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Controle de motores DC com o PIC

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Controle de motores DC com o PIC

Mensagem  CaseModRJ em 13.04.10 21:21

Em muitas aplicações mecatrônicas é necessário controlar o sentido de rotação de um motor de corrente contínua com escovas a partir de sinais digitais, provenientes de sensores ou outras fontes. A Microchip, em seu Application Note AN893, descreve como fazer isso usando recursos do PIC16F684. Evidentemente, os mesmos recursos são válidos para as versões mais modernas do PIC, valendo portanto a forma como a implementação do controle é feita. Neste artigo faremos uma breve discussão do conteúdo deste documento da Microchip. Mais detalhes podem ser obtidos no original em formato PDF, disponível no site da empresa.


Newton C. Braga

A Microchip descreve neste documento como usar a Enhanced Capture, Compare e PWM (ECCP) no PIC16F684 para controlar o sentido de rotação de um motor de corrente contínua com escovas.

Segundo a empresa, são muitos os equipamentos em que pode ser implementado o recurso de controle bidirecional de um motor como, por exemplo, em brinquedos inteligentes, pequenos eletrodomésticos e ferramentas.

O recurso é obtido com base no periférico EECP disponível a partir do PIC indicado neste application, e que consiste numa melhoria do módulo CCP que traz recursos adicionais como 4 canais PWM de controle para um controle bidirecional fácil de motores através do hardware.

Assim, a idéia básica do Application Note da Microchip é mostrar como usar este recurso em um controle de motor de ponte completa.

Os Parâmetros do ECCP PWM

Ao se trabalhar com o ECCP no modo PWM devem ser calculados três parâmetros básicos de funcionamento:

Freqüência

A escolha da freqüência é importante tanto pelas suas características mecânicas quanto pela possibilidade de se produzir ruídos. A velocidade de comutação também irá influir na escolha dos transistores de potência que devem controlar o motor. Se bem que o ouvido humano possa perceber freqüências numa faixa que vai de 20 Hz até perto de 20 kHz, normalmente num motor as freqüências acima de 4 kHz já não são percebidas.

Ciclo Ativo

O ciclo ativo determina a velocidade de rotação do motor num sentido ou em outro. Assim, podemos usar este recurso para controlar inclusive a velocidade do motor.



A Microchip descreve neste documento como usar a Enhanced Capture, Compare e PWM (ECCP) no PIC16F684 para controlar o sentido de rotação de um motor de corrente contínua com escovas.

Segundo a empresa, são muitos os equipamentos em que pode ser implementado o recurso de controle bidirecional de um motor como, por exemplo, em brinquedos inteligentes, pequenos eletrodomésticos e ferramentas.

O recurso é obtido com base no periférico EECP disponível a partir do PIC indicado neste application, e que consiste numa melhoria do módulo CCP que traz recursos adicionais como 4 canais PWM de controle para um controle bidirecional fácil de motores através do hardware.

Assim, a idéia básica do Application Note da Microchip é mostrar como usar este recurso em um controle de motor de ponte completa.

Os Parâmetros do ECCP PWM

Ao se trabalhar com o ECCP no modo PWM devem ser calculados três parâmetros básicos de funcionamento:

Freqüência

A escolha da freqüência é importante tanto pelas suas características mecânicas quanto pela possibilidade de se produzir ruídos. A velocidade de comutação também irá influir na escolha dos transistores de potência que devem controlar o motor. Se bem que o ouvido humano possa perceber freqüências numa faixa que vai de 20 Hz até perto de 20 kHz, normalmente num motor as freqüências acima de 4 kHz já não são percebidas.

Ciclo Ativo

O ciclo ativo determina a velocidade de rotação do motor num sentido ou em outro. Assim, podemos usar este recurso para controlar inclusive a velocidade do motor.

Resolução

A resolução do ciclo ativo do PWM determina a precisão segundo a qual o ciclo ativo pode ser alterado e, com isso, a precisão no controle da rotação do motor. Por exemplo, para uma resolução de 10 bits temos 1024 valores possíveis para o ciclo ativo, enquanto que para uma resolução de 8 bits apenas 256.

A partir dessas informações obtidas por cálculo, segundo fórmulas dadas no application note da Microchip, é possível chegar aos parâmetros de programação do PIC. O próximo passo é a implementação do circuito básico, que é mostrado na figura 1.

[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]
Os transistores de efeito de campo de potência devem ser especificados para suportarem a corrente exigida pelo motor controlado. Os drivers admitem diversos tipos de configurações, sendo as mais comuns as que fazem uso de lógica CMOS ou mesmo de circuitos integrados dedicados a esta função, para os quais existem muitas opções disponíveis.

Um exemplo interessante de aplicação mecatrônica é dado no documento, sendo ilustrado na figura 2. Trata-se de um controle de processo que utiliza um controle por computador e também fornece resultados das medidas de velocidade e corrente feitas por sistemas sem sensores.

[Você precisa estar registrado e conectado para ver esta imagem.]

Com este sistema, o usuário pode configurar o motor bidirecional (BDC) usando o PIC16F684, ajustar a freqüência do PWM e o ciclo ativo, mudar da freqüência interna do oscilador em tempo real e visualizar as medidas de corrente e PWM.

Para esta aplicação o código-fonte foi escrito usando o compilador HI TECH C, a IDE MPLAB e o a plataforma de desenvolvimento Microsoft Visual C++, mas outros recursos podem ser empregados, inclusive em versões mais modernas.

O PIC16F684 implementa uma USART RS-232 rodando a 9600 bps e o código-fonte pode ser obtido no site da Microchip.
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