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        数字电位器在单片机控制变频器中的应用

        时间:2019-02-19 08:41:00来源:不详 作者:admin 点击:
        引言变频调速作为交流电机调速的主要手段已经在工业领域中应用的十分广泛其具有的调速?#27573;?#23485;稳速精度高动态响应快适用?#27573;?#24191;运行可靠等技术性能已逐步取代直流

        引言

        变频调速作为交流电机调速的主要手段已经在工业领域中应用的十分广泛其具有的调速?#27573;?#23485;稳速精度高动态响应快适用?#27573;?#24191;运行可靠等技术性能已逐步取代直流电机调速系统变频器的控制方式主要有三种1.通过变频器面板操作即通过操作面板改变频率的输出和其他运行参数;2.在变频器模拟量输入端输入010V或420mA信号,通过改变输入模拟量的大小控制变频器的输出频率;3.通过变频器的通讯口(多为RS485)进行控制第一种方式一般用于现场手动调节和参数设定后二种方式多用于自动调节和远程控制工控领域中常用的PLCDCS等控制系统都具有适用于变频器接口条件的控制模块可以方便的实现变频器的闭环自动控制在大中型的控制系统中使用较为普遍而对于一些小型实验装置和?#24230;?#24335;控制装置处理器在控制变频器之外一般还需要处理键盘输入显示屏数据采集和其它过程控制等工作这种控制要求更适合采用单片机系统作为控制核?#27169;?#32780;以PLC加操作面板的形式虽能实现功能但成本过高不宜采用

        使用单片机控制变频器可以选择后二种方式采用通讯口方式控制其优点是控制功能全面通过相应的电平转换电路适合变频器的通讯口形式(RS484/RS232/CAN等)就可与变频器进行通讯硬件简单二者间的连线数?#21487;?#36830;接方便缺点是需要了解掌握变频器的通讯协议才能进行控制编程软件设计复杂由于不同?#25918;频?#21464;频器通讯接口和通讯协议各不相同目前尚没有统一的标准只能针对一种变频器进行开发缩小了变频器?#20998;?#30340;选择?#27573;?#36866;用性受?#36739;?#21046;而对于模拟量输入控制方式则几乎在所有的变频器中都能支持虽然在功能上比较单一但可实现调速的主要功能能满足多数场合的使用要求具有普遍性

        最常用的模拟量输入调速方法是通过电位器来调节频率即改变模拟量输入的电压值达到调节转速的目的采用机械式电位器虽简单易行但易磨损长期使用不够稳定同时还有一个最大的缺陷是只适合手动调节不能实现自动调节笔者采用数字电位器替代机械式电位器在单片机的控制下不但能进行简单的手动变频调速还能根据控制要求实现PID闭环自动控制不失为一种功能全面的单片机控制变频器的好方法

        数字电位器

        笔者采用美国Xicor公司的X9221双E2POT非?#36164;?#24615;数控电位器电阻阵列端电压±5V分为64个抽头X9211包含二个电阻阵列每个阵列包含有63个电阻单元在每个单元之间和二个端点都有可?#21592;环?#38382;的抽?#36820;?#28369;动单元在阵列中的位置由用户通过二线制串行总线接口控制每个电阻阵列与一个滑动端计数寄存器和四个8位数据寄存器联系在一起这四个数据寄存器可以由用户直?#26377;?#20837;和读出滑动端计数寄存器的内容控制滑动端在电阻阵列中的位置功能框图如图1 所示

        数字电位器在单片机控制变频器中的应用

        图1 功能框图

        X9211的写入单元为8字节的E2PROM存储器写入次数105次数据保存时间100年亦即电位器抽头位置具有掉电保持功能不会因为失电而改变X9211共有3种电阻阵列值2KΩ10KΩ50KΩ可根据?#23548;?#38656;要选择;分辨率为每个电位器64个抽头;采用20引脚DIP和SOIC封装本文所以选择使用双组电位器X9221是因为控制对象除变频器外还有一组由可控硅调压控温的电加热器同样可以采用数字电位器的方法进行调控这样使用一片X9221就可实现对二个对象的控制对二者可以分别进行调节和控制互不影响因此非常适合双路输出的控制要求方便简捷一举两得

        单片机与数字电位器接口

        X9221支持I2C二线制串行总线规约与单片机的接口只需要2根I/O线单片机作为主机可按照规约规定的时序启动数据的传输并为发送和接收操作提供时钟X9221作为从机响应主机的操作从总线上接收数据或将数据送至总线上从而实现单片机对X9221的?#21015;?#25805;作硬件接口电路如图2所示

        数字电位器在单片机控制变频器中的应用



        图2中X9221的二组电阻阵列分别连接变频器调节端子和电热器调节端子在变频器接口端子中还有一个控制变频器启停的干接点由单片机P3.2口经驱动控制继电器实现与变频器模拟控制接口连?#26377;?#35201;注意的是一般变频器的输入接口的提供的电压是0-10VX9221电阻阵列的端电压相对于Vss是±5V如果按一般习惯将变频器控制接口的负极 0V与Vss连接作为公共端时那么电位器的VH端电压相对Vss将会是10V超出了允许?#27573;?#20250;造成器件损坏因此二者连接时应将变频器控制接口的正极10V与X9211的正电源Vcc电源连接作为公共端即共正极连接这样就可?#21592;?#35777;电位器的VH和VL的 端电压会在±5V的正常工作?#27573;?#20869;由于变频器采用的是整流—PWM逆变输出的工作原理在工作过程中必然会产生许多高次谐波对单片机系统的干扰较大因此二者间的连接应使用屏蔽电缆并将屏蔽层一端可靠接地;同时在X9221的输出端增加滤波容源电子网为你提供技术支持本站网址www.qj5v.com

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