3 egyszerű DC motor fordulatszám-szabályozó áramkör magyarázata

Az áramkört, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy lineárisan szabályozza a csatlakoztatott motor fordulatszámát egy csatlakoztatott potenciométer forgatásával, motorfordulatszám-szabályozó áramkörnek nevezzük.

Három könnyen felépíthető fordulatszám-szabályozó áramkör kerül bemutatásra az egyenáramú motorokhoz, az egyik a MOSFET IRF540, a másik az IC 555, a harmadik pedig az IC 556, nyomatékfeldolgozással.

1. tervezés: Mosfet alapú DC motor fordulatszám-szabályozó

Nagyon hűvös és könnyű egyenáramú motor fordulatszám-szabályozó áramköre építhető fel egyetlen mosfet, ellenállás és fazék segítségével, az alábbiak szerint:

BJT Emitter követő követése

Amint látható, a mosfet forráskövetőként vagy közös lefolyási módként van felszerelve, hogy többet megtudjon erről a konfigurációról, hivatkozni erre a bejegyzésre , amely egy BJT verziót tárgyal, ennek ellenére a működési elv ugyanaz marad.

A fenti egyenáramú motorvezérlő kialakításában az edénybeállítás változó potenciálkülönbséget hoz létre a mosfet kapuján, és a mosfet forráscsapja egyszerűen követi ennek a potenciálkülönbségnek az értékét, és ennek megfelelően állítja be a motor feszültségét.

Ez azt jelenti, hogy a forrás mindig 4 vagy 5 V lesz a kapu feszültségétől, és ezzel a különbséggel felfelé / lefelé változik, és változó feszültséget mutat 2 V és 7 V között a motoron.

Amikor a kapu feszültsége 7V körül van, a forráscsap a minimális 2V-ot táplálja a motorba, ami nagyon lassú pörgést okoz a motoron, és 7V lesz elérhető a forráscsapon, amikor a fazékbeállítás a teljes 12V-ot generálja a mosfet.

Itt egyértelműen láthatjuk, hogy a mosfet forrás tű úgy tűnik, hogy „követi” a kaput, és ezért a név forrás követője.

Ez azért történik, mert a kapu és a mosfet forráscsapja közötti különbségnek mindig 5V körül kell lennie annak érdekében, hogy a mosfet optimálisan működhessen.

Egyébként a fenti konfiguráció elősegíti a motor egyenletes sebességszabályozását, és a kialakítás meglehetősen olcsón építhető fel.

Egy BJT is használható a mosfet helyett, és valójában egy BJT nagyobb szabályozási tartományt eredményez, körülbelül 1 V és 12 V között a motoron.

Videó bemutató

Amikor a motor fordulatszámának egyenletes és hatékony szabályozásáról van szó, a PWM alapú vezérlő válik az ideális lehetőségké, itt többet megtudhatunk egy egyszerű áramkörről, amely végrehajtja ezt a műveletet.

2. tervezés: PWM DC motor vezérlés IC 555-tel

A PWM-t használó egyszerű motorsebesség-szabályozó kialakítása a következőképpen értelmezhető:
Kezdetben az áramkör táplálásakor a kioldócsap logikusan alacsony helyzetben van, mivel a C1 kondenzátor nincs feltöltve.

A fenti feltételek megindítják az oszcillációs ciklust, így a kimenet logikai szintre változik.
A nagy teljesítmény most a kondenzátort a D2-en keresztül tölti.

A tápellátás 2/3-át kitevő feszültség elérésekor a # 6 tűt kell megadni, amely az IC kiváltó küszöbértéke.
Abban a pillanatban, amikor a # 6-os tű kiváltja, a # 3-as és a 7-es tű visszaáll az alacsony logikai értékre.

Ha a # 3 érintkező alacsony, a C1 ismét megkezdi a kisütést a D1-en keresztül, és amikor a C1 feszültség feszültsége a tápfeszültség 1/3-a alá esik, akkor a # 3 és a # 7 tű ismét megnő, ami a ciklust követi és ismételje tovább.

Érdekes megjegyezni, hogy a C1-nek két diszkréten beállított útja van a töltés és kisütés folyamatához a D1, D2 diódákon, illetve a fazék által beállított ellenállókarokon keresztül.

Ez azt jelenti, hogy a C1 által a töltés és a lemerülés során tapasztalt ellenállások összege ugyanaz marad, függetlenül a pot beállításától, ezért a kimenő impulzus hullámhossza mindig ugyanaz marad.

Mivel azonban a töltési vagy ürítési periódusok az útjaik során tapasztalt ellenállási értéktől függenek, a fazék diszkréten állítja be ezeket az időtartamokat a beállításai szerint.

Mivel a töltési és kisütési periódusok közvetlenül kapcsolódnak a kimeneti munkaciklushoz, ez a fazék beállításától függően változik, formát adva a kimeneten a változó PWM impulzusoknak.

A jel / tér arány átlagos eredménye a PWM kimenetet eredményezi, amely viszont szabályozza a motor egyenáramú fordulatszámát.

A PWM impulzusokat egy mosfet kapujához vezetik, amely reagál és vezérli a csatlakoztatott motoráramot az edény beállítására reagálva.

A motoron keresztüli áramszint eldönti a sebességet, és így a poton keresztül valósítja meg a szabályozó hatást.

Az IC kimenetének frekvenciáját a következő képlettel lehet kiszámítani:

F = 1,44 (VR1 * C1)

A mosfet választható a követelmény vagy a terhelési áram szerint.

A javasolt egyenáramú motor fordulatszám-szabályozójának kapcsolási rajza az alábbiakban látható:

Prototípus:

Videóteszt-igazolás:

A fenti videoklipben láthatjuk, hogyan használják az IC 555 alapú kialakítást egy egyenáramú motor fordulatszámának szabályozására. Mint tanúja lehet, bár az izzó tökéletesen működik a PWM-ekre reagálva, és intenzitását a minimális izzástól a maximális alacsonyig változtatja, a motor nem.

A motor kezdetben nem reagál a keskeny PWM-ekre, inkább rángással indul, miután a PWM-eket lényegesen nagyobb impulzusszélességre állítják be.

Ez nem azt jelenti, hogy az áramkörnek problémái vannak, hanem azért, mert az egyenáramú motor armatúráját egy mágnespár között szorosan tartják. Az indítás megkezdéséhez az armatúrának meg kell ugrania a forgását a mágnes két pólusán, ami nem történhet meg lassú és gyengéd mozdulattal. Lökéssel kell kezdeményeznie.

Pontosan ezért van szükség a motor kezdetleges magasabb beállítására a PWM számára, és miután a forgás megindul, az armatúra kinetikus energiát nyer, és most a lassabb sebesség elérése válik szűkebb PWM-ek révén megvalósíthatóvá.

Ennek ellenére a forgatás alig mozgó lassú állapotba állítása lehetetlen a fent kifejtett ok miatt.

Megpróbáltam mindent megtenni a válasz javítása és a lehető leglassabb PWM vezérlés elérése érdekében, az első ábra néhány módosításával, az alábbiak szerint:

Ennek ellenére a motor jobb irányítást tud mutatni a lassabb szinteken, ha a motort a fogaskerekeken vagy a tárcsarendszeren keresztül terheléssel rögzítik vagy rögzítik.

Ez azért fordulhat elő, mert a terhelés csappantyúként fog működni, és segít a szabályozott mozgás biztosításában a lassabb sebesség beállításakor.

3. tervezés: Az IC 556 használata a fokozott sebességszabályozáshoz

DC motor sebességének változása úgy tűnik, hogy nem olyan nehéz, és rengeteg áramkört találhat hozzá.

Ezek az áramkörök azonban nem garantálják az állandó nyomatékszinteket alacsonyabb motorfordulatszám mellett, így a működés meglehetősen hatástalan.

Ráadásul nagyon alacsony fordulatszámon, az elégtelen nyomaték miatt, a motor hajlamos elakadni.

Egy másik komoly hátrány, hogy ezekhez az áramkörökhöz nem tartozik motorfordító funkció.

A javasolt áramkör teljesen mentes a fenti hiányosságoktól, és képes a lehető legkisebb fordulatszám mellett is magas nyomatékszinteket létrehozni és fenntartani.

Áramkör működtetése

Mielőtt megvitatnánk a javasolt PWM motorvezérlő áramkört, szeretnénk megtanulni az egyszerűbb alternatívát is, amely nem annyira hatékony. Mindazonáltal meglehetősen jónak tekinthető mindaddig, amíg a motor terhelése nem nagy, és mindaddig, amíg a sebességet nem csökkentik minimális szintre.

Az ábra bemutatja, hogyan lehet egyetlen 556 IC-t használni a csatlakoztatott motor fordulatszámának szabályozására, nem térünk ki a részletekre, ennek a konfigurációnak az egyetlen figyelemre méltó hátránya, hogy a nyomaték egyenesen arányos a motor fordulatszámával.

Visszatérve a javasolt nagy nyomatékú fordulatszám-szabályozó áramkör kialakításához, itt két 555 IC-t használtunk egy vagy inkább egyetlen IC 556 helyett, amely két 555 IC-t tartalmaz egy csomagban.

Kördiagramm

Főbb jellemzői

Röviden a javasolt DC motor vezérlő a következő érdekes funkciókat tartalmazza:

A sebesség folyamatosan változtatható, nulla és maximum között, megtorpanás nélkül.

A fordulatszámot soha nem befolyásolják a sebességi szintek, és minimális sebességnél is állandó marad.

A motor forgása a másodperc töredéke alatt megfordítható vagy megfordítható.

A sebesség a motor forgásának mindkét irányában változó.

A két 555 IC két külön funkcióval vannak kijelölve. Az egyik szakasz egy astable multivibratorként van konfigurálva, amely 100 Hz-es négyzethullámú órákat generál, amelyet a csomagban lévő előző 555 szakaszba táplálnak.

A fenti frekvencia felelős a PWM frekvenciájának meghatározásáért.

A BC 557 tranzisztort állandó áramforrásként használják, amely a szomszédos kondenzátort kollektorkarján töltve tartja.

Ez fűrészfog-feszültséget alakít ki a fenti kondenzátoron, amelyet az 556 IC-n belül összehasonlítanak a mintafeszültséggel, amelyet a bemutatott tűkimeneten kívül külsőleg alkalmaznak.

A külsőleg alkalmazott mintafeszültség egy egyszerű 0-12 V-os változó feszültségű tápegységből származhat.

Ezt az 556 IC-re alkalmazott változó feszültséget a kimeneten lévő impulzusok PWM-jének megváltoztatására használják, amelyet végül a csatlakoztatott motor fordulatszám-szabályozására használnak.

Az S1 kapcsolót arra használjuk, hogy szükség esetén azonnal megfordítsa a motor irányát.

Alkatrész lista

• R1, R2, R6 = 1K,
• R3 = 150K,
• R4, R5 = 150 Ohm,
• R7, R8, R9, R10 = 470 Ohm,
• C1 = 0,1uF,
• C2, C3 = 0,01 uF,
• C4 = 1uF / 25VT1,
• T2 = TIP122,
• T3, T4 = TIP127
• T5 = BC557,
• T6, T7 = BC547,
• D1 --- D4 = 1N5408,
• Z1 = 4V7 400mW
• IC1 = 556,
• S1 = SPDT kapcsoló

A fenti áramkört a következő motorvezérlő áramkör inspirálta, amelyet régen publikáltak az elecktor electronic India magazinban.

A motor nyomatékának szabályozása az IC 555 segítségével

Az első motorvezérlő diagramot sokkal egyszerűbbé tehetjük, ha DPDT kapcsolót használunk a motor megfordításához, és emitterkövető tranzisztort használunk a sebességszabályozás megvalósításához, az alábbiak szerint:

Precíziós motorvezérlés egyetlen op erősítő segítségével

Egy egyenfeszültség rendkívül kifinomult vagy bonyolult vezérlése motorot op-amp és tacho-generátor felhasználásával lehet elérni. Az op-amp feszültségre érzékeny kapcsolóként van felszerelve. Az alábbiakban bemutatott áramkörben, amint a tacho-generátor kimenete alacsonyabb, mint az előre beállított referenciafeszültség, a kapcsoló tranzisztort be kell kapcsolni, és 100% -os energiát biztosít a motor.

Az op erősítő kapcsolási hatása csak néhány millivolttal történne a referenciafeszültség körül. Szüksége lesz kettős tápegységre, amely lehet, hogy csak stabilizálva van.

Ez a motorvezérlő fokozatmentesen állítható tartományt biztosít, anélkül, hogy bármilyen mechanikai gondot okozna.

Az op erősítő kimenete csak a tápvezeték sínek szintjének +/- 10% -a, így kettős emitterkövető alkalmazásával hatalmas motorsebességek szabályozhatók.

A referenciafeszültséget lehet rögzíteni termisztorokon vagy LDR-en keresztül. A kapcsolási rajzon feltüntetett kísérleti összeállítás RCA 3047A op erősítőt és 0,25 W 6 V motort használt tacho-generátorként, amely 4 V körül 13000 fordulat / perc sebességgel generált a tervezett visszajelzés.