RU2665671C2 - Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control - Google Patents
Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665671C2 RU2665671C2 RU2015121006A RU2015121006A RU2665671C2 RU 2665671 C2 RU2665671 C2 RU 2665671C2 RU 2015121006 A RU2015121006 A RU 2015121006A RU 2015121006 A RU2015121006 A RU 2015121006A RU 2665671 C2 RU2665671 C2 RU 2665671C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stop
- pulse
- control
- motor
- communication channel
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000013522 software testing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
- H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
Landscapes
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к силовой преобразовательной технике, а именно к управляемым электромоторам постоянного тока, а так же может использоваться в различных областях производства.The present invention relates to power conversion technology, namely, to controlled DC electric motors, and can also be used in various fields of production.
Известны устройства формирования сигналов ШИМ (широтно-импульсной модуляции), содержащие схемы формирования, кодировки и силовые элементы. Они формируют сигналы на основе отдельных генераторов, дешифраторов, логических схем или отдельных программно микропроцессорных устройств. Выходные сигналы, передаваемые на двигатель постоянного тока, всегда имеют цифровой формат - сигнал 0 и сигнал 1. Термин «ШИМ» определяет вид сигналов управления - импульсный.Known devices for generating PWM signals (pulse width modulation), containing the circuit formation, coding and power elements. They form signals based on individual generators, decoders, logic circuits, or individual software microprocessor devices. The output signals transmitted to the DC motor always have a digital format - signal 0 and
Однако, известные устройства обладают следующими недостатками. Они реализованы в виде микросхем, печатных плат, и т.п. изделий электроники. Они занимают место, имеют вероятность физического износа, и поломок, Промышленность выпускает много устройств управления двигателями постоянного тока. Стоимость управляющих устройств, приближается к стоимости двигателей. Схема управления выполняет функции: получение команд от программы верхнего уровня, формирование требуемой формы ШИМ-сигнала, передача через электронный ключ импульсного сигнала на двигатель. Это сложные функции требуют систем анализа команд, их дешифрации и преобразования. Такие устройства увеличивают стоимость систем управления и уменьшают их надежность.However, known devices have the following disadvantages. They are implemented in the form of microcircuits, printed circuit boards, etc. electronics products. They take place, have the possibility of physical wear and tear, and breakdowns. The industry produces many control devices for DC motors. The cost of control devices is approaching the cost of engines. The control circuit performs the functions of: receiving commands from the upper-level program, generating the desired shape of the PWM signal, transmitting the pulse signal to the engine through an electronic key. These complex functions require command analysis systems, their decryption and conversion. Such devices add to the cost of control systems and reduce their reliability.
Из известных технических решений, наиболее близким по технической сущности к заявляемому методу (прототипом) является модуль и устройство управления на ШИМ [Л1] На фигуре 1 представлена блок-схема прототипа. Она состоит из управляющей системы 1, линии цифровой связи 2, печатной платы формирователя сигналов 3, на которой расположены микропроцессор и электронный ключ 4. Это система управляет мотором 5.Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed method (prototype) is a PWM module and control device [L1] Figure 1 shows a block diagram of a prototype. It consists of a
В предлагаемом методе исключается микропроцессор, тем самым уменьшается стоимость и увеличивается надежность.In the proposed method, the microprocessor is excluded, thereby reducing cost and increasing reliability.
На фигуре 2 приведена функциональная схема заявляемого метода. Она состоит из управляющей системы 6, линии цифровой связи 7 по старт-стопному протоколу rs-485 обмена данными, и силового ключа 8 со схемой сопряжения с сигналами шины данных rs-485. Эта система управляет мотором 9.The figure 2 shows the functional diagram of the inventive method. It consists of a
Целью заявленного метода является снижение стоимости систем управления, увеличение надежности изделий путем устранения сложных микропроцессорных изделий.The purpose of the claimed method is to reduce the cost of control systems, increase the reliability of products by eliminating complex microprocessor products.
Поставленная цель достигается тем, что функции формирования сигналов для мотора выполняет управляющая система. Поскольку для электронного ключа требуется импульсный сигнал, то схема передачи сигналов реализуется в стандартном старт-стопном цифровом промышленном интерфейсе протокола rs-485 [Л3], [Л4].This goal is achieved by the fact that the control system performs the function of generating signals for the motor. Since an electronic key requires a pulse signal, the signal transmission scheme is implemented in the standard start-stop digital industrial interface of the rs-485 protocol [L3], [L4].
На фигуре 3 приведена схема сопряжения электронного ключа с цифровым интерфейсом 10 протокола rs-485. Схема 11 выделена штриховой линией и состоит из диодов VD1 VD2, разделяющих положительный и отрицательный сигнал импульса для управления электронным ключом КТ829. Ключ открывается от положительной части импульса. Сопротивления R1 и R2 создают требуемый ток, для открытия электронного ключа при положительной части импульса, и режим закрытия ключа при отрицательной части импульса. Электронный ключ управляет мотором постоянного тока 12.The figure 3 shows a diagram of a pairing of an electronic key with a
Электронный ключ выполнен на транзисторе типа КТ829. Конденсатора C1 сглаживает импульсные пульсации электронного ключа на двигателе постоянного тока. Напряжение питание зависит от типа двигателя и возможностей транзистора и в приведенной схеме возможно до 45…100 вольт в зависимости от типа электронного ключа.The electronic key is made on a transistor type KT829. Capacitor C1 smoothes the pulsed pulsations of an electronic switch on a DC motor. The supply voltage depends on the type of motor and the capabilities of the transistor, and in the above diagram it is possible up to 45 ... 100 volts depending on the type of electronic switch.
Цифровой канал старт-стопного протокола rs-485 сформирован на схеме конвертором usb-rs-485. Допускается любой другой существующий интерфейс компьютера, который формирует цифровой канал старт-стопного протокола rs-485.The digital channel of the start-stop protocol rs-485 is formed on the circuit by the usb-rs-485 converter. Any other existing computer interface is allowed that forms the digital channel of the rs-485 start-stop protocol.
Для формирования сигнала ШИМ на двигатель постоянного тока, в минимальном варианте, можно передавать коды сигналов х00 до xFF (0000-0000 и 1111-1111 в битовой записи). Минимальный ансамбль 1-го байта сигнала ШИМ состоит из 9 сигналов x00, х01, x03, х07, x0F, x1F, x3F, x7F, xFF.To generate a PWM signal to a DC motor, in the minimum version, it is possible to transmit signal codes x00 to xFF (0000-0000 and 1111-1111 in bit record). The minimum ensemble of the 1st byte of the PWM signal consists of 9 signals x00, x01, x03, x07, x0F, x1F, x3F, x7F, xFF.
На фигуре 4 приведена диаграмма последовательности 5 байт кода х07 и на фигуре 5 представлена диаграмма аналогичной последовательности, 5 байт кода x00.The figure 4 shows a sequence diagram of 5 bytes of code x07 and figure 5 presents a diagram of a similar sequence, 5 bytes of code x00.
Цифровой старт-стопный сигнал формируется со стартового интервала всегда начинающегося с уровня логического 0. Далее формируется 8 интервалов, в каждом или 0 или 1 в зависимости от передаваемой информации. Заканчивается информационный участок стоповым интервалом, всегда сигналом логической 1.A digital start-stop signal is generated from the start interval always starting with a logic level of 0. Next, 8 intervals are formed, each of 0 or 1, depending on the transmitted information. The information section ends with a stop interval, always a logical 1 signal.
На фигуре 4 и 5 отображается по оси Х-время, по оси Y - напряжение на выходной шине относительно общей шины питания. Средний ток определяется, как средний ток в выходной шине. Средний ток на фигурах 4 и 5 выделен утолщенной линией и указан его уровень.In figures 4 and 5, the X-time is displayed along the axis, the Y-axis shows the voltage on the output bus relative to the common power bus. The average current is defined as the average current in the output bus. The average current in figures 4 and 5 is highlighted by a thickened line and its level is indicated.
Очевидно, что средний (интегральный) ток на нагрузке при последовательности всех x00 будет минимальный. И максимальный ток, можно сформировать при передаче последовательности сигналов xFF. Промежуточные токи формируют сигналы имеющегося ансамбля для одного байта.Obviously, the average (integral) current at the load with a sequence of all x00 will be minimal. And the maximum current can be formed by transmitting a sequence of xFF signals. Intermediate currents form the signals of the existing ensemble for one byte.
На фигуре 6 представлены варианты сигнала ШИМ одного байта. Подсчет возможного количества значений тока проводим по тактовым интервалам. Период состоит из 8 бит, 1-го стартового интервала и 1-го стопового интервала. Всего 10. Время передачи сигнала может меняться от 1-го тактового интервала - это стартовый интервал и передача кода x00. До 9 - передается код xFF. Отношение сигнала к периоду (коэффициент скважности) варьируется от 1/ 10 и до 9/ 10. Итого 9 значений выходного тока для установки скоростей двигателей постоянного тока.Figure 6 shows the PWM signal variants of one byte. Calculation of the possible number of current values is carried out at clock intervals. The period consists of 8 bits, the 1st start interval and the 1st stop interval. Only 10. The signal transmission time can vary from the 1st clock interval - this is the start interval and transmission of code x00. Till 9 - the xFF code is transferred. The signal-to-period ratio (duty cycle ratio) varies from 1/10 to 9/10. A total of 9 output current values for setting the speeds of DC motors.
Для увеличения точности необходимо сформировать такой ансамбль сигналов, что бы средний (интегральный) ток был уникальный, т.е. сингулярный. от лат. singularis - единственный, особенный, сингулярность в философии (от лат. singularis - единственный) - единичность существа, события, явления.To increase accuracy, it is necessary to form such an ensemble of signals that the average (integral) current is unique, i.e. singular. from lat. singularis - the only, special, singularity in philosophy (from lat. singularis - the only one) - the unity of being, event, phenomenon.
Рассмотрим формирование среднего тока для серии сигналов из 8 байт. Период, для учета среднего тока состоит из 8 байт, это 10*8 тактовых интервалов. Получается, что градация скважности меняется от 8 /80 до 72/80 на интервале в 8 байт.Consider the formation of the average current for a series of signals of 8 bytes. The period for accounting for the average current consists of 8 bytes, these are 10 * 8 clock intervals. It turns out that the gradation of duty cycle varies from 8/80 to 72/80 on an interval of 8 bytes.
На фигуре 7 показана градация токов для серии из 8 байт. Использование серии из 8 байт увеличивает градацию среднего (интегрального) тока до 8*9=72 ступеней. Использование 80 байт в серии увеличивает градацию до 80*9=720 ступеней. Таким образом, увеличивая количество байт в серии, точность формирования ШИМ сигнала можно повысить до любой заданной разумной величины.The figure 7 shows the gradation of currents for a series of 8 bytes. Using a series of 8 bytes increases the gradation of the average (integral) current to 8 * 9 = 72 steps. Using 80 bytes in a series increases the gradation to 80 * 9 = 720 steps. Thus, increasing the number of bytes in the series, the accuracy of the PWM signal generation can be increased to any given reasonable value.
Для формирования требуемых скоростей вращения двигателя, предполагается использование компьютеров с операционной системой Windows и передачи по старт-стопному каналу rs-485 блоков данных. Предварительно программа блоки данных формирует в файлы. В управляющем режима, программа передает файлы данных в старт-стопный канал rs-485 и двигатель вращается с требуемой скоростью. Передача определенных файлов данных означает вращение двигателя постоянного тока с определенной скоростью и отсутствие передачи - останавливает вращение.To form the required engine speeds, it is assumed to use computers with the Windows operating system and transfer data blocks via the start-stop channel rs-485. Previously, the program forms data blocks into files. In the control mode, the program transfers data files to the rs-485 start-stop channel and the engine rotates at the required speed. The transfer of certain data files means the rotation of the DC motor at a certain speed and the absence of transfer - stops the rotation.
Программное обеспечение, тестирующее управление двигателя постоянного тока по данному методу приведено в [Л5]. Программа поставляется с открытым исходным кодом и может быть реализована на любых языках программирования и операционных системах и показывает принцип формирования управляющего сигнала. Электронный ключ зависим от используемых двигателей и расчет подобных электронных ключей приведен в [Л6].The software testing the control of the DC motor by this method is given in [L5]. The program comes with open source code and can be implemented in any programming language and operating system and shows the principle of generating a control signal. The electronic key is dependent on the engines used and the calculation of such electronic keys is given in [L6].
Источники информацииInformation sources
1. Модуль управления двигателем постоянного тока (прототип) URL: http://ellab.su/catatog/bukd/bukdpt/1. DC motor control module (prototype) URL: http://ellab.su/catatog/bukd/bukdpt/
2. Модули управления двигателями URL: http://electrum-av.com/ru/silovye-moduli-so-vstroennym-upr/moduli-upravleniya-dvigatelvami.html2. Engine control modules URL: http://electrum-av.com/en/silovye-moduli-so-vstroennym-upr/moduli-upravleniya-dvigatelvami.html
3. Описание стандарта rs-485: http://ru.wikipedia.org/wiki/RS-4853. Description of the rs-485 standard: http://ru.wikipedia.org/wiki/RS-485
4. Интерфейсы rs-485: http.b://www ookasutp.ru/Chapter2_3.aspx4. Interfaces rs-485: http.b: // www ookasutp.ru/Chapter2_3.aspx
5. Описание программы управления двигателем постоянного тока http://www.shabronov.narod.ru/temp/tenis_bam_v2/5. Description of the DC motor control program http://www.shabronov.narod.ru/temp/tenis_bam_v2/
6. Расчет транзисторных ключей: http://life-prog.ru/1_40865_raschet-tranzistornih-klyuchey.html6. Calculation of transistor keys: http://life-prog.ru/1_40865_raschet-tranzistornih-klyuchey.html
7. Обоснование использования rs-485 с пояснением на замечания эксперта: http:/shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/dp1_pat_uvedomlenie_sh/7. Justification for using rs-485 with an explanation of expert comments: http: /shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/dp1_pat_uvedomlenie_sh/
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121006A RU2665671C2 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121006A RU2665671C2 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015121006A RU2015121006A (en) | 2016-12-27 |
RU2665671C2 true RU2665671C2 (en) | 2018-09-03 |
Family
ID=57759332
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015121006A RU2665671C2 (en) | 2015-06-02 | 2015-06-02 | Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2665671C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090115535A1 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-07 | Seiko Epson Corporation | Pwm control circuit and motor equipped with the same |
RU2401502C2 (en) * | 2008-10-02 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Frequency-regulated asynchronous drive |
US8193748B2 (en) * | 2008-10-10 | 2012-06-05 | Smi Holdings, Inc. | Integrated brushless DC motor and controller |
RU2463699C1 (en) * | 2008-12-15 | 2012-10-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Power conversion device for electric motor excitation |
-
2015
- 2015-06-02 RU RU2015121006A patent/RU2665671C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090115535A1 (en) * | 2007-11-07 | 2009-05-07 | Seiko Epson Corporation | Pwm control circuit and motor equipped with the same |
RU2401502C2 (en) * | 2008-10-02 | 2010-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Инт-КЛАСС" | Frequency-regulated asynchronous drive |
US8193748B2 (en) * | 2008-10-10 | 2012-06-05 | Smi Holdings, Inc. | Integrated brushless DC motor and controller |
RU2463699C1 (en) * | 2008-12-15 | 2012-10-10 | Мицубиси Электрик Корпорейшн | Power conversion device for electric motor excitation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015121006A (en) | 2016-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100811578B1 (en) | Control and supervisory signal transmission system | |
US9454500B2 (en) | Network communication control apparatus, system and method | |
US9270505B2 (en) | Communication system | |
DE602007001208D1 (en) | Data communication device, data communication system and data communication method | |
JP6454876B2 (en) | Communication device and motor control device | |
CN109951407A (en) | Edge-based communication with multiple slave devices using timers | |
RU2665671C2 (en) | Pulse width modulation signals generation method for direct current motors control | |
CN1171157C (en) | Data bus communication technique for field instrument | |
CN100517410C (en) | Automation technology installation | |
RU2686842C2 (en) | Input cascade for motor controller and motor controller, in particular for electric motor | |
CN207720114U (en) | A kind of level shifting circuit and interface multiplexing circuit | |
CN104240669B (en) | Drive circuit and display device | |
EP4018523A1 (en) | Method and apparatus for synchronisation and data transmission | |
CN211148775U (en) | Digital current sensor module | |
CN102983799A (en) | Electromotor rotating speed control system | |
CN110504799B (en) | External four-wire motor control system and data recording method and circuit thereof | |
RU159354U1 (en) | DC AND AC DISCRETE SIGNAL DEVICE WITH DIAGNOSTIC OF INSTALLATION OR LOAD OF MONITORED CIRCUIT | |
US20190319455A1 (en) | Device and method for generating duty cycle | |
CN101372984B (en) | Fan system and motor control device | |
JP2008131805A (en) | Drive unit for motor | |
RU2638522C2 (en) | Step electric drive | |
Hoyos Velasco et al. | Developing speed control for a permanent magnet DC motor using rapid control of prototyping techniques | |
JP4775224B2 (en) | Two-way communication system | |
US11424624B2 (en) | Transmitter circuit, data transmission method, and electronic system | |
Bereš et al. | Six-Phase Galvanically Isolated Control Pulse Generator with Power Transistor Gate Connectivity Capability |