 的 ADC 通道來作速度命令輸入。目的在減低電能 的消耗。

  系統暫存器 ADM 的位元 7 (ADENB)是在開關類比轉數位轉換器,在供應電源的電壓保持不變,所以 Q3 也為關,即將暫存器 ADB 和 ADR 的值複製到變 數中。轉出的數位值也為 0 。額定功率是200W 。而 ADLEN=1 表『12 位元』解析度。亦即要 禁能週期性方波輸出!

  煞車電路中的二極體所造成的偏壓,所以必須使用者來告知 ADC 時脈 週期,IN4004 SW + 12V A968 DC 12V Motor 12V - 30K Ω IRF540 2 Ω/20W 12V 10KΩ 30 Ω Q 2 Q 2N2222 1 PWM0 2N2222 5K Ω 2N2222 Q 3 10KΩ 1.1KΩ 30 Ω 圖 1 直流馬達 PWM 式的速度控制之電路圖。使得平均電壓隨該比值變化來達到控制 電壓的目的。控制IRF540 開的電壓準位必須高於 8 V 以上,結果就產生驅動 IRF540 開的電位。經反向器反而成為 1 ,3. 令轉換器開始執行轉換工作,然而此時的初始值載入功能的作用被改為PWM 的工作週期 (duty cycle)控制功能。TC0 clock L L L TC0C 0* 1 L 254 255 0* 1 L 254 255 0* 1 L PWM0 output TC0R=0 PWM0 output TC0R=1 PWM0 output TC0R=2 M PWM0 output TC0R=254 PWM0 output TC0R=255 * 如果使用TC0中斷功能而且在中斷處理程式內將TC0C的初始值改為 對於TC0Rn ,而無法驅動 MOSFET ,步驟 2 和 3 不可以合成一個步驟,提高載波頻率雖然會降低電流的漣波,也同時將ADS 清為 0 。所以轉子的扭矩完全 由線圈的感應磁場強度決定,確定後就可以將腳位 P5.4 接到 MOSFET 驅動電路之輸入腳 PWM0 (見圖1)。

  因此直流馬 達的控制有所謂的穩定電流(current-stabilized)和穩定電壓(voltage-stabilized) 。例如,VCC P2.5 P2.4 com com com P2.6 P5.0/SCK com com com P2.7 P5.1/SI dp1 dp1 dp1 20PF VSS P5.2/SO dp2 dp2 dp2 VSS P5.3/TC1/PWM1 a a a XOUT VSS b b b XIN P5.4/TC0/PWM0 PWM0 c c c CRYSTAL VPP P5.5 d d d P0.0/INT0 P5.6 e e e P0.1/INT1 P5.7 f f f P0.2/INT2 DAO g g g 20PF RST RST VDD h h h P1.5 AVDD VCC P1.4 AVREF 7SEG_3 7SEG_2 7SEG_1 P1.3 P4.0/AIN0 VCC VCC VCC V VDD P4.1/AIN1 VSS P4.2/AIN2 P1.2 P4.3/AIN3 P1.1 P4.4/AIN4 PNP VCC PNP PNP P1.0 P4.5/AIN5 P2.0 P4.6/AIN6 P2.1 P4.7/AIN7 P2.2 AVSS A VCC P2.3 VSS B Y0 C Y1 SN8P1708P G2A Y2 VCC VCC G2B Y3 VCC VCC G1 Y4 B VCC Y7 Y5 3K RP C f GND Y6 LT g 1N B1 a 74LS138 RB1 b D c A d GND e VR1 10k 1N 7447 +12V +5V (VCC) 22 RP 7805 12 V VIN VOUT Switch GND 1N4148 300 Ω 100 μF 200 μF LED 圖 2 電動滑板車速度控制之電路圖。當然也可以選擇 16 個指令 週期者。同時將該轉換結果的數位 值複製到暫存器 ADB 和 ADR 。定子的磁場強度固定不變。