Pojasnjeno 3 preprosta vezja krmilnika hitrosti enosmernega motorja

Vezje, ki uporabniku omogoča linearno krmiljenje hitrosti priključenega motorja z vrtenjem pritrjenega potenciometra, se imenuje vezje regulatorja hitrosti motorja.

Tu so predstavljena 3 enostavna vezja regulatorjev hitrosti za enosmerne motorje, eno z uporabo MOSFET IRF540, drugo z IC 555 in tretje koncept z IC 556 z obdelavo navora.

Zasnova št. 1: Krmilnik hitrosti enosmernega motorja na osnovi Mosfet-a

Zelo kul in enostavno vezje krmilnika hitrosti enosmernega motorja bi lahko zgradili z uporabo samo enega mosfet-a, upora in lonca, kot je prikazano spodaj:

Uporaba sledilca BJT oddajnika

Kot je razvidno, je mosfet nameščen kot privrženec vira ali običajni način odvajanja, če želite izvedeti več o tej konfiguraciji, lahko glej to objavo , ki obravnava različico BJT, kljub temu načelo dela ostaja enako.

Pri zgornji zasnovi krmilnika enosmernega motorja nastavitev lonca ustvarja različno potencialno razliko med vrati mofet-a, izvorni pin MOS-a pa preprosto sledi vrednosti te potencialne razlike in temu prilagodi napetost na motorju.

To pomeni, da bo vir vedno 4 ali 5 V, ki zaostaja za napetostjo vrat in se s to razliko spreminja navzgor / navzdol, kar predstavlja različno napetost med 2 V in 7 V na motorju.

Ko je napetost vrat okoli 7V, bo izvorni zatič napajal motorja z najmanj 2V, kar bo povzročilo zelo počasno vrtenje motorja, 7V pa bo na voljo čez izvorni zatič, ko bo nastavitev lonca ustvarila celotnih 12V čez vrata vhoda. mosfet.

Tu lahko jasno vidimo, da se zdi, da izvorni pin MOSFET-a 'sledi' vratom in s tem tudi sledilcu imena vira.

To se zgodi, ker mora biti razlika med vhodom in izvornim zatičem MOSFET-a vedno okoli 5 V, da se MOSFET lahko optimalno obnaša.

Kakorkoli že, zgornja konfiguracija pomaga pri nemotenem uravnavanju hitrosti na motorju, zasnovo pa bi lahko zgradili precej poceni.

Namesto MOSFET-a bi lahko uporabili tudi BJT, v resnici pa bi BJT ustvaril večji obseg nadzora od približno 1V do 12V čez motor.

Video predstavitev

Ko gre za enotno in učinkovito krmiljenje hitrosti motorja, postane krmilnik s PWM idealna možnost, tukaj bomo izvedeli več o preprostem vezju za izvedbo te operacije.

Zasnova št. 2: PWM krmiljenje enosmernega motorja z IC 555

Zasnovo preprostega regulatorja hitrosti motorja s PWM lahko razumemo takole:
Ko je vezje napajano, je sprožilni zatič v logično nizkem položaju, saj kondenzator C1 ni napolnjen.

Zgornji pogoji sprožijo nihajni cikel, zaradi česar se izhod spremeni v logično visoko.
Visok izhod zdaj prisili kondenzator, da se polni prek D2.

Ko dosežete napetost, ki je 2/3 napajalnika, zatič # 6, ki je prag sprožilcev IC.
V trenutku, ko se sproži zatič št. 6, zatiči št. 3 in zatiči št. 7 se vrnejo na nizko logiko.

Z nizkim zatičem 3 se C1 spet začne prazniti preko D1 in ko napetost na C1 pade pod raven, ki je 1/3 napajalne napetosti, postaneta pin 3 in pin 7 spet visoka, zaradi česar sledi cikel in ponavljaj naprej.

Zanimivo je omeniti, da ima C1 dve diskretno nastavljeni poti za postopek polnjenja in praznjenja preko diod D1, D2 in skozi uporovne ročice, ki jih nastavi lonec.

Pomeni, da vsota uporov, s katerimi se sreča C1 med polnjenjem in praznjenjem, ostane enaka, ne glede na to, kako je nastavljen lonec, zato valovna dolžina izhodnega impulza vedno ostane enaka.

Ker pa so obdobja polnjenja ali praznjenja odvisna od vrednosti upora na njihovih poteh, lonec diskretno nastavi ta časovna obdobja glede na svoje prilagoditve.

Ker so obdobja polnjenja in praznjenja neposredno povezana z izhodnim delovnim ciklom, se spreminja glede na nastavitev lonca in daje obliko predvidenim različnim impulzom PWM na izhodu.

Povprečni rezultat razmerja med oznako in presledkom povzroči izhod PWM, ki nato nadzira enosmerno hitrost motorja.

PWM impulzi se napajajo na vrata MOSFET-a, ki reagira in nadzoruje priključen tok motorja kot odziv na nastavitev lonca.

Trenutna raven skozi motor določa njegovo hitrost in tako preko lonca izvaja nadzorni učinek.

Frekvenco izhoda iz IC lahko izračunamo s formulo:

F = 1,44 (VR1 * C1)

MOSFET je mogoče izbrati glede na zahtevo ali obremenitveni tok.

Shemo vezja predlaganega regulatorja hitrosti enosmernega motorja si lahko ogledate spodaj:

Prototip:

Dokaz za video testiranje:

V zgornjem video posnetku lahko vidimo, kako se zasnova, zasnovana na IC 555, uporablja za nadzor hitrosti enosmernega motorja. Kot ste lahko priča, čeprav žarnica deluje odlično kot odziv na PWM in spreminja svojo jakost od najmanjšega do največjega najnižjega, motor ne.

Motor se sprva ne odziva na ozke PWM-je, temveč se začne trzati, ko so PWM-ji nastavljeni na bistveno večje impulzne širine.

To ne pomeni, da ima vezje težave, ker je armatura enosmernega motorja tesno pritrjena med dvema magnetoma. Za sprožitev zagona mora armatura preskočiti vrtenje čez oba pola magneta, kar se ne more zgoditi s počasnim in nežnim gibanjem. Začeti mora s potiskom.

Ravno zato motor najprej zahteva večje nastavitve za PWM in ko se začne vrtenje, armatura pridobi nekaj kinetične energije in doseganje počasnejše hitrosti postane izvedljivo z ožjimi PWM.

Kljub temu je vrtenje v komaj počasi počasi stanje nemogoče iz istega razloga, kot je razloženo zgoraj.

Po najboljših močeh sem poskušal izboljšati odziv in doseči čim počasnejši nadzor PWM z nekaj spremembami v prvem diagramu, kot je prikazano spodaj:

Ob tem bi lahko motor pokazal boljši nadzor na počasnejših nivojih, če bi bil motor pritrjen ali pritrjen z bremenom skozi zobnike ali sistem jermenic.

To se lahko zgodi, ker tovor deluje kot blažilnik in pomaga pri nadzorovanem gibanju med počasnejšimi nastavitvami hitrosti.

Zasnova št. 3: Uporaba IC 556 za izboljšan nadzor hitrosti

Spreminjanje hitrosti enosmernega motorja morda ni tako težko in boste morda našli veliko vezij zanj.

Vendar ta vezja ne zagotavljajo konstantne ravni navora pri nižjih hitrostih motorja, zaradi česar je delovanje precej neučinkovito.

Poleg tega se motor pri zelo nizkih hitrostih zaradi nezadostnega navora ponavadi ustavi.

Druga resna pomanjkljivost je ta, da s temi vezji ni vključena funkcija preusmeritve motorja.

Predlagano vezje je popolnoma brez zgoraj navedenih pomanjkljivosti in lahko ustvari in vzdržuje visoke ravni navora tudi pri najnižjih možnih hitrostih.

Delovanje vezja

Preden se pogovorimo o predlaganem vezju krmilnika motorja PWM, bi se radi naučili tudi preprostejše alternative, ki ni tako učinkovita. Kljub temu se lahko šteje za primerno dobro, če obremenitev nad motorjem ni velika in če hitrost ni zmanjšana na najnižjo raven.

Slika prikazuje, kako lahko za nadzor hitrosti priključenega motorja uporabimo en sam 556 IC, ne bomo se spuščali v podrobnosti, edina opazna pomanjkljivost te konfiguracije je, da je navor neposredno sorazmeren s hitrostjo motorja.

Če se vrnemo k predlagani zasnovi vezja regulatorja hitrosti z visokim navorom, smo tukaj uporabili dve 555 IC, namesto ene ali bolje rečeno eno IC 556, ki vsebuje dve 555 IC v enem paketu.

Shema vezja

Glavne značilnosti

Na kratko predlagano Krmilnik enosmernega motorja vključuje naslednje zanimive lastnosti:

Hitrost lahko neprekinjeno spreminjate od nič do maksimuma, ne da bi se ustavili.

Hitrosti nikoli ne vplivajo na navor in ostanejo nespremenjene tudi pri najnižjih hitrostih.

Vrtenje motorja je mogoče v delčku sekunde obrniti ali obrniti.

Hitrost je spremenljiva v obeh smereh vrtenja motorja.

Dva 555 IC imajo dve ločeni funkciji. En odsek je konfiguriran kot nestabilen multivibrator, ki ustvarja kvadratne valove s frekvenco 100 Hz in se napaja v prejšnji odsek 555 znotraj paketa.

Zgornja frekvenca je odgovorna za določanje frekvence PWM.

Tranzistor BC 557 se uporablja kot konstanten tok, ki ohranja napolnjen sosednji kondenzator na kolektorski roki.

To razvije napetost žagastega zoba na zgornjem kondenzatorju, ki se primerja znotraj 556 IC z napetostjo vzorca, ki je navzven priključena na prikazano pin-out.

Napetost vzorca, ki se uporablja zunaj, je mogoče izpeljati iz preprostega napajalnega vezja s spremenljivo napetostjo 0-12V.

Ta spremenljiva napetost, ki deluje na 556 IC, se uporablja za spreminjanje PWM impulzov na izhodu in se sčasoma uporablja za regulacijo hitrosti priključenega motorja.

Stikalo S1 se uporablja za takojšnjo spremembo smeri motorja, kadar koli je to potrebno.

Seznam delov

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

Zgornje vezje je bilo navdihnjeno iz naslednjega vezja motornega pogona, ki je bilo objavljeno že dolgo v reviji Elecktor Electronic India.

Nadzor navora motorja s pomočjo IC 555

Prvi diagram krmiljenja motorja je mogoče precej poenostaviti z uporabo stikala DPDT za obračanje motorja in z uporabo tranzistorja sledilnika oddajnika za izvedbo nadzora hitrosti, kot je prikazano spodaj:

Natančno krmiljenje motorja z enim opcijskim ojačevalnikom

Izjemno izpopolnjen ali zapleten nadzor enosmernega toka motor je mogoče doseči z uporabo op-amp-ja in taho-generatorja. Op-amp je nameščen kot napetostno občutljivo stikalo. V spodnjem diagramu, prikazanem spodaj, takoj, ko je izhod taho-generatorja nižji od prednastavljene referenčne napetosti, se vklopi preklopni tranzistor in motor dobi 100-odstotno moč.

Preklopno delovanje opcijskega ojačevalnika bi se zgodilo v samo nekaj milivoltih okoli referenčne napetosti. Potrebovali boste dvojno napajanje, ki je lahko samo stabilizirano.

Ta krmilnik motorja omogoča neskončno nastavljiv domet brez kakršnih koli mehanskih težav.

Izhodna moč opcijskega ojačevalnika je le +/- 10% nivoja napajalnih tirnic, zato je mogoče z dvojnim oddajnikom slediti ogromnim hitrostim motorja.

Referenčna napetost se lahko fiksira s termistorji ali LDR itd. Eksperimentalna naprava, prikazana v vezju, uporablja opcijski ojačevalnik RCA 3047A in 0,25 W 6V motor kot tahogenerator, ki ustvari približno 4V pri 13000 vrt / min za predvidene povratne informacije.