УДК 620.92
Сингулярный
метод
формирования
сигналов
широтно-импульсной
модуляции
А. А. Шабронов
shabronov@ngs.ru
Приведено
описание
формирования
сигналов
широтно-импульсной
модуляции
созданием
сингулярной
последовательностью
ансамбля
сигналов. Это позволяет
уменьшить
затраты на
разработку
аппаратного
сопряжения и
использовать
широко
распространенный
программно-аппаратный
протокол обмена
rs-485.
В
данной
работе показано
использование
метода для
управления
двигателями
постоянного
тока.
Ключевые
слова: rs-485, ШИМ
управление,
электромоторы
постоянного
тока.
1. Исходные
сигналы для
создания ШИМ
Для
формирования
сигнала ШИМ
от rs-485 в
самом
простом
случае можно
передавать
коды
сигналов x00
до xFF (0000-0000 и
1111-1111 в битовой
записи). Весь
ансамбль
состоит из 9
сигналов x00, x01, x03, x07,
x0F, x1F, x3F, x7F, xFF.
На
рисунке 1
приведена
последовательность
5 байт x00.
На всех
диаграммах отображается
по оси
X-время,
по оси Y-
напряжение
на выходной
шине D+
относительно
общей шины
питания. Противофазное
напряжение
формируется
на D- [Л1]. Средний
ток
определяется, как
средний ток
в нагрузке на
шине rs-485.
Очевидно,
что средний
(интегральный)
ток на
нагрузке при последовательности
всех x00
будет
минимальный.
И
максимальный
ток, можно сформировать
при передаче
последовательности
сигналов xFF. Промежуточный
ток
формируют
сигналы имеющегося
ансамбля. На
рисунке 2
показана
последовательность
для x07
(0000-0111).
Подсчет
проводим по
тактовым
интервалам. Период
состоит из 8
бит, 1-го стартового
интервала и 1-го
стопового
интервала.
Всего 10.
Время
передачи
сигнала может
меняться от 1-го
тактового
интервала –
это стартовый
интервал и
передача
кода x00.
До 9 – передается
код xFF.
Отношение
сигнала к
периоду (коэффициент
скважности) варьируется
от 1/ 10 и до 9/ 10. Итого 9
значений
выходного
тока. На
рисунке 3
показана
зависимость
выходного
тока от
передаваемого
кода.
2. Формирование
сингулярных
сигналов для
создания ШИМ
·
Сингуля́рность от лат.
singularis —
единственный,
особенный:
сингулярность
в философии
(от лат.
singularis —
единственный)
—
единичность
существа, события,
явления;
Для
увеличения
точности
необходимо
сформировать
такой
ансамбль
сигналов, что
бы средний (интегральный)
ток был
уникальный,
т.е.
сингулярный. Рассмотрим
формирование
среднего
тока для
серии
сигналов из 8
байт. Период для
учета
среднего
тока состоит
из 8 байт, это 10*8
тактовых
интервалов. Получается, что
градация
скважности
меняется от
8 /80 до 72/80 на
интервале в 8
байт.
Использование
серии из 8
байт
увеличивает градацию
среднего (интегрального)
тока с 9 до 8*9=72
ступеней. А
использование
80 байт в серии
увеличивает градацию
до 80*9=720
ступеней. Таким
образом,
увеличивая
количество
байт в серии,
точность
можно
повысить до
любой
заданной разумной
величины.
3. Практическая
реализация
метода для
управления
скоростью
двигателя
постоянного
тока.
Схема управления двигателем представлена на рисунке 5.
Программа
управления для
операционной
системы Windows, использующая
данный метод,
размещена на
сайте
автора
по адресу: http://shabronov_s2.dyn-dns.ru/temp/temp/test_monsys.zip и
доступна без
ограничений.
Описание
работы с программой
приведено в [Л3]
Дано управление
двумя
моторами
постоянного
тока, для
решения
задачи
управления
спортивными
тренажерами.
Литература
1.
Описание
стандарта rs-485
[Электронный
ресурс]. URL:
http://ru.wikipedia.org/wiki/RS-485
2.
Интерфейсы
rs-485
[Электронный
ресурс]. URL: http://www.bookasutp.ru/Chapter2_3.aspx
3.
Описание
работы с
программой
управления скоростью
двигателем
постоянного
тока URL: http://90.189.213.191:4422/temp/tenis_bam_v2/
4.
Описание
конверторов
интерфейсов usb-rs-485. URL: http://icbcom.ru/store/converters/icb-usb-02.html
5.
Технические
данные
транзисторов
кт-829. URL: http://lib.chipdip.ru/031/DOC001031308.pdf
Дата
документа: 5
марта 2015 года, г.
Новосибирск
Электронный
адрес: http://www.shabronov.narod.ru/temp/singular_v1/singular_v1.doc
Автор
Шабронов
Андрей
Анатольевич, аспирант
кафедры ТЭ
СибГУТИ , тел.
+7-913-905-8839, e-mail: shabronov@ngs.ru