Для многих приложений, таких как медицинская терапия, магнитные мешалки и индукционный нагрев, требуется вращающееся магнитное поле, которое можно создать, присоединив несколько постоянных магнитов к двигателю постоянного тока. Этот метод сопряжен с рядом проблем, включая шум и необходимость обслуживания движущихся частей. В предлагаемой статье описано, как вместо этого можно использовать микроконтроллер и полномостовой драйвер для создания переменных магнитных полей без механических элементов. Конструкция не требует обслуживания, не подвержена износу и обеспечивает высокоточное регулирование скорости. Однако для получения мощного магнитного возбуждения требуются большие сердечники.
Можно возбуждать стационарную магнитную катушку переменным током, который индуцирует северный полюс и южный полюса, меняющие свое положение с частотой сигнала возбуждения. Количество полюсов можно увеличить, реализовав конфигурацию с бóльшим количеством магнитных катушек. На Рисунке 1 показано практическое расположение катушек и типичные формы сигналов возбуждения. Обратите внимание, что выводы каждой пары катушек соединяются встречно-последовательно, чтобы магнитные поля всегда имели разную полярность.
 |
|
| Рисунок 1. | Две пары магнитных катушек и формы подаваемых на них сигналов возбуждения показывают, как можно генерировать вращающееся магнитное поле. |
Управлять индуктивными нагрузками могут многие микросхемы. В этой схеме используется микросхема сдвоенного полномостового драйвера L6204. Каждый мост состоит из четырех DMOS транзисторов с сопротивлениями открытых каналов 1.2 Ом. Переключениями транзисторов драйвера управляет микроконтроллер PIC16F628 (Рисунок 2). Типичные формы сигналов, изображенные на Рисунке 3, показывают, как возбуждается каждая цепь.
 |
|
| Рисунок 2. | Схема состоит из полномостового драйвера и микроконтроллера. |
Чтобы обеспечить правильное управление транзисторами верхнего плеча драйверов, на них подается напряжение, превышающее напряжение питания на выводе 20 микросхемы IC2. Это напряжение создается зарядовым насосом, образованным конденсаторами C1 и C2 и диодами D1 и D2. Входы IN1, IN2, IN3, IN4, ENABLE1 и ENABLE2 позволяют независимо управлять каждым из четырех полумостов.
 |
|
| Рисунок 3. | Формы сигналов показывают, как возбуждается каждая цепь. |
Прерывания от таймера микроконтроллера с высокой точностью формируют сигналы IN1 - IN4. Если использовать кварцевый резонатор с частотой 10 МГц и зафиксировать постскейлер на значении, равным восьми, счетчик микроконтроллера будет увеличивается каждые 3.2 мкс: 1/((10 МГц/четыре инструкции)/восемь). Учитывая, что прерывания генерируются при переполнении счетчика, а максимальное значение счетчика достигает 65,535, или 16 бит, можно запрограммировать интервалы прерываний, равные 3.2 мкс и 210 мс: 3.2×65,535.
Из этого широкого диапазона интервалов прерываний программа микроконтроллера позволяет пользователю выбрать предзаряд в небольшом поддиапазоне частот, разделенном на 10 уровней, что означает, что прерывания должны варьироваться в хорошем для данного приложения диапазоне от 49.89 до 60.45 мкс. Расчет новой частоты прерываний прост; он включает уровень, максимальную частоту и промежуток между уровнями, который является постоянной величиной, используемой в вычислениях.
Купить PIC16F628 на РадиоЛоцман.Цены
