تصميم نظم مراقبة المحركات الفعالة باستخدام أجهزة التحكم الدقيقة

استعراض عام لمراقبي أجهزة التحكم الدقيقة التابعة للشركة

وأجهزة التحكم الدقيقة التي طورتها تكنولوجيا مايكروسيب هي من بين أكثر أجهزة التحكم المدمجة استخداماً في الأجهزة الالكترونية الصناعية والمستهلكة، ويمكن أن تكون هذه الأجهزة متكاملة - وحدات التصوير المزودة بمقياس للجرعات، وأجهزة توقيت عالية السرعة، وأجهزة متعددة القنوات، ومعاملتها المقطعية المرنة، مجهزة بشكل استثنائي على نحو جيد لتطبيقات التحكم في السيارات.

ويكمن مفتاح التحكم الحركي الفعال في القدرة على التكيف الدينامي لتوليد الطاقة استنادا إلى التغذية المرتدة في الوقت الحقيقي، وتوفر وحدات التصنيع المتعدد المؤشرات القدرة الحاسوبية الضرورية والسمات الحاسوبية اللازمة لتنفيذ خوارزميات مغلقة مثل PID (المشتق على نحو متكامل ومتناسب) دون الحاجة إلى عناصر خارجية، بالإضافة إلى انخفاض استهلاكها من الطاقة الكهربائية، ونطاق واسع النطاق من الفولطام، واتباع النظم الإيكولوجية الواسعة النطاق لأدوات التنمية، ومذكرات التطبيق للحد من مخاطر تصميمها.

أنواع المحركات ومتطلبات التحكم فيها

وتفرض أنواع مختلفة من السيارات متطلبات مراقبة متميزة، فهم هذه المتطلبات هو الخطوة الأولى في اختيار المتحكم المجهري المناسب في مركز الموافقة المسبقة عن علم وتصميم السائق المناسب والخرافيزمية المناسبة.

DC Brushed Motors

إن المحركات المزروعة التي تُستخدم في العاصمة بسيطة وغير مكلفة ومن السهل التحكم بها، وينظم السرعة بمتوسط الفولطية المطبق عادة من خلال تعديل النبضات - الترددات (PWM) ويخضع التوجيه لعكس القطب باستخدام الحافة (H-bridge) ويمكن أن تتحقق مراقبة السرعة المغلقة بواسطة مقياس أو جهاز استرجاع المعلومات المسبقة عن علم إلى وحدة تسجيل المدخلات في PIC.

المحركات

وتتحرك المحركات العجلية في خطوات متفرقة، مما يجعلها مثالية لمراقبة المواقع دون جهاز استشعار للتغذية المرتدة )النسخة المفتوحة( ويجب أن يولد مركز الموافقة المسبقة عن علم تسلسلا دقيقا من النبضات لسائق المحرك )مثل A4988 أو DRV8825( وهذا يتطلب دقة التوقيت والاستجابة السريعة للتوقف لمنع الخطوات المفقودة، ويشمل التحكم المتطور في استخدام نماذج محركات متحركة ذات شكل مكثف )مثلة ١/خطوة( من أجل تحقيق تقدم أكثر سلاسة.

محركات البلدان النامية عديمة الرحمة

(ب) أن تكون محركات الـ (PLDC) أكثر كفاءة وأكثر استدامة من الأنواع المكبّرة، ولكنها تتطلب استبدالا إلكترونيا؛ ويجب أن تعرف الشركة موقع الدوار (عن طريق أجهزة الاستشعار بالهضبة أو الاستشعار بالخلفية) وأن تنشط الريح الصحيحة بالتسلسل، ويشمل ذلك استخدام أجهزة التحكم ذات التوجه الميداني المُتفرغ أو أكثر.

Key PIC Features for Motor Control

ولتنفيذ الرقابة الفعالة على السيارات، يجب على المصمم أن يستغل تماما المجموعة المحيطة للمتحكمين في الميكروفلور، والسمات التالية بالغة الأهمية.

Pulse-Width Modulation (PWM)

وتشكل هذه الإدارة العمود الفقري للسرعة المحركات ومكافحة التمزق، إذ توفر أجهزة التحكم في الميكروفونات المتعددة التي تستخدم فيها أجهزة التحكم في الأسلحة النارية تواتراً قابلاً للتكيف، ودورة عمل، ووقتاً ميتاً (لمنع إطلاق النار بواسطة سداسي البروم) وتظهر أجهزة مثل PIC16F1789 أربعة وحدات من وحدات إدارة الأسلحة الكيميائية، بينما تقدم أسر مركز البحوث والتدريب على استخدام الطاقة في الأغراض السلمية دعماً عالي الاستبانة، وذلك من أجل التوصل إلى قرار بشأن المركبات الآلية التي يبلغ عددها 250 كيلو متراً.

المترجم الشفوي إلى الرقمي

وتتطلب مراقبة الغلق تعليقات من أجهزة الاستشعار: مقاومو الحاسة الحالية، أو فوارق الفولط، أو أجهزة استشعار الهالكة، أو أجهزة الترميز الضوئية، وتشمل معظم وحدات التصنيع المتعدد الأطراف 10 مقاسات أو 12 ميغاواط مع قنوات متعددة للمدخلات، كما تقدم سلسلة DsPIC33 12 ميغاغراماً من الكمية الثابتة إلى 3.5 ميغاستر/موز، مما يتيح أخذ عينات متزامنة لجهازين مرجعيين من طراز FOC.

الأخشاب وقطع المدخلات

وتولد التواريخ تأخيرات دقيقة وترددات على قاعدة PWM، ويمكن أن تقيس وحدة تسجيل المدخلات أسلاك النبض من المحولات أو من الترددات إلى المحركات، وهذا أمر حاسم لقياس سرعة السيارات أو لكشف إشارات الكبريت، وقد خصصت بعض مراكز التصنيف الترددي (الوجه المشترك بين أوجه الضغط) وحدات نموذجية للتنزيلات ذات التوجه الرباعي (الكمبي كلورية) تعالج تلقائياً الوضع، والسرعة، والبطاقة.

المفقودات

إن الاستجابة في الوقت الحقيقي أمر أساسي في مراقبة السيارات، إذ يجب معالجة الأخطاء المفرطة، والأحداث التي لا تعبر عن مسارها، والنبضات التي تستخدم الرقم القياسي للزجاج في الحيز المجهري، كما أن المتحكمين في المراكب الصغرى في الحركة يدعمون أولويات متعددة، مما يتيح إجراء روتيناتينات حرجة للوقت )مثل تحديث نظام رصد الملوثات العضوية الثابتة( لاستبقاء المهام ذات الأولوية الدنيا، كما أن انقطاع أجهزة تسجيلات الحواسيب الحديثة في نطاق الدورات السريعة يتراوح بين ٥ و ٢٠ ساعة.

المفرقعات وأجهزة المعارضة

وهناك أجهزة عديدة حديثة العهد من أجهزة الموافقة المسبقة عن علم تدمج المتجانسات المشابهة والمضخمات التشغيلية، ويمكن استخدامها في الكشف المفرط والاستشعار بالخلفية من أجل مراقبة البلدان النامية غير الساحلية، ولبناء مرشحات متماثلة بسيطة، كما أن اللبنات المشابهة القابلة للتشكيل تقلل من عدد المكونات الخارجية وتحسن من الحصانة من الضوضاء.

اختيار المتحكمين المصغرين في مركز الموافقة المسبقة عن علم

ويتوقف اختيار مركز الموافقة المسبقة عن علم على نوع المحرك، وتعقيد خوارزمية التحكم، ومجموعة البيروقراطية المطلوبة.

8-bit PICs for Basic Control

وتناسب أسرتي PIC16F و PIC18F التطبيقات البسيطة التي تستخدمها شركة DC في شكل مكثفات وأجهزة محركية، وتوفر شركة PIC16F1847 قناتين من طراز PWM، وشركة ADC ذات المدارات العشرية، وشركة تصل إلى 64 ميغاهيرتز الداخلية، وتشمل شركة PIC18F25K40 موقّفات متعددة، ونموذجا مخصصا لإدارة الأسلحة النارية، وهي حلول فعالة من حيث التكلفة للألعاب ومضخات صغيرة، وآلية بسيطة.

16bit PIC24 and dsPIC33 for Advanced Control

وبالنسبة لمحركات شركة BLDC وFOC، فإن أجهزة التحكم بالإشارة الرقمية التابعة للشركة الرقمية DSPIC33 هي أفضل خيار، إذ تجمع بين مجموعة من وحدات وحدة إنتاج المواد الكيميائية من 16 وجهاز توجيهي متعدد الأطراف ومحرك من طراز DSP لالرياضيات السريعة (متراكمة محلياً، والفجوة) وتشمل السمات الرئيسية تصميماً عالي الاستبانة (250 صفحة)، و12 درجة من التصميم المزود بمقياس للجرعات المتوسطة الحجم، و6 ميغاواطنيومتر، و2

PIC32 PIC32 للنظم المعقدة

وعندما يصبح خوارزمية التحكم كثيفة جدا (مثلاً، التحكم الآلي المتعدد الأكسسماس مع الإيثرات، فإن أجهزة التحكم الدقيقة التابعة للحزب الديمقراطي الكرواتي المكون من 200 من النواة المتعددة الجنسيات توفر ما يلزم من ناتج، وهي تعمل على سرعة عالية (حتى قرار واحد من قرارات المجلس) وأجهزة متعددة القنوات، مع التسلسل الآلي، مما يجعلها قادرة على المنافسة مع نظرائها في الآلية.

تصميم نظام مراقبة المحركات

ويتألف نظام مراقبة السيارات من ثلاث مجموعات رئيسية هي: جهاز التحكم في الميكروفون التابع لشركة PIC، والمرحلة التي تستخدم فيها الطاقة (المقطورة وH-bridge)، وأجهزة الاستشعار المرتدة، وتصف الفروع التالية خيارات التصميم العملية.

تنفيذ برامجيات المعدات

أما فيما يتعلق بمحركات التعبئة ذات الحركة، فإن الأشعة السينية (AB6612FNG) التي تضاهي الصبغة الرقمية، أو الأشعة السينية (ABD) التي تضاهي التراكمية للحركة، أو الترميز في الترددات العالية (DRV8301) (حتى 2.5 ألف في المرحلة الواحدة) فتشمل المركبات ذات الكمائن الرقمية(أ)

ولا يمكن التفاوض على دوائر الحماية، إذ أن أجهزة التليفزيون عبر المحطات الطرفية للمحركات، وثلاجة سريعة الانفجار على مدخلات الطاقة، وجهاز حماية البوليسترات العكسية، وينبغي أن تُغلق محركات PIC المشابهة على الأقراص المشابهة مع أجهزة دواء شوتكي إذا ما ارتبطت بدوائر ذات نفوذ عال، والعزلة البصرية )مثل البيئة الموصى بها(

بنية برامجيات

أما نظام المراقبة فهو عادة ما يعمل كآلة حكومية، وتبدأ الحلقة الرئيسية في تشغيلها، ثم تدخل حلقة نهائية، وتعالج روتينات الخدمة المشتركة بين الوكالات المهام البالغة الأهمية من حيث التوقيت: تحديث نظام إدارة المركبات، وتحويل شركة التعمير والتنمية، والرحلة الجارية، وحساب نبضات الضغط، وتحسب معدلات سرعة تشغيل المركبات من 10 إلى 10 مرات، وتحسب الهيئة الفرعية المؤقتة للخطيب.

استخدام مركب المفاوضة في مدونة مايكراش للتحضير لرمز الإنشاءات الافتراضية الأولي، الذي يقلل من الأخطاء اليدوية، ويوفر المعهد الوطني للإحصاء جهاز محاكاة وخزانا لاختبار حلقة المراقبة دون معدات.

تطبيق نظام الرقابة

PID Control

ولا يزال خوارزمية PID هي الطريقة المغلقة الأكثر استخداماً في مراقبة السيارات، وتنفيذ الشكل المميز:

(ك) إذا كان خطأ السرعة في العينة (ك) هو فترة العينة، و(ك ب) (ك) (ك) (ك) (ك) (ك)) هي المكاسب المتحققة، ولمنع التصفية المتكاملة، يربط المصطلح المتكامل بقيمة قصوى، ويقلل الركل المشتق إلى أدنى حد بتطبيق المشتق على الإشارة المقيسة بدلا من الخطأ، ويُرفع الناتج (ك) إلى نطاق دورة عمل إدارة الأسلحة النارية (0 إلى 100 في المائة).

مراقبة حركة البلدان النامية غير الساحلية

وبالنسبة للشركة غير المرخصة، فإن موقعها من الصندوق الاحتياطي للزراعة. وأثناء المرحلة المفتوحة، يشير عدم عبور المرحلة من الفولطية إلى نقطة المحايدة إلى نقطة الاستبدال فوراً.() وتُستخدم وحدة القياس المقارن للشركة والموقّعات لكشف هذه الأحداث.() وتُستخدم أيضاً مذكرة تطبيقية مخصصة للاستشعار من جانب المؤسسة ([الكشف عن الترددات غير المباشرة] - مركز تصميم أجهزة القياس والأشعة المميتة ([1]).

المراقبة الميدانية - المدارية

FOC decouples torque and flux, enabling high-efficiency BLDC operation. It requires Clarke and Park transformations, PI controllers in the dq reference frame, and an inverse Park transform. The dsPIC33’s DSP motors executes these transforms in a few microseconds. Microchip provides a free FOC software library (Re Design

اعتبارات التصميم العملي

PCB Layout

(ب) وجود أجهزة قياس مقطعية مستقلة ورقمية، تربطها في نقطة واحدة تحت الرقم القياسي للضغط، وتربط أجهزة التزييف (0.1 ميكروفلور + 10 ميكروو) بالقرب من كل دبوس كهربائي، وتبقي آثاراً عالية السرعة (قوة متنقلة) واسعة النطاق بعيداً عن إشارات الشعار الحساسة، وتستخدم طائرة أرضية على طبقة قاعية لخفض التخدير.

التخفيف من حدة الضجة

ويولد التحول عن طريق التقلب ضوضاء عالية التردد يمكن أن تفسد قراءات الشركة وتتسبب في انقطاعات خافضة، وتستخدم الخرز الحديدية على خطوط القوى المحركة، وكابلات الدروع، وتضيف مرشحات ذات تواتر منخفض على مدخلات من قبيلة التلويث (وتردد منخفض تحت تردد التحول من نظام PWM)، كما أن لدى شركة PIC ' ' DDC) وحدة اقتناء لمنع حدوث تصفية.

الإدارة الحرارية

وقد يسخن السائق المحركات والجهاز التشيكي نفسه أثناء التشغيل المطول، ويضمنان وجود مساحة كافية من النحاس لتفكك الحرارة، وإذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 85 درجة مئوية، ينظران في معامل التقلبات الممتدة في درجة الحرارة، ويمكن تنفيذ نظام إغلاق حراري بسيط باستخدام مؤشر درجة الحرارة الداخلية للضغط (إذا كان متاحا) لخفض عبء التعبئة أو وقف المحرك.

أدوات التنمية والموارد

Microchip’s MPLAB X IDE and XC8/XC16/XC32 Collectrs are free for code sizes up to 1 KB (XC8) or 30 KB (XC16) and fully operational for motor control development.

For debugging, the MPLAB ICE 4] in-circuit emulator provides real-time trace and voltage monitoring. An oscilloscope with isolated probes is essential for viewing PWM gate signals and phase currents. The Motor Control Application Board[FLVD:3]

خاتمة

إن تصميم نظم فعالة لمراقبة السيارات مع أجهزة التحكم الدقيقة في أجهزة التحكم في المركبات هو خيار عملي للمهندسين تتراوح بين الهواة والمهنيين الصناعيين، ويمكن أن تحقق التكامل الواسع النطاق، وتدني التكلفة، والنظم الإيكولوجية الإنمائية الناضجة وضعاً سريعاً وموثوقاً به، ومن خلال فهم الاحتياجات المحددة لمختلف أنواع السيارات، مما يساعد على إيجاد نماذج مصممة خصيصاً لبرمجيات PWM وDDC، وتنفيذ نماذج مصممة قوية للتحكم مثل PID أو FOC.