3.2. Расчет мощности двигателя.

[ Bт ] , (3.2.1)

где Мс - максимальный заданный момент сопротивления, Н*м;

- максимальная частота вращения, [рад/с];

- к.п.д. редуктора (если есть в нем необходимость).

При расчете следует учесть, что  = 2n/60, где n – частота вращения [мин]; а = 0,85…0,9.

Выбор типа двигателя проводят по расчетной мощности и заданному диапазону частоты вращения.

3.3. Расчет общего коэффициента усиления

3.3.1 Расчетная структурная схема

Особенность схемы на рис.3.3.1 состоит в том, что в контуре регулятора используется микроконтроллер. Микроконтроллер при регулировании частоты вращения решает следующие задачи:

1.Вычисляет разность между заданной ₁ и действительной ₂ частотой вращения электродвигателя.

2.Усиливает эту разность, умножая ее на К_усо, с целью обеспечения требований по статической точности регулирования.

3.Формирует широтно-модулированный сигнал для управления работой реверсивного усилителя мощности (РУМ).

В схеме используется либо восьмиразрядный, либо шестнадцатиразрядный микроконтроллер. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП), как правило, входят в состав платы микроконтроллера, но могут быть выполнены конструктивно и в виде автономных узлов.

АЦП используются для преобразования выходного аналогового сигнала с датчиков в цифровую информацию. Необходимая разрядность АЦП определяется по величине ошибки:

. (3.2.2)

По формуле 3.2.2 можно рассчитать необходимую разрядность АЦП для преобразования сигналов с датчика типа тахогенератор. Однако при использовании импульсных датчиков частоты вращения, например, индукционного, фотодатчика, датчика Холла и т.п. необходимую разрядность АЦП рассчитывать не нужно, поскольку микропроцессорная система измеряет и обрабатывает сигнал периода вращения вала. Цифровой измеритель периода контролирует время между двумя соседними импульсами датчика. АЦП в этом случае работает как преобразователь «временной интервал – код».

В качестве такого преобразователя удобно использовать таймер в режиме терминального счета. В составе микроконтроллеров таймеры обычно шестнадцатиразрядные, поэтому точность измерения периода вращения будет определяться тактовой частотой таймера и минимальной длительностью измеряемого периода следования импульсов с датчика. Поскольку двигатель должен работать в широком диапазоне частот вращения, то на минимальной частоте таймер не должен переполняться.

Рассмотрим пример выбора тактовой частоты таймера измерителя периода сигналов с индукционного датчика, имеющего диск с 12 зубьями(полюсами):Кп=12. Максимальная частота вращения вала двигателя n_мах=2500 мин^-1, D=25, δ=0,02.Тактовая частота микроконтроллера f_т=16 МГц.

1.Рассчитываем минимальный и максимальный период следования импульсов с датчика:

;

=25·0,0002=0,005с.

2.Определяем число импульсов счетчика таймера на максимальной и минимальной частоте вращения двигателя:

N(T_min)=f_тт·T_min=16·10⁶·2·10^-4=3200;

N(T_max)=f_тт·T_max=16·10⁶·5·10^-3=80000,

где f_тт=f_т.

Эти расчеты показали, что погрешность при измерении максимальной частоты вращения составляет 1/3200, что с большим запасом удовлетворяет требованиям технического задания. А вот измерение минимальной частоты вращения с тактирующей частотой таймера f_тт=16 МГц невозможно, поскольку максимальное число импульсов до переполнения шестнадцатиразрядного счетчика равно 65536. Поэтому следует выбрать тактирующую частоту счетчика таймера по формуле:

f_т ≤ (N(T_max)-1)/T_max,

где N(T_max)=65536.

В данном примере f_тт ≤ 65535/0,005=13,107МГц. Принимаем

f_тт=12МГц и проверяем погрешность измерения максимальной частоты вращения:

δ(n_max)=1/ f_тт·T_min=1/12·10⁶·2·10^-4=4,17·10^-4 <<δ.

Таким образом окончательно принимаем тактовую частоту таймера измерителя периода f_тт=12МГц.