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一种变频调速系统中的数字控制器

2019-06-07 14:05栏目:评测
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1 引言

  在变频调速系统中,对通用变频器的控制信号一般采用0~+5v的电压信号,通过电位器采用模拟的0~+5v信号,不仅精度低,而且电位器容易磨损,而高精度数字控制器采用单片机技术,不仅便于调节,而且抗干扰能力强,精度高,是一种很有实际意义的控制器。

2 高精度数字控制器

  2.1 系统硬件

  根据变频调速系统中对通用变频器的控制信号要求,需要得到0~+5v可以实现微调的电压,这里采用cpu(at89s52)和数模转换器来实现,要同步显示电压值则利用四位共阴数码管来显示。根据系统需要,cpu选择单片机at89s52,at89s52是一种有8k字节内嵌可编程闪存的低功耗高性能的8位微处理器,看门狗定时器,3个16位定时/计数器,6个两级中断源,以及掉电模式下的自动保存功能,而且价格便宜。

  由于要求输出电压范围为0~+5v,精度达mv级,当选用12位d/a转换器时,在参考电压为+5v时,电压精度可达5/4096v0.0012v=1.2mv,能够达到所需的精度,可选用12位a/d转换器ad7541。由于电压精度要求比较高,+5v基准电压源可以选择输出基准电压精度较高的芯片来实现。本系统选用芯片ad586来输出+5v基准电压。电路原理图如1所示。

  图1 +5v基准电压源电路

  由于at89s52的i/o数量有限,必须增加硬件电路来实现led显示器显示电压值,可以选择三线-八线译码器74ls138来实现位选,七段显示译码器74ls48来实现段选,显示器件为四位共阴led数码管。

  此系统包括5个按键,从右到左依次为:单片机复位按钮、微调加按钮、微调减按钮、粗调加按钮、粗调减按钮。通过光耦后输入,不仅工作可靠,而且能起到抗干扰功能。

  综上所述系统总电路原理图如图2所示。

  图2 系统总电路原理图

  2.2 软件设计分析

  主程序设置p0口和p1口的初值,设置中断0、1、2、3允许中断。驱动显示程序应用动态扫描方式驱动4位共阴数码管显示电压值。中断程序根据中断源改变p0口和p1口的值,从而改变电压大小。按键1、2时电压改变5/4095v0.0012v,按键3、4时,电压改变5*41/4095v0.050v(其中按键1和3时电压增加,按键2和4时电压减小)。当电压值为0时,按键2不起作用;当电压值小于0.063v时,按键4不起作用;当电压值为5.000v时,按键1不起作用;当电压值大于4.951v时,按键3不起作用。

  根据以上分析可画出软件设计流程如下图3所示。

  图3 系统软件设计流程

3 测试结果及分析

  测试结果及分析如附表所示。

  附表 测试结果及分析

  测试结果表明系统输出精度较高,最大误差电压为mv级,且输出线性度高。

4 结束语

  此系统利用at89s52单片机的p1口和p2口输出12位数字信号和12位数模转换器ad7541来实现数模转换输出电压,在基准电压为+5v时,输出电压范围为0~+5v。同时用3线8线译码器74ls138实现4位数码管的位选,用七段显示译码器74ls48驱动共阴数码管来显示电压值。不仅结构简单,功能可靠,精度高;而且可以用于其他要求信号电压为0~+5v形式的一般控制对象。