Таким образом, выберем микроконтроллер stMicroelectronics, а именно stm32f по следующим причинам: имеет высокую производительность, прост в программировании.
Семейство микроконтроллеров STM32F, в котором используется ARM-ядро CORTEX-M3, - один из первых случаев внедрения 32-разрядной ARM-архитектуры в приложения управления приводами, где до этого применялись в основном 8-ми или 16-ти разрядные микроконтроллеры. В настоящее время это семейство насчитывает более 50 микроконтроллеров. На рисунке 5 приведена карта этого семейства.
Рис.5 Семейство 32-разрядных микроконтроллеров STM32F
Отличительные особенности архитектуры семейства STM32F с точки зрения задач управления приводами (помимо ARM-ядра):
Flash-память программ- от 16К до 512К, данных- от 4К до 64К.
Аналоговая подсистема. Типовым вариантом является 16 каналов 12-разрядных аналого-цифровых преобразователей. В корпусах с 144 выводами- 21 канал. Большое число каналов позволяет использовать не только аналоговые сигналы токовых датчиков двигателей, но и дополнительные сигналы от аналоговых датчиков различного назначения.
Таймерная подсистема. Число универсальных таймеров в корпусах с большим числом выводов увеличено до 6...8. Число каналов захват/сравнение- до 16...24, линий ШИМ-сигналов- до 18...28. Это позволяет реализовать управление не одним, а десятью приводами в одном микроконтроллере.
Интерфейсная система. Добавлена дополнительная линия - экономная с USB. В производительной линии USB присутствует в обязательном порядке. Увеличено общее число различных последовательных портов. Интерфейс CAN присутствует во многих моделях.
Резко увеличено число универсальных входов/выходов, что позволяет подключать большое количество внешних датчиков (аварийных, концевых выключателей и т.д).
Область применения 32-разрядных микроконтроллеров - прецизионные приводы, а именно - оборудование для точной механики, оптических систем, научного приборостроения.
Возможности приборов класса STM32F позволяют не только управлять многими приводами, увязывая работу в единый алгоритм, но и использовать при этом достаточно сложные в вычислительном отношении алгоритмы обработки.
Выбор функциональной схемы системы управления двигателем постоянного тока.
Структурная модель системы электропривода выглядит следующим образом:
Рис.6. Структурная модель системы электропривода.
Требуемые значения регулируемых переменных задаются с помощью задающего устройства.
На основании этих значений и сигналов обратной связи устройство управления формирует сигналы на силовой преобразователь (драйвер), предназначенный для создания регулирующего воздействия на электродвигатель.
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. В качестве электродвигателя используется двигатель постоянного тока.
Механическая энергия от электродвигателя передается к исполнительному механизму через механическое передаточное устройство. Оно позволяет, при необходимости, согласовать выходные параметры двигателя (частоту вращения и момент) в параметры, требуемые для приведения в движение исполнительного механизма. Например, преобразовать вращение вала двигателя в линейное перемещение каретки.
Датчики обратной связи Д1 и Д2 возвращают в устройство управления информацию, соответственно, о состоянии двигателя и исполнительного механизма. В нашем случае датчиками являются датчик тока и датчик скорости (тахометр).