Paaiškintos 3 paprastos nuolatinės srovės variklio greičio reguliatoriaus grandinės

Grandinė, leidžianti vartotojui linijiškai valdyti prijungto variklio greitį sukant pritvirtintą potenciometrą, vadinama variklio greičio reguliatoriaus grandine.

Čia pateiktos 3 lengvai sukuriamos greičio reguliatoriaus grandinės nuolatinės srovės varikliams: viena naudojama naudojant MOSFET IRF540, antra - naudojant IC 555, o trečioji - su IC 556 su sukimo momento apdorojimu.

Dizainas Nr. 1: „Mosfet“ pagrindu sukurtas nuolatinės srovės variklio greičio valdiklis

Labai kietą ir lengvą nuolatinės srovės variklio greičio reguliatoriaus grandinę galima sukurti naudojant tik vieną „mosfet“, rezistorių ir puodą, kaip parodyta žemiau:

Naudojant BJT Emiterio sekėją

Kaip matyti, „mosfet“ yra sukonfigūruotas kaip šaltinio sekėjas arba įprastas nuotėkio režimas, kad sužinotumėte daugiau apie šią konfigūraciją kreiptis į šį įrašą , kuriame aptariama BJT versija, vis dėlto darbo principas išlieka tas pats.

Pagal pirmiau pateiktą nuolatinės srovės variklio valdiklio konstrukciją, puodo reguliavimas sukuria skirtingą potencialų skirtumą tarp „mosfet“ vartų, o „mosfet“ šaltinio kaištis paprasčiausiai seka šio potencialo skirtumo vertę ir atitinkamai sureguliuoja variklio įtampą.

Tai reiškia, kad šaltinis visada bus 4 arba 5 V, atsilikęs nuo vartų įtampos, ir keisis aukštyn / žemyn su šiuo skirtumu, o variklyje kintanti įtampa bus nuo 2 V iki 7 V.

Kai vartų įtampa yra apie 7 V, šaltinio kaištis tiekia varikliui mažiausiai 2 V, sukeldamas labai lėtą variklio sukimąsi, o 7 V bus prieinamas per šaltinio kaištį, kai puodo reguliavimas generuos visą 12 V per vartus. mosfetas.

Čia galime aiškiai pamatyti, kad „mosfet“ šaltinio kaištis, atrodo, „seka“ vartus, taigi ir vardo šaltinio pasekėjas.

Taip nutinka todėl, kad „mosfet“ vartų ir šaltinio kaiščio skirtumas visada turi būti maždaug 5 V, kad „mosfet“ galėtų veikti optimaliai.

Bet kokiu atveju aukščiau pateikta konfigūracija padeda užtikrinti sklandų variklio greičio valdymą, o konstrukcija gali būti pastatyta gana pigiai.

BJT taip pat galėtų būti naudojamas vietoj „mosfet“, o iš tikrųjų BJT sukurtų didesnį valdymo diapazoną nuo maždaug 1 V iki 12 V visame variklyje.

Vaizdo demonstracija

Kai reikia vienodai ir efektyviai valdyti variklio greitį, PWM valdiklis tampa idealiu pasirinkimu, čia mes sužinosime daugiau apie paprastą grandinę, skirtą šiai operacijai įgyvendinti.

Konstrukcija Nr. 2: PWM nuolatinės srovės variklio valdymas su IC 555

Paprasto variklio greičio valdiklio, naudojančio PWM, dizainą galima suprasti taip:
Iš pradžių, kai grandinė yra maitinama, paleidimo kaištis yra logiškai žemoje padėtyje, nes kondensatorius C1 nėra įkrautas.

Minėtos sąlygos inicijuoja svyravimo ciklą, todėl išvestis pasikeičia į logiką.
Didelė galia dabar priverčia kondensatorių krautis per D2.

Pasiekus įtampos lygį, kuris yra 2/3 tiekimo, kaištis Nr. 6, kuris yra IC paleidimo slenkstis.
Tą akimirką, kai suveikia kaištis Nr. 6, kaištis Nr. 3 ir kaištis Nr. 7 grįžta į žemą logiką.

Kai kaištis Nr. 3 yra žemas, C1 vėl pradeda iškrauti per D1, o kai C1 įtampa nukrenta žemiau lygio, kuris yra 1/3 maitinimo įtampos, kaiščiai Nr. 3 ir kaištis Nr. 7 vėl tampa aukšti, todėl ciklas seka ir toliau kartok.

Įdomu pažymėti, kad C1 turi du diskretiškai nustatytus įkrovimo ir iškrovimo procesus per diodus D1, D2 ir per puodo nustatytas varžos rankas.

Tai reiškia, kad varžų, su kuriomis susiduria C1 įkrovimo ir iškrovimo metu, suma išlieka ta pati, nesvarbu, kaip puodas yra nustatytas, todėl išvestinio impulso bangos ilgis visada išlieka tas pats.

Tačiau, kadangi įkrovimo ar išleidimo laikotarpiai priklauso nuo pasipriešinimo vertės, su kuria susiduriama jų kelyje, puodas šiuos laikotarpius nustato diskretiškai pagal savo koregavimus.

Kadangi įkrovimo ir iškrovimo laikotarpiai yra tiesiogiai susiję su išėjimo darbo ciklu, jie skiriasi priklausomai nuo puodo reguliavimo, suteikiant formą numatytiems kintantiems PWM impulsams išėjime.

Vidutinis ženklo / erdvės santykio rezultatas lemia PWM išėjimą, kuris savo ruožtu kontroliuoja variklio nuolatinės srovės greitį.

PWM impulsai tiekiami į „mosfet“ vartus, kurie reaguoja ir valdo prijungtą variklio srovę, atsižvelgdami į puodo nustatymą.

Dabartinis variklio lygis nusprendžia jo greitį ir tokiu būdu per puodą įgyvendina kontrolinį efektą.

IC išėjimo dažnį galima apskaičiuoti pagal formulę:

F = 1,44 (VR1 * C1)

MOSFET galima pasirinkti pagal reikalavimą arba apkrovos srovę.

Siūlomo nuolatinės srovės variklio greičio reguliatoriaus schemą galima pamatyti žemiau:

Prototipas:

Vaizdo įrašų testavimo įrodymas:

Aukščiau pateiktame vaizdo įraše galime pamatyti, kaip IC 555 pagrįstas dizainas naudojamas nuolatinės srovės variklio greičiui valdyti. Kaip matote, nors lemputė veikia puikiai reaguodama į PWM ir keičia savo intensyvumą nuo minimalaus švytėjimo iki didžiausio mažo, variklis to nedaro.

Iš pradžių variklis nereaguoja į siaurus PWM, greičiau pradeda trūkčioti po to, kai PWM sureguliuojami žymiai didesniems impulsų pločiams.

Tai nereiškia, kad grandinė turi problemų, o todėl, kad nuolatinės srovės variklio armatūra tvirtai laikoma tarp poros magnetų. Norėdami pradėti startą, armatūra turi šokti per du magneto polius, o tai negali įvykti lėtai ir švelniai judant. Jis turi inicijuoti trauką.

Būtent todėl varikliui iš pradžių reikia didesnio PWM reguliavimo, o pradėjus sukimąsi, armatūra įgauna šiek tiek kinetinės energijos ir dabar pasiekti lėtesnį greitį tampa įmanoma per siauresnius PWM.

Vis dėlto sukimosi į vos judančią lėtą būseną gali būti neįmanoma padaryti dėl tos pačios priežasties, kaip paaiškinta aukščiau.

Iš visų jėgų stengiausi pagerinti atsaką ir pasiekti kuo lėtesnį PWM valdymą atlikdamas keletą modifikacijų pirmoje diagramoje, kaip parodyta žemiau:

Tai pasakius, variklis galėtų geriau valdyti lėčiau, jei variklis būtų pritvirtintas arba pritvirtintas apkrova per krumpliaračius ar skriemulių sistemą.

Taip gali atsitikti, nes apkrova veiks kaip sklendė ir padės užtikrinti kontroliuojamą judėjimą lėtesnio greičio reguliavimo metu.

Dizainas Nr. 3: naudojant IC 556 sustiprintam greičio valdymui

Kintantis nuolatinės srovės variklio greitis gali pasirodyti ne taip sunku ir galite rasti daugybę grandinių.

Tačiau šios grandinės neužtikrina pastovaus sukimo momento lygio esant mažesniam variklio greičiui, todėl veikimas yra gana neefektyvus.

Be to, esant labai mažam greičiui dėl nepakankamo sukimo momento, variklis linkęs strigti.

Kitas rimtas trūkumas yra tas, kad šiose grandinėse nėra variklio keitimo funkcijos.

Siūlomoje grandinėje nėra jokių aukščiau išvardytų trūkumų, ji sugeba generuoti ir išlaikyti aukštą sukimo momento lygį net ir esant mažiausiam greičiui.

Grandinės valdymas

Prieš aptardami siūlomą PWM variklio valdiklio grandinę, mes taip pat norėtume sužinoti paprastesnę alternatyvą, kuri nėra tokia efektyvi. Nepaisant to, jis gali būti laikomas pakankamai geru, jei variklio apkrova nėra didelė ir kol greitis nėra sumažintas iki minimalaus lygio.

Paveikslėlyje parodyta, kaip vienas 556 IC gali būti naudojamas prijungto variklio greičiui kontroliuoti, mes nesigilinsime į detales, vienintelis pastebimas šios konfigūracijos trūkumas yra tas, kad sukimo momentas yra tiesiogiai proporcingas variklio greičiui.

Grįžtant prie siūlomo didelio sukimo momento greičio valdiklio grandinės konstrukcijos, čia mes panaudojome du 555 IC, o ne vieną arba veikiau vieną IC 556, kuriame yra du 555 IC vienoje pakuotėje.

Grandinės schema

Pagrindinės funkcijos

Trumpai siūloma Nuolatinės srovės variklio valdiklis apima šias įdomias funkcijas:

Greitis gali būti nuolat keičiamas nuo nulio iki didžiausio, neužstrigus.

Greičio lygiai niekada nedaro įtakos sukimo momentui ir išlieka pastovūs net esant minimaliems greičiams.

Variklio sukimąsi galima apversti arba pakeisti per sekundės dalį.

Greitis yra kintamas abiem variklio sukimosi kryptimis.

Du 555 IC yra priskirtos su dviem atskiromis funkcijomis. Vienas skyrius yra sukonfigūruotas kaip stabilus multivibratorius, generuojantis 100 Hz kvadratinių bangų laikrodžius, kurie tiekiami į ankstesnę 555 sekciją pakuotės viduje.

Minėtas dažnis yra atsakingas už PWM dažnio nustatymą.

Tranzistorius BC 557 naudojamas kaip pastovus srovės šaltinis, kuris palaiko gretimą kondensatorių prie jo kolektoriaus rankos.

Tai sukuria pjūklo įtampą per pirmiau minėtą kondensatorių, kuri lyginama 556 IC viduje su mėginio įtampa, išoriškai pritaikyta per parodytą kaištį.

Išoriškai taikoma pavyzdinė įtampa gali būti gaunama iš paprastos 0–12 V kintamos įtampos maitinimo grandinės.

Ši kintama įtampa, naudojama 556 IC, naudojama impulsų PWM keisti išėjime ir galiausiai naudojama prijungto variklio greičio reguliavimui.

Jungiklis S1 naudojamas akimirksniu pakeisti variklio kryptį, kai to reikia.

Dalių sąrašas

• R1, R2, R6 = 1K,
• R3 = 150K,
• R4, R5 = 150 omų,
• R7, R8, R9, R10 = 470 omų,
• C1 = 0,1 uF,
• 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 perjungimo jungiklis

Pirmiau pateiktą grandinę įkvėpė ši variklio vairuotojo grandinė, kuri buvo paskelbta seniai elektroniniame žurnale „elecktor“ Indijoje.

Variklio sukimo momento valdymas naudojant IC 555

Pirmąją variklio valdymo schemą galima gerokai supaprastinti naudojant DPDT jungiklį variklio keitimui ir greičio reguliavimui naudojant spinduolio sekėjo tranzistorių, kaip parodyta žemiau:

Tikslus variklio valdymas naudojant vienos op stiprintuvą

Itin rafinuotas ar įmantrus nuolatinės srovės valdymas variklį galima pasiekti naudojant op-amp ir tacho generatorių. Op-amp yra sukabintas kaip įtampai jautrus jungiklis. Žemiau parodytoje grandinėje, kai tik tacho generatoriaus išėjimas yra mažesnis už iš anksto nustatytą etaloninę įtampą, perjungimo tranzistorius bus įjungtas ir 100% variklis bus tiekiamas.

Operacinio stiprintuvo perjungimo veiksmas įvyktų vos per porą milivoltų aplink atskaitos įtampą. Jums reikės dvigubo maitinimo šaltinio, kuris gali būti stabilizuotas.

Šis variklio valdiklis leidžia be galo reguliuojamą diapazoną be jokių mechaninių rūpesčių.

Operacinio stiprintuvo galia yra tik +/- 10% tiekimo bėgių lygio, todėl naudojant dvigubą spinduolį gali būti kontroliuojamas didžiulis variklio greitis.

Etaloninę įtampą galima nustatyti per termistorius arba LDR ir kt. Eksperimentinėje schemoje, nurodytoje grandinės schemoje, kaip tacho generatorius buvo naudojamas RCA 3047A op stiprintuvas ir 0,25 W 6 V variklis, kuris generavo apie 4 V esant 13000 aps./min. numatytą grįžtamąjį ryšį.