單片機(jī)控制微型調(diào)速氣泵的調(diào)速系統(tǒng)

1、單片機(jī)控制微型調(diào)速氣泵的調(diào)速系統(tǒng)摘要：本文提出了無刷直流電機(jī)的可調(diào)速微型氣泵的調(diào)速系統(tǒng)的單片機(jī)控制方案，由于采用了單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，通過軟件來實(shí)現(xiàn)雙閉環(huán)調(diào)速的控制，使調(diào)速性能得到提 高。通過恒載荷調(diào)速和變載荷恒速試驗(yàn)，表明單片機(jī)控制微 型調(diào)速氣泵的調(diào)速系統(tǒng)具有良好的調(diào)速性能。關(guān)鍵詞：單片機(jī)，微型調(diào)速氣泵， 無刷電機(jī)， 調(diào)速，數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)1、基本原理與結(jié)構(gòu) 眾所周知，各類微型氣泵中，直流電機(jī)微型氣泵的調(diào)速 性能就性價比而言是最理想的，但普通有刷電機(jī)氣泵的電刷 （換向器 ）的壽命、維護(hù)、可靠性等問題沒有得到很好解決， 因此，人們一直尋求一種既具有直流電機(jī)調(diào)速性能好，又不 受電刷技術(shù)限

2、制的新型可調(diào)速的微型氣泵。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷成熟和價廉，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用 于工業(yè)控制的各個環(huán)節(jié)。 本文方案在觸發(fā)控制和管理 PID 調(diào) 節(jié)系統(tǒng)中都利用了單片機(jī)技術(shù)，本方案的結(jié)構(gòu)框圖如圖所 示。管理 PID 調(diào)節(jié)單片機(jī)系統(tǒng)用于鍵盤的輸入輸出和顯示 輸出管理，以及調(diào)速算法的實(shí)現(xiàn)。調(diào)速算法的輸入量為調(diào)速氣泵的 FG 反饋脈沖信號，調(diào)速算法的輸出為用于控制泵轉(zhuǎn) 速的 PWM 信號。2、調(diào)速系統(tǒng)本系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)環(huán)采用數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)，是一個雙閉環(huán) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速控制單片機(jī)根據(jù)微型氣泵反饋的 FG 信號來 確定轉(zhuǎn)速變量，計(jì)算出相應(yīng)的誤差量和控制量來控制單片機(jī) 系統(tǒng)輸出的 PWM 占空比，實(shí)現(xiàn)調(diào)速氣泵的

3、調(diào)速、修正。速 度調(diào)節(jié)環(huán)能實(shí)現(xiàn)微型氣泵電機(jī)轉(zhuǎn)速迅速、準(zhǔn)確地跟隨給定轉(zhuǎn) 速的變化，并使氣泵電機(jī)轉(zhuǎn)速不受其它因素的干擾影響。電 流調(diào)節(jié)環(huán)使電機(jī)轉(zhuǎn)速不受負(fù)荷變化的影響。3、性能測試為了驗(yàn)證上述調(diào)速系統(tǒng)的各項(xiàng)性能， 采用 VLK4506 （進(jìn) 口完整版）調(diào)速氣泵與系統(tǒng)相連，測試了在不同負(fù)載情況下 的該微型氣泵的性能。所用微型調(diào)速氣泵 VLK4506 的參數(shù) 如下：電源，直流12V，空載峰值流量6L/min，極限真空度 45KPa，制造商：成都?xì)夂C(jī)電（因氣海的調(diào)速氣泵在高端 領(lǐng)域使用最廣泛，故而采用它測試。目前還未見國外品牌有 配置無刷電機(jī)并且?guī)?PWM 調(diào)速和 FG 反饋信號的微型氣 泵）。3.1 、恒負(fù)載調(diào)速 在恒負(fù)載情況下，微型氣泵的轉(zhuǎn)速能平穩(wěn)地調(diào)節(jié)到設(shè)定轉(zhuǎn)速（由鍵盤設(shè)定 ），測試中可變速范圍為 500rpm 到 2400rpm 。快 速拉升和快速下降 （轉(zhuǎn)速變化在 200 轉(zhuǎn)/10 秒以上 ）時，達(dá)到設(shè) 定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)速波動 24次后進(jìn)入恒速（設(shè)定轉(zhuǎn)速）。在平穩(wěn) 拉升和下降 （轉(zhuǎn)速變化在 200rpm 以下 ）時，基本上沒有轉(zhuǎn)速波 動現(xiàn)象。3.2、變負(fù)載穩(wěn)速 在微型氣泵轉(zhuǎn)速設(shè)定值不變的情況下，改變負(fù)載大小， 泵速的穩(wěn)定性能良好。在負(fù)荷平穩(wěn)變化（每 10 秒內(nèi)平穩(wěn)增加或減少當(dāng)前載荷的