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在电机控制、电磁阀控制、通信基础设施和电源管理等诸多应 用中,电流检测是精密闭环控制所必需的关键功能。如何设计宽动态范围的高端电流检测电路,这对于大多数工程师来说都具有挑战性,这里分享由ADI技术专家Neil Zhao、Wenshuai Liao 和Henri Sino提供的几个建议电路供大家参考。
将按照设计复杂度从高到低的顺序介绍三种可选解决方案,它们能针对各种不同的应用提供可行的高精度、高分辨率电流检测。
无人飞行器近一年来市场非常火爆,推动了包括MEMS陀螺仪、加速度计的大规模普及应用。《电子工程专辑》主编张迎辉日前撰文《多轴飞行器无人机硬件技术细谈》,文中通过采访ADI亚太区微机电产品市场和应用经理赵延辉,对MEMS传感器在无人飞行器中的产品技术及应用做了深度解读。
ADI的工业级陀螺仪ADXRS652、 ADXRS620、ADXRS623、ADXRS646、ADXRS642等和工业级加速度计ADXL203、 ADXL278等被广泛用于专业级的航拍设备上。而商业级的加速度计ADXL335、ADXL326、 ADXL350、ADXL345等,也一直被广泛应用于一体机及各种飞行器中。
在电机控制、电磁阀控制、通信基础设施和电源管理等诸多应 用中,电流检测是精密闭环控制所必需的关键功能。如何设计宽动态范围的高端电流检测电路,这对于大多数工程师来说都具有挑战性,这里分享由ADI技术专家Neil Zhao、Wenshuai Liao 和Henri Sino提供的几个建议电路供大家参考。
将按照设计复杂度从高到低的顺序介绍三种可选解决方案,它们能针对各种不同的应用提供可行的高精度、高分辨率电流检测。
1. 使用运算放大器、电阻和齐纳二极管等分立器件来构建电流传感器。这种解决方案以零漂移放大器AD8628 为核心器件。
2. 使用AD8210 等高压双向分流监控器来提高集成度,并利用其它外部器件来扩展动态范围和精度。
即用型固态继电器(SSR)可靠且紧凑,但很难找到一款电流传导能力高于几百毫安的产品。比如,若您需要一款隔离SSR来切换线路电压,那么您不得不采用功率FET自行构建一个SSR。您可以采用光耦合器来提供控制和FET栅极之间的电流隔离,但在隔离侧,光耦合器从哪才能获取足够的功率来驱动FET栅极呢?
下图显示如何采用数字隔离器构建SSR。该器件提供两个数据通道,可驱动两个FET栅极,每通道能为容性负载提供最高20 mA的电流。ADuM521x采用isoPower®技术,属于集成隔离式DC-DC转换器,为次级端提供足够的功率,以较高的饱和速率和良好的栅极压摆率切换分立式功率FET栅极。
在电机控制、电磁阀控制、通信基础设施和电源管理等诸多应 用中,电流检测是精密闭环控制所必需的关键功能。如何设计宽动态范围的高端电流检测电路,这对于大多数工程师来说都具有挑战性,这里分享由ADI技术专家Neil Zhao、Wenshuai Liao 和Henri Sino提供的几个建议电路供大家参考。
将按照设计复杂度从高到低的顺序介绍三种可选解决方案,它们能针对各种不同的应用提供可行的高精度、高分辨率电流检测。
1. 使用运算放大器、电阻和齐纳二极管等分立器件来构建电流传感器。这种解决方案以零漂移放大器AD8628 为核心器件。
2. 使用AD8210 等高压双向分流监控器来提高集成度,并利用其它外部器件来扩展动态范围和精度。
通用DC电机控制算法
通用电机的速度控制,特别是采用2种电路的电机:
1.相角控制
2.PWM斩波控制
<strong>相角控制</strong>
相角控制是通用电机速度控制的最简单的方法。通过TRIAC的点弧角的变动来控制速度。相角控制是非常经济的解决方案,但是,效率不太高,易于电磁干扰(EMI)。
随着竞争产品价格的降低和产品差异化需求的增加,在工业市场上生存也变得越来越艰难。同时,安全标准不见有丝毫放宽,这要求更多的工业应用采用电流隔离,给光耦合器带来不利影响。这些不利影响会导致以下这些因素的增加:尺寸、功耗、电路板、元件数和成本。
<strong>作者:David Carr</strong>
隔离器的主要功能是通过电气隔离栅传送某种形式的信息,同时阻止电流。隔离器采用绝缘材料制造,可以阻止电流,隔离栅两端都有耦合元件。信息通常在传输通过隔离栅之前由耦合元件编码。
ADI公司的iCoupler®数字隔离器使用芯片级微变压器作为耦合元件,将数据传输通过高质量聚酰亚胺隔离栅。iCoupler隔离器中主要使用两种数据传输方法:单端和差分。选择数据传输机制时,需要进行工程设计取舍,以优化所需的终端产品特性。在单端数据传输中,我们使用变压器,初级绕组的一端接地。
<strong>步进电机控制算法</strong>
步进电机控制通常采用双向驱动电流,其电机步进由按顺序切换绕组来实现。通常这种步进电机有3个驱动顺序:
1.单相全步进驱动:
在这种模式中,其绕组按如下顺序加电,AB/CD/BA/DC (BA表示绕组AB的加电是反方向进行的)。这一顺序被称为单相全步进模式,或者波驱动模式。在任何一个时间,只有一相加电。
2.双相全步进驱动:
在这种模式中,双相一起加电,因此,转子总是在两个极之间。此模式被称为双相全步进,这一模式是两极电机的常态驱动顺序,可输出的扭矩最大。
3半步进模式:
Nicola O'Byrne ,ADI 工业与仪器仪表部门电机和电源控制团队(MPC)的高级系统应用工程师,为电机控制和其他精密工业应用提供支持。Nicola在ADI工作了18年,担任现有职务前曾管理精密ADC应用团队。Nicola于1996年在科克大学获得工程学士学位,之后加入ADI,持有多项专利,是ADI会议与工业论坛的主讲人。
什么促使您成为一名工程师?
我从小就对科学充满了兴趣,非常渴望知道一切事物背后的原理。 我喜欢技术挑战(比如数学和物理等),再加上我非常愿意与他人交流并解决复杂的问题,所以我立志在工程技术领域开始职业生涯。 我很幸运,15岁时我就明确了自己在科学瀚海中奋斗毕生的方向——电子学。
<strong>AC电机控制算法</strong>
<strong>标量控制</strong>
标量控制(或V/Hz控制)是一个控制指令电机速度的简单方法,指令电机的稳态模型主要用于获得技术,因此瞬态性能是不可能实现的。系统不具有电流回路。为了控制电机,三相电源只有在振幅和频率上变化。
<strong>矢量控制或磁场定向控制</strong>
在电动机中的转矩随着定子和转子磁场的功能而变化,并且当两个磁场互相正交时达到峰值。在基于标量的控制中,两个磁场间的角度显著变化。
iCoupler®数字隔离器广泛用于跨越隔离栅传输数字信号。某些情况下,数字隔离器在非隔离应用中居然也可披上电平转换器的小马甲,在系统中提供电平转换功能!
非隔离应用中iCoupler®数字隔离器是如何提供电平转换功能?我们来看两个情况:
情况一:–48 V DC-DC电源
在通信电源应用中,标准电轨为–48 V直流,且原边控制信号以该电轨为参考。副边控制信号通常是以地为参考的低电压I/O(例如,+5 V、+3.3 V CMOS)。原边地和副边地相连,整个系统为非隔离式。这类DC-DC电源应用中,数字隔离器适合为反馈信号提供电平转换功能。
提问:如何计算控制器参数使隔离式CAN(控制器区域网络)网络以1Mbps的速度运行?请看博主安利的一种计算方法吧,当然新技能一定要转发哦~
答:CAN是一种差分信号标准,用于不同系统之间的串行通信,隔离式CAN网络的传播延迟比非隔离式CAN网络要长。图1显示一个使用信号和电源隔离CAN收发器ADM3053的隔离式CAN节点,这里我们将以它为例来计算所需的CAN控制器参数,以便在20米电缆上以1Mbps的速度进行通信。
<strong>BLDC电机控制算法</strong>
无刷电机属于自換流型(自我方向轉換),因此控制起来更加复杂。
BLDC电机控制要求了解电机进行整流转向的转子位置和机制。对于闭环速度控制,有两个附加要求,即对于转子速度/或电机电流以及PWM信号进行测量,以控制电机速度功率。
由于直流电动机有机械拘役的弱点,其应用受到多限制。换向器表面线速度及换向电流、电压均受到限制,增加了电动机制造的难度、成本以及调整控制系统的复杂性,限制了其转速和功率的提高,并且它的恒调速范围也较小。换向器必须定期停机检查和维修,使用和维护都比较麻烦。
20世纪80年代后,策电子技术、凉调速理论,、现代控制理论等有了很大发展,同时新型大功率半导体器件、大功率晶体管GTR、绝缘栅双极晶体管IGBT不断成熟,为交流驱动进入实用阶段创造了必要的条件。现在绝大多数数控机床均采用鼠乱式感应交流电动机机载换向的弱点以及在调整、大功率方面受到的限制,配置先是变换控制的变频交流驱动的性能已达到直流驱动的水平。别外,泺电动机体积小,重量轻,采用全封闭罩过,防灰尘和油污性能较好,因而交流电动机彻底取代直流电动机已是必然趋势。
随着对处理速度及功耗的需求增长,控制芯片越来越趋向于小体积,低功耗。因此其工作所需的电源电压也降低至3.3V,甚至1.8V。这造成了与5V供电的接口芯片连接时,电平不匹配的问题。
RS-232总线标准是最常见的串行通信总线标准之一,主要应用于系统间的通信连接。在一些应用领域,RS-232接口的隔离防护是必须的,ADI公司基于iCoupler磁隔离技术的隔离型RS-232接口收发器ADM3251E,内部集成DC-DC隔离电源,信号隔离通道及RS-232收发器,接口带有±15KV的ESD保护和25KV/us的共模抑制能力,非常适于工作在苛刻的电气环境或频繁插拔RS-232电缆的环境中。
第一次关于伺服电机的笔记
1.伺服电机主要的作用是用于高精度定位, 基本上普遍都是用pLC发出脉冲 通过私服驱动器来达到定位效果,而私服电机后面的编码器可以反馈伺服电机的行程 与 PLC发出的脉冲做比较 从而达到一个闭环系统
2.伺服电机只是接受命令完成某种动作的电机,普通电机也可做伺服电机用,所以伺服电机的种类很多;伺服系统那就复杂得多了。
3.直流电机加上编码器,加上编码器是只是实现了闭环环节,伺服系统还有很多细节控制,如扭力,过扭力。
4.分为直流和交流伺服电机两大类。
5.编码器的结构域工作原理
步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的一种器件。在不超载情况下,步进电机的转速和运动距离取决于控制电脉冲的频率和数量。
其控制精度主要由两方面决定:
1、步进电机的每步精度,以2相混合式步进电机为例,一个200步的步进电机在不细分情况下,单步的步距为:360°/200=1.8°,即该步进电机单步行走的最小距离就是1.8°。但实际使用中,一般都会细分步数。以2细分为例,此时步进电机行走两步相当于原来走一步,则现在单步的步距为:360°/(200*2)=0.9°;同理,4细分下,单步步距为:360°/(200*4)
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1.波形观察法
适用于带换相信号的增量式编码器、正余弦编码、旋转变压器。
1) 以示波器直接观察UV线反电势波形过零点与传感器的U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点的相位对齐关系,以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到-30度电角度相位;
2) 以阻值范围适当的三个等值电阻构成星形,接入永磁伺服电机的UVW动力线,以示波器观察U相动力线与星形等值电阻的中心点之间的虚拟U相反电势波形与与传感器的U相信号上升沿/Z信号、或Sin信号过零点、或Sin包络信号过零点的相位对齐关系,以此方法可以将传感器的上述信号边沿或过零点对齐到电角度相位0点;
2.转子定向法