| 電動牙科座椅選用稀土永磁無刷直流電機驅(qū)動體系，此體系將近年來發(fā)展迅速的無刷直流電機與DSP控制技術(shù)相結(jié)合，選用一片DSP控制器完成對兩臺稀土永磁無刷直流電機的控制，具有低成本、高性能的特色。
稀土永磁無刷電機因為具有效率高、性能好、結(jié)構(gòu)簡略、散熱簡單、噪聲小等特色，滿足醫(yī)用行業(yè)對醫(yī)療器械各方面的特殊要求。因而，以稀土永磁無刷電機驅(qū)動的直線式驅(qū)動組織替代有刷電機驅(qū)動組織和單相交流異步電機驅(qū)動組織，具有杰出的社會含義及廣闊的市場前景。
電動牙科座椅具有兩個自由度，俯仰和升降。本伺服體系選用兩臺稀土永磁無刷直流電動機作為運動控制主部件，針對兩個自由度分別處以驅(qū)動。
電機控制部分僅選用一片DSP(數(shù)字信號處理器)芯片TMS320LF2407A完成對兩臺無刷電機的控制，充分利用了DSP豐富的片上資源，對兩臺電機的PWM輸入悉數(shù)選用DSP供給，省去了邏輯芯片，提高了體系的可靠性。通過SPI片內(nèi)串行外設(shè)擴展了存儲器芯片，選用FRAM(非易失性存儲器)具有掉電維護功用，完成在關(guān)電的情況下對電動座椅的方位的記憶。
電機
電機額外功率為55W，額外電壓24V，作業(yè)狀況為短時運轉(zhuǎn)，額外轉(zhuǎn)速1800rpm，規(guī)劃方式按方波規(guī)劃，電機為十二槽兩對極。槽形為梯形口扇形槽，繞組方式為三相星形六狀況，槽滿率為52%，轉(zhuǎn)子磁鋼選用粘結(jié)釹鐵硼，徑向充磁。磁鋼詳細參數(shù)如下：Br>6000Gs，Hc>5000Oe，[BH]max>8MG·Oe，Hjc>10000Oe。有限元剖析中，電機實踐電磁轉(zhuǎn)矩為0.2394N·m。
控制器
本控制器主控單元選用TI公司的DSP芯片TMS320LF2407A，主控單元需求檢測電機的電流信號和轉(zhuǎn)子方位信號，并為驅(qū)動板供給六路PWM驅(qū)動信號，因而，控制一個無刷直流電動機，需求6個PWM輸出，一路ADC轉(zhuǎn)化，三個捕獲單元。
關(guān)于TMS320LF2407A處理器，因為其有兩個事情管理器(EVA和EVB)，每個事情管理器都有3個捕獲單元并能夠輸出6路PWM，所以該芯片能夠一起直接為兩臺無刷直流電動機供給控制信號。因為控制芯片外圍電路較為老練，但其具有較大的程序存儲器，因而，相關(guān)于硬件而言，要完成針對電機的靈活控制，側(cè)重從軟件方面下手。
驅(qū)動
本電機控制體系的驅(qū)動環(huán)節(jié)電路選用全橋結(jié)構(gòu)，通過對六個功率元件的開、關(guān)的控制，對電機電壓、電流波形進行調(diào)制。通過利用TMS320LF2407A內(nèi)含的四個各自獨立的16位通用定時器、六個全比較器完成電機電壓的PWM調(diào)制。TMS320LF2407A內(nèi)含可編程死區(qū)控制，六個全比較器中的任何一個與通用定時器、死區(qū)控制單元一起用于發(fā)作一對有可編程死區(qū)和輸出極性的PWM輸出。共有十二路這樣的PWM輸出。每六個輸出能夠用來控制無刷直流電機，完成DSP對兩臺電機的控制。
選用IRF540功率管，該器材最高作業(yè)電壓為100V，最大作業(yè)電流28A，最大功率損耗150W，徹底滿足該體系功率要求；續(xù)流二極管D1～D6選用快恢二極管；電容C1～C3用來吸收直流母線上的尖峰電壓，避免過高的母線電壓擊穿功率管；電阻R2用來檢測電機的直流母線上電流，避免電機過流發(fā)作故障，該過流信號Isence通過處理后輸入到功率橋的前級驅(qū)動芯片和DSP處理器中，在過流時能夠及時封鎖門極驅(qū)動信號。
功率管的前級驅(qū)動選用IR公司的電機驅(qū)動芯片IR2130，該芯片集驅(qū)動、死區(qū)、過流維護等功用與一體，運用單電源即可完成六只功率管的驅(qū)動，運用時極為方便，特別適合于小功率驅(qū)動范疇。
軟件
依據(jù)界說的功用，軟件分為如下幾大模塊：
初始化模塊：主程序初始化模塊(_c_int0)，EVA初始化模塊(EVA_INIT)，EVB初始化模塊(EVB_INIT)；
電機發(fā)動模塊：電機A發(fā)動模塊(MOTORA_START)，電機B發(fā)動模塊(MOTORB_START)；
換向模塊：電機A換向模塊(COMMUTATION_A)，電機B換向模塊(COMMUTATION_B)；
霍爾信號捕獲模塊：電機A的霍爾信號捕獲模塊(CAPIN_A)，電機B的霍爾信號捕獲模塊(CAPIN_B)；
鍵盤剖析模塊：電機A的鍵盤輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_A)，電機B的鍵盤輸入剖析模塊(KEY_ANALYSE_B)；
PID調(diào)節(jié)模塊(_PID)，方位記憶模塊(REM)。
軟件主體選用工程上盛行的模塊化次序結(jié)構(gòu)，霍爾信號捕獲和PID調(diào)節(jié)選用中止控制方式。體系初始化完成對DSP體系寄存器、I/O端口、以及體系中止的設(shè)置，兩個電機的運轉(zhuǎn)狀況的取得由鍵盤剖析模塊取得，依據(jù)得到的狀況，決議電機是處于運轉(zhuǎn)、發(fā)動或是停轉(zhuǎn)狀況。電機運轉(zhuǎn)狀況由全局變量RUN_STATE_A和RUN_STATE_B表明，088H表明電機處于運轉(zhuǎn)狀況，00H表明電機發(fā)動，0FFH表明電機停轉(zhuǎn)。
稀土永磁無刷直流電機與DSP控制技術(shù)相結(jié)合，是無刷電機的一個重要發(fā)展方向。 |
