Razvoj digitalnog upravljačkog uređaja za Laboratorij učinske elektronike Matija Komorski

SADRŽAJ Digitalni sustav za upravljanje učinskim pretvaračima Istosmjerni, jednofazni sinusni i trofazni sinusni bipolarni i unipolarni PWM signal Podešavanje parametara PWM-a Korisničko sučelje Simulacija Testiranje

Delfino C28343 controlCARD Proizvođač: Texas Instruments Frekvencija radnog takta: 200Mhz Napon napajanja: 3.3V Memorija: 260KB RAM 64KB EEPROM 16-bitne memorijske lokacije Floating-Point Unit Tri 32-bitna timera 88 GPIO pinova

Delfino C28343 controlCARD Serijska komunikacija: I2C, CAN, SPI, SCI PWM moduli: 9 ePMW (engl. Enhanced PWM) jedinica HR-PWM (engl. High-Resolution PWM) Za frekvencije veće od 500kHz Rad sa enkoderom: eQEP ( engl. enhanced Quadrature Encoder) jedinica

ePWM jedinica Podjedinice jednog PWM kanala: Svaki kanal ima 2 izlaza: Time-Base Counter-Compare Action-Qualifier Dead band PWM chopper Trip zone Event-trigger Svaki kanal ima 2 izlaza: EPWMA i EPWMB (2 GPIO pina) Međusobno komplementarni

Time-Base podjedinica Definiranje oblika, frekvencije i amplitude signala nosioca Oblik signala: CTRMODE bitovi TBCTL registra TBPRD registar TBCLK registar CLKDIV i HSPCLKDIV bitovi TBCTL registra SYNCOSEL bitovi TBCTL registra TBPHS registar

Action-Qualifier Event-Trigger Određuje promjene stanja izlaza pinova Promjene stanja pinova u trenutku izjednačavanja referentnog i signala nosioca (Counter-Compare) Određuje događaj koji izaziva sklopovske prekide U trenutnoj implementaciji u trenutku kada iznos vremenskog brojila dosegne vrijednost u usporednom registru CMPA Prekidni potprogram ima više vremena za izračunavanje i postavljanje novih vrijednosti usporednih registara

I2C jedinica Za komunikaciju sa LCD prikaznikom: Posredno preko PCF8574T čipa za pretvorbu serijske komunikacije u paralelni 2-žična serijska sabirnica za slanje i primanje 8-bitnih podataka Radna frekvencija: 7 – 12 MHz Dobiva se skaliranjem frekvencije signala takta procesora Ugrađena sklopovska podrška za red: I2CDXR registar -> FIFO red veličine 16 bajtova Oslobađanje procesora od čekanja I2C jedinice

LCD prikaznik Širina zaslona: 20 znakova Visina zaslona: 4 reda Pin Uloga pina Vss Masa Vdd Napon napajanja V0 Podešavanje kontrasta RS Izbor registra za upis R/W Smjer komunikacije (pisanje/čitanje) E Omogućavanje komunikacije DB0 – DB7 podatkovnog bajta 0 – 7 A Anoda LED-ice pozadinskog osvjetljenja K Proizvođač: Shenzen Eone Electronics Tip: 204A Sučelje: 16-bitno ili 14- bitno paralelno Komunikacija industrijski standardiziranim naredbama Širina zaslona: 20 znakova Visina zaslona: 4 reda

Rotacijski enkoder Proizvođač: Alps 3-pinski rotacijski enkoder Pozitivan i negativan smjer rotacije A i B pinovi: Spojeni preko podiznih otpornika na GPIO pinove (Visoka razina) Na masu propusnom polarizacijom fotodioda (Niska razina)

Simulacija Korištenjem programskog alata Plexim PLECS Provedene simulacije za PWM: Istosmjernu modulacija Bipolarnu sinusnu modulaciju Unipolarnu sinusnu modulaciju Mjereni: Izlazni napon i struja Referentni napon RL trošilo: R1=20Ω, L1=64mH Izvor: 50V DC

SIMULACIJA - DC

SIMULACIJA – SINUS BIPOLARNO

SIMULACIJA – SINUS UNIPOLARNO

Code Composer Studio Integrirano razvojno okruženje proizvođača Texas Instruments Mogućnost nadzora tijeka programa: Korištenjem „Debug” alata Praćenje stanja varijabli Praćenje naredbi izvornog koda Praćenje asemblerskog koda Bitno je podesiti postavke linkera: Dodjela memorije za „stack” i „heap”

Programska podrška config.h: Konfiguracijska datoteka U obliku macro naredbi Brojevi pinova tipkala i enkodera, tekst za prikaznik, itd… Podešavanje višekorisničkog rada (maksimalno 3 korisnika) Dodjeljivanje identifikacijske oznake korisniku (pozicija u polju) task_deque datoteke: podrška za red zadataka U glavnoj petlji se čita i izvršava sljedeći zadatak

user.h definira strukture User i Interface: Korisničko sučelje: os datoteke: Podrška za semafore Koriste se kao sredstvo blokiranja tipki inicijalizacija resursa programske podrške i procesora te inicijalizacija pinova user.h definira strukture User i Interface: Struktura User: ID broj, broj PWM modulacija sučelje preko Interface strukture PWM modulatori preko strukture Pwm Struktura Interface: Podatci i resursi vezani za korisničko sučelje Kontrolira komunikaciju korisnika sa sklopovskim resursima procesora Prikazivanje izbornika na LCD Sadrži vremensko brojilo, polje dodijeljenih tipki, pokazivač na enkoder, ekran i izbornik Korisničko sučelje: Tipka za gore Tipka za dolje Tipka za odabir Tipka za povratak Tipka za zaustavljanje Nemaskirajući sklopovski prekid Enkoder menu datoteke: Definiraju pojedini prikaz na ekranu Definiraju strukturu Menu: tip izbornika naslov polje dodijeljenih opcija trenutnu poziciju u izborniku pokazivač na podatak pokazivač na prethodni izbornik

Izbornici Početni izbornik Glavni izbornik PWM izbornik Izbornik s PWM parametrima Po jedan izbornik za svaki od parametara modulacije Izbornik za dojavu pogreške Zaustavni izbornik

Mjerenja Provedena su u Laboratoriju učinske elektronike Modulacije signala snimane su osciloskopom Provedena mjerenja za: Istosmjernu modulaciju, unipolarnu i bipolarnu sinusnu modulaciju RL trošilo: Izvor: ≈50V DC R=20Ω, L=64mH

mJERENJA – dc1

mjerenja – dc2

mJERENJA – SINUS BIPOLARNO1

mjerenja – SINUS BIPOLARNO2

SIMULACIJA – SINUS unipolarno

ZaključaK Predstavljena prva verzija sustava za digitalno upravljanje U daljnjem radu ostvariti poboljšanja sustava Kvazipravokutna modulacija Unaprijeđivanje korisničkog sučelja (eng/hrv) Mjerenje izlaznih struja pretvarača Korekcija faktora snage Regulacija brzine vrtnje motora