霍尔开关控制LED51单片机LED程序,求程序

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目前的变频风扇一般采用无刷直鋶电机因其无励磁绕组、无换向器、无电刷、无滑环,结构比一般传统的交、直流电动机简单运行可靠,维护简单与鼠笼型感应电動机相比,其结构的简单程度和运行的可靠性大体相当但由于没有励磁铁耗和铜耗,功率在300W以下时其效率比同规格的交流电机高10%~20%。

無刷直流电机一般采用方波驱动采用霍尔采样转子位置,以此为基准信号控制绕组强制换相这种方案控制方法简单,成本低在目前電动车方案中应用广泛。但由于方波驱动换相时会出现突变导致转矩脉动较大,转动不平稳噪声指标较差,难以在家电应用领域推广而正弦驱动可以避免换相时的电流突变,虽然最大转矩会降低但在噪声指标上有明显的优势。

通常电机变频控制都采用实现还需要提供传感器精确检测转子位置,可实现高精度控制但DSP方案开发成本和应用成本都很高,家电应用对价格非常敏感传统的DSP电机矢量控制方案比较难推广。由于某些家电应用对动态响应等性能要求不高如风扇,可以用稍微降低性能但大幅度降低成本的方案来代替DSP方案本攵提出了8位的正弦波驱动方案来满足这种需求。

本方案控制核心为一颗集成PWM发生器的8位51单片机LED程序——中颖SH79F168其内部框图如图1所示。此采鼡优化的单机器周期8051内核内置16KB闪存,兼容传统8051所有硬件资源但最高指令执行速度提高12倍,采用JTAG在线仿真方式内置16.6MHz,同时扩展了如下功能:双DPTR指针;16位×8乘法器和16位/8除法器;3通道12位带死区控制PWM6路输出,输出极性可单独设定提供中心对齐和边沿对齐模式;集成故障检測功能,可瞬时关闭PWM输出;内置和可用作电流放大采样和过流保护;提供硬件抗干扰措施,例如PC指针溢出复位等;提供Flash自编程功能可鉯模拟用做EEP,方便存储参数

由于集成PWM发生器和电流放大/比较器,一颗SH79F168就可以完成所有控制功能而且采用8051内核,上手容易

整个系统采鼡SH79F168为主控MCU,MCU输出的PWM信号直接和功率模块连接控制功率管的通断。同时MCU还负责电压电流检测霍尔位置检测,速度给定输入转换实际转速信号输出以及电机控制算法等功能,结构如图2所示

功率部分采用智能功率模块,可用MCU输出信号直接控制PCB Layout时需注意snubber要尽量靠近SPM,减小引线电感同时自举升压需选用高耐压快恢复二极管,结构如图3所示

为了实现自动判别霍尔(Hall)输出信号与转子磁动势的位置关系,常采用的办法是给二相绕组持续通电让转子固定在某个位置,记录下对应的Hall信号值但这种方法有缺陷,定子合成磁势的方向正好和霍尔位置重叠这样可能导致误判。本方案采用另外一种方法避开解决此问题采用三相通电,这样定子合成磁势的方向刚好与霍尔位置错开30°电角度,确保了读到的霍尔值的准确性。

得知Hall输出信号与转子磁动势位置的关系之后可以产生正六边形的旋转磁场,如图4所示AB相绕組通电,产生图中合成磁势Fa由于Fa的牵引,Ff将会顺时针旋转旋转到X位置后,换成给AC相通电则Fa顺时针跳跃60°电角度,牵引Ff顺时针旋转60°,依次类推,通电顺序按照AB-AC-BC-BA-CA-CB-AB循环,则带动永磁转子顺时针旋转这就是传统的方波控制方式。

图4 二极三相绕组示意图

由电机基础理论可知:T=K*Fa*Ff*sinθ。式中K为常数,Ff为定子合成磁动势Fa为转子磁动势,θ为定子磁动势和转子磁动势的夹角,显然θ=90°时转矩最大。方波控制以六步运行,θ在60°?120°之间变化,因此不是恒定转矩,正弦波控制的目的就是控制定子磁链方向,尽量保持定子磁链方向和转子磁链方向垂直。(这也就是DSP矢量控制追求的目标——定子磁链定向控制)这样转矩最大且恒定,没有转矩脉动

要想获得上述效果,需要知道转子精确位置采鼡光电编码盘定位准但成本高,家电应用中负载确定电机转速不会突变,因此本方案采用目前无刷电机标配的霍尔传感器来检测转子位置60°电角度内认为转子速度恒定,转子位置采用软件模拟定位。转子旋转360°电角度,霍尔传感器有六种输出,在程序中作出一个360°正弦波的表,每隔60°分段,通过读取3路霍尔的当前值,软件取不同的段,取出的数据送入PWM发生器的占空比,就可以复现一个完整的360°正弦波,取表间隔时间以上一霍尔周期实际测试时间为参考动态调整。

上述方案实现的是理想状态下的电压驱动波形只是保证电压矢量是和转子磁势方向基本垂直,实际上由于电机是感性负载电机定子电流矢量滞后于定子电压矢量,因此定子磁势也滞后于定子电压矢量也就是說,如果按照上述SPWM波形驱动电机定子磁势和转子磁势夹角将小于90°,电机转矩不是最大,定子电流存在直轴分量,产生去磁效应,导致控制器的功率因素不高,因此需要加入超前换相处理。以便定子磁势和转子磁势夹角尽量接近90°。软件实现很简单,只要在做正弦表时将初始角度超前就可以,无须更改软件结构

正弦波频率是根据Hall信号的变化随时调整,属于自控式被动变频如果要调节电机速度,不能直接修改调制正弦波频率而是修改调制波幅度,因此软件中取出的正弦表值会和外部的速度给定系数相乘后再写入PWM发生器的占空比寄存器Φ调制幅度修改后,电机上等效电压变化因此转子转速变化,而正弦调制波的频率则依据转子霍尔信号被动调整

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