Comandă a unui motor de curent continuu cu ajutorul unui microcontroler

Tema proiectului

Sa se proiecteze un sistem de comanda a unui motor de curent continuu cu ajutorul unui microcontroler din familia 8051, care sa contina:

- o tastatura mecanica care preia comenzile;

- un afisaj LCD pe care se va afisa numarul de rotatii pe minut ale motorului;

- un driver pentru motorul de curent continuu;

- un microcontroler din familia 8051

- curentul de curent continuu

I. Introducere

Microcontrolerele reprezinta un domeniu in continua schimbare si dezvoltare, care se impune din ce in ce mai mult în aplicatiile industriale si comerciale. De-a lungul timpului s-au dezvoltat o mare varietate de microcontrolere (familiile PIC, ATMEL, INTEL), depinzand in primul rand de aplicatia pentru care sunt create (de la comanda unui motor, controlul unui cuptor de microunde sau decodarea mp3), de firma care le produce (Atmel, Intel, Motorola, etc), de perifericele de care dispun (porturi de diferite tipuri – UART, serial, paralel, I2C, USB) sau pe care le pot suporta (frecventa quartz-ului extern, etc.).

Aceast proiect trateaza problema mentinerii constante a turatiei unui motor de curent continuu, turatie prescrisa de utilizatorul sistemului cu ajutorul unei tastaturi si urmarita pe un afişor LCD.

Schema bloc a sistemului proiectat este prezentata in figura 1, de mai jos:

- Schema bloc a sistemului proiectat

II. Motorul de curent continuu

Un motor electric (sau electromotor) este un dispozitiv ce transforma energia electrica în energie mecanica. Transformarea inversa, a energiei mecanice in energie electrica, este realizata de un generator electric. Nu exista diferente de principiu semnificative intre cele doua tipuri de masini electrice, acelasi dispozitiv putand indeplini ambele roluri în situatii diferite.

Principiul de funcţionare: Majoritatea motoarelor electrice functioneaza pe baza fortelor electromagnetice ce acţioneaza asupra unui conductor parcurs de curent electric aflat in camp magnetic. Exista insă si motoare electrostatice construite pe baza forţei Coulomb si motoare piezoelectrice

Motoarele electrice pot fi clasificate după tipul curentului electric ce le parcurge:

- Motor de curent continuu

- Motor de curent alternativ

- Motor de inductie (asincron)

- Motor sincron

Elemente constructive: indiferent de tipul motorului, acesta este construit din doua parţi componente: stator şi rotor. Statorul este partea fixa a motorului, in general exterioara, ce include carcasa, bornele de alimentare, armatura feromagnetica statoric si înfasurarea statorica. Rotorul este partea mobila a motorului, plasata de obicei in interior. Este format dintr-un ax si o armătura rotorica ce sustine înfasurarea rotorica. Intre stator si rotor exista o portiune de aer numita intrefier ce permite miscarea rotorului fata de stator. Grosimea intrefierului este un indicator important al performantelor motorului.

Figura 2 - Elementele unui motor

Motorul de curent continuu a fost inventat în 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemanator. Astfel, a putut observa ca masina se roteste, realizand conversia energiei electrice absorbite de la generator.

Motorul de curent continuu are pe stator polii magnetici si bobinele polare concentrate care creeaza campul magnetic de excitatie. Pe axul motorului este situat un colector ce schimba sensul curentului prin infasurarea rotorica astfel încât câmpul magnetic de excitatie sa exercite în permanentă o fortă fata de rotor.