Objašnjena 3 jednostavna kruga regulatora brzine istosmjernog motora

Krug koji korisniku omogućuje linearno upravljanje brzinom povezanog motora okretanjem priključenog potenciometra naziva se krug regulatora brzine motora.

Ovdje su predstavljena 3 kruga regulatora brzine koji se lako mogu izraditi za istosmjerne motore, jedan koji koristi MOSFET IRF540, drugi koji koristi IC 555 i treći koncept s IC 556 koji uključuje obradu zakretnog momenta.

Dizajn # 1: Regulator brzine istosmjernog motora na bazi Mosfet-a

Vrlo hladan i lagan krug regulatora brzine istosmjernog motora mogao bi se izraditi pomoću samo jednog mosfet-a, otpornika i lonca, kao što je prikazano dolje:

Korištenje sljednika BJT emitera

Kao što se može vidjeti, mosfet je namješten kao sljedbenik izvora ili uobičajeni način odvoda, da biste saznali više o ovoj konfiguraciji pogledajte ovaj post , koja govori o BJT verziji, unatoč tome princip rada ostaje isti.

U gore navedenom dizajnu kontrolera istosmjernog motora, podešavanje lonca stvara različitu potencijalnu razliku na vratima MOSFET-a, a izvorni MOS-ov mof jednostavno slijedi vrijednost ove potencijalne razlike i u skladu s tim podešava napon na motoru.

Podrazumijeva da će izvor uvijek biti 4 ili 5 V zaostajući za naponom na vratima i varirati gore / dolje s tom razlikom, što predstavlja promjenjivi napon između 2 V i 7 V na motoru.

Kad je napon na vratima oko 7V, izvorni klin napajat će minimalno 2V na motor uzrokujući vrlo sporo okretanje motora, a 7V će biti dostupno preko izvornog pina kada podešavanje lonca generira punih 12V preko vrata vrata mosfet.

Ovdje jasno možemo vidjeti da izvorni pin MOSFET-a izgleda da 'prati' kapiju i otuda naziv sljedbenik izvora.

To se događa jer razlika između ulaza i izvornog pina MOSFET-a mora uvijek biti oko 5V, kako bi se MOSFET-u omogućilo optimalno ponašanje.

U svakom slučaju, gornja konfiguracija pomaže u provođenju glatke kontrole brzine na motoru, a dizajn bi se mogao izraditi prilično jeftino.

BJT bi se također mogao koristiti umjesto mosfet-a, a zapravo bi BJT proizveo veći opseg upravljanja od oko 1V do 12V preko motora.

Video demonstracija

Kada je riječ o ravnomjernom i učinkovitom upravljanju brzinom motora, PWM upravljač postaje idealna opcija, ovdje ćemo naučiti više o jednostavnom krugu za provedbu ove operacije.

Dizajn # 2: Upravljanje istosmjernim motorom PWM s IC 555

Dizajn jednostavnog regulatora brzine motora koji koristi PWM može se razumjeti kako slijedi:
U početku kada se krug napaja, pin okidača je u logično niskom položaju jer kondenzator C1 nije napunjen.

Gore navedeni uvjeti iniciraju ciklus oscilacija, čineći izlaz promjenom u logičku visinu.
Visoka snaga sada prisiljava kondenzator da se puni putem D2.

Kad dosegnete naponsku razinu koja je 2/3 napajanja, pin # 6 koji je prag IC okidača.
Trenutak aktivacije pin 6, pin 3 i pin 7 vraća se na logički nizak nivo.

S niskim pinom 3, C1 se opet počinje isprazniti putem D1, a kada napon na C1 padne ispod razine koja je 1/3 opskrbnog napona, pin # 3 i pin # 7 ponovno postaju visoki, zbog čega slijedi ciklus i nastavi ponavljati.

Zanimljivo je primijetiti da C1 ima dva diskretno postavljena puta za postupak punjenja i pražnjenja putem dioda D1, D2 i kroz otporne krakove postavljene loncem.

To znači da zbroj otpora na koje nailazi C1 tijekom punjenja i pražnjenja ostaje isti, bez obzira na to kako je lonac postavljen, stoga valna duljina ispuštenog impulsa uvijek ostaje ista.

Međutim, budući da vremenska razdoblja punjenja ili pražnjenja ovise o vrijednosti otpora koja se susreće na njihovim putovima, lonac diskretno postavlja ta vremenska razdoblja prema svojim prilagodbama.

Budući da su razdoblja punjenja i pražnjenja izravno povezana s izlaznim radnim ciklusom, ona varira u skladu s podešavanjem lonca, dajući oblik predviđenim promjenjivim PWM impulsima na izlazu.

Prosječni rezultat omjera oznaka / prostor daje PWM izlaz koji zauzvrat kontrolira istosmjernu brzinu motora.

PWM impulsi se napajaju na ulaz mosfet-a koji reagira i kontrolira priključenu struju motora kao odgovor na podešavanje lonca.

Trenutna razina kroz motor odlučuje o njegovoj brzini i na taj način provodi upravljački učinak preko lonca.

Učestalost izlaza iz IC može se izračunati formulom:

F = 1,44 (VR1 * C1)

MOSFET se može odabrati prema zahtjevu ili struji opterećenja.

Shema sklopa predloženog regulatora brzine istosmjernog motora može se vidjeti u nastavku:

Prototip:

Dokaz za video testiranje:

U gornjem video isječku možemo vidjeti kako se dizajn zasnovan na IC 555 koristi za kontrolu brzine istosmjernog motora. Kao što možete svjedočiti, iako žarulja savršeno funkcionira kao odgovor na PWM i mijenja svoj intenzitet od minimalnog sjaja do maksimalno niskog, motor to ne radi.

Motor u početku ne reagira na uske PWM-ove, već započinje trzajem nakon što se PWM-ovi prilagode na znatno veće širine impulsa.

To ne znači da krug ima problema, jer se armatura istosmjernog motora čvrsto drži između para magneta. Za pokretanje starta armatura mora preskočiti rotaciju preko dva pola magneta, što se ne može dogoditi polaganim i nježnim pokretom. Mora pokrenuti potiskom.

Upravo zato motor u početku zahtijeva veće prilagodbe za PWM, a nakon pokretanja rotacije armatura dobiva određenu kinetičku energiju, a postizanje sporije brzine postaje moguće kroz uže PWM-ove.

Ipak, vraćanje rotacije u status sporo kretanja sporo može biti nemoguće iz istog razloga kao što je gore objašnjeno.

Pokušao sam svim silama poboljšati odgovor i postići najsporiju moguću kontrolu PWM-a tako što sam napravio nekoliko izmjena na prvom dijagramu kako je prikazano dolje:

Rekavši to, motor bi mogao pokazati bolju kontrolu na sporijim razinama ako je motor pričvršćen ili vezan teretom kroz zupčanike ili sustav remenica.

To se može dogoditi jer će teret djelovati kao prigušivač i pomoći u pružanju kontroliranog kretanja tijekom sporijeg podešavanja brzine.

Dizajn # 3: Korištenje IC 556 za poboljšanu kontrolu brzine

Varira brzina istosmjernog motora čini se da nije tako teško i možda ćete pronaći puno sklopova za to.

Međutim, ti krugovi ne jamče postojanu razinu okretnog momenta pri nižim brzinama motora, što čini funkcioniranje prilično neučinkovitim.

Štoviše, na vrlo malim brzinama zbog nedovoljnog okretnog momenta, motor se zaustavlja.

Još jedan ozbiljan nedostatak je taj što s tim krugovima nema značajke okretanja motora.

Predloženi sklop potpuno je oslobođen gore navedenih nedostataka i može generirati i održavati visoku razinu okretnog momenta čak i pri najnižim mogućim brzinama.

Kružni rad

Prije nego što razgovaramo o predloženom krugu kontrolera PWM motora, željeli bismo naučiti i jednostavniju alternativu koja nije toliko učinkovita. Unatoč tome, može se smatrati razumno dobrim sve dok opterećenje nad motorom nije veliko i dok se brzina ne smanji na minimalnu razinu.

Slika prikazuje kako se jedan 556 IC može upotrijebiti za kontrolu brzine priključenog motora, nećemo ulaziti u detalje, jedini zapaženi nedostatak ove konfiguracije je taj što je okretni moment izravno proporcionalan brzini motora.

Vraćajući se na predloženi dizajn sklopa regulatora brzine velikog okretnog momenta, ovdje smo upotrijebili dvije 555 IC umjesto jednog ili bolje reći jednog IC 556 koji sadrži dva 555 IC u jednom paketu.

Kružni dijagram

Glavne značajke

Ukratko predloženo Regulator istosmjernog motora uključuje sljedeće zanimljive značajke:

Brzina se može kontinuirano mijenjati od nule do maksimuma, bez zaustavljanja.

Na zakretni moment nikada ne utječu razine brzine i on ostaje konstantan čak i pri minimalnim razinama brzine.

Rotacija motora može se preokrenuti ili preokrenuti u djeliću sekunde.

Brzina je promjenjiva u oba smjera rotacije motora.

Dva 555 IC dodijeljene su s dvije odvojene funkcije. Jedan odjeljak konfiguriran je kao nestalni multivibrator koji generira satove kvadratnog vala od 100 Hz koji se dovodi u prethodni odjeljak od 555 unutar paketa.

Gore navedena frekvencija odgovorna je za određivanje frekvencije PWM-a.

Tranzistor BC 557 koristi se kao izvor stalne struje koji drži susjedni kondenzator na napunjenoj ruci kolektora.

To razvija napon zuba pile na gore navedenom kondenzatoru, koji se uspoređuje unutar 556 IC s naponom uzorka koji je spolja primijenjen preko prikazanog pin-outa.

Napon uzorka koji se primjenjuje izvana može se izvesti iz jednostavnog kruga napajanja s promjenjivim naponom 0-12V.

Ovaj promjenjivi napon primijenjen na 556 IC koristi se za promjenu PWM impulsa na izlazu i koji se na kraju koristi za regulaciju brzine priključenog motora.

Prekidač S1 koristi se za trenutno okretanje smjera motora kad god je to potrebno.

Popis dijelova

• R1, R2, R6 = 1K,
• R3 = 150 K,
• R4, R5 = 150 ohma,
• R7, R8, R9, R10 = 470 Ohma,
• 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 = SPDT preklopni prekidač

Gornji sklop inspiriran je sljedećim sklopom upravljačkog programa motora koji je objavljen davno u časopisu elecktor electronic India.

Upravljanje zakretnim momentom motora pomoću IC 555

Prvi dijagram upravljanja motorom može se znatno pojednostaviti upotrebom DPDT prekidača za operaciju okretanja motora i upotrebom tranzistora sljednika emitera za provedbu regulacije brzine, kao što je prikazano u nastavku:

Precizno upravljanje motorom pomoću jednog opcionog pojačala

Izuzetno profinjena ili zamršena kontrola d.c. motor se mogao postići korištenjem opcijskog pojačala i taho-generatora. Opcijsko pojačalo postavljeno je kao prekidač osjetljiv na napon. U dolje prikazanom krugu, čim je izlaz taho-generatora niži od unaprijed zadanog referentnog napona, preklopni tranzistor će se uključiti i motor će dobiti 100% snage.

Preklopno djelovanje opcijskog pojačala dogodilo bi se za samo nekoliko milivolti oko referentnog napona. Trebat će vam dvostruko napajanje, koje je možda samo stabilizirano.

Ovaj regulator motora omogućuje beskonačno podesiv domet bez ikakvih oblika mehaničkih gnjavaža.

Izlaz opcijskog pojačala je samo +/- 10% razine opskrbnih šina, tako da se primjenom sljedbenika s dvostrukim odašiljačem mogu kontrolirati velike brzine motora.

Referentni napon mogao bi se fiksirati pomoću termistora ili LDR-a itd. Eksperimentalni sklop naznačen u shemi sklopa koristio je opcionalno pojačalo RCA 3047A i 0,25 W 6V motor kao taho-generator koji je generirao oko 4V pri 13000 o / min namjeravane povratne informacije.