Esercitazione N
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Corso di LABORATORIO DI AZIONAMENTI ELETTRICI Esercitazione sperimentale n.7 Scopo dell’esercitazione: Progettazione e realizzazione di un chopper step-down in grado di pilotare un motore in corrente continua di piccola taglia. Materiale utilizzato: Oscilloscopio, alimentatore da laboratorio, bread-board, IC NE555, IC TL082, transistor BD135, transistor BD136, mosfet IRF530N, condensatori, resistenze. V V V t Oscillatore V t Integratore t Driver Comparatore t Vcontrollo +Vcc VRIF Dispositivi di potenza V t -Vcc Fig.1 - Schema a blocchi del controllo di un chopper Valimentazione 12VCC Tabella 1- Dati di targa del motore Iassorbita giri/minuto 185mA 330 Carico nominale 37,5mNm Il chopper che si dovrà realizzare deve essere in grado di variare la velocità del motore ma non il senso di rotazione; ciò semplifica molto la topologia del convertitore che richiederà l'utilizzo di un solo mosfet (Fig.2). D1 M VCC Controllo del Chopper RG Mosfet Fig.2 - Schema del chopper da realizzare Prova 1: Progettazione e realizzazione di un oscillatore. La prova consiste nel progettare e realizzare un oscillatore che generi un segnale TTL compatibile (0÷5V). Tensione 5V T1 tempo T2 T Fig.3 - Segnale generato dall'oscillatore Procedura: Si realizza su una bread-board il circuito mostrato in figura 4. Utilizzando le (2) si dimensionino i componenti in modo da generare un segnale a 6kHz e dutycycle del 50% circa. T0 = 0,693( R1 + 2 R2 )C1 T2 = 0,693 × R2 × C1 T1 = 0,693 × ( R1 + R2 ) × C1 con R1<<R2 5V 8 1 2 VOUT NE555 R1 7 R2 3 6 4 5 100nF C1 Fig.4 - Oscillatore con NE555 (2) Prova 2: Realizzazione dell' integratore. La prova consiste nel progettare un integratore e verificarne il comportamento. Procedura: Dato il segnale a onda quadra generato dall'oscillatore realizzato in precedenza, utilizzando le (1) si dimensionano i componenti R1, R2,C, in modo tale da ottenere in uscita un segnale triangolare. C VOUT R2 +5V +15V R1 v2 VIN V0UT IC +15V v1 + -15V 0 tempo -15V (a) (b) Fig.5 - (a) Schema elettrico dell'integratore - (b) Segnale di uscita di un integratore con ingresso a onda quadra fc = 1 2πR2 C fi = 1 2πR1C (1) Gdb Comportamento proporzionale Comportamento integratore fc fi f Fig.6 - Caratteristica ingresso-uscita dell'integratore Prova 3: Realizzazione del comparatore. La prova consiste nel realizzare un comparatore che compari il segnale triangolare generato dall'integratore con un segnale di riferimento costante. Procedura: Si realizzi su bread-board lo schema mostrato in figura 7. Il segnale triangolare generato dal blocco integratore, viene confrontato mediante un amplificatore operazionale con una tensione costante regolabile tramite un potenziometro. Il risultato del confronto è un segnale a onda quadra di ampiezza +Vcc÷-Vcc, dove Vcc è la tensione con cui viene alimentato l'amplificatore operazionale. 5V C R2 8 1 +15V 7 2 NE555 VOUT R1 R2 R1 v2 6 3 5 100nF v1 C1 V'0UT IC +15V 4 + -15V -15V +15V v2 V''0UT IC +5V v1 + -15V Fig.6 - Schema elettrico totale del generatore PWM tensione +Vcc Vriferimento tempo -Vcc Fig.7 - Risultato del confronto tra il segnale di riferimento e il segnale triangolare
