Стабилизатор частоты вращения коллекторного электродвигателя: Стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя

Содержание

Стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя

Стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя

категория

Электроника в быту

материалы в категории

В. ТУШНОВ, г. Луганск
Радио, 2002 год, № 9

Широкое применение в электроприводах различных механизмов находят коллекторные двигатели с независимым возбуждением. Они создают значительный крутящий момент, позволяя при этом изменять частоту вращения вала от нулевой до максимальной рабочей. Автору предлагаемой статьи удалось изготовить сравнительно простое устройство для ручного регулирования частоты вращения электродвигателя, автоматически поддерживающее ее постоянной при изменениях напряжения питания и механической нагрузки на вал.

Устройства управления коллекторными электродвигателями с независимым возбуждением двлят на две основные группы: широтно-импульсные и фазовые регуляторы. Последние зарекомендовали себя более надежными. Однако промышленные изделия такого типа построены по слишком громоздким схемам. Анализ показал, что их можно значительно упростить без ухудшения технических характеристик. Предлагаемый стабилизатор и регулятор частоты вращения предназначены для двигателей КПА-563, КПК-564 и аналогичных мощностью 90… 120 Вт при напряжении питания до 42 В.

Схема устройства показана на рисунке. На электродвигатель М1 подают пульсирующее напряжение, полученное с помощью диодного моста VD1 — VD4 из переменного 36…42 В. Цепь VD6C2 превращает пульсирующее напряжение в постоянное, которым через стабилизатор напряжения на стабилитроне VD9 и транзисторе VT1 питают микросхему DA1. Светодиод HL1 служит индикатором включения питания.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

Со стабилитрона VD10 снимают образцовое напряжение для цепей стабилизации и регулирования. Требуемую частоту вращения устанавливают переменным резистором R12, изменяющим напряжение, которое подают на неинвертирующий вход ОУ DA1 через фильтр R15C5R16. Здесь его суммируют с напряжением обратной связи по току. Последнее снимают с резистора R3, включенного последовательно в цепь якоря двигателя М1, и подают на вход ОУ через делитель напряжения R5R8 и фильтр R3C4R13. Элементы R6, VD7, VD8 ограничивают напряжение токовой обратной связи при перегрузках двигателя.

На инвертирующем входе ОУ DA1 образцовое напряжение, поступающее через резисторы R19 и R20, суммируют с напряжением, которое снимают с якоря двигателя М1 и подают на ОУ через резисторы R14, R21, R22.

ОУ DA1 включен по схеме интегрирующего усилителя, коэффициент передачи и постоянная времени которого определяют характеристики системы стабилизации в целом. Выходное напряжение ОУ управляет формирователем импульсов на однопереходном транзисторе VT2. От их длительности зависят угол открытия тринистора VS1 и среднее значение тока, протекающего через обмотку якоря двигателя М1. Оптрон U1 изолирует цепи управления от силовых.

Детали и налаживание

В устройстве использованы конденсаторы С1 — МБГО или МБГЧ, С2, С4, С5, С9 — К50-35, С7, С10 — серий К73, СЗ, С6, С8 — малогабаритные керамические; резисторы R2 — С5-16, R15, R19, R22 — СП5-2, R12 — ППБ-1В, остальные—МЛТ. При замене КР140УД1Б другим ОУ, например, К140УД6, следует учесть их различия в назначении выводов и парвметрах цепей коррекции

Для нaлaживaния стабилизатора необходим регулируемый источник переменного напряжения 36…42 В. Кроме того, нужно иметь возможность контролировать частоту вращения вала двигателя при изменении механической нагрузки на него.

Простой и удобный датчик частоты вращения — обычная магнитофонная головка, установленная на расстоянии нескольких миллиметров от вала, на котором закреплен небольшой постоянный магнит. Импульсы, наведенные в обмотке головки, можно наблюдать на экране осциллографа, в их частоту — измерять частотомером. Переменную механическую нагрузку на вал создают, прижимая к нему кусок плотной резины. Этот способ пригоден для двигателей мощностью не более 200 Вт.

Приступая к налаживанию, вместо постоянного резистора R5 устанавливают подстроечный номиналом 470 Ом Движок переменного резистора R12 переводят в положение, соответствующее минимальному сопротивлению. Включив питание, подстроечным резистором R19 добиваются полной остановки двигателя. Затем подстроечным резистором R15 заставляют двигатель начать вращение с минимальной скоростью.

После этого движок переменного резистора R12 устанавливают в среднее положение и, дождавшись разгона двигателя до постоянной скорости, механически нагружают его вал. Изменением сопротивления резистора R5 добиваются минимальной зависимости частоты вращения от нагрузки. Теперь подстроечный резистор можно заменить постоянным нужного сопротивления.

Подстроечный резистор R22 устанавливают в положение, в котором обороты двигателя остаются практически постоянными при изменении напряжения питания на 10…20%. Затем вновь уменьшают сопротивление резистора R12 до минимума и подстроечным резистором R19 устанавливают частоту вращения равной нижней границе заданного интервала регулирования. На этом налаживание стабилизатора закончено.

Регулятор оборотов для коллекторного двигателя своими руками

Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

  1. Сам электродвигатель.
  2. Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
  3. Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.

Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

Регулировка работы

Теперь стоит поговорить о том, как можно осуществить регулировку оборотов в коллекторном двигателе. В связи с тем, что общая скорость вращения мотора может напрямую зависеть от величины подаваемого уровня напряжения, для этого вполне пригодны совершенно любые системы для регулировки, которые могут осуществлять такую функцию.

Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

  1. Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
  2. Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
  3. Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
  4. Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.

Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

Наиболее приемлемым вариантом станет выполнение функции регулировки оборотов при помощи применения тахогенератора.

Его чаще всего устанавливают на заводе. Во время отклонения скорости вращения моторов через симистры в моторе будет происходить передача уже откорректированного электропитания, сопутствующего нужной скорости вращения. Если в такую ёмкость будет встроена регулировка вращения самого мотора, то мощность не будет потеряна.

Как же это выглядит в виде конструкции? Больше всего используется именно реостатная регулировка процесса вращения, которая создана на основе применения полупроводника.

В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю. Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора. Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

Во втором случае во время применения полупроводников происходит процесс управления мотором при помощи подачи определённого числа импульсов. Схема способна совершать изменение длительности таких импульсов, что, в свою очередь, будет изменять общую скорость вращения мотора без потери показателя мощности.

Если вы не хотите самостоятельно изготавливать оборудование, а хотите купить уже полностью готовое к применению устройство, то стоит обратить особое внимание на главные параметры и характеристики, такие, как мощность, тип системы управления прибором, напряжение в устройстве, частоту, а также напряжение рабочего типа. Лучше всего будет производить расчёт общих характеристик всего механизма, в котором стоит применять регулятор общего напряжения двигателя. Стоит обязательно помнить, что нужно производить сопоставление с параметрами частотного преобразователя.

Данная схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220В оснащена мощным симистором BTA26-600, который необходимо установить на радиатор. Результатом этого является способность управлять нагрузкой до 4 кВт, что особенно важно для мощного электроинструмента.

Схема разработана для использования совместно с электроинструменами, например, дрель, электролобзик или угловая шлифовальная машина.

Схема регулятора мощности также может быть успешно использована для плавного регулирования мощности нагревательных приборов или использована в качестве диммера для ламп накаливания. Устройство не подходит для управления двигателями постоянного тока.

В регуляторе применена микросхема U2008. В качестве справки, следует отметить, что чип U2008 имеет в структуре модуль, обеспечивающий плавный пуск управляемого двигателя, модуль обнаружения перегрузки, а так же стабилизатор скорости вращения двигателя. Кроме того, в микросхеме интегрирован стабилизатор напряжения, прецизионный компаратор и источник опорного напряжения.

Диод VD1 (1N4007) играет роль однополупериодного выпрямителя, а резистор R5 ограничивает напряжение до безопасного значения. Конденсатор С1 фильтрует напряжение питания, С4 отвечает за так называемый плавный пуск. Резисторы R1, R3 и потенциометр R2 используются для определения величины мощности, подаваемой на нагрузку.

Благодаря применению резистора R7, подключенного непосредственно к фазному проводу, внутренняя схема U2008 управляет переключением симистора при переходе через ноль. Это в значительной степени сводит к минимуму уровень генерируемых помех.

Потенциометр R6 устанавливает максимальный угол включения симистора, то есть минимальное напряжение (и ток), подаваемое на нагрузку. На практике потенциометр R6 необходимо выставить таким образом, чтобы при крайнем левом положении R2 (минимум) получить минимальные обороты двигателя.

Монтаж является типичным и не должен вызвать проблем. Необходимо позаботиться о правильной полярности элементов и изолировать симистор от радиатора с помощью термостойкой прокладки. Устройство после сборки готово к работе, только необходимо осуществить вышеупомянутую простую регулировку.

Для этого необходимо подключить к регулятору нагрузку, например, двигатель или лампочку и установить потенциометры R2 и R6, в соответствии с потребностями. Потенциометром R2 можно плавно регулировать обороты, а потенциометром R6 задается начальный угол включения симистора, т. е. минимальное эффективное напряжение на нагрузке.

Внимание! Схема не имеет гальванической развязки с электросетью. Поэтому сборку и настройку необходимо производить при отключение от сети.

Скачать рисунок печатной платы регулятора (12,5 Kb, скачано: 3 071)

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в бывает двух типов — стандартная и модифицированная. Все зависит непосредственно от регулятора, который вы используете.

  • Зачем они нужны
  • Коллекторные электродвигатели
  • Регуляторы оборотов
  • Стандартные схемы
  • Модифицированная схема
  • Простой самодельный регулятор
  • Зачем они нужны

    Множество бытовых приборов и электроинструментов не обходятся без коллекторного электродвигателя. Такая популярность подобного электродвигателя обусловлена универсальностью.

    Для коллекторного электродвигателя может использование питание от тока постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент. При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой оборотом, что подходит далеко не всем пользователям. Чтобы обеспечить более плавный пуск и иметь возможность настраивать частоту вращения, используется регулятор оборотов. Простой регулятор вполне можно изготовить своими руками.

    Но прежде чем будет обсуждаться схема, сначала нужно разобраться в коллекторных двигателях.

    Коллекторные электродвигатели

    Конструкция любого коллекторного двигателя включает несколько основных элементов:

    Работа стандартного коллекторного электродвигателя основана на следующих принципах.

    1. Осуществляется подача тока от источника напряжения 220в. Именно 220 Вольт является стандартным напряжением бытовой сети. Для большинства приборов с электромоторами более 220 Вольт не требуется. Причем подача тока идет на ротор и статор, которые соединяются один с другим.
    2. В результате подачи тока от источника 220в образуется поле — магнитное.
    3. Под воздействием магнитного напряжения начинается вращение ротора.
    4. Щетки осуществляют передачу напряжения непосредственно на ротор устройства. Причем щетки обычно изготавливают на основе графита.
    5. Когда направление тока в роторе или статоре меняется, вал вращается в обратную сторону.

    Кроме стандартных коллекторных электродвигателей, существуют другие агрегаты:

    • Электромотор последовательного возбуждения. Их устойчивость к перегрузкам более внушительная. Часто встречаются в бытовых электроприборах;
    • Устройства параллельного возбуждения. У них сопротивление не отличается большими показателями, количество витков существенно больше, чем у аналогов;
    • Однофазный электромотор. Его очень легко изготовить своими руками, мощность на приличном уровне, а вот коэффициент полезного действия оставляет желать лучшего.

    Регуляторы оборотов

    Теперь возвращаемся к теме регулятора оборотов. Все доступные сегодня схемы можно разделить на две большие категории:

    • Стандартная схема регулятора оборотов;
    • Модифицированные устройства контроля оборотов.

    Разберемся в особенностях схем подробнее.

    Стандартные схемы

    Стандартная схема регулятора коллекторного электромотора имеет несколько особенностей:

    • Изготовить динистор не составит труда. Это важное преимущество устройства;
    • Регулятор отличается высокой степенью надежности, что положительно сказывается в течение его периода эксплуатации;
    • Позволяет комфортно для пользователя менять обороты двигателя;
    • Большинство моделей основаны на тиристорном регуляторе.

    Если вас интересует принцип работы, то такая схема выглядит довольно просто.

    1. Заряд тока от источника 220 Вольт идет к конденсатору.
    2. Далее идет напряжение пробоя динистора через переменный резистор.
    3. После этого происходит непосредственно сам пробой.
    4. Симистор открывается. Этот элемент несет ответственность за нагрузку.
    5. Чем выше окажется напряжение, чем чаще будет происходить открытие симистора.
    6. За счет подобного принципа работы происходит регулировка оборотов электродвигателя.
    7. Наибольшая доля подобных схем регулировки электродвигателя приходится на импортные бытовые пылесосы.
    8. Но при использовании стандартной схемы регулятора оборотов важно понимать, что он обратной связью не обладает. И если с нагрузкой произойдут изменения, обороты электродвигателя придется настраивать.

    Модифицированная схема

    Прогресс не стоит на месте. Несмотря на удовлетворительные характеристики стандартной схемы регулятора оборотов двигателя, усовершенствования никому еще не навредили.

    Наиболее часто применяемыми схемами являются две:

    • Реостатная. Из названия становится очевидно, что здесь основой выступает реостатная схема. Такие регуляторы высокоэффективные при смене количества оборотов электродвигателя. Высокие показатели эффективности объясняются использованием силовых транзисторов, отбирающих часть напряжения. Так меньшее количество тока из источника 220 Вольт поступает на двигатель, ему не приходится работать с большой нагрузкой. При этом схема имеет определенный недостаток — большое количество выделяемого тепла. Чтобы регулятор работал длительное время, для электроинструмента потребуется активное постоянное охлаждение;
    • Интегральная. Для работы интегрального устройства регулирования используется интегральный таймер, который отвечает за нагрузку на электродвигатель. Здесь могут быть задействованы всевозможные транзисторы. Это обусловлено наличием микросхемы в конструкции с большими параметрами выходного тока. При нагрузке менее 0,1 Ампер, все напряжение идет непосредственно на микросхему, обходя транзисторы. Чтобы регулятор работал эффективно, на затворе требуется наличие напряжения в 12 Вольт. Из этого вытекает, что электрическая цепь и напряжение питания обязаны отвечать данному диапазону.

    Простой самодельный регулятор

    Если вы не хотите покупать готовый регулятор оборотов для двигателя, его вполне можно попробовать изготовить своими руками для контроля мощности устройства.

    Это дополнительные навыки для вас и определенная экономия средств для кошелька.

    Для изготовления регулятора вам потребуется:

    • Набор проводков;
    • Паяльник;
    • Схема;
    • Конденсаторы;
    • Резисторы;
    • Тиристор.

    Монтажная схема будет выглядеть следующим образом.

    Согласно представленной схеме, регулятор мощности и оборотов будет контролировать 1 полупериод. Расшифровывается она следующим образом.

    1. Питание от стандартной сети 220в поступает на конденсатор. 220 Вольт — стандартный показатель бытовых розеток.
    2. Конденсатор, получив заряд, вступает в работу.
    3. Нагрузка переходит к нижнему кабелю и резисторам.
    4. Положительный контакт конденсатора соединяется с электродом тиристора.
    5. Идет один достаточный заряд напряжения.
    6. Второй полупроводник при этом открывается.
    7. Тиристор через себя пропускает полученную от конденсатора нагрузку.
    8. Происходит разряжение конденсатора, и полупериод вновь повторяется.

    При большой мощности электродвигателя, питающегося от постоянного или переменного тока, регулятор дает возможность применять агрегат более экономично.

    Самодельные регуляторы оборотов имеют полное право на свое существование. Но когда речь заходит о необходимости использовать регулятор электродвигателя для более серьезного оборудования, рекомендуется купить готовое устройство. Пусть оно обойдется дороже, но вы будете уверены в работоспособности и надежности агрегата.

    Регулятор оборотов коллекторного двигателя — своими руками, схема


    При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.

    Если же она излишне высока, то это приводит не только к существенному перерасходу электрической энергии, но и к возможному пережогу инструмента. При слишком высокой скорости вращения, работа инструмента может стать также менее предсказуемой. Как это исправить? Для этой цели принято использовать специальный регулятор скорости вращения.

    Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:

    1. Коллекторные двигатели.
    2. Асинхронные двигатели.

    В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.

    Действие любого электродвигателя построено на очень простом принципе: если между полюсами магнита поместить прямоугольную рамку, которая может вращаться вокруг своей оси, и пустить по ней постоянный ток, то рамка станет поворачиваться. Направление вращения определяется согласно «правилу правой руки».

    Эту закономерность можно использовать для работы коллекторного двигателя.

    Важным моментом здесь является подключение тока к этой рамке. Поскольку она вращается, для этого используются специальные скользящие контакты. После того, как рамка повернётся на 180 градусов, ток по этим контактам потечёт в обратном направлении. Таким образом, направление вращения останется прежним. При этом, плавного вращения не получится. Для достижения такого эффекта принято использовать несколько десятков рамок.

    Сложности и особенности

    Сложность создания регулятора оборотов коллекторного двигателя заключается в том, что устройство потребляет не только активную, но и реактивную мощность, которая увеличивается при повышении оборотов. Главной задачей является выравнивание и сокращение разрыва между двумя этими характеристиками.

    Мощность коллекторного двигателя это произведение потребляемого им тока, на напряжение сети. Общее ее значение складывается из активной и реактивной.

    В домашних условиях довольно тяжело привести к пустые потери к нуля. Для этого необходимо, чтобы прибор испытывал только активную нагрузку, что можно получить, только используя полупроводниковые резисторы.

    Устройство

    Коллекторный двигатель состоит обычно из ротора (якоря), статора, щёток и тахогенератора:

    1. Ротор — это вращающаяся часть, статор — это внешний магнит.
    2. Щётки, сделанные из графита – это основная часть скользящих контактов, через которую на вращающийся якорь подаётся напряжение.
    3. Тахогенератор – это прибор, который отслеживает характеристики вращения. В случае нарушения равномерности движения, он корректирует поступающее в двигатель напряжение, тем самым делая его более плавным.
    4. Статор может содержать не один магнит, а, например, 2 (2 пары полюсов). Также, вместо статических магнитов, здесь могут быть использованы и катушки электромагнитов. Работать такой мотор может как от постоянного, так и от переменного тока.

    Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.

    Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.

    Если говорить об их классификации, то можно говорить о:

    1. Коллекторных двигателях постоянного тока.
    2. Коллекторных двигателях переменного тока.

    В этом случае, речь идёт о том, каким именно током происходит питание электродвигателей.

    Разница состоит в том, как организованы эти подключения.

    Тут принято различать:

    • Параллельное возбуждение.
    • Последовательное возбуждение.
    • Параллельно-последовательное возбуждение.

    Принцип работы

    Для сборки лучше всего выбрать тиристорный преобразователь, он позволит осуществлять изменение режима работы без существенных потерь.

    К тому же, благодаря нему будут настроены такие функции как:

    • Разгон-торможение.
    • Жесткое регулирование характеристик.
    • Переключение на реверсивное движение.

    К тому же у него импульсно-фазовое управление. Которое, позволяет не терять момент вращения ротора, не увеличивая потери на реактивной характеристике.

    Схема регулятора оборотов будет состоять из следующих ключевых узлов:

    • Управляемый выпрямитель сигнала.
    • Блок регулирования.
    • Система обратной связи.
    • Регулятор мощности сети.

    Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

    Существует несколько способов:

    1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
    1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

    Частотное регулирование

    В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

    Двигатель

    В зависимости от принципа управления и характеристик, существуют различные типы двигателей. Остановиться стоит только на двух, в одном используется обмотка возбуждения, а в другом постоянный магнит. В зависимости от выполняемой работы нужно правильно подобрать тип агрегата.

    Если необходимо регулировать частоту вращения от минимального до конкретного значения, например в дрели. То лучше выбирать схему с постоянным магнитом.

    В тех же случаях, когда минимальное значение вращения будет равняться 0 оборотов, лучше использовать обмотку возбуждения. Такая схема подойдет для регуляторов оборотов кулера компьютера.

    Двигатель конструктивно состоит из следующих узлов:

    • Якорь, он же ротор, на котором имеется обмотка.
    • Коллектор, который выпрямляет ток.
    • Статор, обмоткой которого создается магнитное поле.

    Частотное регулирование

    Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

    Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

    На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

    Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

    Однофазные двигатели могут управляться:

    • специализированными однофазными ПЧ
    • трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

    Преобразователи для однофазных двигателей

    В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

    Это модель Optidrive E2

    Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

    При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

    f — частота тока

    С — ёмкость конденсатора

    В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

    Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

    Преимущества специализированного частотного преобразователя:

    • интеллектуальное управление двигателем
    • стабильно устойчивая работа двигателя
    • огромные возможности современных ПЧ:
    • возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
    • многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
    • входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
    • различные выходы
    • коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
    • предустановленные скорости
    • ПИД-регулятор

    Минусы использования однофазного ПЧ:

    Использование ЧП для трёхфазных двигателей

    Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

    Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

    Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

    В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

    При работе без конденсатора это приведёт к:

    • более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
    • разному току в обмотках

    Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

    Читать также: Что такое тигли фото

    Преимущества:

    • более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
    • огромный выбор по мощности и производителям
    • более широкий диапазон регулирования частоты
    • все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

    Недостатки метода:

    • необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
    • пульсирующий и пониженный момент
    • повышенный нагрев
    • отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

    Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.

    Регулятор

    Закончив с двигателем и разобравшись с его показателями и режимом работы можно делать регулятор оборотов асинхронного двигателя своими руками.

    Необходимо добиться следующих целей:

    • Регулировка должна осуществляться от нуля оборотов до максимально возможных значений.
    • На низких скоростях крутящий момент должен быть самым высоким.
    • Нужно добиться плавного изменения количества оборотов.

    Особенности подключения

    При подключении проводов и соединении основных узлов между собой следует придерживаться следующим рекомендаций:

    • Провода не должны быть слишком длинными. Особенно если речь идет о регуляторе оборотов бесколлекторного двигателя.
    • Обмотка не должна быть повреждена.
    • Места соединения должны быть надежно запаяны и изолированы друг от друга.

    Плавный пуск асинхронных электродвигателей

    АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

    • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
    • включение электродвигателя через автотрансформатор;
    • использование специализированных устройств для плавного пуска.

    В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

    Пошаговая инструкция

    Классическая схема синистора работает по принципу зарядки конденсатора через мало ёмкий резистор. После того, как напряжение между обкладками достигнет нужного значения, симистор начинает пропускать ток к нагрузке.

    Таким образом, можно контролировать емкость конденсатора, изменяя напряжение, которое пойдет на нагрузку. Для этого отлично подойдет реостат, который устанавливается на место резистора.

    К сожалению, такая схема быстро нагревается из-за чего нужно устанавливать дополнительный радиатор позволяющий эффективно отводить тепло.

    Более подходящей схемой, позволяющей сохранить потерянную мощность и точнее контролировать работу, является коммутация с силовыми резисторами. Их работа основана многократном открытии и закрытии за один период электрической синусоиды.


    Данная установка может осуществлять работу от внутреннего накопителя с напряжением 12 В и внешнего 220 В. Однако в таком случае требуется гасящая схема.

    В таком режиме работы можно изменять пороговую мощность, это напрямую влияет на мощность работы ротора. Силовые резисторы выставляются на определенные показания входящего тока, собирая его в нужных объемах.

    Принцип управления

    При задании скорости вращения вала двигателя резистором в цепи вывода 5 на выходе формируется последовательность импульсов для отпирания симистора на определенную величину угла. Интенсивность оборотов отслеживается по тахогенератору, что происходит в цифровом формате. Драйвер преобразует полученные импульсы в аналоговое напряжение, из-за чего скорость вала стабилизируется на едином значении, независимо от нагрузки. Если напряжение с тахогенератора изменится, то внутренний регулятор увеличит уровень выходного сигнала управления симистора, что приведёт к повышению скорости.

    Микросхема может управлять двумя линейными ускорениями, позволяющими добиваться требуемой от двигателя динамики. Одно из них устанавливается по Ramp 6 вывод схемы. Данный регулятор используется самими производителями стиральных машин, поэтому он обладает всеми преимуществами для того, чтобы быть использованным в бытовых целях. Это обеспечивается благодаря наличию следующих блоков:

    • Стабилизатор напряжения для обеспечения нормальной работы схемы управления. Он реализован по выводам 9, 10.
    • Схема контроля скорости вращения. Реализована по выводам МС 4, 11, 12. При необходимости регулятор можно перевести на аналоговый датчик, тогда выводы 8 и 12 объединяются.
    • Блок пусковых импульсов. Он реализован по выводам 1, 2, 13, 14, 15. Выполняет регулировку длительности импульсов управления, задержку, формирования их из постоянного напряжения и калибровку.
    • Устройство генерации напряжения пилообразной формы. Выводы 5, 6 и 7. Он используется для регулирования скорости согласно заданному значению.
    • Схема усилителя управления. Вывод 16. Позволяет отрегулировать разницу между заданной и фактической скоростью.
    • Устройство ограничения тока по выводу 3. При повышении напряжения на нем происходит уменьшение угла отпирания симистора.

    Использование подобной схемы обеспечивает полноценное управление коллекторным мотором в любых режимах. Благодаря принудительному регулированию ускорения можно добиваться необходимой скорости разгона до заданной частоты вращения. Такой регулятор можно применять для всех современных двигателей от стиралок, используемых в иных целях.

    При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.

    Если же она излишне высока, то это приводит не только к существенному перерасходу электрической энергии, но и к возможному пережогу инструмента. При слишком высокой скорости вращения, работа инструмента может стать также менее предсказуемой. Как это исправить? Для этой цели принято использовать специальный регулятор скорости вращения.

    Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:

    1. Коллекторные двигатели.
    2. Асинхронные двигатели.

    В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.

    Фото регулятора оборотов своими руками

    TDA1085 — Регулятор оборотов коллекторного двигателя — DataSheet

    Микросхема TDA1085 фирмы MOTOROLA (отечественный аналог — КС1027ХА4) представляет собой контроллер коллекторного электродвигателя (ЭД) переменного тока. Она включает в себя все необходимые управляющие узлы и элементы, обеспечивающие функционирование ЭД в различных режимах его работы (например, в режимах разгона и стабилизации выбранной скорости вращения).

    Особенности
    • Внутренний преобразователь частоты в напряжение
    • Встроенный генератор разгона
    • Плавный пуск
    • Ограничение тока нагрузки
    • Отслеживание целостности цепи таходатчика
    • Прямое питание от источника переменного тока
    • Функция безопасного подключения двигателя

    Исполнение в пластиковом корпусе CASE 648

    С буквой D в маркировке. Пластиковый корпус CASE 751B (SO–16)

    Готовый регулятор оборотов или все для его сборки вы можете заказать в нашем интернет-магазине

    Блок — схема и назначение выводов

    1 Синхронизация тока
    2 Синхронизация напряжения
    3 Ограничение тока двигателя
    4 Текущая скорость
    5 Установка скорости
    6 Управление током генератора пилообразного сигнала
    7 Время генератора разгона
    8 Общий провод
    9 Плюс питания
    10 Подключение параллельного стабилизатора и балластного резистора
    11 Накапливающий конденсатор
    12 Цифровой датчик скорости
    13 Выход генератора запускающих импульсов
    14 Конденсатор пилообразного напряжения
    15 Установка пилообразного тока
    16 Замкнутый контур стабилизации
    Максимальные значения (TA = 25°C, все напряжения измеряются относительно земли, вывод 8)
    Параметр Обозначение Значение Ед. изм.
    Питающее напряжение на выводе 9 VCC 15 В
    Максимальное напряжение на следующих выводах Вывод 3 VPin +5 В
    Выводы –5–6–7–13–14–16 от 0 до VCC
    Вывод 10 от 0 до +17
    Максимальный ток на следующих выводах Выводы 1 и 2 IPin от -3 до +3 мА
    Вывод 3 0т -1 до 0
    Вывод 9 (VCC) 15
    Вывод 10 параллельный стабилизатор 35
    Вывод 12 от -1 до +1
    Вывод 13 -200
    Максимальная рассеиваемая мощность PD 1 Вт
    Тепловое сопротивления, кристалл-воздух RΘJA 65 ºC/Вт
    Диапазон рабочих температур кристалла TJ от – 10 до + 120 ºC
    Температура хранения Tstg от – 55 до + 150 ºC
    Электрические характеристики (TA = 25°C)
    Параметр Обозначение Мин. Тип. Макс. Ед. изм.
    Стабилизатор напряжения
    Внутренне регулируемое напряжение стабилизации (Vpin 9) (Ipin 7 = 0, Ipin 9 +  IPin 10 = 15 mA, Ipin 13 = 0) VCC 15 15,3 15,6 В
    Температурный коэффициент напряжения стабилизации TF — 100 ppm/°C (одна миллионная доля вольта на градус Цельсия) 
    Потребляемый ток (Ipin 9) (V9 = 15 В, V12 = V8 = 0, I1 = I2 = 100 мкА, все другие выводы не подключены) ICC 4,5 6,0 мА
    Контроль напряжения стабилизации уровень включения VCC EN  VCC — 0.4  В
    Контроль напряжения стабилизации уровень выключения VCC DIS  VCC — 1.0
    Генератор разгона
    Диапазон напряжений на входе для задаваемой скорости VPin 5 0,08 13,5 В
    Опорный ток смещения на входе -IPin 5 0 0,8 1,0 мкА
    Опорный ток смещения при выборе разгона -IPin 6 0 1,0 мкА
    Начальный уровень при задании разгона VDS 0 2,0 В
    Конечный уровень при задании разгона VPin6 = 0.75 В VDF/VDS 2,0 2,09 2,2
    Зарядный ток при быстром разгоне VPin 7 = 0 В -IPin 7 1.0 1.7 мА
    Зарядный ток при быстром разгоне VPin 7 = 10 В 1.0 1,2 1.4
    Зарядный ток при задании разгона VPin7= 2.0 В -IPin 7 4,0 5,0 6,0 мА
    Ограничитель тока
    Ограничение тока усилителя — IPin 7/IPin 3 (IPin 3 = — 300 мкА) Cg 130 180 250
    Отслеживание порогового напряжения IPin 3 = -10 мкА VPin 3 TH 50 65 80 мВ
    Преобразователь частоты в напряжение
    Входной сигнал «Низкий уровень напряжения» V12 L -100 мВ
    Входной сигнал «Высокий уровень напряжения» V12 H +100
    Напряжение сброса V12 R 5.0 В
    Отрицательное напряжение срабатывания IPin 12 = — 200 мкА -V12 CL 0,6 В
    Ток смещения на входе -IPin 12 25 мкА
    Внутренний коэффициент усиления тока G = IPin 4/IPin 5 , VPin 4 = VPin 5 = 0 G.O 9,5 11
    Линейность усиления в зависимости от напряжения на выводе 4 (G8.6 = Усилению при VPin 4 =  8.6 В)    G.-G8.6
     При V4=0 В 1.04 1.05 1.06
     При V4 = 4.3 В 1.015  1.025 1.035
    При V4 = 12 В  0.965 0.975 0.985
    Температурный коэффициент усиления (VPin 4 = 0) TF 350 ppm/°C
    Ток поверхностной утечки на выходе (IPin 11 = 0) -IPin 4 0 100 нА
    Усилитель управления
    Диапазон напряжений на входе для текущей скорости VPin4 0 13,5 В
    Напряжение смещения на входе VPin 5 — VPin 4 (IPin16=0, VPin16 = 3.0 и 8.0 В) Voff 0 50 мВ
    Крутизна усиления (IPin 16/Δ (V5-V4)) (IPin 16 = ± 50 мкА, VPin 16 = 3.0 В) T 270 340 400 мкА/В
    Возможное отклонение выходного тока источника IPin 16 -200 -100 -50 мкА
    Возможное отклонение выходного тока стока 50 100 200
    Напряжение насыщения на выходе V16 sat 0,8 В
    Генератор импульсов
    Уровни токов синхронизирующих импульсов в линии напряжения IPin 2 ±50 ±100 мкА
    Уровни токов синхронизирующих импульсов в линии тиристора IPin 1 ±50 ±100
    Задержка запускающего импульса (CPin 14 = 47 нФ, RPin 15 = 270 кОм TP 55 мкс
    Период повторения запускающих импульсов TR 220 мкс
    Импульсный ток на выходе VPin 13 = VCC — 4.0 В -IPin 13 180 192 мА
    Ток поверхностной утечки на выходе VPin 13 = — 3.0 В I13 L 30 мкА
    Напряжение на входе при полном угле проводимости V14 11,7 В
    Высокий уровень пилоообразного напряжения V14 H 12 12,7 D
    Ток разряда пилообразного напряжения, IPin 15 = 100 мкА IPin 14 95 105 мкА

    Принципиальная схема включения TDA1085

    Предельный ток 10 А настраивается экспериментально, подбором резистора R4

    Диапазон скоростей вращения двигателя:

    от 0 до 15000 об/мин

    Максимальный разгон: до 3200 об/мин за 1 секунду
    Нормальный разгон: за 10 с от 850 до 1300 об/мин  8 полюсной тахогенератор должен выдавать максимальное напряжение 30 В при 6000 об/мин, в разомкнутой цепи
    Скорость вращения, об/мин Напряжение на выводе 5 Конвертер частоты вращения в напряжение: 8 мВ на 1 об/мин (12 в при максимальной частоте вращения, CPin 11 = 680 пФ, VCC = 15.3 В
    800 609 мВ Симистор на 15 А, 600 В, минимальный ток на управляющем электроде 90 мА
    1300 966 мВ
    7500 5,912 В
    15000 12 В

    Общее описание

    Микросхема TDA 1085C управляет симистором в соответствии с задаваемой  скоростью. Скорость вращения двигателя отслеживается тахогенератором в цифровом формате (считаются импульсы от тахогенератора), а затем преобразуется в аналоговое напряжение. Скорость устанавливается, внешне фиксированной, и подается  на вход внутреннего линейного регулятора после того, как будут  заданы программируемые линейные ускорения. Общий результат состоит в поддержании полного диапазона скоростей с двумя линейными ускорениями, которые позволяют эффективно управлять стиральной машиной. Кроме того, TDA 1085C защищает всю систему от переменного тока питающей сети, при остановке или колебаниях, и от перегрузки по току в двигателе или при неисправности таходатчика.

    Функции входов и выходов ( для рисунков 1 и 8)

    Регулятор напряжения (стабилизатор) – (Контакты 9 и 10). Это регулятор параллельного типа способный поглощать большие токи и давать хорошие характеристики. Питание подается от сети переменного тока через внешние гасящие резисторы R1, R2, (резисторы 6.8 кОм и 270 Ом) и выпрямитель. Полуволна тока после диода 1N4007 подается на сглаживающий фильтр, состоящий из двух конденсаторов, емкостью 100 мкФ и резистора 270 Ом, напряжение на котором контролируется микросхемой. Когда питание (Vcc) превысит 15 В, ток проходит по другому гасящему резистору R10 на вывод 10. Эти три резисторы должны быть подобраны таким образом, чтобы удовлетворять следующим условиям:

    • Выдавать ток 10 мА через вывод 10, когда напряжение питания переменного тока минимально и потребление напряжения постоянного тока (Vcc) максимально (при быстром разгоне двигателя и присутствии импульсов)
    • Поддерживать напряжение 3 В на выводе 10, когда в линия питания переменного тока выдает максимальный ток, а потребление напряжения постоянного тока минимальное (нет разгона и пульсаций).
    • Задержку пускового импульса, пока ток проходит через ноль, при широких границах пуска и индуктивных нагрузках.

    Отказ по питанию в цепи переменного тока приведет к отключению. Двойной емкостный фильтр, состоящий из резисторов R1 и R2, хорошо сглаживает пульсации и устраняет  шумы при разгоне двигателя.

    Контроль частоты вращения (выводы 4, 11, 12). Микросхема может работать с внешним аналоговым датчиком скорости вращения: его выход должен быть подключен выводу 4, а выводы 12 и 8 должны быть соединены между собой.

    В большинстве случаев более удобно использовать цифровой датчик скорости вращения двигателя с одним недорогим тахогенератором, который не нуждается в настройке. За каждый положительный цикл на выводе 12, конденсатор, подключенный к выводу 11, заряжается почти до напряжения Vcc . В это же время, на вывод 4 подается ток в 10 раз превышающий, зарядный ток конденсатора C11. Ток источника называется G и жестко задан, но тем не менее, требует регулировки подстроечным сопротивлением 50 кОм, подключенном к выводу 4. Ток через этот резистор пропорционален емкости на выводе 11 и скорости вращения двигателя; напряжение на выводе 4 фильтруется от помех с помощью конденсатора и представляет “истинную фактическую скорость вращения двигателя”.

    Чтобы сохранить линейность на высоких оборотах, важно убедиться, что емкость, подключенная к выводу 11 полностью заряжается: внутреннее сопротивление источника, подключенного к выводу 11, имеет импеданс 100 кОм. Тем не менее емкость на выводе 11, должна быть максимально высокой, так как она имеет большое влияние на температурный коэффициент. Резистор 470 кОм между выводами 11 и 9 уменьшает ток утечки и влияние температурного коэффициента.

    Через вывод 12 осуществляется функция контроля: когда напряжение на нем превышает 5 В, запускающие импульсы тормозятся и микросхема сбрасывается. Так же через него отслеживается целостность цепи тахогенератора, и в случае ее нарушения, запускающие импульсы тормозятся, что защищает двигатель от ухода из-под контроля. Внутри TDA1085C к выводу 12 подключен демпферный диод, что дает возможность сделать схему более компактной.

    Генератор пусковых импульсов — (Выводы 1, 2, 5, 13, 14, 15)

    Эта цепь выполняет четыре функции:

    • Преобразование уровня выходного сигнала с усилителя постоянного тока в пропорциональный угол регулирования.
    • Калибровку длительности импульса.
    • Повторение импульса, если симистор не переключился или нет тока через щетки двигателя (обрыв цепи питания).
    • Задержку запускающих импульсов, пока ток не пройдет через ноль при широком угле регулирования и индуктивных нагрузках.

    Сопротивление на выводе 15 задает разрядный ток конденсатора на выводе 14. Пилообразный сигнал определяется R15 и С14(обычно 47 нФ).  Длительность управляющего импульса и период повторения находятся в обратно пропорциональной зависимости от крутизны наклона пилообразного напряжения.

    Генератор пилообразного напряжения – (выводы 5, 6, 7). Истинные значения скорости устанавливаются в соответствии со значениями на выходе генератора пилообразного сигнала (вывод 7). В соответствии с заданным значением скорости ( напряжение на выводе 5), генератор пилообразного напряжения заряжает внешний конденсатор C7 до момента, когда напряжение на выводе 5 (заданная скорость) сравняется с напряжением на выводе 4 (действительная скорость), смотрите рисунок 2. Микросхема имеет внутренний источник зарядного тока в 1.2 мА, который выдает от 0 до 12 В на выводе 7. Он дает быстрый разгон двигателя (обычно за 5.0 с), что позволяет быстро изменять скорость без чрезмерной нагрузки на механические части привода. В  TDA 1085C есть возможность снизить этот высокое ускорение с введением низкого разгона. Это достигается путем уменьшения тока через вывод 7 до 5.0 мА, оставаясь под полным управлением напряжением на выводе 6.  Это возможно при соблюдении следующих условий:

    • Наличие быстрого разгона VPin 5 > VPin 4
    • Происходит разделение в диапазоне напряжений на выводе 4 (действительная скорость двигателя) определяется VPin 6 ≤  VPin 4  ≤  2.0 VPin 6

    Для двух фиксированных значений VPin 5 и VPin 6, скорость мотора будет иметь большой разгон. Если сброс произойдет (независимо от причин), указанных выше последующий разгон будет полностью перерабатываться от 0 до максимальной скорости. Если напряжение на выводе 6 равно 0, возникает только высокий темп разгона.

    Чтобы установить действительную нулевую скорость надо ,чтобы напряжение на выводе 5 (от 0 до 80 мВ) интерпретировалось как истинный ноль. Как следствие, при изменении устанавливаемой скорости, проектировщик должен быть уверен, что любой переходный процесс не будет проходить через ноль (напряжение на выводе 5 не будет ниже 80 мВ) иначе вся схема будет перезапущена.

    Как и напряжения, подаваемые на контакты 5 и 6, являются производными от внутреннего стабилизатора напряжения, так и напряжение на выводе 4 тоже происходит от того же источника питания, скорость мотора (которая определяется соотношением между вышеуказанными напряжениями) является полностью независимой от колебаний напряжения питания Vcc и температурного фактора.

    Усилитель управления – (пин 16) он усиливает разницу между истинным значением скорость (вывод 4) и заданной скорости (контакт 5), посредством генератора пилообразного сигнала (генератора разгона). Его сигнал на выходе (вывод 16) имеет двойную чувствительность с максимальным возможностям ± 100 мА и заданной крутизной (340 мА/В это типовое значение). Вывод 16 напрямую управляет генератором пусковых импульсов, и должен быть нагружен на электрическую сеть, которая компенсирует механические характеристики двигателя и его нагрузку, для того, чтобы обеспечить стабильность в любом состоянии и кратчайшую переходную характеристику см. Рис.4.

    Эта сеть должна быть подобрана экспериментально.

    В случае периодического изменения крутящего момента, вывод 16 непосредственно обеспечивает угол сдвига фаз колебаний.

    Вывод 13 является импульсным выходом, и внешний ограничивающий резистор на нем обязателен.

    Ограничитель тока – (вывод 3). Безопасная работа двигателя и симистора при все условиях обеспечивается за счет ограничения пикового тока. Ток двигателя дает переменное напряжение на шунтирующем резисторе (0,05 Вт рис. 4). Отрицательные полуволны передаются на вывод 3, который имеет положительный потенциал, определяемый резисторами R3 и R4. Когда возрастает ток двигателя, динамический диапазон напряжения на выводе 3 тоже увеличивается.  Когда вывод 3 становится немного отрицательным относительно вывода 8 , ток начинает проходить по нему. Этот ток, как правило, усиливают в 180 раз, затем используется для разрядки  конденсатора на выводе 7 . Как следствие, уменьшается угол регулирования до значения, где будет достигнуто равновесие. Выбор резисторов R3, R4 и шунта определяет величина тока разряда конденсатора  на выводе 7.

    Обратите внимание, что ограничитель тока действует только на пике тока симистора.

    Разводка печатной платыВнутренняя схема

    Применение

    Правила компоновки печатной платы.

    В большинстве схем, где используется TDA1085C,  на одной печатной плате рядом с  большими токами и напряжениями могут присутствовать сигналы низкого напряжения значением в несколько милливольт.

    Самое главное разделить их друг от друга, для этого следует соблюдать следующие правила:

    • Выводы развязывающего конденсатора, которые также являются входами одинаковых компараторов, должны располагаться, как можно ближе к микросхеме и друг к другу, и заземлены в одной точке.
    • Заземление от тахогенератора должно быть подключено непосредственно к контакту 8, при этом должен заземляться только тахогенератор. По сути, последнее является основной причиной возникновения шума из-за своей близости к двигателю, который индуцирует высокие значение dφ/dt.
    • Схема заземления должна быть типа «звезда», чтобы полностью устранить силовые токи, протекающие в цепи заземления, передающиеся через развязывающие конденсаторы на чувствительные выводы: 4, 5, 7, 11, 12, 14, 16.

    В качестве примера на рисунке 5 представлена плата, на которой показано подключение группы чувствительных к помехам выводов и связанных с ними конденсаторов в соответствии с вышеперечисленными правилами. Обратите внимание на полное разделение низковольтной сигнальной части и мощной высоковольтной части. Их раздел идет вдоль линии AB.

    Соблюдение этих правил дает возможность регулировки во всем диапазоне скоростей.

    Источник питания

    Поскольку рассеивающий резистор рассеивает заметную мощность, необходимо по возможности снизить потребление тока до минимума.  При изношенном щеточном узле схема может подавать запускающие импульсы несколько раз, что вызывает увеличение потребляемого тока. При выборе гасящего резистора нужно это учитывать. Кроме того параллельный стабилизатор должен всегда находиться в следующем динамическом диапазоне: ток через вывод 10 должен быть выше 1 мА, а напряжение выше 3 В при самой плохой конфигурации. Двойной фильтр на выходе обязателен.

    Цепь тахогенератора

    Напряжение сигнала от тахогенератора должно быть пропорционально скорости вращения двигателя. Для устойчивой работы к выходу тахогенератора необходимо подключить RC-фильтр. Выполнение этих факторов, дает сигнал постоянной амплитуды на выводе 12 на всем диапазоне скоростей вращения двигателя. Рекомендуется проверить, чтобы эта максимальная амплитуда находилась в пределах 1,0 В, чтобы иметь самое большое отношение сигнал/шум без перезапуска микросхемы  (что может произойти, если напряжение на выводе 12 достигнет 5,5 В). Необходимо также проверить, чтобы сигнал на выводе 12 находился в балансе между «высоким значением» (более 300 мВ) и «низким». 8-полюсный тахогенератор  — это минимум для стабильности на низких оборотах, а 16-полюсник еще лучше.

    RC фильтр в цепи тахогенератора должен быть настроен на 30 Гц, чтобы быть как можно дальше от 150 Гц, что соответствует третьей гармонике сети переменного тока, генерируемой двигателем во время запуска. Кроме того, подключенный к выводу 12, высокоомный резистор, дает положительное смещение на этом выводе, устраняя шум, который может интерпретироваться как сигнал от тахогенератора. Это смещение должно быть спроектировано таким образом, чтобы на выводе 12 было не менее 200 мВ (отрицательное напряжение) при самой низкой скорости вращения двигателя.

    Преобразователь частоты в напряжение

    Емкость на выводе 11 имеет рекомендованное значение 820 пФ для 8-полюсных тахогенераторов с максимальной скоростью вращения двигателя 15000 об/мин, а сопротивление на выводе 11 всегда должно быть 470 кОм.

    Сопротивление подключенное к выводу 4 должно выбираться так, чтобы давать 12 В при максимальной скорости вращения двигателя, чтобы максимизировать отношение сигнал / шум. Поскольку отношение FV / C, а также значение CPin 11 разделены, RPin 4 должно быть регулируемым. Оно должно состоять из постоянного резистора и подстроечного, составляющего 25% от их общего сопротивления. Регулировка при этом станет проще.

    После регулировки, например, при максимальной скорости вращения двигателя, FV / C имеет остаточную нелинейность; коэффициент преобразования (мВ на один об / мин) увеличивается на 7,7% по мере того, как скорость приближается к нулю. Гарантированный разброс последнего очень узкий, максимальная ошибка при этом составит 1% от скорости вращения.

    Следующие формулы определяют напряжение на выводе 4 (VPin4) в вольтах:

    VPin 4  = G.0 ∙ (VCC–Va) ∙ CPin 11 ∙ R4 ∙ f ∙ 1/(1+120k/RPin 11)

    G.0 ∙ (VCC – Va) ≈ 140

    Va = 2.0 VBE

    120 k = Rint, (входное сопротивление на выводе 11)

    Установка скорости вращения — (контакт 5) При проектировании подбирают цепь внешних резисторов, которые задают серию различных напряжений, соответствующих различным скоростям вращения двигателя. При переключении внешних резисторов необходимо убедиться убедитесь, что на контакт 5 не подается напряжение ниже 80 мВ. Если такое случиться, произойдет полная перезагрузка схемы.

    Генератор разгона — (Pin 6) Если требуется только высокий темп разгона, соедините вывод 6 с землей.

    При задании разгона, устанавливается напряжение на выводе 6, соответствующее точке разгона двигателя. Задание (или медленный разгон) будет продолжаться до момента, когда скорость двигателя достигнет удвоенного начального значения.

    Соотношение двух напряжений может быть изменено вниз (рисунок 6) или вверх (рисунок 7).

    Задаваемый разгон  может быть уменьшен внешним резистором от VCC, заряжающим емкость на выводе7, добавляя его ток к току внутреннего генератор 5.0 мА.

    Силовые цепи

    Переключающий импульс симистора  должен определяться резистором на выводе 13 в соответствии с потребностями в квадранте IV.Длительность запускающего импульса  может быть нарушена шумовыми сигналами, генерируемыми самим симистором, которые интерферируют в пределах контактов 14 и 16, именно те, которые его определяют. Легко заметный, этот эффект безвреден.

    Симистор должен быть защищен от скачков напряжения во внешней цепи питания цепочкой 100 нФ х 100 Ом.

    Шунтирующий резистор должен быть как можно более неиндуктивным. Его можно изготовить, используя константановую проволоку.

    Когда нагрузка представляет собой универсальный двигатель постоянного тока, подключенный через выпрямительный мост, симистор должен быть защищен от скачков напряжений при коммутации, катушкой 1,0-2,0 мГн, подключенной последовательно с выводом симистора MT2.

    Функции синхронизации выполняются резисторами, определяющими напряжение в линии переменного тока и проводимость симистора. Значение 820 кОм является нормальным, но может быть уменьшено до 330 кОм для того, чтобы обнаруживать «нули» и уменьшить остаточную составляющую в линии постоянного тока ниже 20 мА.

    Ограничение тока

    Ограничитель тока начинает разряжать конденсатор 7 (опорная скорость), когда ток двигателя достигает заданного порогового уровня. Коэффициент усиления контура определяется резистором, соединяющим вывод 3 с последовательным шунтом. Опыт показал, что оптимальное значение для ограничения среднеквадратичного тока 10 A  находится в пределах 2,0 кВт. Вывод 3 имеет чувствительность по току, которая ограничена разумными значениями и не должна реагировать на пиковые значения.

    Если не используется, контакт 3 должен быть подключен к максимальному положительному напряжению 5,0 В вместо того, чтобы оставаться свободным.

    Стабильность контура

    Цепочка на выводе 16 является преобладающей и должна быть скорректирована экспериментально во время разработки модуля. Значения, указанные на рисунке 4, типичны для стиральных машин, но допускают большие изменения от одной модели к другой. R16 (единственное ограничение) не должен опускаться ниже 33 кОм, в противном случае ограничение скорости нарастания вызовет большие переходные ошибки при нагрузках.

    Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

    Стабилизация подачи проволоки — схема — Самодельное сварочное и вспомогательное оборудование

    Хочется знать, на основании чего Вы пришли к такому заключению.

     

     

    Из теории и практики. Вы же сами пишете:

     

     

     

     

    предпочтение следует отдать двигателю с постоянными магнитами,так как у него ярко выраженная зависимость ЭДС от оборотов ротора.

     

     

    Я бы даже сказал не просто ярко выраженная, а линейная. 🙂

     

    Если мы будем вращать двигатель чем-то посторонним, как генератор, то на его выводах появится какое-то напряжение. Если мы подадим такое-же напряжение на этот двигатель, то он будет вращаться примерно с такой же скоростью, как мы его вращали. При вращении двигателя, противо-ЭДС, возникающая в якоре, направлена встречно питающему напряжению и они компенсируются.

     

    В реальном двигателе, при нагрузке на вал, обороты уменьшаются за счёт падения напряжения на омическом сопротивлении обмотки, это сопротивление как бы последовательно включено между источником питания и идеальным двигателем. Кстати, если питать ДПТ с постоянными магнитами от источника тока, то мы получаем стабильный момент на валу, это тоже бывает полезно. Да, та вот сопротивление обмоток того-же моторчика от дворников, весьма мало и значительно меньше, чем выходное сопротивление примитивного источника. При хорошем стабилизаторе напряжения им можно пренебречь. Можно сделать источник с отрицательным выходным сопротивлением, равным сопротивлению обмоток, так сделано, напрмер, в кассетных магнитофонах, стабильность будет лучше, но для нашей задачи это ИМХО, лишнее. Что касается обратной связи от тахогенератора, то эта задача не так проста, как кажется на первый взгляд.

     

    Блин, какойто поток сознания получился, извините.. 🙂

     

    А схема в топике мне не внушает доверия.

    Изменено пользователем dan_ko

    Чистотники регулятор оборотов электродвигателя 220в

    Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

    Зачем нужен регулятор оборотов

    Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

    Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

    Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

    Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

    Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

    Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

    1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
    2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
    3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
    4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

    Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

    Фото – шим контроллер оборотов

    Принцип работы регулятора оборотов

    Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

    1. Двигателя переменного тока;
    2. Главного контроллера привода;
    3. Привода и дополнительных деталей.

    Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

    Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

    В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

    Как выбрать регулятор

    Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

    1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
    2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
    3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
    4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
    5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

    Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

    При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

    Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

    В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

    Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

    Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

    Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

    Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

    Фото – схема регулятора оборотов своими руками

    В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

    Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

    Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

    Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

    Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.

    Устройство системы

    Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

    1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
    2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
    3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
    4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

    Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

    В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

    Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

    Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

    Зачем используют такой прибор-регулятор

    Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

    1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
    2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
    3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
    4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

    Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

    Регулятор оборотов электродвигателя 220в

    Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

    1. Сам электродвигатель.
    2. Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
    3. Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.

    Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

    В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

    Как сделать регулятор своими руками

    Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

    Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

    Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

    Внедрение системы управления

    Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

    Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

    Регулировка работы

    Теперь стоит поговорить о том, как можно осуществить регулировку оборотов в коллекторном двигателе. В связи с тем, что общая скорость вращения мотора может напрямую зависеть от величины подаваемого уровня напряжения, для этого вполне пригодны совершенно любые системы для регулировки, которые могут осуществлять такую функцию.

    Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

    1. Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
    2. Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
    3. Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
    4. Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.

    Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

    Наиболее приемлемым вариантом станет выполнение функции регулировки оборотов при помощи применения тахогенератора.

    Его чаще всего устанавливают на заводе. Во время отклонения скорости вращения моторов через симистры в моторе будет происходить передача уже откорректированного электропитания, сопутствующего нужной скорости вращения. Если в такую ёмкость будет встроена регулировка вращения самого мотора, то мощность не будет потеряна.

    Как же это выглядит в виде конструкции? Больше всего используется именно реостатная регулировка процесса вращения, которая создана на основе применения полупроводника.

    В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю. Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора. Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

    Во втором случае во время применения полупроводников происходит процесс управления мотором при помощи подачи определённого числа импульсов. Схема способна совершать изменение длительности таких импульсов, что, в свою очередь, будет изменять общую скорость вращения мотора без потери показателя мощности.

    Если вы не хотите самостоятельно изготавливать оборудование, а хотите купить уже полностью готовое к применению устройство, то стоит обратить особое внимание на главные параметры и характеристики, такие, как мощность, тип системы управления прибором, напряжение в устройстве, частоту, а также напряжение рабочего типа. Лучше всего будет производить расчёт общих характеристик всего механизма, в котором стоит применять регулятор общего напряжения двигателя. Стоит обязательно помнить, что нужно производить сопоставление с параметрами частотного преобразователя.

    При пуске электродвигателя происходит превышение потребления тока в 7 раз, что способствует преждевременному выходу из строя электрической и механической частей мотора. Для предотвращения этого следует применять регулятор оборотов электродвигателя. Существует много моделей заводского плана, но для того чтобы сделать такое устройство самостоятельно, необходимо знать принцип действия электродвигателя и способы регулирования оборотов ротора.

    Общие сведения

    Электродвигатели переменного тока получили широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности человека, а именно — модели асинхронного типа. Основное назначение двигателя как электрической машины — трансформация электрической энергии в механическую. Асинхронный в переводе означает неодновременный, так как частота вращения ротора отличается от частоты переменного напряжения (U) в статоре. Существует две разновидности асинхронных двигателей по типу питания:

    Однофазные применяются для домашних бытовых нужд, а трехфазные используются на производстве. В трехфазных асинхронных двигателях (далее ТАД) используются два вида роторов:

    • замкнутые;
    • фазные.

    Замкнутые составляют около 95% от всех применяемых двигателей и обладают значительной мощностью (от 250 Вт и выше). Фазный тип конструктивно отличается от АД, но применяется достаточно редко по сравнению с первым. Ротор представляет собой стальную фигуру цилиндрической формы, которая помещается внутрь статора, причем на его поверхность напрессован сердечник.

    Короткозамкнутый и фазный роторы

    Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

    Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

    Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения. Если используется электромотор маленькой мощности, то пазы представляют собой закрытые конструкции, которые отделяют ротор от зазора с целью увеличения индуктивной составляющей сопротивления.

    Ротор в виде фазного исполнения или типа характеризуются обмоткой, концы ее соединены по типу «звезда» и присоединены к контактным кольцам (на валу), по которым скользят графитовые щетки. Для устранения вихревых токов поверхность обмоток покрывается оксидной пленкой. Кроме того, в цепь обмотки ротора добавляется резистор, позволяющий изменять активное сопротивление (R) роторной цепи для уменьшения значений пусковых токов (Iп). Пусковые токи отрицательно влияют на электрическую и механическую части электромотора. Переменные резисторы, используемые для регулирования Iп:

    1. Металлические или ступенчатые с ручным переключением.
    2. Жидкостные (за счет погружения на глубину электродов).

    Щетки, выполненные из графита, изнашиваются, и некоторые модели оборудованы короткозамкнутым конструктивным исполнением, которое поднимает щетки и замыкает кольца после запуска мотора. АД с фазным ротором являются более гибкими в плане регулирования Iп.

    Конструктивные особенности

    Асинхронный двигатель не имеет выраженных полюсов в отличие от электромотора постоянного тока. Число полюсов определяется количеством катушек в обмотках неподвижной части (статор) и способом соединения. В асинхронной машине с 4-мя катушками проходит магнитный поток. Статор выполняется из листов спецстали (электротехническая сталь), сводящих к нулю вихревые токи, при которых происходит значительный нагрев обмоток. Он приводит к массовому межвитковому замыканию.

    Железняк или сердечник ротора напрессовывается непосредственно на вал. Между ротором и статором существует минимальный воздушный зазор. Обмотка ротора выполняется в виде «беличьей клетки» и сделана из медных или алюминиевых стержней.

    В электромоторах мощностью до 100 кВт применяется алюминий, обладающий незначительной плотностью — для заливки в пазы сердечника ротора. Но несмотря на такое устройство, двигатели этого типа греются. Для решения этой проблемы используются вентиляторы для принудительного охлаждения, которые насаживаются на вал. Эти двигатели просты и надежны. Однако двигатели потребляют при пуске большой ток, в 7 раз больше номинального. Из-за этого они имеют низкий пусковой момент, так как большая часть энергии электричества идет на нагрев обмоток.

    Электромоторы, у которых повышенный момент пуска, отличаются от обыкновенных асинхронных конструкцией ротора. Ротор изготавливается в виде двойной «беличьей клетки». Эти модели имеют сходство с фазными типами изготовления ротора. Он состоит из внутренней и наружной «беличьих клеток», причем наружная является пусковой и обладает большим активным и малым реактивным R. Наружная обладает незначительным активным и высоким реактивным R. При увеличении частоты вращения I переключается на внутреннюю клетку и работает в виде короткозамкнутого ротора.

    Принцип работы

    При протекании I по статорной обмотке в каждой из них создается магнитный поток (Ф). Эти Ф сдвинуты на 120 градусов относительно друг друга. Полученный Ф является вращающимся, создающим электродвижущую силу (ЭДС) в алюминиевых или медных проводниках. В результате этого и создается пусковой магнитный момент электромотора, и ротор начинает вращаться. Этот процесс называется еще в некоторых источниках скольжением (S), показывающим разность частоты n1 электромагнитного поля стартера, которое становится больше, чем частота, полученная при вращении ротора n2. Вычисляется в процентах и имеет вид: S = ((n1-n2)/n1) * 100%.

    Значение S при начальном старте электромотора равно примерно 1, но при возрастании значений n2 становится меньше. В этот момент I в роторе уменьшается, следовательно, и ЭДС становится меньше номиналом. При холостом ходе S минимально, но при увеличении момента статического взаимодействия ротора и статора эта величина достигает критического значения. Если выполняется неравенство: S > Sкр, то мотор работает нормально, однако при превышении значения Sкр он может «опрокинуться». Опрокидывание вызывает нестабильную работу, но с течением времени исчезает.

    Методы настройки оборотов

    Для предотвращения отрицательного влияния во время пуска нужно уменьшить обороты электродвигателя 220 в или 380 в. Существует несколько способов достижения этой цели:

    1. Изменение значения R цепи ротора.
    2. Изменение U в обмотке статора.
    3. Изменение частоты U.
    4. Переключение полюсов.

    При изменении значения R роторной части при помощи дополнительных резисторов приводит к снижению частоты вращения, но в результате этого уменьшается мощность. Следовательно, получается значительная потеря электроэнергии. Этот тип регулирования следует применять для фазного ротора.

    При изменении значений U на статорной катушке возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. Использование такого способа позволяет применять его только при вентиляторном характере нагрузки (например, регулятор оборотов вентилятора 220в). Для всех остальных случаев применяют трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять значения U, или тиристорные регуляторы.

    Исходя из формулы зависимости частоты вращения от частоты питающего U можно производить регулирование количества оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора вычисляется по формуле: Nст = 60 * f /p (f — частота тока питающей сети, p — число пар полюсов). Этот способ обеспечивает возможность плавного регулирования частоты вращения роторной части. Для получения высокого коэффициента полезного действия нужно изменять частоту и U. Этот способ является оптимальным для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

    1. В статор (в пазы) нужно уложить 2 обмотки с различным числом p.
    2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

    Основным недостатком этого метода является поддержание ступенчатого характера изменения частоты электромотора с короткозамкнутым ротором.

    Виды и критерии выбора

    Для выбора регулятора нужно руководствоваться определенными характеристиками для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:

    1. По типу управления. Для двигателей коллекторного типа применяются регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
    2. Мощность является основным параметром, от которого нужно отталкиваться.
    3. По диапазону U.
    4. По диапазону частот. Нужно выбирать модель, которая соответствует требованиям пользователя для конкретного случая.
    5. Прочие характеристики, в которые включены гарантия, габариты, комплектация.

    Кроме того, регулятор подбирается мощнее, чем сам электродвигатель по формуле: Pрег = 1,3 * Pдвиг (Pрег, Pдвиг — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать на разные диапазоны U, так как универсальность играет важную роль.

    Устройство на тиристорах

    В этой модели, представленной на схеме 1, применяются 2 тиристора, включенных встречно-параллельно, хотя их можно заменить одним симистором.

    Схема 1 — Тиристорная регулировка оборотов коллекторного двигателя без потери мощности.

    Эта схема производит регулирование с помощью открытия или закрытия тиристоров (симистора) при фазовом переходе через нейтраль. Для корректного управления коллекторным двигателем применяют следующие способы модификации схемы 1:

    1. Установка защитных LRC-цепей, состоящих из конденсаторов, резисторов и дросселей.
    2. Добавление на входе емкости.
    3. Использование тиристоров или симистора, ток которых превышает номинальное значение силы тока двигателя в диапазоне от 3..8 раз.

    Этот тип регуляторов имеет достоинства и недостатки. К первым относятся низкая стоимость, маленький вес и габариты. Ко вторым следует отнести следующие:

    • применение для моторов небольшой мощности;
    • происходит шум и рывки мотора;
    • при использовании схемы на симисторах происходит попадание постоянного U на двигатель.

    Этот тип регулятора ставится в вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины и электродрели . Отлично выполняет свои функции, несмотря на недостатки.

    Транзисторный тип

    Еще одним названием регулятора транзисторного типа является автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет номинал U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при помощи выходного каскада, в котором применяются транзисторы типа IGBT.

    Схема 2 — Транзисторный ШИМ-регулятор оборотов.

    Коммутация транзисторов происходит с высокой частотой и благодаря этому можно изменить ширину импульсов. Следовательно, при этом изменится и значение U. Чем длиннее импульс и короче паузы, тем выше значение U и наоборот. Положительные аспекты применения этой разновидности следующие:

    1. Незначительный вес прибора при низких габаритах.
    2. Довольно низкая стоимость.
    3. При низких оборотах отсутствие шума.
    4. Управление за счет низких значений U (0..12 В).

    Основной недостаток применения заключается в том, что расстояние до электромотора должно быть не более 4 метров.

    Регулирование за счет частоты

    Регулирование оборотов моторов различных типов за счет частоты получило широкое применение. Частотное преобразование занимает лидирующую позицию на рынке сбыта устройств-регуляторов оборотов и осуществления плавного пуска. Благодаря своей универсальности возможно влиять на мощность, производительность и скорость любого устройства с электродвигателем. Эти устройства применяются для однофазных и трехфазных двигателей. Применяются такие виды частотных преобразователей:

    1. Специализированные однофазные.
    2. Трехфазные без конденсатора.

    Для регулирования оборотов используется конденсатор, включенный с обмотками однофазного двигателя (схема 3). Этот преобразователь частоты (ПЧ) имеет емкостное R, которое зависит от частоты протекающего переменного тока. Выходной каскад такого ПЧ выполнен на IGBT-транзисторах.

    Схема 3 — Частотный регулятор оборотов.

    У специализированного ПЧ есть свои преимущества и недостатки. Преимуществами являются следующие:

    1. Управление АД без участия человека.
    2. Стабильность.
    3. Дополнительные возможности.

    Существует возможность управлять работой электромотора при определенных условиях, а также защита от перегрузок и токов КЗ. Кроме того, возможно расширять функционал при помощи подключения цифровых датчиков, мониторинга параметров работы и использования PID-регулятора. К минусам можно отнести ограничения при управлении частотой и довольно высокую стоимость.

    Для трехфазных АД применяются также устройства регулирования частоты (схема 4). Регулятор имеет на выходе три фазы для подключения электромотора.

    Схема 4 — ПЧ для трехфазного двигателя.

    У этого варианта тоже есть свои сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие: низкую стоимость, выбор мощности, широкий диапазон частотной регуляции, а также все преимущества однофазных преобразователей частоты. Среди всех отрицательных сторон можно выделить основные: предварительный подбор и нагрев при пуске.

    Изготовление своими руками

    Если нет возможности, а также желания приобретать регулятор заводского типа, то можно собрать его своими руками. Хотя регуляторы типа » tda1085 » зарекомендовали себя очень хорошо. Для этого нужно детально ознакомиться с теорией и приступить к практике. Очень популярны схемы симисторного исполнения, в частности регулятор оборотов асинхронного двигателя 220в (схема 5). Сделать его несложно. Он собирается на симисторе ВТ138, хорошо подходящем для этих целей.

    Схема 5 — Простой регулятор оборотов на симисторе.

    Этот регулятор может быть использован и для регулировки оборотов двигателя постоянного тока 12 вольт, так как является довольно простым и универсальным. Обороты регулируются благодаря изменению параметров Р1, определяющему фазу входящего сигнала, который открывает переход симистора.

    Принцип работы прост. При запуске двигателя происходит его затормаживание, индуктивность изменятся в меньшую сторону и способствует увеличению U в цепи «R2—>P1—>C2». При разряде С2 симистор открывается в течение некоторого времени.

    Существует еще одна схема. Она работает немного по-другому: путем обеспечения хода энергии обратного типа, которое является оптимально выгодным. В схему включен довольно мощный тиристор.

    Схема 6 — Устройство тиристорного регулятора.

    Схема состоит из генератора сигнала управления, усилителя, тиристора и участка цепи, выполняющего функции стабилизатора вращения ротора.

    Наиболее универсальной схемой является регулятор на симисторе и динисторе (схема 7). Он способен плавно убавить скорость вращения вала, задать реверс двигателю (изменить направление вращения) и понизить пусковой ток.

    Принцип работы схемы:

    1. С1 заряжается до U пробоя динистора D1 через R2.
    2. D1 при пробитии открывает переход симистора D2, который отвечает за управление нагрузкой.

    ​Напряжение при нагрузке прямо пропорционально зависит от частотной составляющей при открытии D2, зависящего от R2. Схема применяется в пылесосах. Она содержит универсальное электронное управление, а также способность простого подключения питания 380 В. Все детали следует расположить на печатной плате, изготовленной по лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Подробно с этой технологии изготовления плат можно ознакомиться в интернете.

    Таким образом, при выборе регулятора оборотов электродвигателя возможна покупка заводского или изготовление своими руками. Самодельный регулятор сделать достаточно просто, так как при понимании принципа действия устройства можно с легкостью собрать его. Кроме того, следует соблюдать правила безопасности при осуществлении монтажа деталей и при работе с электричеством.

    “>

    TDA1085 — Регулятор оборотов коллекторного двигателя

    Производить регулировку скорости вращения вала коллекторного электродвигателя, имеющего малую мощность, можно подсоединяя последовательно в электроцепь его питания резистор. Но данный вариант создает очень низкий КПД, и к тому же отсутствует возможность осуществлять плавное изменение скорости вращения.

    Основное, что этот способ временами приводит к полной остановке электродвигателя при низком напряжении питания. Регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока, описанные в данной статье, не имеют эти недостатки. Данные схемы можно с успехом применять и для изменения яркости свечения ламп накаливания на 12 вольт.

    Виды двигателей и принцип работы

    Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

    Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

    Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.

    Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.

    На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.

    Устройство коллекторного двигателя

    Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая

    вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

    По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.

    Устройство системы

    Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

    1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
    2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
    3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
    4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

    Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

    В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

    Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

    Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

    Зачем используют такой прибор-регулятор

    Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

    1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
    2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
    3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
    4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

    Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

    Типы регулировки

    Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

    • Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
    • Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
    • Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

    Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

    Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

    Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

    При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

    К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.

    Схема выглядит следующим образом.

    Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

    Регулировка

    Теперь расскажем о том, как можно регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения мотора просто зависит от величины подаваемого напряжения, то любые средства регулировки, которые способны выполнять эту функцию для этого вполне пригодны.

    Перечислим несколько такого рода вариантов для примера:

    1. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
    2. Заводские платы регулировки, используемые в бытовых приборах (можно использовать в частности те, которые применяются в миксерах или в пылесосах).
    3. Кнопки, используемые в конструкции электроинструментах.
    4. Бытовые регуляторы освещения с плавным действием.

    Однако, все вышеперечисленные способы имеют очень важный изъян. Вместе с уменьшением оборотов, одновременно уменьшается и мощность работы мотора. В некоторых случаях, его можно остановить даже просто рукой. В некоторых случаях, это может быть приемлемо, но большей частью, это является серьёзным препятствием.

    Хорошим вариантом является выполнение регулировки оборотов посредством использования тахогенератора. Его обычно устанавливают на заводе. При отклонениях в скорости вращения мотора, через симисторы в мотор передаётся уже откорректированное электропитание, соответствующее требуемой скорости вращения. Если в эту схему встроить регулировку вращения мотора, то потери мощности здесь происходить не будет.

    Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространены реостатная регулировка вращения, и сделанная на основе использования полупроводников.

    В первом случае, речь идёт о переменном сопротивлении с механической регулировкой. Она последовательно подключается к коллекторному электродвигателю. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата ресурса аккумулятора. При таком способе регулировк, происходит потеря мощности вращения мотора. Является дешёвым решением. Не применяется для достаточно мощных моторов по упомянутым причинам.

    Регуляторы мощности постоянного тока

    Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.

    Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В. Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.

    Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А. В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом. Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.

    Принцип работы симисторного регулятора мощности

    Принцип работы симисторного регулятора мощности состоит в уникальных свойствах симистора, работающего как управляемое реле.

    Симистор представляет собой два кремниевых управляемых выпрямителя (КУВ), включенных встречно, что позволяет протекать току в обоих направлениях и использовать симистор для коммутации и передаче переменного тока.

    Симистор имеет три вывода, два из которых основные (силовые), обозначаются Т1; Т2 или ОВ1; ОВ2, третий – управляющий, обозначается УЭ или G.

    Когда управляющий вывод обесточен, на основных выводах напряжение отсутствует, так как КУВы запирают электрическую цепь.

    При подаче напряжения на управляющий вывод оба КУВа открываются, и через симистор протекает переменный ток.

    Применяется симистор в различных устройствах:

    • переключатель для включения электрической нагрузки;
    • регуляторы:
    • яркости света;
    • скорости вращения электродвигателя;
    • мощности.

    AB-026: Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

    Введение

    Скорость двигателя — это параметр двигателя постоянного тока, который часто измеряется и регулируется, обычно с помощью дополнительных датчиков и с обратной связью по замкнутому контуру. Для этого метода управления скоростью требуется датчик скорости определенного типа, обычно устанавливаемый на валу двигателя. Некоторые из наших двигателей постоянного тока и мотор-редукторов имеют задние валы специально для этой цели, например, 212-109.

    Эта блок-схема, показанная ниже, представляет собой типичную систему управления с обратной связью, которая может быть разработана для работы в аналоговом или цифровом режиме.

    Система управления с обратной связью для скорости двигателя постоянного тока

    Датчики Холла и оптические датчики

    обычно используются с цифровыми контроллерами, тогда как в аналоговых схемах часто используются тахогенераторы. С помощью ШИМ-управления можно достичь хорошей точности, гибкости и снизить потери мощности. Однако это происходит за счет дополнительного компонента и, возможно, модификации механической конструкции, если вы планируете использовать его в существующем продукте.

    Для щеточных двигателей постоянного тока можно измерять и регулировать скорость без каких-либо датчиков на двигателе, используя основную характеристику — напряжение обратной ЭДС, зависящее от скорости.

    Бессенсорное аналоговое измерение скорости двигателя

    Двигатель постоянного тока моделируется как последовательное соединение внутреннего сопротивления и источника напряжения обратной ЭДС. Напряжение на клеммах двигателя складывается из обратной ЭДС и падения напряжения, превышающего сопротивление катушки.

    Эквивалентная схема электродвигателя постоянного тока

    Падение напряжения на внутреннем сопротивлении якоря зависит от тока двигателя (и, следовательно, от момента нагрузки). Невозможно измерить скорость напрямую, измеряя только напряжение на клеммах двигателя.

    Сопротивление обмотки Ra обычно постоянно — хотя оно имеет небольшую температурную зависимость, мы можем компенсировать его, чтобы падение напряжения на якоре двигателя было пропорционально току двигателя.

    Поскольку измерить обратную ЭДС напрямую невозможно, нам необходимо рассчитать ее по следующему уравнению:

    $$ V_ {мотор} = V_ {bemf} + (I_ {a} \ times R_ {a}) $$

    К сожалению, напрямую измерить напряжение якоря также невозможно — однако мы можем подключить дополнительный (внешний) резистор последовательно с двигателем.Измерение падения напряжения на этом последовательном резисторе позволяет нам определить обратную ЭДС.

    Эквивалентная схема электродвигателя постоянного тока

    с последовательным резистором

    Если мы установим значение последовательного резистора равным сопротивлению в двигателе, мы гарантируем, что любое изменение падения напряжения на последовательном резисторе будет равно падению напряжения в якоре:

    $$ V_ {a} = I_ {a} \ times R_ {a} $$

    $$ V_ {s} = I_ {a} \ times R_ {s} $$

    $$ R_ {s} = R_ {a} $$

    $$ V_ {s} = V_ {a} $$

    Итак, сначала нам нужно узнать или измерить сопротивление якоря двигателя.Это можно сделать путем измерения сопротивления на клеммах двигателя с помощью омметра или путем измерения тока остановки с известным напряжением питания. При использовании последнего предпочтительнее использовать низкое напряжение питания, чтобы избежать повреждения из-за перегрузки по току.

    Например, при питании двигателя 1,2 В и измерении 100 мА во время остановки сопротивление якоря рассчитывается как:

    $$ V_ {supply} = I_ {stall} \ times R_ {a} $$

    $$ R_ {a} = \ frac {V_ {supply}} {I_ {stall}} $$

    $$ R_ {a} = \ frac {1.2 В} {100 мА} $$

    $$ R_ {a} = 12 \ Omega $$

    При использовании омметра для измерения оконечного сопротивления снимите среднее значение нескольких показаний при разных положениях ротора.

    Напряжение питания будет равно напряжению последовательного резистора, напряжению сопротивления якоря и напряжению обратной ЭДС.

    $$ V_ {supply} = V_ {s} + V_ {a} + V_ {bemf} $$

    Мы можем рассчитать напряжение обратной ЭДС, вычтя двойное падение напряжения на последовательном резисторе из напряжения питания.

    $$ V_ {bemf} = V_ {supply} — (2 \ times V_ {s}) $$

    Чтобы уменьшить потери мощности, мы можем использовать более низкое значение последовательного сопротивления, но резистор в конечном итоге снизит напряжение, воспринимаемое двигателем. Используя мостовую схему, мы можем сохранить высокую чувствительность измерения и компенсировать потери мощности в двигателе:

    Мостовая схема для измерения напряжения обратной ЭДС

    Правая опора моста состоит из последовательно включенного двигателя M и резистора Rs .Левая ножка — последовательное соединение резисторов R1 и R2 , каждая ножка подключена к источнику питания. Напряжение обратной ЭДС измеряется между точками A и B .

    Rload представляет входное сопротивление нашей измерительной цепи. Поскольку он будет состоять из операционного усилителя, его входное сопротивление будет намного больше, чем другие сопротивления в этой схеме (идеальные операционные усилители имеют бесконечное входное сопротивление).

    Нам необходимо убедиться, что напряжение между точками A, и B не зависит от тока двигателя и напряжения питания и зависит только от скорости двигателя и входного сопротивления измерительной цепи ( Rload ).

    Начнем с анализа схемы без обратной ЭДС, т.е. когда двигатель остановлен. Для балансировки моста напряжение между точками A, и B должно быть равно нулю. Это происходит до тех пор, пока соотношение между R1 и R2 такое же, как Rs и Ra :

    .

    $$ \ frac {R_ {2}} {R_ {1}} = \ frac {R_ {a}} {R_ {s}} $$

    ч — коэффициент усиления нашего моста:

    $$ h = \ frac {R_ {1}} {R_ {2}} = \ frac {R_ {s}} {R_ {a}} $$

    Если мы выведем двигатель из состояния остановки, напряжение обратной ЭДС пропорционально скорости:

    $$ V_ {bemf} = k_ {e} \ times n $$

    , где ke — электрическая постоянная для нашего двигателя, а n — скорость двигателя.

    Если двигателю разрешено вращаться со скоростью холостого хода, для идеального двигателя мы ожидаем, что Ia равно 0. Это потому, что идеальные двигатели игнорируют сопротивление воздуха и трение подшипников. Напряжение на холостом ходу:

    $$ V_ {rpm_ {NL}} = k_ {e} \ times n_ {NL} $$

    Отсюда Vbemf можно подписать как:

    $$ V_ {bemf} = V_ {rpm_ {NL}} \ times \ frac {n} {n_ {NL}} = V_ {rpm_ {NL}} \ times K $$

    Где K — коэффициент пропорциональности между Vbemf и V_rpm в нашей схеме.{2} \ times R_ {load}} \ times R_ {load} $$

    А для работы без нагрузки:

    $$ V_ {rpm} = \ frac {h} {h + 1} \ times V_ {rpm_ {NL}} \ times K $$

    Выходное напряжение между точками A, и B не зависит от источника питания и тока двигателя, как без нагрузки, так и при работе под нагрузкой. Он зависит от х , и при увеличении выходное напряжение также увеличивается.

    Как упоминалось ранее, сопротивление якоря будет изменяться в зависимости от температуры, что приводит к разбалансировке моста и влияет на выходную мощность В об / мин .Чтобы свести к минимуму этот эффект, мост следует настраивать, когда двигатель находится при рабочей температуре.

    Этот метод стабилизации скорости был популярным решением для контроллеров скорости вращения ротора регулятора, используемых в магнитофонах, использующих аналоговую электронику. В эпоху магнитофонов многие компании производили микросхемы для управления двигателем постоянного тока, чтобы лента двигалась с постоянной скоростью. Это было интересное решение, потому что оно работало линейно и не создавало шума, как контроллеры на основе ШИМ.

    Общие микросхемы

    включают LA5586, TDA7274, BA6220 и AN6550. К сожалению, производство большинства из них было снято с производства, и теперь их можно приобрести только на вторичном рынке. Схемы в микросхемах немного отличались, но принцип работы по-прежнему основан на мостовой схеме, описанной выше.

    LA5586 Эквивалентная цепь регулятора скорости двигателя и прикладная схема

    Обратите внимание, что эквивалентная схема нарисована с источниками тока и постоянным коэффициентом тока. Коэффициент текущей ликвидности составляет от 20 до 40, в зависимости от конкретной ИС, и обозначен как K .В интегральных схемах легко сделать два источника тока с одинаковыми температурными параметрами.

    Двигатель подключен к одной ветви моста, а вторая ветвь содержит резистор со значением K, в раз превышающим внутреннее сопротивление двигателя.

    Цепь установившегося состояния для контроллера двигателя

    В установившемся режиме ток двигателя в K в раз больше, чем ток через Rt . Отрицательный вход операционного усилителя подключен к источнику напряжения, поэтому падение напряжения на резисторе Rt всегда будет ниже, чем напряжение двигателя.Разница составит Vref . Напряжение в точке A (относительно земли) всегда будет выше, чем напряжение в точке B .

    Без Rs , ток через Rt в 40 раз меньше тока двигателя. Когда нагрузка двигателя увеличивается, напряжение в точке B увеличивается, и выходное напряжение усилителя также увеличивается. Более высокое напряжение усилителя вызывает более высокий ток двигателя, что увеличивает крутящий момент двигателя.Регулирование скорости может быть достигнуто путем добавления шунтирующего сопротивления — напряжение между точками A и B всегда равно опорным напряжением, так что легко контролировать дополнительный ток добавлен к Rt.

    Эта схема будет сбалансирована, когда напряжение двигателя равно сумме напряжений на Rt и Rs ( Vref ). Уравнение установившегося состояния:

    $$ I_ {m} \ times R_ {m} + V_ {bemf} = R_ {T} \ times I_ {s} + R_ {T} \ times \ frac {I_ {s} + I_ {m}} { K} + V_ {ref} $$

    Отсюда уравнение для обратной ЭДС:

    $$ V_ {bemf} = V_ {ref} + (1+ \ frac {1} {K}) \ times R_ {T} \ times I_ {s} + \ frac {R_ {T}} {K — R_ {m}} \ times I_ {m} $$

    Предполагая:

    $$ K \ times R_ {m} = R_ {T} $$

    , то количество оборотов, определенное Vbemf , составляет:

    $$ V_ {bemf} = V_ {ref} + R_ {T} \ times (1+ \ frac {1} {K}) \ times I_ {s} $$

    Важно, чтобы во всех случаях значение Rt было меньше K x Rm , в противном случае цепь будет чрезмерно компенсированной и нестабильной.

    Аналоговый регулятор скорости с отрицательным сопротивлением

    Увеличение нагрузки на двигатель приводит к увеличению потребляемого тока и падению скорости. Также уменьшается обратная ЭДС и напряжение на двигателе, этот метод управления известен как регулятор отрицательного вывода.

    В этом случае мы используем операционный усилитель для управления скоростью, поэтому наша R_load будет на тысячи больше, чем другое сопротивление в этой цепи, и снова может быть опущена.

    Из предыдущего раздела мы знаем, что напряжение источника питания не изменилось на В об / мин , что позволяет нам запитать нашу схему от мощного операционного усилителя или добавить транзистор к выходу стандартного операционного усилителя. .Подключив инвертирующий вход к ножке моста между двигателем и последовательным резистором, мы можем управлять источником питания моста с помощью напряжения, подключенного к неинвертирующему выходу.

    Цепь управления напряжением двигателя

    Входное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, а инвертирующий вход подключается непосредственно к клемме двигателя. Мы пока не можем контролировать скорость с помощью схемы, в связи с чем наш усилитель работает как буфер (или повторитель напряжения) с коэффициентом усиления равным 1.По сути, входное напряжение определяет напряжение двигателя.

    Можно изменить скорость двигателя, установив напряжение Vin, но это не поддерживает постоянную скорость при изменении нагрузки. При постоянном входном напряжении двигатель будет вращаться быстрее при малых нагрузках и медленнее при увеличении нагрузки. Нам нужно еще несколько компонентов для стабилизации скорости двигателя.

    Падение напряжения на Rs пропорционально падению напряжения на сопротивлении якоря двигателя, мы будем использовать это напряжение для компенсации падения напряжения на сопротивлении якоря.Это можно сделать, добавив модификацию схемы к приведенной ниже — добавив R1 и R2 и подключив их среднюю точку к неинвертирующему входу операционного усилителя.

    Цепь регулятора скорости двигателя

    Соотношение R1 и R2 должно быть таким же, как Rs и Ra для обеспечения стабилизации скорости. На изображении выше показана полная схема и ее эквивалент для руководства, управляющее напряжение должно быть таким же, как напряжение обратной ЭДС при желаемой скорости.

    Коэффициент компенсации определяется значением Rs , но удобнее использовать стандартное значение сопротивления, а затем изменить R1 или R2 соответственно.

    Если скорость двигателя уменьшается при приложении нагрузки, следует увеличить значение R2 (или уменьшить R1 ). Если скорость двигателя начинает колебаться (или имеет тенденцию к увеличению) при приложении нагрузки, следует уменьшить R2 или ( R1 следует увеличить).

    Чтобы спроектировать эту схему, нам нужно знать, какое значение обратной ЭДС при желаемой скорости:

    1. Чтобы найти напряжение обратной ЭДС на желаемой скорости, вал двигателя может быть установлен на бурильщик и приведен в движение. После достижения желаемой скорости (проверенной тахометром) измерьте напряжение на клеммах двигателя с помощью высокоомного вольтметра.
    2. Измерьте внутреннее сопротивление обмотки с помощью омметра на клеммах двигателя. Рекомендуется взять среднее значение из нескольких различных измерений положения ротора.
    3. Выберите значение Rs из стандартных значений, оно может быть меньше сопротивления двигателя.
    4. Выберите R1 и R2 , чтобы соотношение было таким же, как соотношение между Rs и Ra . Фактические значения резистора должны быть больше Rs и Ra для экономии тока. Поскольку эквивалентное сопротивление плеч моста будет другим, операционный усилитель должен быть с низким входным током.
    5. Подайте управляющее напряжение, равное желаемой обратной ЭДС.
    6. Проверьте скорость и соответствующим образом компенсируйте (указано в абзаце перед этим списком).

    Для температурной компенсации можно выбрать Rs с тем же температурным коэффициентом, что и обмотки двигателя — для меди это 3400 ppm. Этот резистор следует размещать как можно ближе к двигателю, чтобы поддерживать одинаковый температурный режим.

    Простая схема стабилизации скорости двигателя также может быть выполнена только на транзисторах:

    Транзисторный регулятор скорости

    В этой схеме T2 работает как выходной каскад, а T1 как усилитель ошибки.Сигнал на коллекторе T1 является выходным сигналом, эмиттер работает как инвертирующий вход, а база как неинвертирующий вход.

    Сигнал напряжения на двигателе подключен к неинвертирующему входу, потому что выходной каскад инвертирует этот сигнал, что означает, что больший сигнал на коллекторе вызывает меньший ток двигателя.

    Диоды D1 и D2 сделать опорное напряжение, напряжение на Т1 эмиттера всегда ниже, чем напряжение на клеммах двигателя.Напряжение компенсации берется из R3 и вычитается из напряжения питания моста, которое измеряется делителем напряжения R4 , R5 и R1 .

    R7 и C2 — это схема запуска, помогающая преодолеть статическое трение, а C1 — конденсатор компенсации частоты, предотвращающий высокочастотные колебания.

    Поскольку нам необходимо точное измерение обратной ЭДС, которое зависит от контактного сопротивления между коммутатором и щетками, лучше всего использовать двигатели с металлическими щетками.Большинство двигателей Precision Microdrive имеют металлические щетки и подходят для этого метода управления скоростью.

    Регулятор скорости со специализированной микросхемой

    Эта схема основана на AN6651, специализированном контроллере двигателя, который ранее был популярен в магнитофонах.

    Цепь регулятора скорости

    132-100 и AN6651

    AN6651 работает по тому же принципу, что и описанный выше LA5586. Контакты 2 и 4 являются выходами источника тока, соотношение между управляющим выходом (контакт 2) и выходом двигателя (контакт 4) составляет 40: 1.

    Сопротивление R1 , подключенное между контактом 2 и источником питания, должно быть в 40 раз больше внутреннего сопротивления двигателя для того же падения напряжения на R1 , что и на внутреннем сопротивлении двигателя:

    $$ K = 40 $$

    $$ R_ {1} = K \ times R_ {m} $$

    Например, используя стандартное значение 390 Ом для R1 (меньшее значение снижает склонность к возникновению колебаний), нам нужно найти значения для последовательного соединения R2 и R3. Давайте возьмем двигатель постоянного тока 132-100 и установим целевую скорость 2400 об / мин.Для начала нам нужны некоторые технические детали:

    • Сопротивление двигателя, \ (R_ {m} = 10 \ Omega \)
    • Входное напряжение без нагрузки при скорости 2400 об / мин, \ (V_ {m} = 3,87 В \)
    • Ток без нагрузки при скорости 2400 об / мин, \ (I_ {m} = 23 мА \)

    Мы можем рассчитать падение напряжения на внутреннем сопротивлении как:

    $$ 23 мА \ раз 10 \ Омега = 0,23 В $$

    , и мы также можем рассчитать Vbemf как:

    $$ 3,87 В- 0,23 В = 3.65 В $$

    В установившемся состоянии, когда цепь сбалансирована, уравнение для цепи:

    $$ I_ {m} \ times R_ {m} + V_ {bemf} = R_ {1} \ times (I_ {R2R3} + \ frac {I_ {R2R3} + Im} {K} + V_ {ref} $ $

    Из этого уравнения мы можем вычислить обратную ЭДС:

    $$ V_ {bemf} = V_ {ref} + R_ {1} \ times (1+ \ frac {1} {40}) \ times I_ {R2R3} $$

    Как мы знаем из даташита Vref = 1V, значит:

    $$ I_ {R2R3} = \ frac {V_ {bemf} — V_ {ref}} {R_ {1} \ times (1+ \ frac {1} {40})} $$

    На наш мотор у нас:

    $$ I_ {R2R3} = \ frac {3.64 — 1} {390 \ times (1 + \ frac {1} {40})} $$

    $$ I_ {R2R3} = 0,0051 А = 5,1 мА $$

    С помощью этого значения мы можем рассчитать последовательное сопротивление R2 и R3 :

    $$ I_ {R2R3} = \ frac {V_ {ref}} {R2 + R3} $$

    $$ R_ {2} + R_ {3} = \ frac {V_ {ref}} {I_ {R2R3}} $$

    $$ R_ {2} + R_ {3} = 195 \ Omega $$

    Мы можем использовать постоянный стандартный резистор 150 Ом плюс потенциометр 100 Ом, что дает нам диапазон для точной настройки. Вычисленные значения являются лишь приближением, в реальной схеме ток внутреннего опорного напряжения источника также является значительным (в диапазоне от 0.8 — 2 мА для AN6651), это вызовет изменение тока двигателя.

    Добавление потенциометра позволяет установке регулировать скорость и должна быть откалибрована через некоторое время, чтобы двигатель прогрелся до рабочей температуры, чтобы минимизировать результирующий сдвиг сопротивления.

    Прецизионные микроприводы 132-100 PCB с AN6651

    Прецизионные микроприводы 132-100 PCB с AN6651

    Регулятор скорости с дискретным операционным усилителем

    Это улучшенная версия схемы операционного усилителя, описанной выше, с использованием специальной ИС.Основное улучшение низкое рабочее напряжение, благодаря использованию зонного опорного низкого напряжения. Использование этого дискретного компонента минимизирует размер схемы, что идеально подходит для современных небольших корпусов.

    Схема на основе ОУ стабилизации скорости двигателя

    В этой схеме компенсационное напряжение снимается с последовательного резистора R8 , значение которого меньше внутреннего сопротивления двигателя для уменьшения потерь мощности. Вторая опора моста образована из R6 и R7 .Соотношение этих резисторов должно быть таким же, как R8 и сопротивление обмотки двигателя. В качестве типичного значения можно выбрать R8 , тогда для компенсации внутреннего падения напряжения следует выбрать R6 и R7 . Для стабильной работы коэффициент R7 / R6 должен быть больше Rm / R8 .

    Эта схема должна подходить для небольших двигателей с номинальным напряжением 1 В ~ 2 В.

    Схема стабилизации на основе прецизионных микроприводов ОУ

    Контроллер скорости на транзисторах

    Двухтранзисторный регулятор скорости двигателя

    Эта недорогая схема построена на транзисторах для управления скоростью двигателя, хотя она не обеспечивает такой же точности, как операционный усилитель, ее можно сделать очень маленькой и полезной для недорогих приложений.

    В этой схеме, опорное напряжение 1,2 В и D1 работают как опорное напряжение. Двигатель обратной ЭДС больше, чем опорное напряжение — зависит от R2 , R3 , и R4 делитель напряжения :

    1. Во-первых, необходимо установить фактор делителя напряжения, наше опорное напряжение 1,2 В, и, когда желаемое обратно ЭДС 3,6 В делитель напряжения R2, , R3 и R4 должны иметь коэффициент: \ ( \ frac {3.6} {1.2} = 3 \)
    2. Итак, у нас есть максимальный диапазон для точной настройки схемы, это нужно делать, когда потенциометр ( R3 ) находится в среднем положении. Теперь нам нужно разделить оставшееся значение между каждым из других резисторов.
    3. Когда мы знаем коэффициент делителя напряжения, выбрать R6 и R8 несложно. У нас должно быть одинаковое соотношение между делителем напряжения R6 , R8 и внутренним сопротивлением двигателя.

    Этот контур разработан для одной постоянной скорости, и изменение скорости с помощью триммера влияет на компенсацию скорости.Таким образом, триммер следует использовать только для настройки этой схемы в диапазонах очень низких скоростей. Чтобы использовать эту схему с широким диапазоном настройки скорости, нам необходимо внести некоторые изменения:

    Трехтранзисторный регулятор скорости двигателя

    Эта схема работает по тем же правилам, что и предыдущие два транзистора версии, но главное усовершенствование увеличения коэффициента усиления для опорного напряжения на транзистор Q2 . Это позволяет использовать MicroPower зонного опорного напряжения, который является более стабильным, чем стандартные диоды.Еще одно улучшение от добавления Q2 — это температурная компенсация Vbe между транзисторами Q1 и Q2 .

    Расчет этой схемы начинается с задания напряжения обратной ЭДС. В этой схеме, опорное напряжение равно LM385 — 2,5 В и напряжение Vbe из Q2 :

    $$ V_ {ref} = V_ {bg_ {ref}} + V_ {be} = 1,2 В + 0,7 В = 1,9 В $$

    Если нам нужно, чтобы напряжение Vbemf составляло 3,8 В, коэффициент делителя напряжения R2 , R4 и R3 должен быть 2: 1.Потенциометр ( R3 ) предназначен для точной настройки этого напряжения, но в этой схеме изменение скорости с помощью триммера вызовет изменение компенсации. Таким образом, R3 предназначен только для окончательной настройки скорости в небольшом диапазоне, скажем, 5% или меньше, и должен использоваться только для компенсации допуска других значений компонентов.

    После установки этого делителя напряжения выбрать значение R6 и R7 легко, когда мы знаем внутреннее сопротивление двигателя. Эквивалентное параллельное соединение R6 , R7 и сопротивление двигателя должны иметь такое же соотношение, что и делитель напряжения R2 , R3 и R4 (с потенциометром R3 , установленным в среднее положение).

    Прецизионные микроприводы Трехтранзисторный контроллер скорости двигателя

    Прецизионные микроприводы Трехтранзисторный контроллер скорости двигателя

    Режим переключения аналоговый регулятор скорости

    В этой статье описывается простая реализация аналогового регулятора скорости двигателя, основанная на измерении обратной ЭДС и управляющем сигнале ШИМ.

    При использовании ШИМ с двигателем постоянного тока все еще можно управлять скоростью двигателя без каких-либо датчиков. Используя типичный недорогой драйвер с одним полевым МОП-транзистором, можно измерить обратную ЭДС, когда двигатель вращается, а транзистор выключен.

    Регулирование частоты вращения двигателя с использованием обратной ЭДС в режиме переключения аналоговой схемы

    Этот контроллер состоит из ШИМ-модулятора, выходного транзистора и схемы «выборки и удержания» (иногда известной как схемы «слежения и удержания»). Модулятор PWM имеет управляющий вход, который позволяет изменять рабочий цикл. Если вы не знакомы, это может показаться сложным, но общая идея довольно проста:

    • когда транзистор включен, напряжение питания подключено к клеммам двигателя, ток двигателя Im протекает через двигатель, заставляя его ускоряться
    • , когда транзистор выключен, двигатель действует как генератор, а Vm равно Vbemf , что пропорционально скорости двигателя.Срабатывает схема выборки и хранения, которая сохраняет выборку Vbemf в конденсаторе
    • .

    Узел суммирования затем вычисляет разницу между желаемой скоростью и текущей скоростью, поскольку обе представлены напряжением (желаемое напряжение и Vbemf , соответственно). Это напряжение ошибки используется для управления скоростью двигателя путем увеличения или уменьшения рабочего цикла модулятора ШИМ.

    Из-за индуктивного характера двигателей постоянного тока измерение обратной ЭДС невозможно сразу после выключения транзистора.Когда транзистор переключается, генерируется сильный индуктивный всплеск, и индуктивный рециркуляционный ток Ir протекает через реверсивный диод. Необходима небольшая задержка, пока напряжение обратной ЭДС не станет стабильным:

    Измерение сигнала ШИМ на клеммах двигателя

    Этот метод управления может быть выполнен с использованием только аналоговых компонентов или с помощью цифрового микроконтроллера. Практическая реализация контроллера, основанного на этом методе и использующего двигатель постоянного тока 132-100, показана ниже:

    Регулятор скорости двигателя на основе измерения обратной ЭДС и выхода ШИМ

    В этой схеме напряжение на R2 представляет желаемую скорость, IC1A работает как усилитель ошибки и ПИД-регулятор.

    Схема ШИМ-модулятора построена на IC1B и IC2 , где IC1B работает как генератор треугольных волн с частотой, определенной R12 и C4 .

    IC2 действует как компаратор, который сравнивает напряжение треугольного сигнала с выхода IC2 с установочным напряжением от потенциометра R15 . Когда напряжение сигнала треугольника ниже, чем напряжение от R15 , выход компаратора высокий, и двигатель запитан.

    Цепь выборки и удержания состоит из C3 , R10 , D2 , Q1 , R13 . Когда двигатель запитан от T1 , Q2 включен, а узел R13 и D2 закорочен на землю, что не позволяет ему сделать выборку, когда Vcc подается на двигатель. Диод D2 предотвращает разряд C3 , когда Q1 включен.

    Когда T1 выключен, Q2 также выключен, и Vbemf может заряжать конденсатор C3 .Напряжение на C3 находится на неинвертирующем входе усилителя ошибки, IC1A . Этот усилитель вычитает текущее напряжение скорости из желаемого напряжения скорости (устанавливается потенциометром R2 ). Когда обратная ЭДС увеличивается, выходное напряжение на IC1A также увеличивается — это смещает уровень сигнала треугольника вверх пропорционально ошибке скорости. Если уровень сигнала треугольника увеличивается, то время, когда выходной транзистор включен, уменьшается, и коэффициент заполнения ШИМ также уменьшается.

    Этот усилитель ошибки работает как схема ПИД-регулирования, где коэффициент усиления определяется как \ (\ frac {R_ {5}} {R_ {5} + R_ {10}} \), а постоянная времени определяется как R5 и C2 .

    Схема выборки и хранения очень проста, потому что время выборки равно состоянию выключения в рабочем цикле ШИМ, поэтому напряжение выборки напрямую зависит от рабочего цикла. Кроме того, это менее важно, если схема используется для управления приложением, которое не использует полный диапазон скорости двигателя.Его также можно уменьшить по выбору, изменив значения R10 , C3 и R13 , которые позволяют изменять время заряда / разряда C3 .

    Диапазон изменения рабочего цикла ШИМ (от приложенного напряжения ошибки) определяется соотношением R7 до R8 || R9 , однако, поскольку схема Sample & Hold настолько проста, этот диапазон не должен быть очень широким.

    Эта схема предназначена для работы в малом диапазоне ШИМ, максимальная нагрузка ШИМ снижается за счет задержки индуктивной нагрузки двигателя, и с ограничением схемы выборки и удержания этот метод не следует использовать для широкого диапазона частот. диапазон регулирования скорости.

    Это демонстрирует принцип работы, поэтому для практического использования настоятельно рекомендуется улучшить простую схему выборки и хранения. Например, схема на основе недорогого LF398 может обеспечить время выборки 10 мкс.

    По сравнению с аналоговой схемой отрицательной обратной связи, этот метод:

    • снижает потери мощности
    • может быть более стабильным, так как температура не влияет на напряжение обратной ЭДС (за счет изменения сопротивления обмотки)

    Однако это также:

    • не подходит для двигателей с высокой индуктивностью
    • имеет узкий диапазон регулирования скорости
    • имеет склонность к колебаниям

    Аналоговый импульсный регулятор скорости на двигателе постоянного тока 132-100

    3 Объяснение простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

    Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения присоединенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

    Здесь представлены 3 простых в сборке схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока: одна с использованием полевого МОП-транзистора IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

    Конструкция № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на основе Mosfet

    Очень крутая и простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего одного МОП-транзистора, резистора и потенциометра, как показано ниже:

    Эмиттерный повторитель BJT

    Как видно, mosfet настроен как повторитель источника или общий режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому сообщению, в котором обсуждается версия BJT, тем не менее принцип работы остается тем же .

    В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает изменяющуюся разность потенциалов на затворе МОП-транзистора, а вывод истока МОП-транзистора просто следует за значением этой разности потенциалов и соответственно регулирует напряжение на двигателе.

    Это означает, что источник всегда будет на 4 или 5 В отставать от напряжения затвора и будет меняться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение на двигателе от 2 до 7 В.

    Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на двигатель, вызывая очень медленное вращение двигателя, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка потенциометра генерирует полное напряжение 12 В на затворе. МОП-транзистора.

    Здесь мы можем ясно видеть, что вывод истока mosfet, кажется, «следует» за затвором и, следовательно, за повторителем источника имени.

    Это происходит из-за того, что разница между затвором и истоком МОП-транзистора всегда должна быть около 5В, чтобы МОП-транзистор работал оптимально.

    В любом случае, указанная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

    BJT может также использоваться вместо MOSFET, и фактически BJT будет обеспечивать более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В на двигателе.

    Video Demo

    Когда дело доходит до управления скоростью двигателя равномерно и эффективно, контроллер на основе PWM становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

    Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с помощью IC 555

    Конструкцию простого контроллера скорости двигателя, использующего ШИМ, можно понять следующим образом:
    Первоначально, когда схема запитана, контакт триггера находится в низком логическом положении, поскольку конденсатор С1 не заряжается.

    Вышеупомянутые условия инициируют цикл колебаний, переводя выходной сигнал на высокий логический уровень.
    При высоком выходном сигнале конденсатор теперь заряжается через D2.

    При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 напряжения питания, вывод № 6, который является порогом срабатывания триггера IC.
    Момент срабатывает на контакте №6, на контактах №3 и №7 устанавливается низкий логический уровень.

    При низком уровне на выводе №3 C1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на C1 падает ниже уровня, составляющего 1/3 напряжения питания, выводы №3 и №7 снова становятся высокими, вызывая цикл. следовать и повторять.

    Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через резистивные плечи, устанавливаемые потенциометром, соответственно.

    Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается C1 во время зарядки и разрядки, остается неизменной независимо от того, как установлен потенциометр, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

    Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их пути, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии с его настройками.

    Поскольку периоды времени зарядки и разрядки напрямую связаны с рабочим циклом выхода, они меняются в зависимости от настройки потенциометра, давая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

    Средний результат отношения метка / пространство дает выход ШИМ, который, в свою очередь, управляет скоростью двигателя постоянного тока.

    Импульсы ШИМ подаются на затвор МОП-транзистора, который реагирует и регулирует ток подключенного двигателя в ответ на настройку потенциометра.

    Уровень тока двигателя определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через потенциометр.

    Частоту на выходе ИС можно рассчитать по формуле:

    F = 1,44 (VR1 * C1)

    МОП-транзистор можно выбрать в соответствии с требованиями или током нагрузки.

    Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока представлена ​​ниже:

    Прототип:

    Тестирование видео:

    В приведенном выше видеоролике мы можем увидеть, как устроена конструкция на основе IC 555. используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как вы можете видеть, хотя лампочка отлично работает в ответ на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально слабого, двигатель этого не делает.

    Двигатель изначально не реагирует на узкие ШИМ, а запускается рывком после того, как ШИМ настроены на значительно более высокие значения длительности импульса.

    Это не означает, что в цепи есть проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока плотно зажат между парой магнитов. Чтобы инициировать запуск, якорь должен совершить скачок своего вращения через два полюса магнита, что не может произойти при медленном и плавном движении.Он должен начинаться с укола.

    Именно поэтому двигатель изначально требует более высокой настройки ШИМ, и как только начинается вращение, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным с помощью более узких ШИМ.

    Тем не менее, перевод в состояние «еле-еле медленно» может оказаться невозможным по той же причине, что описана выше.

    Я изо всех сил старался улучшить отклик и добиться максимально медленного ШИМ-управления, сделав несколько модификаций на первой диаграмме, как показано ниже:

    Сказав это, двигатель мог бы показать лучшее управление на более медленных уровнях, если бы двигатель прикреплен или обвязан грузом через шестерни или систему шкивов.

    Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение во время регулировки более низкой скорости.

    Дизайн № 3: Использование IC 556 для улучшенного управления скоростью

    Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество схем для этого.

    Однако эти схемы не гарантируют постоянных уровней крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает их работу весьма неэффективной.

    Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию останавливаться.

    Еще одним серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверсирования двигателя.

    Предлагаемая схема полностью лишена вышеуказанных недостатков и способна создавать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже при минимально возможных скоростях.

    Работа схемы

    Прежде чем обсуждать предложенную схему контроллера двигателя с ШИМ, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика, и пока скорость не снижена до минимального уровня.

    На рисунке показано, как одну микросхему 556 IC можно использовать для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным заметным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя. .

    Возвращаясь к предлагаемой конструкции схемы контроллера скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две микросхемы 555 вместо одной или, скорее, одну микросхему 556, которая содержит две микросхемы 555 в одном корпусе.

    Принципиальная схема

    Основные характеристики

    Вкратце, предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает в себя следующие интересные особенности:

    Скорость может непрерывно изменяться от нуля до максимума без остановки.

    На крутящий момент никогда не влияют уровни скорости и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

    Вращение двигателя можно изменить или изменить за доли секунды.

    Скорость регулируется в обоих направлениях вращения двигателя.

    Двум микросхемам 555 назначены две отдельные функции. Одна секция сконфигурирована как нестабильный мультивибратор, генерирующий такты прямоугольной волны 100 Гц, которые подаются на предыдущую секцию 555 внутри корпуса.

    Вышеупомянутая частота отвечает за определение частоты ШИМ.

    Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженным соседний конденсатор на его плече коллектора.

    При этом на вышеуказанном конденсаторе создается пилообразное напряжение, которое сравнивается внутри микросхемы 556 IC с напряжением образца, приложенным извне по показанной схеме контактов.

    Напряжение выборки, прикладываемое извне, может быть получено из простой схемы источника питания с переменным напряжением 0–12 В.

    Это изменяющееся напряжение, подаваемое на микросхему 556 IC, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном итоге, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

    Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

    Список деталей

    • R1, R2, R6 = 1K,
    • R3 = 150K,
    • R4, R5 = 150 Ом,
    • R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
    • C1 = 0,1 мкФ,
    • C2, C3 = 0,01 мкФ,
    • C4 = 1 мкФ / 25VT1,
    • T2 = TIP122,
    • T3, T4 = TIP127
    • T5 = BC557,
    • T6, T7 = BC53047, D 903 — D4 = 1N5408,
    • Z1 = 4V7 400 мВт
    • IC1 = 556,
    • S1 = Тумблер SPDT

    Вышеупомянутая схема была вдохновлена ​​следующей схемой драйвера двигателя, которая была опубликована давно в журнале Elecktor Electronic India.

    Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555

    Первую схему управления двигателем можно значительно упростить, используя DPDT-переключатель для реверсирования двигателя и транзистор эмиттерного повторителя для реализации управления скоростью, как показано ниже:

    Precision Управление двигателем с помощью одного операционного усилителя

    Чрезвычайно тонкое или сложное управление постоянным током. Двигатель может быть получен с помощью операционного усилителя и тахогенератора. Операционный усилитель выполнен в виде переключателя, чувствительного к напряжению.В схеме показано ниже, как только на выходе тахогенератора ниже, чем заданное опорное напряжение переключения транзистора быть включен и 100% мощности будут обеспечены к двигателю.

    Switching действия ОУ будет происходить в только пару милливольт вокруг опорного напряжения. Вам понадобится двойной источник питания, который может быть просто стабилитроном.

    Этот контроллер мотора обеспечивает плавную регулировку диапазона без каких-либо механических проблем.

    Выходной сигнал операционного усилителя составляет всего +/- 10% от уровня шины питания, таким образом, используя двойной эмиттерный повторитель, можно контролировать огромные скорости двигателя.

    Опорное напряжение может быть зафиксировано с помощью термисторов, или LDR и т.д. Экспериментальная установка указана в электрической схеме использовали ОУ RCA 3047A, и двигатель 0.25W 6V, как тахогенератор, который генерируется вокруг 4V при 13000 об / мин для предполагаемой обратной связи.

    Дополнительные схемы схем :

    ШИМ-управление двигателем с использованием только BJT

    Следующая схема также использует принцип ШИМ для желаемого управления скоростью двигателя, однако он не зависит от каких-либо интегральных схем или IC, а использует только обычные BJT. для реализации.Я взял это со страницы старого журнала.

    Цепи управления двигателем с использованием LM3524

    IC LM3524 представляет собой специализированную схему ШИМ-контроллера, которая позволяет нам конфигурировать очень полезные и точные схемы управления скоростью двигателя, как описано ниже:

    На приведенной выше диаграмме показана базовая схема управления ШИМ-двигателем с использованием IC LM3524. Конструкция дополнительно включает управление обратной связью на основе датчика через микросхему LM2907.

    К валу двигателя прикреплен небольшой магнит, так что во время вращения магнит проходит вплотную к трансформатору со считывающей катушкой с железным сердечником.Этот механизм заставляет вращающийся магнит индуцировать резкий электрический импульс в считывающей катушке, который используется LM2907 в качестве триггерного входа и соответствующим образом обрабатывается как импульс управления обратной связью для LM3524 IC.

    Система обратной связи гарантирует, что заданная скорость никогда не может отклоняться от заданного значения, обеспечивая точное управление скоростью. Гнездо на штыре № 2 LM3524 используется для управления скоростью двигателя.

    Бездатчиковое управление, без обратной ЭДС двигателя

    Следующая конструкция ШИМ-управления скоростью LM3525 позволяет осуществлять управление с обратной связью без использования сложного механизма тахометра или громоздких датчиков, как это было реализовано в предыдущей конструкции.

    Здесь обратная ЭДС двигателя используется в качестве сигнала обратной связи и подается на вход IC LF198. В случае, если скорость имеет тенденцию к превышению установленного уровня, LF198 сравнивает нарастающий сигнал ЭДС с эталонным сигналом с выхода LM393. Результирующий выходной сигнал отправляется на усилитель ошибки микросхемы LM3524 для необходимой обработки выходного ШИМ на транзисторы драйвера. Управляемый ШИМ благодаря этой обратной связи без датчика через обратную ЭДС в конечном итоге позволяет двигателю оставаться точно зафиксированным на правильной скорости, которая регулируется потенциометром на контакте №2.

    О компании Swagatam

    Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
    Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

    Универсальный контроллер скорости двигателя переменного тока на базе Arduino

    Введение

    ВНИМАНИЕ !!! Сначала напишу цитату:

    СТОП !!! Эта схема подключена к напряжению 110-220 мА.Не создавайте это, если вы не уверены в том, что делаете. Отключите его, прежде чем приблизиться к печатной плате. Пластина охлаждения симистора подключена к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы. Поместите его в подходящий корпус / контейнер.

    ПОДОЖДИТЕ !!! Позвольте мне добавить здесь более сильное предупреждение: эта схема безопасна, если она построена и реализована только людьми, которые знают, что они делают. Если вы не имеете ни малейшего понятия или сомневаетесь в том, что делаете, скорее всего, вы будете МЕРТВЫ !!! НЕ ПРИКАСАЙТЕСЬ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ !!!

    Теперь позвольте представить мой проект.Это регулятор скорости двигателя, управляемый Arduino, который использует метод диммирования с отсечкой фазы и алгоритм PID.

    Основные характеристики контроллера:

    • Два диапазона скорости для более быстрого изменения желаемого числа оборотов.
    • Поворотный энкодер позволяет установить желаемое число оборотов перед запуском двигателя.
    • Кнопка энкодера запускает и останавливает двигатель.
    • ЖК-дисплей 2×16 для отображения состояния и частоты вращения.
    • Плавный пуск двигателя.
    • Сохраняет число оборотов и крутящий момент при нагрузке.
    • Управление скоростью и крутящим моментом с помощью алгоритма ПИД.
    • Защита двигателя от заклинивания (или неисправности датчика скорости).
    • Защита от превышения скорости (обычно при повреждении симистора).

    Есть видео, где можно посмотреть, как работает контроллер:

    Защита двигателя при работе:

    Как все начиналось

    После просмотра этого видео (на русском языке) :

    Решил построить аналогичный токарный станок. И успешно повторил этот проект.Конечно, с некоторыми изменениями. Осталось только одно — мотор. Сначала я использовал асинхронный однофазный двигатель с рабочим конденсатором. Основные недостатки такого двигателя:

    • Отсутствие дешевой регулировки скорости. Ни механического, ни электронного. Придется использовать комплект шкивов или дорогой электронный контроллер.
    • Ограниченная скорость — всего 1400 об / мин.
    • Ограниченное время работы — 10 минут работы / 6 минут простоя. В противном случае он станет горячим.

    Как вы могли заметить, парень на видео использовал мотор, утилизированный от старой стиральной машины.Такой же мотор был у меня в мастерской. Осталось только одно — регулятор скорости мотора. Без него мотор будет раскручиваться на максимуме 15000-19000 об / мин. Это слишком много для токарного станка по дереву. Чтобы контролировать скорость вращения двигателя, мы могли бы использовать регулятор напряжения SCR, но на низких оборотах двигатель будет слабым и не будет крутящего момента. К счастью, в двигателях такого типа есть датчики тахометра, и мы можем создать систему с замкнутым контуром, чтобы иметь стабильные обороты даже при нагрузке и контролировать крутящий момент.

    В поисках решения

    Хорошо известна микросхема TDA1085, которая специально разработана для управления двигателями с датчиками скорости вращения.Но у меня этого чипа не было, и чтобы увидеть обороты, пришлось сделать тахометр. В китайских историях я нашел дешевый регулятор скорости двигателя переменного тока с функцией стабилизации оборотов. Я купил один и протестировал. Все нормально, кроме нескольких вещей:

    • Всего 400Вт. (можно было увеличить, заменив симистор)
    • Макс.об / мин — 1450! После того, как мои использованные шкивы будут только около 480 об / мин!
    • Нет индикации оборотов.

    После серфинга в Интернете я нашел несколько проектов регуляторов скорости и решил сделать свой собственный контроллер, используя найденные идеи.

    Вот список ресурсов, которые я использовал:

    • Много теории. Также отсюда я использовал часть схемы измерения тахометра.
    • Также примечание по применению NXP. Много полезной информации.
    • Немного теории, полезного кода и схемы здесь.
    • Принял идеи и взял отсюда (русский) код.
    • Код затемнения, который я использовал отсюда (ИМХО лучший диммер).
    • Код отсчета
    • оборотов взял отсюда (русский).
    • Взял отсюда несколько фрагментов кода использования PID.
    • Библиотека PID.
    • Описание библиотеки PID. Также здесь.
    • Некоторая полезная информация об использовании библиотеки PID.

    Схема и компоненты

    Я не буду приводить теорию, как работает отсечка фазы переменного тока, потому что здесь нет ничего нового. Выше я привел некоторые ссылки на теорию регулирования яркости и управления двигателем (первая и вторая ссылки). NXP и Microchip содержат много полезной информации об управлении двигателями.

    Принципиальная схема, нарисованная отдельными блоками:

    • Arduino Nano V3
    • 16×2 HD44780 LCD с модулем PCF8574 I2C.(Данная схема модуля не точна!).
    • Обнаружение импульсов тахометра. Использует компаратор LM393 для преобразования импульсов тахометра на уровень микроконтроллера.
    • Обнаружение пересечения нуля. Каждый раз, когда линия переменного тока пересекает нулевую точку, микроконтроллер получает сигнал. Цепь высокого напряжения изолирована от микроконтроллера с помощью оптрона.
    • Схема управления реле, выполненная с использованием простого переключающего транзистора NPN.
    • Цепь управления двигателем изолирована оптопарой и использует симистор со схемой демпфера (C4, R14).Возможно использование безнапорных симисторов (тогда C4 и R14 не требуются).
    • Модуль питания переменного / постоянного тока. Достаточно 5В, 0,5-1А. Я использовал старое зарядное устройство USB для телефона.
    • Поворотный энкодер, переключатель линии питания 10 А с индикацией, любой 3-х позиционный переключатель для переключения диапазона оборотов.

    Все компоненты распаяны на макетной плате. Для дополнительных контроллеров я прослежу печатную плату. Некоторые фото:

    Я использовал симистор BTA41, потому что он был у меня на складе. Можно использовать симистор на 10-16 ампер. Я.е. BTA16.

    Полный список используемых компонентов вы можете найти в текстовом файле в zip-архиве.

    Конструкция

    В моей мастерской был пластиковый корпус, который отвечал моим требованиям. Я использовал его для этого проекта. Размеры коробки: В 150 мм (~ 5,9 дюйма), Ш 70 мм (~ 2,76 дюйма), Д 110 мм (~ 4,33 дюйма),

    Несколько слов о коде

    Я пробовал много алгоритмов управления двигателем и синхронизации с отсечкой фазы, но у большинства из них были свои недостатки: управление двигателем было нестабильным.Иногда подскакивал при старте, иногда при беге. Иногда мотор по неизвестной причине разгонялся до максимальных оборотов. В конце концов я решил использовать и понять метод ПИД-регулирования.

    Код использует 2 внешних прерывания. Один для перехода через ноль, один для датчика тахометра. Таймер для управления задержкой импульсов симистора. Алгоритм PID для управления выходом в зависимости от заданного значения и входа. Для плавного пуска мотора я сделал алгоритм разгона RAMP. Во время пуска параметры ПИД-регулятора имеют более низкие значения и возвращаются к нормальным значениям во время работы двигателя.Это предотвращает резкий запуск двигателя (скачок).

    Интервал обновления ЖК-дисплея составляет 2 секунды. Достаточно наблюдать за реальным изменением оборотов. Ускорение может повлиять на стабильность системы. Это потому, что в ЖК-библиотеке используются функции задержки.

    Я использовал множество глобальных переменных, чтобы упростить настройку системы под ваши нужды и различные двигатели. Позже выложу в архив скетчи тестов и тюнинга.

    Все используемые библиотеки можно найти в zip-архиве.

    Заключение

    Я доволен тем, как работает мой самодельный контроллер.Теперь мне нужно установить двигатель на токарный станок и проверить его в реальных условиях.

    Я хочу поблагодарить коллег из групп Arduino в Facebook за помощь. И спасибо жене за терпение: D

    Комментарии и вопросы приветствуются.

    Простите за английский. 😉

    Обновление

    Я добавил в свой код один новый параметр. Это передаточное число шкива. В моем случае это 2,96. Это разница между меньшим шкивом на двигателе и большим на шпинделе. Шкивы, которые я использовал, были взяты из брошенных машин.Используйте эскиз без параметра соотношения или установите его на 1, если шкивы не будут использоваться.

    Смонтировал мотор на токарном станке и немного проверил. Я счастлив. Все работает как положено. Крутящего момента хватает даже на малых оборотах.

    Скоро я сделаю крышку для двигателя, держатель для блока управления и т. Д.

    (PDF) Коррекция параметров статического двигателя постоянного тока с регулируемой скоростью

    British Journal of Applied Science & Technology, 3 (3): 586-597, 2013

    587

    1.ВВЕДЕНИЕ

    Статические параметры двигателя постоянного тока, такие как положение конечности и изометрическая сила, определяют взаимосвязь моторной корковой активности

    и статические условия [1]. Электродвигатели с постоянным магнитом постоянного тока

    (PMDC) используются в широком спектре приложений, таких как устройства с батарейным питанием, инвалидные коляски

    , электроинструменты, конвейеры, открыватели дверей, сварочное оборудование и многие другие системы

    . Двигатели постоянного тока широко используются в устройствах управления положением и приводом с регулируемой скоростью

    (ASD).

    Напряжение якоря регулирует скорость двигателя постоянного тока ниже базовой, а поток поля

    регулирует скорости выше базовой. Двигатели постоянного тока более предпочтительны в методах управления скоростью

    по сравнению с двигателями переменного тока из-за их простоты и меньшей стоимости, где требуется регулирование в широком диапазоне скоростей

    [2].

    В приложениях для управления движением и передачи энергии двигатель постоянного тока

    считается лучшим решением благодаря широкому диапазону рабочих скоростей, компактным размерам, возможности адаптации источников питания

    или соображениям безопасности.Возможность создания

    с высоким крутящим моментом на низкой скорости делает их хорошей альтернативой для мотор-редукторов во многих областях применения.

    Их линейная кривая скорость-крутящий момент менее 5000 об / мин делает двигатели постоянного тока подходящими

    для приложений с регулируемой скоростью и сервоуправлением [3].

    Новый метод управления скоростью щеточного двигателя постоянного тока без использования какого-либо прямого вала преобразователя

    в его механизме обратной связи был представлен в [4].Цель в скорости двигателя

    контроллера, чтобы сделать фактическую скорость вращения двигателя, равной опорной скорости. В схеме разомкнутого контура

    двигатель может вращаться с любой заданной скоростью, управляя временными последовательностями

    между механизмом переключения ШИМ. Этот метод очень легко и просто реализовать

    , но отсутствие обратной связи делает этот метод подверженным неточному переключению на более высоких скоростях

    . Для решения проблемы точности используется схема замкнутого контура, в которой противодвижущая сила (ЭДС)

    от 3-фазного двигателя часто наблюдается для события пересечения нуля

    (ZC).Это связано с обратной связью от выхода к входу для сравнения

    между последовательностями переключения. Метод замкнутого контура очень точен и будет исправлять

    любых ошибок во время работы [5]. ШИМ-регулирование скорости двигателя постоянного тока с использованием микрокомпьютеров

    в качестве контроллера, а также детали реализации подхода на основе однокристального микрокомпьютера

    AT89S51, представленные в [6]. Использование цифровых сигнальных процессоров

    (DSP), таких как TMS320F28335 и TMS320F2812 от Texas Instruments (TI), имеет

    , что позволило повысить строгие требования к производительности и обеспечить быстрое, эффективное и

    точное управление серводвигателем и системами управления движением.В настоящее время DSP используются для широкого диапазона приложений управления и связи

    [7]. Контроллеры с нечеткой логикой и пропорциональные интегрально-производные (PID)

    сравниваются с управлением положением двигателей постоянного тока

    (DC), выполненным в [8]. Модель нечеткой системы управления PID реализована в реальном времени

    с ПЛИС Xilinx для поддержания постоянной скорости двигателя постоянного тока второго порядка [9].

    Проверка статических параметров двигателя постоянного тока под нагрузкой и без нагрузки, разработка надежного контроллера

    для минимизации чувствительности к шуму и обеспечения стабильности замкнутой системы, меньше времени на настройку

    разработанного ПИД-регулятора с двумя степенями свободы для get

    оптимальное регулирование и отслеживание команд являются основным вкладом в эту работу.

    Работа организована следующим образом. В разделе 2 мы представляем постановку задачи, а затем

    мы получаем реализацию схемы в разделе 3. В разделе 4 мы представляем схему контроллера скорости

    , а в разделе 5 — широтно-импульсную модуляцию. Подход

    проиллюстрирован в Разделе 6, а статья заканчивается некоторыми заключительными замечаниями в

    Разделе 7.

    Понимание кривых и температуры двигателя постоянного тока: Часть 2

    от Дэн Монтоне, PITTMAN Motors / AMETEK Precision Motion Control, Харлейсвилл , PA

    Мощность двигателя изменяется в зависимости от температуры.Понимание воздействия тепла и температурных изменений поможет выбрать правильный двигатель для применения.

    Насколько могут измениться характеристики двигателя при заданном наборе условий?

    Здесь мы рассмотрим конкретный пример изменения характеристик двигателя при использовании определенного набора условий. Исходные данные:

    • Напряжение на клеммах, (В T ) 24 В
    • Скорость холостого хода, (n 0 ) 3160 об / мин
    • Ток холостого хода, (I 0 ) 0.30 А
    • Момент заторможенного ротора, (T LR ) 2,88 Нм
    • Ток заторможенного ротора, (I LR ) 40,7 A
    • Сопротивление на клеммах, (R mt ) 0,59 Ом
    • Постоянная напряжения, (K E ) 0,071 В / (рад / с)
    • Постоянная крутящего момента, (K T ) 0,071 Нм / А
    • Регулировка двигателя, (R м ) 1111 об / мин / Нм
    • Начальная температура двигателя, (Ѳ i ) 25 ° C
    • Стабилизированная температура якоря, (Ѳ f ) 125 ° C
    • Повышение температуры якоря, (Ѳ r ) 100 ° C

    Условия:

    • Исходные данные двигателя были получены с помощью быстрого динамометрического теста при комнатной температуре 25 ° C
    • При постоянной нагрузке на двигатель температура якоря стабилизировалась до 125 ° C
    • Не использовался радиатор или принудительный воздушный поток
    • Двигатель работал с разомкнутым контуром (без обратной связи для регулирования выходной мощности на валу)
    • Используемый источник питания — регулируемый, макс. Выход 50 А с низким выходным сопротивлением
    • Медные обмотки двигателя
    • Постоянные магниты из феррита стронция (керамика)

    При стабилизированном повышении температуры якоря на 100 ° C оконечное сопротивление будет выше, а плотность магнитного потока будет ниже по сравнению с начальной температурой двигателя 25 ° C.Это приведет к изменению R mt , K T и K E .

    Рис. 1: График показывает производительность двигателя при начальной температуре 25 ° C. 2: Сравнение характеристик двигателя при начальном уровне 25 ° C и при повышенной температуре 125 ° C показывает заметное снижение тока и крутящего момента. 3: Этот график показывает, как повышенная температура влияет на максимальную мощность.

    В следующих расчетах предполагается, что температуры постоянного магнита и намотанного якоря идентичны.Якорь двигателя, являющийся частью машины, по которой проходит электрический ток, всегда будет иметь более высокую температуру, чем постоянные магниты. На практике фактическое изменение K T , K E и регулирования двигателя будет менее выраженным, чем то, что показано в следующем примере.

    Расчетные характеристики двигателя при повышенной температуре 125 ° C

    Повышенное оконечное сопротивление
    R mt (f) = R mt (i) x [1 + α проводник f — Ѳ i )]
    R mt (f) = 0.59 Ом x [1 + 0,0040 (125 ° C — 25 ° C)]
    R mt (f) = 0,83 Ом

    Пониженный крутящий момент и постоянная напряжения (K используется как для K E , так и для K T в единицах СИ)
    K (f) = K (i) x [1 + α магнит f — Ѳ i )]
    K (f) = 0,071 В / рад / сек x [1 + (-0,0020) (125 ° C — 25 ° C)]
    K (f) = 0,057 В / рад / с или Нм / А

    Пониженный ток заторможенного ротора (остановка)
    I LR = V T / R mt (f)
    I LR = 24V / 0.83 Ом
    I LR = 28.92A

    Пониженный крутящий момент заторможенного ротора (остановка)
    T LR = I LR x K T (розетка)
    T LR = 28,92A x 0,057 Нм / A
    T LR

    086 = 1,65 Нм

    Повышенная скорость холостого хода
    n 0 = 9,5493 x [(V T — I 0 x R mt (f) ) / K E (f) ]
    n 0 = 9,5493 x [(24 В — 0,30 A x 0,83 Ом) / 0,057 В / рад / с]
    n 0 = 3979 об / мин

    Увеличенное регулирование двигателя
    R м = n 0 / T LR
    R м = 3979 об / мин / 1.65 Нм
    R м = 2412 об / мин / Нм

    Интересно отметить, насколько характеристики меняются при заданном повышении температуры двигателя. Хотя анализ помогает понять феномен, он ни в коем случае не идеален. Следует помнить о нескольких вещах. Например:

    1) Мы предположили стабилизированное повышение температуры на 100 ° C для всех компонентов двигателя. На практике различные компоненты двигателя стабилизируются при разных температурах, при этом якорь двигателя является самым высоким.

    2) Температурный коэффициент магнитного материала был средним значением, используемым для этого материала. В действительности, разные сорта материала определенного класса будут иметь значения, которые немного отклоняются от среднего.

    3) Истинная тепловая модель двигателя постоянного тока чрезвычайно сложна. Теоретически получить точные значения очень сложно, поскольку необходимо учитывать слишком много переменных.

    Однако анализ первого приближения очень полезен при применении двигателя и понимании его ограничений в конкретном приложении.

    Константы двигателя и максимальная выходная мощность
    Редко, если вообще когда-либо, двигатель работает на максимальной мощности в течение длительного времени. За исключением небольших двигателей малой мощности, большинство из них не могут работать непрерывно на максимальной мощности без превышения температурного номинала. Приведенные ниже уравнения можно использовать для определения мощности в любой точке кривой двигателя и максимальной выходной мощности.

    Уравнение 6a — Выходная мощность двигателя (в любой точке)
    P out = ω x T

    Уравнение 6b — Максимальная выходная мощность
    P max = 0.25 x ω 0 x T LR

    Уравнение 6c — Максимальная выходная мощность (теоретическая)
    P max = 0,25 x (В T 2 / R mt )

    Уравнения 6b и 6c иллюстрируют влияние сопротивления двигателя на выходную мощность машины. Хотя это не совсем понятно при рассмотрении уравнения 6b, более высокое сопротивление обмотки при повышенной температуре является основным виновником снижения максимальной выходной мощности двигателя.Несмотря на то, что магнитный поток уменьшается, это в равной степени компенсируется увеличением скорости двигателя (из-за уменьшения K E ). Если сопротивление останется прежним, даже уменьшение плотности магнитного потока не приведет к значительному изменению максимальной выходной мощности машины. На самом деле более высокое сопротивление (R mt ) в сочетании с уменьшенной плотностью магнитного потока (более низкая K T ) снижает крутящий момент заблокированного ротора намного больше, чем просто уменьшение одной только плотности магнитного потока, что объясняет уменьшение максимальной выходная мощность.

    Максимальная выходная мощность при 25 ° C
    P max (i) = 0,25 x ω 0 x T LR
    P max (i) = 0,25 x 331 рад / сx 2,88 Нм
    P макс (i) = 238 Вт

    Максимальная выходная мощность при 125 ° C
    P max (розетка) = 0,25 x ω 0 x T LR
    P max (розетка) = 0,25 x 417 рад / с x 1,65 Нм
    P макс (f) = 172 Вт

    Максимальная мощность при повышенной температуре составляет примерно 70% от максимальной мощности при комнатной температуре.Это существенное изменение, и это прямое следствие повышенного сопротивления мотора. Уравнение 6c даст результаты, которые находятся в пределах 1 или 2% от приведенных выше чисел. Это уравнение помогает быстро оценить максимальную мощность любого двигателя постоянного тока.

    Опубликованные данные — Кривые двигателей бывают разных видов
    Большинство диаграмм рабочих характеристик двигателей постоянного тока показывают по крайней мере две кривые; скорость в зависимости от крутящего момента и ток в зависимости от крутящего момента. Производители могут решить отображать информацию немного по-другому, а также предоставить другую информацию, такую ​​как кривые выходной мощности и эффективности.

    Пример кривой двигателя удаляет все другие переменные и предполагает, что двигатель испытывается с фиксированным напряжением на клеммах с использованием источника питания с низким сопротивлением и постепенно нагружается динамометром. Тест проводится как можно быстрее, чтобы минимизировать повышение температуры двигателя. Если тестируемый двигатель является двигателем с малой долей лошадиных сил, динамометр может нагружать двигатель до тех пор, пока скорость вала не достигнет нуля или близка к нулю. В случае более крупных двигателей динамометр может быть настроен на постепенную нагрузку двигателя приблизительно до максимальной точки мощности.Затем можно экстраполировать оставшуюся часть кривой. Результирующие данные в любом случае представляют собой (теоретически) кривые зависимости скорости прямолинейного движения от крутящего момента и тока от крутящего момента.

    Некоторые производители, в частности те, которые поставляют полные сервосистемы, могут представлять кривые производительности как «смесь» информации, которая включает ограничения на уровне системы. Рассматриваемые ограничения могут включать в себя многие вещи, такие как возможность непрерывного тока, возможность пикового тока, ограничения мощности привода / усилителя, максимальное напряжение шины постоянного тока, максимальные номинальные температуры двигателя, насыщение двигателя и механические ограничения скорости.Многие производители могут отображать крутящий момент двигателя по оси «Y», а скорость — по оси «X». Примеры кривых на рисунке 4 показывают, как могут выглядеть данные, если учесть такие факторы, как максимальная скорость вращения, максимальное повышение температуры и пиковый ток привода. Независимо от того, как публикуются данные или какие другие системные факторы учитываются, параметры двигателя R mt , K T и K E имеют решающее значение для понимания истинных возможностей двигателя.

    Инжир.4: Эти примерные кривые показывают, как могут выглядеть данные, если учесть такие факторы, как максимальная скорость вращения, максимальное повышение температуры и пиковый ток привода.

    Еще один фактор, который следует учитывать при оценке различных кривых производительности, заключается в том, что фактические условия испытаний не всегда могут быть очевидными. Разные поставщики будут публиковать разную информацию. В том случае, когда двигатели быстро испытываются на динамометре (для минимизации повышения температуры), этот метод имеет тенденцию быть очень последовательным и обеспечивает хорошую основу.Недостатком является то, что результаты не отражают наихудшие условия.

    Если двигатели испытываются при максимальной номинальной температуре, пользователь лучше понимает возможности двигателя при использовании в приложениях, где температура двигателя стабилизируется на значении, значительно превышающем комнатную температуру. Недостатком является то, что существует множество других переменных, которые могут исказить результаты испытаний, такие как метод измерения температуры, установка двигателя (вызывающая эффект теплоотвода), поток воздуха вокруг двигателя и т. Д.Некоторые производители двигателей проверяют свои двигатели в наихудших условиях; двигатель, стабилизированный до полной номинальной температуры, без теплоотвода или принудительного воздушного потока. Нет никаких строгих правил, определяющих, как производитель должен представлять данные о производительности. При оценке информации важно помнить о том, чтобы задавать правильные вопросы.

    Таблица 4 — Изменение характеристик двигателя

    Общая конструкция двигателя и теплопередача
    Механическая конструкция влияет на характеристики теплопередачи в двигателе.В двигателе постоянного тока с механическим коммутатором и щетками медные обмотки намотаны в пазах вокруг якоря. Тепло, выделяемое медными обмотками якоря, будет проходить через пластинки якоря к валу двигателя и системе подшипников. Благодаря конвекции тепло также будет перемещаться через воздушный зазор к постоянным магнитам и корпусу, где в конечном итоге будет рассеиваться в окружающую среду. Хотя некоторая часть теплопередачи происходит с использованием прямой проводимости через многослойный пакет к подшипниковой системе и корпусу, большая часть выделяемого тепла будет проходить через воздушный зазор и через магниты.

    В бесщеточном двигателе постоянного тока медные обмотки намотаны в пазах (в бесщеточном двигателе с щелевыми отверстиями) или сформированы против магнитной задней части (в бесщеточном двигателе без прерывания) и построены как часть внутренней поверхности корпуса двигателя. Эта конструкция обеспечивает прямой теплопроводящий путь от выделяющей тепло меди к корпусу двигателя, где он будет рассеиваться в окружающую среду. Постоянные магниты в бесщеточном двигателе находятся на вращающейся части машины.

    В любом случае будет сложно, если не невозможно, предсказать повышение температуры отдельных компонентов без эмпирического тестирования, но одно можно сказать наверняка; Повышение температуры отдельных компонентов (горячие точки внутри двигателя) будет разным для щеточного и бесщеточного двигателя, при прочих равных условиях.

    Нет замены тестированию приложений
    Целью предыдущего обсуждения и примеров расчетов является лучшее понимание того, как характеристики двигателя меняются в зависимости от температуры.Ничто не заменит тестирование и проверку двигателя в условиях эксплуатации. Правильная теоретическая трактовка невозможна из-за большого количества переменных и допущений. Однако приведенные в качестве примера расчеты могут служить в качестве первого приближения, чтобы получить представление о величине возможных изменений.

    Лучший способ понять характеристики двигателя в реальных условиях эксплуатации — максимально точно смоделировать приложение, одновременно собирая данные о температуре с помощью системы сбора данных.Различные части двигателя следует контролировать с помощью термопар, прикрепленных к подшипникам, концевым раструбам, обмоткам (в случае бесщеточного двигателя), магнитам (в случае щеточного двигателя) и корпусу двигателя. И не забывайте всегда обсуждать критерии проектирования с инженером по приложениям.

    Информация о перепечатке >>

    AMETEK Precision Motion Control
    www.ametek.com

    Регулятор напряжения для двигателя постоянного тока 12В. Самодельный вариатор скорости вращения электродвигателя.Принцип работы регулятора скорости

    Плавная работа двигателя без рывков и скачков напряжения — залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор скорости электродвигателя на 220В, 12В и 24В, все эти частотные приводы можно сделать своими руками или купить готовый агрегат.

    Зачем нужен регулятор скорости

    Регулятор оборотов двигателя, преобразователь частоты — это устройство с мощным транзистором, которое необходимо для инвертирования напряжения, а также для обеспечения плавной остановки и запуска асинхронного двигателя с помощью ШИМ.ШИМ — это широкоимпульсное управление электрическими устройствами. Он используется для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

    Фото — мощный регулятор для асинхронного двигателя

    Самый простой пример преобразователя — обычный регулятор напряжения. Но у обсуждаемого устройства гораздо больший диапазон работы и мощности.

    Преобразователи частоты используются в любом устройстве, которое питается от электроэнергии … Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точное управление электродвигателем, так что скорость двигателя может быть уменьшена или уменьшена.большую сторону, поддерживайте скорость на нужном уровне и защищайте устройства от резких поворотов. В этом случае электродвигатель использует только энергию, необходимую для работы, вместо того, чтобы запускать его на полную мощность.


    Фото — Регулятор скорости двигателя постоянного тока

    Зачем нужен регулятор скорости асинхронного двигателя:

    1. Для экономии энергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силу и частоту оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств.Например, снижение скорости на 20% может привести к экономии энергии на 50%.
    2. Преобразователь частоты можно использовать для управления технологической температурой, давлением или без использования отдельного контроллера;
    3. Не требуется дополнительный контроллер для плавного пуска;
    4. Расходы на техническое обслуживание значительно снижаются.

    Аппарат часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической плиты, ряда бытовых приборов (пылесос, швейная машина, радио, стиральная машина), домашнего обогревателя, различных моделей кораблей и т. Д.


    Фото — ШИМ регулятор скорости

    Принцип работы регулятора скорости

    Регулятор скорости представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

    1. Двигатель переменного тока;
    2. Главный контроллер привода;
    3. Привод и дополнительные части.

    Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, ток передается от полной мощности нагрузки, это повторяется 7-8 раз. Этот ток изгибает обмотки двигателя и выделяет тепло, которое будет выделяться в течение длительного времени.Это может значительно снизить долговечность двигателя. Другими словами, преобразователь представляет собой своего рода ступенчатый инвертор, обеспечивающий двойное преобразование энергии.


    Фото — схема регулятора коллекторного двигателя

    В зависимости от входного напряжения частотного регулятора скорости трехфазного или однофазного электродвигателя ток выпрямляется на 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется с помощью выпрямительного диода, расположенного на вводе энергии. Затем ток фильтруется с помощью конденсаторов.Далее формируется ШИМ, за это отвечает электрическая схема. Теперь обмотки асинхронного двигателя готовы передавать импульсный сигнал и интегрировать их в желаемую синусоидальную волну. Даже в микроэлектрическом двигателе эти сигналы выдаются в прямом смысле этого слова партиями.


    Фото — синусоида нормальной работы электродвигателя

    Как выбрать регулятор

    Существует несколько характеристик, по которым нужно выбрать регулятор скорости для автомобиля, электродвигателя станка, хозяйственных нужд:

    1. Тип управления.Для коллекторного двигателя есть регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые используются чаще, но вторые считаются более надежными;
    2. Мощность. Это один из важнейших факторов при выборе преобразователя частоты. Необходимо подбирать преобразователь частоты с мощностью, соответствующей максимально допустимой на защищаемом устройстве. Но для низковольтного двигателя лучше выбрать регулятор мощнее допустимого значения ватт;
    3. Напряжение.Естественно, здесь все индивидуально, но при возможности нужно покупать регулятор скорости электродвигателя, принципиальная схема которого имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
    4. Диапазон частот. Преобразование частоты — основная задача этого устройства, поэтому постарайтесь выбрать модель, которая наилучшим образом соответствует вашим потребностям. Допустим, для ручного роутера будет достаточно 1000 Гц;
    5. Для других характеристик. Это гарантийный срок, количество вводов, размер (есть специальная насадка для настольных станков и ручного инструмента).

    В этом случае также нужно понимать, что существует так называемый универсальный регулятор вращения. Это преобразователь частоты для бесщеточных двигателей.


    Схема фоторегулятора для бесщеточных двигателей

    Схема состоит из двух частей: одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая — силовая. В основном такая электрическая схема применяется для мощного электродвигателя.

    Видео: регулятор скорости электродвигателя с SHIRO V2

    Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

    Можно сделать простой симисторный регулятор скорости мотора, схема его представлена ​​ниже, а цена складывается только из деталей, продаваемых в любом магазине электротоваров.

    Для работы нам понадобится мощный симистор типа ВТ138-600, советует журнал радиотехники.


    Фото — схема регулятора скорости своими руками

    В описанной схеме обороты будут регулироваться потенциометром P1. Параметр P1 определяет фазу входящего импульсного сигнала, который, в свою очередь, открывает симистор. Данную схему можно использовать как в поле, так и в домашних условиях. Вы можете использовать этот регулятор для швейных машин, вентиляторов, стендовых дрелей.

    Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного замедляется, его индуктивность падает, а это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, что в свою очередь влечет за собой более длительное размыкание симистора.

    Тиристорный регулятор обратной связи работает несколько иначе. Он обеспечивает возврат энергии в энергосистему, что очень экономично и выгодно. Электронное устройство подразумевает включение в электрическую цепь мощного тиристора … Его схема выглядит так:


    Здесь для питания и выпрямления постоянного тока требуются генератор управляющих сигналов, усилитель, тиристор и схема стабилизации скорости.

    5 частых вопросов начинающих радиомехаников; 5 лучших транзисторов для регуляторов, тест схемотехники

    Регулятор электрического напряжения необходим для стабилизации значения напряжения.Это обеспечивает надежность и долговечность устройства.

    Регулятор состоит из нескольких механизмов.

    ТЕСТ:

    Ответы на эти вопросы позволят вам узнать состав схемы стабилизатора напряжения 12 вольт и ее сборку.
    1. Какое сопротивление должен иметь переменный резистор?
    1. Как подключать провода?

    а) 1 и 2 клеммы — питание, 3 и 4 — нагрузка

    1. Нужно ли устанавливать радиатор?
    1. Транзистор должен быть

    Ответы:

    Вариант 1. Сопротивление резистора 10 кОм стандартное для установки регулятора, провода в цепи подключаются по принципу: 1 и 2 для питания, 3 и 4 для нагрузки — ток будет правильно распределяться по Необходимые полюса, радиатор должен быть установлен — для защиты от перегрева используется транзистор CT 815 — так будет работать всегда. В этом случае построенная схема заработает, регулятор заработает.

    Вариант 2. Сопротивление 500 кОм слишком велико, будет нарушена плавность звука при работе, или может вообще не работать, выводы 1 и 3 — нагрузка, 2 и 4 — питание, радиатор. нужен, в схеме где был минус будет плюс, любой транзистор — реально можно использовать Регулятор не будет работать из-за того, что схема собрана, будет неправильно.

    Вариант 3. Сопротивление 10 кОм, провода — 1 и 2 для нагрузки, 3 и 4 для питания, резистор имеет сопротивление 2 кОм, транзистор КТ 815. Устройство не сможет работать, так как без радиатора будет перегреваться.

    Как подключить 5 частей регулятора на 12 вольт.

    Резистор переменный 10кОм.

    Переменный резистор 10ком. Изменяет силу тока или напряжения в электрической цепи, увеличивает сопротивление.Именно он регулирует напряжение.

    Радиатор. Нужен для охлаждения устройств при перегреве.

    Резистор 1 кОм Уменьшает нагрузку от основного резистора.


    Транзистор. Устройство увеличивает силу колебаний. В регуляторе это необходимо для получения высокочастотных электрических колебаний.


    2 проводка. Они необходимы для прохождения электрического тока через них.

    Берем транзистор и резистор . Оба имеют по 3 отделения.

    Выполняются две операции:

    1. Левый конец транзистора (мы делаем это алюминиевой частью вниз) соединен с концом, который находится посередине резистора.
    2. И соединяем ветвь средней транзистора с правой на резисторе. Их нужно припаять друг к другу.

    Первый провод надо припаять тем, что получилось за 2 операции.

    Второй нужно припаять к оставшемуся концу транзистора .


    Прикручиваем подключенный механизм к радиатору.

    Припаиваем резистор 1кОм к крайним ножкам переменного резистора и транзистора.

    Схема готова.


    Регулятор скорости двигателя постоянного тока с 2 конденсаторами по 14 В.

    Практичность таких двигателей доказано, что они используются в механических игрушках, вентиляторах и т. Д.У них малый ток потребления, поэтому требуется стабилизация напряжения. Часто бывает необходимо отрегулировать скорость или изменить частоту вращения двигателя, чтобы скорректировать характеристики цели, представленной для определенного типа. Электродвигатель любой модели.

    Эту задачу будет выполнять регулятор напряжения, совместимый с любым типом источника питания.

    Для этого нужно изменить выходное напряжение, что не требует большого тока нагрузки.

    Требуемые реквизиты:

    1. 2 Конденсатора
    2. 2 переменных резистора

    Соединяем детали:

    1. Подключаем конденсаторы к самому регулятору.
    2. Первый резистор подключен к минусу регулятора, второй к массе.

    Теперь измените частоту вращения двигателя устройства по желанию пользователя.

    Регулятор напряжения на 14 вольт готов.

    Простой регулятор напряжения на 12 В

    Регулятор скорости 12 В для двигателя с тормозом.

    • Реле — 12 вольт
    • Теристор КУ201
    • Трансформатор для питания двигателя и реле
    • Транзистор КТ 815
    • Клапан от дворников 2101
    • Конденсатор

    Он используется для регулировки подачи проволоки, поэтому в нем есть тормоз двигателя с реле.

    Подключаем 2 провода от блока питания к реле. На реле нанесен плюс.

    Все остальное подключается по принципу обычного регулятора.

    Схема полностью предусмотрена 12 вольт для двигателя.

    Регулятор мощности на симисторе БТА 12-600

    Симистор — полупроводниковый прибор, причисляемый к типу тиристора и используется для коммутации тока. Он работает от переменного напряжения, в отличие от динистора и обычного тиристора.Вся мощность устройства зависит от его параметра.

    Ответ на вопрос. Если схема будет собрана на тиристоре, потребуется диод или диодный мост.

    Для удобства схема может быть собрана на печатной плате.

    А плюс конденсатор нужно припаять к управляющему электроду симистора, он справа. Припаяйте минус к третьей клемме, которая находится слева.

    К электроду диспетчера припаять резистор номинальным сопротивлением 12 кОм.К этому резистору должен быть подключен подстроечный резистор. Оставшийся вывод нужно припаять к центральной ножке симистора.

    К минусу конденсатора , который припаян к третьему выводу симистора, необходимо присоединить минус от выпрямительного моста.

    Выпрямительный мост

    Plus к центральному выходу симистора и к части, к которой симистор прикреплен к радиатору.

    Припаиваем 1 контакт шнура с вилкой к нужному устройству.2 контакта для ввода переменного напряжения на выпрямительный мост.

    Осталось припаять оставшийся контакт устройства с последним контактом выпрямительного моста.

    Схема тестируется.

    Подключаем схему к сети. Мощность устройства регулируется подстроечным резистором.

    Мощность может развиваться до 12 вольт для автомобилей.

    Динистор и 4 типа проводимости.

    Это устройство называется триггерный диод .Малая мощность. Внутри нет электродов.

    Динистор открывается при повышении напряжения. Скорость нарастания напряжения определяется конденсатором и резисторами. Все настройки производятся через него. Работает от постоянного и переменного тока. Покупать не нужно, он в энергосберегающих лампах и оттуда легко достать.

    В схемах применяется не часто, но чтобы не тратиться на диоды, применяют динистор.

    Он состоит из 4 типов: P N P N. Это сама электрическая проводимость.Между двумя соседними областями образуется электронно-дырочный переход. Таких переходов в динистре 3.

    Схема:

    Подключаем конденсатор . Начинает заряжаться с 1 резистора, напряжение почти как в сети. Когда напряжение в конденсаторе достигнет уровня динистора , он включится. Устройство начинает работать. Не забудьте про радиатор, иначе все перегреется.

    3 важных термина.

    Регулятор напряжения — устройство, позволяющее регулировать выходное напряжение на то устройство, для которого оно необходимо.

    Схема регулятора — чертеж, изображающий соединение частей устройства в одно целое.

    Автомобильный генератор — устройство, в котором используется стабилизатор, обеспечивает преобразование энергии коленчатого вала в электрическую.

    7 принципиальных схем сборки регулятора.


    СНиП

    Используя 2 транзистора.Как собрать стабилизатор тока.

    Резистор 1 кОм соответствует регулятору тока для нагрузки 10 Ом. Главное условие — стабилизация питающего напряжения. Ток зависит от напряжения по закону Ома. Сопротивление нагрузки намного меньше текущего сопротивления ограничивающего резистора.

    Резистор 5 Вт, 510 Ом

    Резистор переменный ППБ-3В, 47 Ом. Потребление — 53 миллиампер.

    Транзистор КТ 815, установлен на радиаторе, ток базы этого транзистора задается резистором 4 и 7 кОм.


    СНиП


    СНиП

    Еще важно знать

    1. На схеме стоит минус, значит, транзистор должен быть NPN-структуры. Вы не можете использовать PNP, так как минус будет плюсом.
    2. Напряжение необходимо постоянно регулировать
    3. Какой ток в нагрузке, нужно знать, чтобы регулировать напряжение и прибор не переставал работать
    4. Если разность потенциалов на выходе больше 12 В, то уровень энергии значительно снизится.

    Топ-5 транзисторов

    Разные типы Транзисторы используются для разных целей, и есть необходимость выбрать именно его.

    • CT 315. Поддерживает структуру NPN. Выпущен в 1967 году, но используется до сих пор. Работает в динамическом режиме и в ключевом режиме. Идеально подходит для приборов малой мощности. Больше подходит для радиодеталей.
    • 2N3055. Лучше всего подходит для звуковых механизмов, усилителей. Работает в динамическом режиме. Тихо используется для регулятора на 12 вольт.Удобно крепится к радиатору. Работает на частотах до 3 МГц. Хотя транзистор может выдерживать только ток до 7 ампер, он может выдерживать мощные нагрузки.
    • КП501. Производитель ожидал, что он будет использоваться в телефонах, устройствах связи и радиоэлектронике. Управляет устройствами с минимальными затратами … Преобразует уровни сигналов.
    • Irf3205. Подходит для автомобилей, усиливает высокочастотные инверторы. Поддерживает значительный уровень тока.
    • КТ 815. Биполярный. Имеет структуру NPN. Работает с усилителями низкой частоты. Состоит из пластикового корпуса. Подходит для импульсных устройств. Часто используется в схемах генератора. Транзистор изготовлен очень давно, работает по сей день. Есть даже вероятность, что он находится в обычном доме, где находится старая техника, нужно просто их разобрать и посмотреть, есть ли.

    3 ошибки и как их избежать.

    1. Ножки транзистора и резистор полностью спаяны между собой.Чтобы этого не произошло, нужно внимательно прочитать инструкцию.
    2. Хотя поставлен радиатор , устройство перегрелось Это связано с тем, что перегрев происходит во время пайки деталей. Для этого нужно ножки транзистора удерживать пинцетом для отвода тепла.
    3. Реле не работало после ремонта. Выбивает провод после отпускания кнопки. Проволока растягивается по инерции. Это означает, что электрический тормоз не работает. Берем реле с хорошими контактами и подключаем к кнопке.Подключите провода для питания. Когда на реле не подается напряжение, контакты замыкаются, поэтому обмотка замыкается сама на себя. Когда на реле подается напряжение (плюс), контакты в цепи меняются, и на двигатель подается напряжение.

    Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

    • Почему на входе напряжение выше выходного?

    Все стабилизаторы работают по этому принципу; при таком виде работы напряжение возвращается в норму и не скачет с заложенных значений.

    • Может убить шокированный в случае проблемы или ошибки?

    Нет, это не приведет к поражению электрическим током, 12 вольт слишком мало для этого.

    • Нужен ли постоянный резистор ? И если да, то с какой целью?

    Не требуется, но используется. Он нужен для того, чтобы ограничить базовый ток транзистора в крайнем левом положении переменного резистора. А также при его отсутствии переменная может сгореть.

    • Можно ли использовать схему БАНК вместо резистора?

    Если вместо переменного резистора включить регулируемую схему КРЕН, которая часто используется, то получится еще и регулятор напряжения.Но есть недочет: низкая эффективность. Из-за этого высокое собственное потребление энергии и тепловыделение.

    • Резистор горит, но ничего не крутится. Что делать?

    Требуется резистор 10кОм. Желательно использовать транзисторы КТ 315 (старая модель) — желтого или оранжевого цвета с буквенным обозначением.

    Самодельная схема может использоваться как регулятор скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для галогенных и светодиодных ламп на 12 В до 50 Вт.Управление осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой следования импульсов около 200 Гц. Естественно, частоту при необходимости можно изменить, выбрав максимальную стабильность и эффективность.

    Большинство этих конструкций собирается по гораздо более простой схеме. Здесь мы представляем более продвинутую версию, в которой используется таймер 7555, драйвер биполярного транзистора и мощный полевой МОП-транзистор. Эта конструкция обеспечивает улучшенное управление скоростью и работает в широком диапазоне нагрузок.Это действительно очень эффективная схема и стоимость ее деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

    Схема ШИМ-контроллера для двигателя 12 В

    В схеме используется таймер 7555 для создания переменной ширины импульса около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который регулирует скорость электродвигателя или осветительных ламп.

    Есть много вариантов использования этой схемы, которая будет питаться от 12 В: электродвигатели, вентиляторы или лампы.Его можно использовать в автомобилях, лодках и электромобилях, в моделях железных дорог и т. Д.

    Сюда же можно безопасно подключать светодиодные лампы 12 В, например светодиодные ленты. Всем известно, что светодиодные лампы намного эффективнее галогенных или ламп накаливания, они прослужат намного дольше. А при необходимости запитать ШИМ-контроллер от 24 вольт и более, так как сама микросхема с буферным каскадом имеет стабилизатор мощности.

    Контроллер скорости двигателя переменного тока

    ШИМ-контроллер 12 вольт

    Драйвер полумостового регулятора постоянного тока

    Схема мини-регулятора скорости сверла

    РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ С РЕВЕРСОМ

    Всем привет, наверное, у многих радиолюбителей, вроде меня, есть побольше не одно хобби, а несколько.Помимо разработки электронных устройств, я занимаюсь фотографией, съемкой видео на зеркалку и монтажом видео. Мне как видеооператору понадобился слайдер для видеосъемки, и сначала я вкратце объясню, что это такое. На фото ниже представлен заводской слайдер.

    Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Они аналогичны рельсовой системе, используемой в широкоэкранном кино. Это создает плавное движение камеры вокруг снимаемого объекта.Еще один очень мощный эффект, который можно использовать при работе с ползунком, — это возможность приближаться или дальше от объекта. На следующем фото показан двигатель, который я выбрал для создания слайдера.

    В качестве привода ползуна используется 12-вольтовый двигатель постоянного тока. В Интернете была найдена схема регулятора двигателя, который перемещает каретку ползуна. На следующем фото индикатор питания на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом, и выключатель питания.

    При работе с таким устройством важно обеспечить плавное регулирование скорости, а также легкое включение реверса двигателя.Скорость вращения вала двигателя, в случае использования нашего регулятора, плавно регулируется поворотом ручки переменного резистора 5 кОм. Возможно, не только я являюсь одним из пользователей этого сайта, увлекающимся фотографией, но и кто-то еще хочет повторить это устройство, желающие могут скачать в конце статьи архив со схемой и печатной платой регулятора. На следующем рисунке представлена ​​принципиальная схема регулятора для двигателя:

    Схема регулятора

    Схема очень проста и легко может быть собрана даже начинающим радиолюбителям.Из плюсов сборки данного устройства могу назвать его невысокую стоимость и возможность настройки под свои нужды. На рисунке изображена печатная плата регулятора:

    Но одними лишь ползунками сфера применения этого регулятора не ограничивается, его легко можно использовать как регулятор скорости, например, бор станка, самодельный дремель. , питающийся от 12 вольт, или компьютерный кулер, например размером 80 х 80 или 120 х 120 мм. Еще я разработал схему реверса двигателя, то есть быстрого изменения вращения вала в другую сторону.Для этого я использовал тумблер с шестью контактами на 2 положения. На следующем рисунке показана схема его подключения:

    Средние контакты тумблера, помеченные (+) и (-), подключаются к контактам на плате с маркировкой M1.1 и M1.2, полярность Не важно. Всем известно, что компьютерные кулеры при снижении напряжения питания и, соответственно, скорости издают гораздо меньше шума при работе. На следующем фото транзистор КТ805АМ на радиаторе:

    Практически любой средний и большой транзистор может быть использован в схеме питания n-p-n структур.Также диод можно заменить на подходящие по току аналоги, например 1N4001, 1N4007 и другие. Выводы двигателя зашунтированы диодом при обратном подключении, это было сделано для защиты транзистора в моменты включения и выключения цепи, так как наш двигатель является индуктивной нагрузкой. Также в схеме предусмотрена индикация включения ползунка на светодиоде, включенном последовательно с резистором.

    При использовании двигателя с большей мощностью, чем показано на фотографии, транзистор должен быть прикреплен к радиатору для улучшения охлаждения.Фотография полученной платы представлена ​​ниже:

    Плата регулятора изготовлена ​​методом LUT. Что получилось в итоге, вы можете увидеть на видео.

    Видео работы

    Вскоре, по мере закупки недостающих деталей, в основном механики, приступлю к сборке устройства в корпусе. Статью прислал Алексей Ситков .

    Для плавного увеличения и уменьшения скорости вращения вала есть специальное устройство — регулятор скорости электродвигателя 220в.Стабильная работа, отсутствие сбоев напряжения, длительный срок службы — преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

    • Для чего нужен преобразователь частоты?
    • Область применения
    • Выбор устройства
    • Устройство IF
    • Типы устройств
      • Пропорциональный сигнальный процесс

    Для чего нужен преобразователь частоты?

    Регулятор предназначен для инвертирования напряжения 12, 24 вольт, обеспечивая плавный пуск и остановку с помощью широтно-импульсной модуляции.

    Контроллеры скорости входят в состав многих устройств, так как обеспечивают точное электрическое управление. Это позволяет отрегулировать скорость до желаемого значения.

    Область применения

    Регулятор скорости двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых приложениях. Например:

    • отопительный комплекс;
    • приводов оборудования;
    • сварочный аппарат;
    • духовки электрические;
    • пылесосов;
    • швейных машин;
    • стиральных машин.

    Выбор прибора

    Для того, чтобы выбрать эффективный регулятор, необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

    1. Векторные контроллеры обычно используются для коллекторных двигателей, но скалярные контроллеры более надежны.
    2. Мощность — важный критерий выбора. Он должен соответствовать допустимому на используемом агрегате. И для безопасной работы системы лучше превышать.
    3. Напряжение должно быть в широких допустимых пределах.
    4. Основное назначение регулятора — преобразование частоты, поэтому этот аспект необходимо выбирать согласно техническим требованиям.
    5. Также нужно обратить внимание на срок службы, габариты, количество вводов.

    IF устройство
    • естественный регулятор двигателя переменного тока;
    • приводной агрегат;
    • дополнительных элементов.

    Схема регулятора оборотов двигателя 12 В показана на рисунке.Обороты регулируются с помощью потенциометра. Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.

    Устройство можно приобрести в специализированных торговых точках, а можно сделать самому.

    Схема регулятора скорости переменного тока

    Когда трехфазный двигатель запускается на полную мощность, передается ток, действие повторяется примерно 7 раз. Сила тока изгибает обмотки двигателя, со временем выделяя тепло.Конвертер — это инвертор, преобразующий энергию. Напряжение поступает в регулятор, где 220 вольт выпрямляется с помощью диода, расположенного на входе. Затем ток фильтруется двумя конденсаторами. ШИМ формируется. Далее импульсный сигнал передается с обмоток двигателя на определенную синусоиду.

    Существует универсальное устройство 12В для бесщеточных двигателей.

    Чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию, читатели рекомендуют «Ящик для экономии электроэнергии». Ежемесячные выплаты будут на 30-50% меньше, чем были до использования экономики.Он удаляет из сети реактивную составляющую, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, потребление тока. Электрические приборы потребляют меньше электроэнергии, а затраты на ее оплату снижаются.

    Схема состоит из двух частей — логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Такая схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в его использовании с двигателями разного типа. Питание схем раздельное, для ключевых драйверов требуется блок питания на 12 В.

    Типы устройств

    Симисторное устройство

    Симисторное (симисторное) устройство используется для управления освещением, мощностью ТЭНов, скоростью вращения.

    Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, показанных на рисунке, где C1 — конденсатор, R1 — первый резистор, R2 — второй резистор.

    С помощью преобразователя мощность регулируется изменением времени разомкнутого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается через нагрузку и резисторы.Один резистор контролирует величину тока, а другой — скорость заряда.

    Когда конденсатор достигает максимального порога напряжения 12 В или 24 В, срабатывает кнопка. Симистор переходит в открытое состояние. Когда сетевое напряжение проходит через ноль, симистор блокируется, тогда конденсатор дает отрицательный заряд.

    Преобразователи на электронных ключах

    Обычный тиристорный регулятор с простой схемой работы.

    Тиристор, работает от сети переменного тока.

    Отдельный вид — стабилизатор переменного напряжения. Стабилизатор содержит трансформатор с множеством обмоток.

    Схема стабилизатора постоянного тока

    Тиристорное зарядное устройство 24 В

    К источнику напряжения 24 В. Принцип работы заключается в зарядке конденсатора и заблокированного тиристора, и когда конденсатор достигает напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

    Пропорциональный процесс обработки сигналов

    Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь.Рассмотрим подробнее использование микросхемы.

    Микросхема TDA 1085

    Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление двигателем 12 В, 24 В с обратной связью без потери мощности. Обязательно иметь тахометр, обеспечивающий обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал от стабилизатора поступает на микросхему, которая передает задачу силовым элементам — подать напряжение на двигатель. Когда вал нагружен, плата добавляет напряжение, и мощность увеличивается.При отпускании вала напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, но момент силы не изменится. Частота регулируется в широком диапазоне. Такой мотор на 12, 24 вольта устанавливается в стиральных машинах.

    Своими руками можно сделать приспособление для болгарки, токарного станка по дереву, точилки, бетономешалки, измельчителя соломы, газонокосилки, дровокола и многого другого.

    Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров на 12, 24 В, залиты смолой, поэтому ремонту не подлежат.Поэтому прибор на 12в часто изготавливают самостоятельно. Простой вариант с использованием микросхемы U2008B. Регулятор использует обратную связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего требуются элементы С1, R4, перемычка Х1 не нужна, и наоборот с обратной связью.

    При сборке регулятора выберите правильный резистор. Так как при большом резисторе на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсации будет недостаточно.

    Важно! При настройке регулятора мощности помните, что все части устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

    Регуляторы частоты вращения для однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт — функциональное и ценное устройство как в быту, так и в промышленности.

    Аналоговые регуляторы тока удобно устанавливать на простые механизмы. Например, они могут изменять скорость вращения вала двигателя. С технической точки зрения выполнить такой регулятор несложно (потребуется установка одного транзистора). Подходит для независимого управления скоростью двигателя в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены регуляторы двух типов: одноканальные и двухканальные.

    Видео №1. Одноканальный регулятор в работе. Изменяет скорость вращения вала двигателя за счет вращения ручки переменного резистора.

    Видео № 2. Увеличение скорости вращения вала двигателя при работе одноканального регулятора. Увеличение числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

    Видео № 3. Двухканальный регулятор в работе. Самостоятельная установка скорости вращения валов двигателей на основе подстроечных резисторов.

    Видео № 4. Выходное напряжение регулятора измеряется цифровым мультиметром… Получившееся значение равно напряжению аккумулятора, из которого было вычтено 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора). При использовании батареи на 9,55 вольт регистрируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

    Функции и основные характеристики

    Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото 2) стабилизаторов не превышает 1,5 А. Поэтому для увеличения нагрузочной способности транзистор КТ815А заменяют на КТ972А.Нумерация выводов у этих транзисторов одинакова (eh-b). Зато модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

    Контроллер двигателя одноканальный

    Устройство управляет одним двигателем, питание подается от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

    Конструкция устройства

    Основные конструктивные элементы регулятора показаны на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: двух резисторов переменного сопротивления сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммников для выхода для подключения двигателя (№4) и входа аккумулятора (№5).

    Примечание 1. Установка винтовых клемм необязательна. С помощью тонкого многожильного монтажного провода можно напрямую подключить двигатель к источнику питания.

    Принцип работы

    Работа регулятора мотора описана электрической схемой (рис. 1). С учетом полярности на разъем XT1 подается постоянное напряжение.К разъему XT2 подключается лампочка или моторчик. На входе включен переменный резистор R1, вращение его ручки меняет потенциал на среднем выходе, в отличие от минуса АКБ. Через ограничитель тока R2 средний вывод соединен с базовым выводом транзистора VT1. В этом случае транзистор включается по штатной схеме тока. Положительный потенциал на выходе базы увеличивается по мере того, как средний вывод перемещается вверх из-за плавного вращения ручки переменного резистора.Происходит увеличение тока, что связано с уменьшением сопротивления перехода коллектор-эмиттер в транзисторе VT1. Потенциал уменьшится, если ситуация изменится.

    Принципиальная электрическая схема

    Материалы и детали

    Требуется печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из листа стекловолоконной фольги с одной стороны (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиодеталей.

    Примечание 2. Переменный резистор, необходимый для устройства, может быть любого производства, важно соблюдать текущие значения сопротивления для него, указанные в таблице 1.

    Примечание 3 … Для регулировки токов выше 1,5 А необходимо Транзистор КТ815Г заменен на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). Причем чертеж печатной платы менять не требуется, так как расположение выводов у обоих транзисторов идентично.

    Процесс сборки

    Для дальнейшей работы необходимо скачать архивный файл, расположенный в конце статьи, распаковать его и распечатать.Чертеж регулятора (файл termo1) распечатывается на глянцевой бумаге, а установочный чертеж (файл montag1) — на белом офисном листе (формат A4).

    Далее чертеж печатной платы (№1 на фото. 4) приклеивается к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). В посадочных местах необходимо по сборочному чертежу проделать отверстия (№ 3 на фото 14). Чертеж электропроводки прикрепляется к печатной плате сухим клеем, отверстия совмещены.На фото 5 показана распиновка транзистора КТ815.

    Вход и выход клеммных колодок отмечены белым цветом. Источник напряжения подключается к клеммной колодке через зажим. Полностью собранный одноканальный регулятор показан на фото. Блок питания (батарея 9 вольт) подключается на завершающем этапе сборки. Теперь вы можете регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

    Для тестирования устройства необходимо распечатать чертеж диска из архива. Далее нужно наклеить этот рисунок (№1) на плотный и тонкий картон (№2). Затем ножницами отрезают диск (№ 3).

    Полученную заготовку переворачивают (№1) и к центру прикрепляют квадрат из черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала двигателя с диском. Вам нужно проделать отверстие (№ 3), как показано на рисунке.Затем диск устанавливается на вал двигателя и можно приступать к тестированию. Одноканальный контроллер мотора готов!

    Двухканальный контроллер двигателя

    Используется для независимого управления парой двигателей одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Номинальный ток нагрузки составляет до 1,5 А на канал.

    Основные компоненты конструкции показаны на фото 10 и включают в себя: два подстроечных резистора для настройки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммных колодки для вывода на 2-й двигатель (№ 3), для выхода на 1-й двигатель (№ 4) и для входа (№ 5).

    Примечание 1 Установка винтовых клемм не является обязательной. С помощью тонкого многожильного монтажного провода можно напрямую подключить двигатель к источнику питания.

    Принцип действия

    Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис. 2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления заменен на подстроечный.Скорость вращения валов задана заранее.

    Примечание 2. Для быстрой регулировки скорости вращения моторов подстроечные резисторы заменяют монтажным проводом с резисторами переменного сопротивления со значениями сопротивления, указанными на схеме.

    Материалы и детали

    Вам понадобится печатная плата размером 30х30 мм, сделанная из листа стекловолоконной фольги с одной стороны толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 перечислены радиокомпоненты.

    Процесс сборки

    После скачивания архивного файла, расположенного в конце статьи, его необходимо распаковать и распечатать. Чертеж регулятора для термического перевода (файл termo2) распечатывается на глянцевой бумаге, а установочный чертеж (файл montag2) — на белом офисном листе (формат А4).

    Чертеж печатной платы приклеен к токопроводящим дорожкам на противоположной стороне печатной платы. На монтажном чертеже в посадочных местах выполнены отверстия.Чертеж электропроводки прикрепляется к печатной плате сухим клеем, отверстия совмещены. Распиновка транзистора КТ815 сделана. Для проверки временно соедините входы 1 и 2 монтажным проводом.

    Любой из входов подключается к полюсу источника питания (в примере показана батарея на 9 В). При этом минус блока питания прикреплен к центру клеммной колодки. Важно помнить: черный провод — «-», красный — «+».

    Двигатели должны быть подключены к двум клеммам и должна быть установлена ​​желаемая скорость. После успешных испытаний необходимо удалить временное подключение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный контроллер мотора готов!

    В АРХИВЕ представлены необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов отмечены красными стрелками.

    Схема регулятора скорости двигателя постоянного тока работает на принципах широтно-импульсной модуляции и используется для изменения скорости двигателя постоянного тока на 12 вольт.Управление скоростью вала двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции дает большую эффективность, чем использование простого изменения напряжения постоянного тока, подаваемого на двигатель, хотя мы также рассмотрим эти схемы

    Контроллер скорости двигателя постоянного тока, цепь 12 В

    Двигатель включен в цепь с полевым транзистором, который управляется широтно-импульсной модуляцией, осуществляемой на микросхеме таймера NE555, поэтому схема оказалась такой простой.

    ШИМ-регулятор реализован с использованием обычного генератора импульсов на нестабильном мультивибраторе, генерирующего импульсы с частотой следования 50 Гц и построенного на популярном таймере NE555. Сигналы, поступающие от мультивибратора, создают поле смещения на затворе полевого транзистора. Длительность положительного импульса регулируется с помощью переменного сопротивления R2. Чем больше длительность положительного импульса, поступающего на затвор полевого транзистора, тем больше мощности подается на двигатель постоянного тока.Причем на оборот, чем короче длительность импульса, тем слабее вращается двигатель. Эта схема отлично работает от аккумулятора на 12 вольт.

    Управление скоростью двигателя постоянного тока Цепь 6 В

    Скорость двигателя 6 В можно регулировать в пределах 5-95%

    Регулятор скорости двигателя на контроллере PIC

    Управление скоростью в этой цепи достигается путем подачи напряжения импульсы различной длительности на электродвигатель. Для этих целей используются ШИМ (широтно-импульсные модуляторы).При этом управление шириной импульса обеспечивается микроконтроллером PIC … Для управления частотой вращения двигателя используются две кнопки SB1 и SB2, «Больше» и «Меньше». Изменить скорость вращения можно только при нажатии тумблера «Пуск». При этом длительность импульса изменяется в процентах от периода от 30 до 100%.

    В качестве стабилизатора напряжения для микроконтроллера PIC16F628A используется трехвыводной стабилизатор КР1158ЕН5В, имеющий низкое падение входного-выходного напряжения, всего около 0.6В. Максимальное входное напряжение — 30 В. Все это позволяет использовать двигатели с напряжением от 6В до 27В. В качестве переключателя питания используется составной транзистор КТ829А, который желательно установить на радиатор.

    Устройство собрано на печатной плате размером 61 х 52 мм. Вы можете скачать чертеж печатной платы и файл прошивки по ссылке выше. (Загляните в папку архива 027-el )

    Эту схему «сделай сам» можно использовать в качестве регулятора скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номиналом до 5 А или в качестве диммера для галогенных и светодиодных ламп на 12 В до 50 Вт.Управление осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой следования импульсов около 200 Гц. Естественно, частоту при необходимости можно изменить, выбрав максимальную стабильность и эффективность.

    Большинство таких конструкций будет много. Здесь мы представляем более продвинутую версию, в которой используется таймер 7555, драйвер биполярного транзистора и мощный полевой МОП-транзистор. Эта конструкция обеспечивает улучшенное управление скоростью и работает в широком диапазоне нагрузок. Это действительно очень эффективная схема и стоимость ее деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

    Схема использует таймер 7555 для создания переменной ширины импульса около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который управляет скоростью электродвигателя или света.


    Существует множество применений этой схемы, которая будет питаться от 12 В: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Его можно использовать в автомобилях, лодках и электромобилях, в моделях железных дорог и т. Д.


    Сюда же можно безопасно подключать светодиодные лампы 12 В, например светодиодные ленты.Всем известно, что светодиодные лампы намного эффективнее галогенных ламп или ламп накаливания, они прослужат намного дольше. А при необходимости запитать ШИМ-контроллер от 24 вольт и более, так как сама микросхема с буферным каскадом имеет стабилизатор мощности.

    Во многих электронных схемах используются активные системы охлаждения с вентиляторами. Чаще всего их моторы управляются микроконтроллером или другой специализированной микросхемой, а скорость вращения регулируется с помощью ШИМ. Такое решение отличается не очень хорошей плавностью работы, оно может привести к нестабильной работе вентилятора, а кроме того создает множество помех.

    Для нужд высококачественного аудиооборудования был разработан аналоговый регулятор скорости вращения вентилятора. Схема пригодится при построении усилителей низких частот с активным охлаждением системы и позволяет плавно регулировать скорость вращения вентилятора в зависимости от температуры. Производительность и мощность зависят в основном от выходного транзистора, испытания проводились с выходными токами до 2 А, что позволяет подключать даже несколько крупных вентиляторов на 12 В. Естественно, это устройство можно использовать и для управления обычными двигателями постоянного тока, при необходимости повышая напряжение питания.Хотя для очень мощных двигателей придется использовать системы плавного пуска tehprivod.su/katalog/ustroystva-plavnogo-puska

    Принципиальная схема регулятора скорости мотора

    Схема состоит из двух частей: дифференциального усилителя и регулятора напряжения. Первая часть измеряет температуру и выдает напряжение, пропорциональное температуре, когда она превышает установленный порог. Это напряжение является управляющим напряжением для стабилизатора напряжения, выход которого регулирует подачу питания на вентиляторы.

    Схема регулятора скорости двигателя постоянного тока представлена ​​на рисунке. В основе лежит компаратор U2 (LM393), который в данной конфигурации работает как обычный операционный усилитель. Первая его часть, U2A, работает как дифференциальный усилитель, условия работы которого определяются резисторами R4-R5 (47 кОм) и R6-R7 (220 кОм). Конденсатор C10 (22 пФ) улучшает стабильность усилителя, а конденсатор R12 (10 кОм) подтягивает выход компаратора к положительной мощности.

    На один из входов дифференциального усилителя подается напряжение, которое формируется через делитель, состоящий из R2 (6.8k), R3 (680 Ом) и PR1 (500 Ом) и фильтруется с помощью C4 (100 нФ). На второй вход этого усилителя поступает напряжение от датчика температуры, который в данном случае является одним из разъемов транзистора T1 (BD139), поляризованного малым током с помощью R1 (6,8 кОм).

    Конденсатор C2 (100 нФ) был добавлен для фильтрации напряжения с датчика температуры. Датчик и делитель устанавливает опорные полярности напряжения и1 (78L05) регулятор вместе с С1 (1000uF / 16V), C3 (100nF) и C5 (47uF / 25V), что обеспечивает регулируемое напряжение 5В.

    Компаратор U2B работает как классический усилитель ошибки. Он сравнивает напряжение на выходе дифференциального усилителя с выходным напряжением с использованием R10 (3,3 кОм), R11 (47 Ом) и PR2 (200 Ом). Рабочий элемент стабилизатора — транзистор Т2 (IRF5305), база которого управляется делителем R8 (10к) и R9 (5,1к).

    Конденсаторы C6 (1 мкФ) и C7 (22 пФ) и C9 (10 нФ) улучшают стабильность цепи обратной связи. Конденсатор C8 (1000uF / 16V) фильтрует выходное напряжение, он существенно влияет на стабильность системы.Выходной разъем — AR2 (TB2), а разъем питания — AR1 (TB2).

    За счет использования выходного транзистора с низким сопротивлением в открытом состоянии схема имеет очень низкое падение напряжения — порядка 50 мВ при выходном токе 1 А, что не требует источника питания с более высоким напряжением. для управления вентиляторами 12 В.

    В большинстве случаев популярный операционный усилитель LM358 можно использовать в роли U2, правда, немного ухудшив выходные параметры.

    Сборка регулятора

    Установка должна начинаться с двух перемычек, затем должны быть установлены все резисторы и небольшие керамические конденсаторы.

    В большинстве случаев оба этих элемента устанавливаются на днище доски на ножках, согнутых под углом 90 градусов. Такое расположение позволит прикрутить их непосредственно к радиатору (обязательно используйте изолирующие прокладки).

    Обсудить статью РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ 12 В

    Регуляторы оборотов двигателя по таймеру 555.Мощный ШИМ-контроллер. Преобразователи электронных ключей

    Качественный и надежный регулятор скорости для однофазных коллекторных двигателей может быть изготовлен на общих деталях всего за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает плавный запуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости двигателя. Такой агрегат работает с напряжением как 220, так и 110 вольт.

    Технические параметры регулятора

    • напряжение питания: 230 вольт переменного тока
    • диапазон регулирования: 5… 99%
    • напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
    • максимальная мощность без радиатора 300 Вт
    • малошумный
    • стабилизация скорости
    • мягкий старт
    • размеры платы: 50 × 60 мм

    Основная цепь


    Схема контроллера мотора на симисторе U2008 и

    Схема модуля системы управления построена на базе генератора импульсов ШИМ и симистора управления двигателем — классической схемотехники для подобных устройств.Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения, безопасного для питания микросхемы генератора. Конденсатор С1 отвечает за фильтрацию питающего напряжения. Элементы R3, R5 и P1 представляют собой делитель напряжения с возможностью его регулирования, который используется для установки количества мощности, подаваемой на нагрузку. Благодаря использованию резистора R2, который непосредственно включен во входную цепь на фазе м / с, внутренние блоки синхронизируются с симистором VT139.


    Печатная плата

    На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате.При установке и пуске следует обратить внимание на обеспечение безопасных условий работы — регулятор питается от сети 220В, а его элементы напрямую подключаются к фазе.

    Увеличение мощности регулятора

    В тестовой версии использовался симистор BT138 / 800 с максимальным током 12 А, что дает возможность управлять нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо контролировать еще большие токи нагрузки, мы рекомендуем установить тиристор вне платы на большом радиаторе.Кроме того, не забудьте выбрать правильный предохранитель FUSE в зависимости от нагрузки.

    Помимо управления скоростью электродвигателей, вы можете использовать схему для регулировки яркости ламп без каких-либо изменений.

    Эта самодельная схема может использоваться как регулятор скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для галогенных и светодиодных ламп 12 В мощностью до 50 Вт. Управление осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой следования импульсов около 200 Гц.Естественно, частоту при необходимости можно изменить, выбрав максимальную стабильность и эффективность.

    Большинство этих конструкций собираются гораздо проще. Здесь мы представляем более продвинутую версию, в которой используется таймер 7555, биполярный драйвер и мощный полевой МОП-транзистор. Эта конструкция обеспечивает улучшенное управление скоростью и работает в широком диапазоне нагрузок. Это действительно очень эффективная схема и стоимость ее деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

    Схема ШИМ-регулятора для двигателя 12 В

    В схеме используется таймер 7555 для создания переменной ширины импульса около 200 Гц.Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который регулирует скорость электродвигателя или осветительных ламп.

    Эта схема может питаться от 12 В во многих областях: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Вы можете использовать его в автомобилях, лодках и электромобилях, в моделях железных дорог и так далее.

    Сюда же можно безопасно подключать светодиодные лампы на 12 В, например светодиодные ленты. Всем известно, что светодиодные лампы намного эффективнее галогенных или ламп накаливания, прослужат намного дольше.А при необходимости запитать ШИМ-контроллер от 24 вольт и более, так как сама микросхема с буферным каскадом имеет регулятор мощности.

    Регулятор скорости мотора переменного тока

    ШИМ-контроллер 12 вольт

    Драйвер полумостового регулятора постоянного тока

    Схема регулятора оборотов мини-дрели

    КОНТРОЛЬ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ С РЕВЕРСОМ

    Всем привет, наверное многие радиолюбители, как У меня не одно хобби, а несколько. Помимо разработки электронных устройств, я занимаюсь фотографией, съемкой видео на зеркалку, монтажом видео.Мне как видеооператору понадобился слайдер для видеосъемки, и для начала кратко объясню, что это такое. На фото ниже представлен заводской слайдер.

    Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Это аналог рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное движение камеры вокруг объекта. Еще один очень мощный эффект, который можно использовать при работе с ползунком, — это возможность приблизиться или отойти от объекта.На следующем фото показан двигатель, который он выбрал для создания слайдера.

    В качестве привода ползуна используется 12-вольтовый двигатель постоянного тока. В Интернете была найдена схема регулятора двигателя, который перемещает каретку ползуна. На следующем фото индикатор питания на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом, и выключатель питания.

    При работе с таким устройством важно, чтобы была плавная регулировка скорости плюс легкое включение реверса двигателя.Скорость вращения вала двигателя, в случае использования нашего контроллера, плавно регулируется поворотом ручки переменного резистора на 5 кОм. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта, интересующихся фотографией, но и кто-то еще хочет повторить это устройство, желающие могут скачать архив со схемой и платой регулятора в конце статьи. На следующем рисунке представлена ​​принципиальная схема регулятора двигателя:

    Схема регулятора

    Схема очень проста и может быть легко собрана даже начинающими радиолюбителями.Из преимуществ сборки данного устройства могу назвать его невысокую стоимость и возможность адаптации под необходимые нужды. На рисунке изображена печатная плата регулятора:

    Но сфера применения этого регулятора не ограничивается только ползунками, его легко можно использовать в качестве регулятора скорости, например, расточки станка, самодельного дремеля, питаемого от 12 вольт. , или компьютерный кулер, например, размером 80 х 80 или 120 х 120 мм. Еще я разработал схему реверсивного двигателя, то есть быстрого изменения вращения вала в другую сторону.Для этого я использовал тумблер с шестью контактами на 2 положения. На следующем рисунке показана схема его подключения:

    Средние контакты тумблера с маркировкой (+) и (-) подключены к контактам на плате с маркировкой M1.1 и M1.2, полярность не соответствует иметь значение. Всем известно, что компьютерные кулеры при понижении напряжения питания и, как следствие, оборотов при работе издают гораздо меньше шума. На следующем фото транзистор КТ805АМ на радиаторе:

    В схеме можно использовать практически любой транзистор средней и большой мощности n-p-n структуры.Также диод можно заменить на соответствующие по току аналоги, например 1N4001, 1N4007 и другие. Выводы двигателя шунтируются диодом при обратном переключении, это было сделано для защиты транзистора в моменты включения и выключения, так как двигатель имеет индуктивную нагрузку. Также в схеме предусмотрена индикация включения ползунка на светодиоде, включенном последовательно с резистором.

    При использовании двигателя с большей мощностью, чем показано на фотографии, транзистор должен быть прикреплен к радиатору для улучшения охлаждения.Фотография полученной платы представлена ​​ниже:

    Плата регулятора изготовлена ​​методом LUT. Вы можете увидеть, что произошло, на видео.

    Видео с работы

    В ближайшее время по мере приобретения недостающих деталей, в основном механики, приступлю к сборке устройства в корпусе. Опубликовано Алексей Ситков .

    Для плавного увеличения и уменьшения скорости вращения вала имеется специальное устройство — регулятор скорости вращения электродвигателя 220В.Стабильная работа, отсутствие перебоев в подаче электроэнергии, длительный срок службы — преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

    • Зачем нужен преобразователь частоты
    • Область применения
    • Выберите устройство
    • Устройство IF
    • Типы устройств
      • Пропорциональный сигнальный процесс

    Зачем нужен преобразователь частоты

    Функция регулятора — инвертировать напряжение 12, 24 вольт, обеспечивая плавный пуск и останов с использованием широтно-импульсной модуляции.

    Контроллеры скорости входят в состав многих устройств, так как обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет отрегулировать скорость до желаемого значения.

    Область применения

    Регулятор оборотов двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:

    • отопительный комплекс;
    • приводов оборудования;
    • сварочный аппарат;
    • духовки электрические;
    • пылесосов;
    • швейных машин;
    • стиральных машин.

    Выбрать прибор

    Для того, чтобы выбрать эффективный регулятор, необходимо учитывать характеристики прибора, особенно его назначение.

    1. Для коллекторных двигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные более надежны.
    2. Важный критерий выбора — мощность. Он должен соответствовать допустимому на используемом агрегате. А для безопасной работы системы лучше превышать.
    3. Напряжение должно быть в допустимых широких пределах.
    4. Основное назначение регулятора — преобразование частоты, поэтому этот аспект необходимо выбирать в соответствии с техническими требованиями.
    5. Также необходимо обратить внимание на срок службы, размер, количество вводов.

    IF устройство
    • естественный регулятор двигателя переменного тока;
    • приводной агрегат;
    • доп.

    Схема регулятора оборотов двигателя 12 в показана на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра.Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.

    Устройство можно приобрести в специализированных торговых точках, а можно сделать самому.

    Схема регулятора вращения вращения переменного тока

    При пуске трехфазного двигателя на полную мощность передается ток, действие повторяется примерно 7 раз. Сила тока изгибает обмотки двигателя, со временем выделяется тепло. Преобразователь — это инвертор, обеспечивающий преобразование энергии.Напряжение поступает в регулятор, где 220 вольт выпрямляется с помощью диода, расположенного на входе. Затем ток фильтруется двумя конденсаторами. ШИМ формируется. Далее импульсный сигнал передается с обмоток двигателя на определенную синусоиду.

    Есть универсальное устройство на 12В для бесщеточных двигателей.

    Чтобы сэкономить на счетах за электроэнергию, наши читатели рекомендуют ящик для экономии электроэнергии. Ежемесячные платежи будут на 30-50% меньше, чем были до использования экономайзера. Он удаляет реактивную составляющую из сети, что приводит к снижению нагрузки и, как следствие, потребляемого тока.Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, что снижает затраты на ее оплату.

    Схема состоит из двух частей: логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Такая схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными типами двигателей. Питание схем раздельное, драйверы ключей требуют питания 12 В.

    Типы устройств

    Приборный симистор

    Симисторное устройство (симистор) используется для управления освещением, мощностью нагревательных элементов и скоростью вращения.

    Схема контроллера на симисторе содержит минимум частей, показанных на рисунке, где C1 — конденсатор, R1 — первый резистор, R2 — второй резистор.

    С помощью преобразователя мощность регулируется путем изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается с помощью нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

    Когда конденсатор достигает порогового значения напряжения 12 В или 24 В, срабатывает кнопка.Симистра переходит в открытое состояние. Когда сетевое напряжение проходит через ноль, симистор замыкается, затем конденсатор дает отрицательный заряд.

    Преобразователи с электронным ключом

    Обычный тиристорный регулятор с простой схемой.

    Тиристор, работает в сети переменного тока.

    Отдельный вид — стабилизатор переменного напряжения. Стабилизатор содержит трансформатор с множеством обмоток.

    Схема стабилизатора постоянного тока

    Тиристорное зарядное устройство 24 В

    К источнику напряжения 24 В.Принцип работы — это заряд конденсатора и заблокированного тиристора, и когда конденсатор достигает напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

    Пропорциональный процесс обработки сигналов

    Сигналы, полученные на входе системы, образуют обратную связь. Рассмотрим подробнее с помощью микросхемы.

    Чип TDA 1085

    Чип TDA 1085, изображенный выше, обеспечивает управление двигателем 12 В, обратную связь 24 В без потери мощности.Обязательным является обслуживание тахометра, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал спидометра поступает на микросхему, которая передает задачу силовым элементам — подать напряжение на мотор. Когда вал нагружен, плата добавляет напряжение, а мощность увеличивается. При отпускании вала напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота регулируется в широком диапазоне. Такой мотор на 12, 24 вольта устанавливается в стиральных машинах.

    Своими руками можно сделать приспособление для болгарки, токарного станка по дереву, болгарки, бетономешалки, измельчителя соломы, газонокосилки, дровоколы и многое другое.

    Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров на 12, 24 В, залиты смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому устройство на 12в часто изготавливают самостоятельно. Простой вариант с использованием микросхемы U2008B. Контроллер использует обратную связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего элементы С1, R4 необходимы, перемычка Х1 не нужна, и наоборот с обратной связью.

    При сборке регулятора правильно подбирать резистор. Так как при большом резисторе на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсации будет недостаточно.

    Важно! При настройке регулятора мощности нужно помнить, что все части устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

    Регуляторы вращения однофазных и трехфазных двигателей на 24, 12 вольт — это функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

    На простые механизмы удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. Например, они могут изменять скорость вращения вала двигателя. С технической стороны выполнить такой регулятор несложно (требуется установка одного транзистора). Подходит для регулировки независимой скорости двигателей в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены регуляторы двух типов: одноканальные и двухканальные.

    Видео номер 1. Одноканальный контроллер в работе.Изменяет скорость кручения вала двигателя, вращая ручку переменного резистора.

    Видео №2. Повышение торсионной скорости вала двигателя при работе одноканального регулятора. Увеличение числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

    Видео № 3. Двухканальный контроллер в работе. Самостоятельная установка скорости кручения валов двигателей на основе подстроечных резисторов.

    Видео №4.Напряжение на выходе регулятора измеряется цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению аккумулятора, от которого было взято 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора). При использовании аккумулятора на 9,55 вольт фиксируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

    Характеристики и основные характеристики

    Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото 2) контроллеров не превышает 1,5 А. Поэтому для увеличения нагрузочной способности транзистор КТ815А заменен. КТ972А.Нумерация выводов у этих транзисторов одинаковая (e-bb). А вот модель КТ972А работает с токами до 4А.

    Контроллер мотора одноканальный

    Устройство управляет одним мотором, питание подается от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

    Конструкция устройства

    Основные элементы конструкции контроллера представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: двух резисторов переменного сопротивления сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммников для выхода для подключения двигателя (№4) и входа для подключения аккумуляторной батареи. (№ 5).

    Примечание 1 Установка винтовых клеммных колодок не является обязательной. Используя тонкий монтажный многожильный провод, вы можете напрямую соединить двигатель и источник питания.

    Принцип действия

    Работа контроллера мотора описывается электрической схемой (рис.1). Учитывая полярность, на разъем XT1 подается постоянное напряжение. К разъему XT2 подключается лампочка или моторчик. На входе включен переменный резистор R1, поворот его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в отличие от минуса АКБ. Через ограничитель тока R2 средний выход подключается к выводу базы транзистора VT1. В этом случае транзистор включается по штатной цепи тока. Положительный потенциал на выходе базы увеличивается при перемещении вверх по среднему выходу из-за плавного вращения ручки переменного резистора.Происходит увеличение тока, что связано с уменьшением сопротивления перехода коллектор-эмиттер в транзисторе VT1. Потенциал уменьшится, если ситуация изменится.

    Принципиальная схема

    Материалы и детали

    Требуется печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из ламинированного с одной стороны листа стекловолокна (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 перечислены радиокомпоненты.

    Примечание 2 Переменный резистор, необходимый для устройства, может быть любого производства, важно соблюдать для него значения текущего сопротивления, указанные в таблице 1.

    Примечание 3 . Для регулировки токов выше 1,5 А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не нужно, так как расположение выводов у обоих транзисторов идентично.

    Процесс сборки

    Для дальнейшей работы необходимо скачать архивный файл, расположенный в конце статьи, распаковать его и распечатать. Чертеж регулятора (файл termo1) напечатан на глянцевой бумаге, а установочный чертеж (файл montag1) — на белом офисном листе (формат A4).

    Далее чертеж платы (№1 на фото. 4) приклеивается к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). На монтажном чертеже в посадочных местах необходимо проделать отверстия (№ 3 на фото. 14). Монтажный чертеж прикрепляется к монтажной плате сухим клеем, совмещая отверстия. На фото 5 показана разводка транзистора КТ815.

    Вход и выход клеммных колодок отмечены белым цветом.Источник напряжения подключается к клеммной колодке через зажим. Полностью собранный одноканальный контроллер показан на фото. Источник питания (аккумулятор на 9 вольт) подключается на завершающем этапе сборки. Теперь вы можете регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

    Для тестирования устройства необходимо распечатать чертеж диска из архива. Далее нужно наклеить этот рисунок (No.1) на плотном и тонком картоне (№2). Затем ножницами вырезается диск (№ 3).

    Полученную заготовку переворачивают (№1) и к центру прикрепляют квадрат из черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала двигателя с диском. Вам нужно проделать отверстие (№ 3), как показано на рисунке. Затем диск устанавливается на вал двигателя и можно приступать к тестированию. Одноканальный контроллер мотора готов!

    Двухканальный регулятор двигателя

    Используется для независимого управления парой двигателей одновременно.Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Номинальный ток нагрузки составляет до 1,5 А на канал.

    Основные компоненты конструкции показаны на рис. 10 и включают в себя: два подстроечных резистора для настройки 2-го канала (№ 1) и 1-го канала (№ 2), три двухсекционных винтовых клеммных колодки для доступа к 2-й двигатель (№ 3), чтобы выйти на 1-й двигатель (№ 4) и войти (№ 5).

    Примечание 1: Установка винтовых клеммных колодок не является обязательной.Используя тонкий монтажный многожильный провод, вы можете напрямую соединить двигатель и источник питания.

    Принцип действия

    Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис. 2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления заменяет подстроечный резистор. Скорость вращения валов задается заранее.

    Примечание 2. Для оперативной регулировки скорости кручения двигателей подстроечные резисторы заменяют монтажным проводом с переменными резисторами с показателями сопротивления, указанными на схеме.

    Материалы и детали

    Вам понадобится печатная плата размером 30х30 мм, сделанная из ламинированного с одной стороны листа стекловолокна толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 перечислены радиокомпоненты.

    Процесс сборки

    После скачивания архивного файла, находящегося в конце статьи, необходимо его распаковать и распечатать. На глянцевой бумаге распечатывается чертеж контроллера для термотрансферной печати (файл termo2), а сборочный чертеж (файл montag2) — на белом офисном листе (формат А4).

    Чертеж печатной платы приклеен к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы. Сформируйте отверстия в посадочных местах по монтажному чертежу. Монтажный чертеж прикрепляется к монтажной плате сухим клеем, совмещая отверстия. Изготовлен пикап транзистора КТ815. Для проверки временно соедините входы 1 и 2 проводом.

    Любой из входов подключается к полюсу источника питания (в примере показана батарея на 9 В). Минус источника питания прикреплен к центру клеммной колодки.Важно помнить: черный провод — это «-», а красный — «+».

    Двигатели необходимо подключать к двум клеммным колодкам, также необходимо установить желаемую скорость. После успешных испытаний необходимо удалить временное подключение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный контроллер мотора готов!

    В АРХИВЕ представлены необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов отмечены красными стрелками.

    Схема регулятора скорости двигателя постоянного тока работает на принципах широтно-импульсной модуляции и используется для изменения скорости двигателя постоянного тока на 12 вольт.Регулирование скорости вала двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции дает большую эффективность, чем использование простого изменения напряжения постоянного тока, подаваемого на двигатель, хотя мы также рассмотрим эти схемы

    Регулятор скорости двигателя постоянного тока, цепь 12 В

    Двигатель соединен по схеме с полевым транзистором, который управляется широтно-импульсной модуляцией, реализованной на микросхеме таймера NE555, поэтому схема оказалась такой простой.

    ШИМ-контроллер реализован с использованием обычного генератора импульсов на нестабильном мультивибраторе, генерирующего импульсы с частотой следования 50 Гц и построенного на популярном таймере NE555.Сигналы мультивибратора создают поле смещения на затворе полевого транзистора. Длительность положительного импульса регулируется с помощью переменного сопротивления R2. Чем больше длительность положительного импульса, поступающего на затвор полевого транзистора, тем больше мощности подается на двигатель постоянного тока. Причем за один оборот, чем короче длительность импульса, тем слабее вращается электродвигатель. Эта схема отлично работает от 12-вольтовой батареи.

    Управление скоростью двигателя постоянного тока Цепь 6 В

    Скорость двигателя 6 В может регулироваться в пределах 5-95%

    Регулятор скорости двигателя на контроллере PIC

    Управление скоростью в этой цепи достигается путем подачи импульсов напряжения различной продолжительности электродвигателя.Для этих целей используются ШИМ (широтно-импульсные модуляторы). В этом случае регулирование ширины импульса обеспечивается микроконтроллером PIC. Две кнопки SB1 и SB2, «Больше» и «Меньше», используются для управления частотой вращения двигателя. Изменить скорость вращения можно только при нажатии тумблера «Пуск». Длительность импульса в этом случае варьируется в процентах от периода от 30 до 100%.

    В качестве стабилизатора напряжения для микроконтроллера PIC16F628A используется трехконтактный стабилизатор КР1158ЕН5В, имеющий низкое падение входного-выходного напряжения всего около 0.6В. Максимальное входное напряжение — 30 В. Все это позволяет использовать двигатели с напряжением от 6В до 27В. В роли переключателя питания используется составной транзистор КТ829А, который желательно установить на радиатор.

    Устройство собрано на печатной плате размером 61 х 52 мм. Вы можете скачать образ печатной платы и файл прошивки по ссылке выше. (Загляните в папку архива 027-el )

    Еще один обзор на всевозможные штучки для самоделок.На этот раз я расскажу о цифровом регуляторе скорости. Штучка по-своему интересная, но хотелось большего.
    Кому интересно, читайте дальше 🙂

    Имея в хозяйстве какие-то низковольтные устройства, например, небольшую болгарку и т.д. Я хотел немного увеличить их функциональный и эстетичный вид. Правда, так и не вышло, хотя все же надеюсь добиться своей цели, может в другой раз, сегодня я вам небольшую вещь расскажу.
    Производитель этого регулятора — Maitech, а точнее это название часто встречается на всевозможных шарфах и самоделках, хотя на сайте этой компании мне почему-то не попадалось.

    Из-за того, что в итоге я не сделал то, что хотел, обзор будет короче обычного, но я начну, как всегда, с того, как он продается и отправляется.
    В конверте лежала обычная сумка с защелкой.

    В комплекте только регулятор с переменным резистором и кнопкой, жесткой упаковки и инструкции нет, но все прибыло целым и без повреждений.

    Сзади наклейка, заменяющая инструкцию.В принципе, большего для такого устройства не требуется.
    Указанный диапазон напряжения составляет 6-30 Вольт, а максимальный ток составляет 8 Ампер.

    Внешний вид очень хороший, темное «стекло», темно-серый пластик корпуса, в выключенном состоянии он вообще черный. По внешнему виду зачет, придраться не к чему. На лицевую сторону была наклеена транспортная пленка.
    Установочные размеры устройства:
    Длина 72 мм (минимальный проем в корпусе 75 мм), ширина 40 мм, глубина без учета лицевой панели 23 мм (с лицевой панелью 24 мм).
    Размеры передней панели:
    Длина 42,5 мм, ширина 80 мм

    Переменный резистор идет в комплекте с ручкой, ручка конечно грубовата, но для использования подойдет.
    Сопротивление резистора 100К, зависимость регулировки линейная.
    Как оказалось сопротивление 100кОм дает сбой. При питании от импульсного БП невозможно выставить стабильные показания, сказываются перекрестные помехи на проводах к переменному резистору, из-за чего показания прыгают + \ — 2 знака, но нормально бы перепрыгнуть вместе с это приведет к скачку оборотов двигателя.
    Сопротивление резистора высокое, ток небольшой, а провода собирают весь шум вокруг.
    При питании от линейного БП эта проблема полностью отсутствует.
    Длина проводов к резистору и кнопке около 180мм.

    Кнопка, ну тут ничего особенного. Контакты нормально открытые, установочный диаметр 16мм, длина 24мм, подсветки нет.
    Кнопка выключает двигатель.
    Тех. при подаче питания индикатор включается, двигатель запускается, нажатие кнопки выключает его, второе нажатие включает его снова.
    При неработающем двигателе индикатор также не горит.

    Под крышкой находится плата устройства.
    Клеммы имеют разъемы питания и двигателя.
    Положительные контакты разъема соединены вместе, выключатель питания коммутирует отрицательный кабель двигателя.
    Подключение переменного резистора и съемной кнопки.
    Все выглядит аккуратно. Выводы конденсатора немного кривые, но думаю, это можно простить 🙂

    Дальнейшую разборку спрячу под спойлер.

    Подробнее

    Индикатор довольно большой, высота номера 14мм.
    Размеры платы 69х37мм.

    Плата собрана аккуратно, рядом с контактами индикатора есть следы флюса, но в целом плата чистая.
    На плате находятся: диод защиты от переполюсовки, стабилизатор на 5 Вольт, микроконтроллер, конденсатор 470мкФ на 35 Вольт, элементы питания под небольшим радиатором.
    Видны и места для установки дополнительных разъемов, назначение их не понятно.

    Я набросал небольшую блок-схему, просто для примерного понимания того, что и как связано и как подключаться. Переменный резистор включается одной ногой на 5 вольт, второй на землю. следовательно, его можно легко заменить на более низкий номинал. Схема не имеет соединений с распаянным разъемом.

    В устройстве используется микроконтроллер производства STMicroelectronics.
    Насколько мне известно, этот микроконтроллер используется в довольно большом количестве различных устройств, например ампервольтметрах.

    Стабилизатор мощности при работе на максимальном входном напряжении нагревается, но не очень сильно.

    Часть тепла от силовых элементов передается на медные многоугольники платы, слева видно большое количество переходов с одной стороны платы на другую, что помогает отводить тепло.
    Отвод тепла также осуществляется с помощью небольшого радиатора, который сверху прижимается к силовым элементам. Мне такое размещение радиатора кажется несколько сомнительным, так как тепло отводится через пластик корпуса и такой радиатор немного помогает.
    Между силовыми элементами и радиатором пасты нет, рекомендую снять радиатор и смазать пастой, но хоть немного поправится.

    В силовой части используется транзистор, сопротивление канала 3,3 МОм, максимальный ток 161 Ампер, но максимальное напряжение всего 30 Вольт, поэтому я бы рекомендовал ограничить вход до 25-27 Вольт. При работе с токами, близкими к максимальным, наблюдается небольшой нагрев.
    Также рядом находится диод, который гасит скачки тока от самоиндукции двигателя.
    Здесь приложено 10 ампер, 45 вольт. К диоду вопросов нет.


    Первое включение. Так получилось, что я проводил тесты перед снятием защитной пленки, потому что на этих фотографиях она все еще есть.
    Индикатор контрастности, в меру яркий, читает отлично.

    Сначала решил попробовать на небольших нагрузках и получил первое разочарование.
    Нет, к производителю и магазину претензий нет, просто надеялся, что стабилизация оборотов двигателя будет присутствовать в таком относительно дорогом устройстве.
    Увы, это всего лишь регулируемый ШИМ, индикатор показывает% заполнения от 0 до 100%.
    Регулятор даже не заметил маленького двигателя, очень забавный ток нагрузки 🙂

    Внимательные читатели наверняка обратили внимание на сечение проводов, которыми я подключал питание к регулятору.
    Да, тогда я решил подойти к вопросу более глобально и подключил более мощный движок.
    Конечно, он заметно мощнее регулятора, но на холостом ходу его ток около 5 Ампер, что дало возможность проверить регулятор на режимах, близких к максимальным.
    Контроллер вёл себя отлично, кстати забыл указать, что при включении контроллер плавно увеличивает ШИМ-заливку от нуля до заданного значения, обеспечивая плавный разгон, при этом заданное значение сразу отображается на индикаторе, и в отличие от частотных приводов, где отображается фактическое текущее значение.
    Регулятор не вышел из строя, немного прогрелся, но не критично.

    Так как регулятор импульсный, решил просто ради интереса наткнуться на осциллограф и посмотреть, что происходит на затворе силового транзистора в разных режимах.
    Частота ШИМ составляет около 15 кГц и не изменяется во время работы. Двигатель запускается примерно при 10% покрытии.

    Изначально планировал поставить регулятор в свой старый (довольно древний) блок питания для малогабаритного электроинструмента (об этом как-нибудь в другой раз). по идее он должен был стать вместо передней панели, а регулятор скорости должен был находиться сзади, кнопку ставить не планировал (к счастью, при включении девайс сразу переходит во включенный режим ).
    Должно получиться красиво и аккуратно.

    Но тут меня ждало некоторое разочарование.
    1. Индикатор хоть и был немного меньше по размеру, чем вставка на лицевую панель, но хуже было то, что не помещался по глубине против стоек для соединения половинок корпуса.
    и если бы пластик корпуса индикатора можно было разрезать, то мне было бы все равно, так как дальше мешала плата регулятора.
    2. Но даже если бы я решил первый вопрос, то была вторая проблема, я совсем забыл, как у меня сделан блок питания.Дело в том, что регулятор рвет в минус мощности, а у меня реле реверса, включающее и заставляющее двигатель останавливаться, схема управления всем этим. А с их переделкой все оказалось намного сложнее 🙁

    Если бы регулятор был со стабилизацией оборотов, то я бы все равно запутался и переделал цепи управления и реверса, или переделал регулятор на переключение + питание. И так переделывать можно, но уже без энтузиазма и сейчас не знаю когда.
    Может кому интересно, фото внутренностей моего БП, он собирался лет 13-15 назад, почти все время работал без проблем, один раз пришлось заменить реле.

    Сводка.
    плюсы
    Аппарат полностью исправен.
    Аккуратный внешний вид.
    Качественная сборка
    В комплект входит все необходимое.

    Минусы .
    Неправильная работа от импульсных источников питания.
    Силовой транзистор без запаса по напряжению
    При таком скромном функционале цена завышена (но здесь все относительно).

    Мое мнение. Если закрыть глаза на цену устройства, то само по себе оно неплохое, аккуратно выглядит и отлично работает. Да, есть проблема не очень хорошей помехозащищенности, думаю, что решить ее несложно, но немного расстраивает. Кроме того, рекомендую не превышать входное напряжение выше 25-27 вольт.
    Что больше расстраивает, так это то, что я просмотрел довольно много вариантов всевозможных готовых регуляторов, но нигде они не предлагают решения со стабилизацией скорости.Может кто спросит зачем мне это нужно. Объясню, как в руки попал шлифовальный станок со стабилизацией, работать намного приятнее, чем обычно.

    Вот и все, надеюсь было интересно 🙂

    Товар предназначен для написания отзыва магазином. Обзор публикуется в соответствии с пунктом 18 Правил сайта.

    Планирую купить +23 Добавить в избранное Отзыв понравился +38 +64

    Эта самодельная схема может использоваться как регулятор скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для галогенных и светодиодных ламп 12 В мощностью до 50 Вт.Управление осуществляется посредством широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с частотой следования импульсов около 200 Гц. Естественно, частоту при необходимости можно изменить, выбрав максимальную стабильность и эффективность.

    Большинство таких конструкций собираются по многим. Здесь мы представляем более продвинутую версию, в которой используется таймер 7555, биполярный драйвер и мощный полевой МОП-транзистор. Эта конструкция обеспечивает улучшенное управление скоростью и работает в широком диапазоне нагрузок. Это действительно очень эффективная схема и стоимость ее деталей при покупке для самостоятельной сборки довольно низкая.

    Схема использует таймер 7555 для создания переменной ширины импульса около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который регулирует скорость электродвигателя или осветительных ламп.


    Эта схема может питаться от 12 В во многих областях: электродвигатели, вентиляторы или лампы. Вы можете использовать его в автомобилях, лодках и электромобилях, в моделях железных дорог и так далее.


    Сюда же можно безопасно подключать светодиодные лампы на 12 В, например светодиодные ленты.Всем известно, что светодиодные лампы намного эффективнее галогенных или ламп накаливания, прослужат намного дольше. А при необходимости запитать ШИМ-контроллер от 24 вольт и более, так как сама микросхема с буферным каскадом имеет регулятор мощности.

    Мне нужно было сделать регулятор скорости для винта. Чтобы сдувать дым с паяльника, и проветривать лицевую сторону. Ну так ради интереса выложи все по минимуму. Самый простой способ — отрегулировать маломощный двигатель постоянного тока переменным резистором, но чтобы найти вырез на такой небольшой номинал, да еще и требуемую мощность, надо очень постараться, и стоить он будет явно не десять рублей.Поэтому наш выбор — PWM + MOSFET.

    Взял ключ IRF630 . Почему именно этот Mosfet ? Да, я их только что получил где-то около десяти. Вот и применяю, чтобы можно было поставить что-то менее габаритное и маломощное. Потому что ток здесь вряд ли будет больше ампера, а IRF630 способен протащить через себя под 9А. Зато можно будет сделать целый каскад вентиляторов, подключив их в одну крутку — мощности хватит 🙂

    А теперь пора подумать, что будем делать ШИМ .Сразу напрашивается мысль — микроконтроллер. Возьми немного Tiny12 и приготовь на нем. Я мгновенно отбросил эту мысль.

    1. Тратить такую ​​ценную и дорогую деталь на какой-нибудь вентилятор — это для меня затруднение. Найду интересное задание для микроконтроллера
    2. Еще софт по этому написать, вдвойне западло.
    3. Напряжение питания там 12 вольт, понижать его для питания МК до 5 вольт вообще ленивый
    4. IRF630 не откроется с 5 вольт, так что здесь мне тоже пришлось бы установить транзистор, чтобы он питал высокий потенциал затвора полевого затвора.Ха-ха.
    Аналоговая цепь остается. Что ж, это тоже неплохо. Не требует настройки, мы не делаем высокоточный прибор. Детали также минимальны. Вам просто нужно понять, что делать.

    Операционные усилители можно сразу отказаться. Дело в том, что в ОУ общего назначения уже после 8-10 кГц, как правило, предел выходного напряжения начинает резко коллапсировать, и нам нужно перепрыгивать полевик. Да хоть на сверхзвуковой частоте, чтобы не пищало.


    Операционные усилители, лишенные такого недостатка, стоят настолько дорого, что на эти деньги можно купить десяток самых крутых микроконтроллеров. В топку!

    Компараторы остаются, у них нет возможности операционного усилителя плавно изменять выходное напряжение, они могут сравнивать только две пружины и закрывать выходной транзистор по результатам сравнения, но делают это быстро и без засоров. Покопался в кардане и компараторов не нашел. Засада! Точнее был LM339 , но он был в большом корпусе, и религия не позволяет мне впаять микросхему больше 8 футов в такую ​​простую задачу.Бродить по хранилищам тоже было передышкой. Что делать?

    И тут я вспомнил о такой замечательной штуке, как аналоговый таймер — NE555 . Это своего рода генератор, в котором вы можете установить частоту, а также длительность импульса и паузы с помощью комбинации резисторов и конденсатора. Сколько разных крэпов было сделано на этом таймере за его более чем тридцатилетнюю историю … До сих пор этот чип, несмотря на свой почтенный возраст, проштампован миллионными тиражами и доступен почти на каждом складе по цене несколько рублей.У нас, например, это стоит около 5 рублей. Покопался в кишках и нашел пару штук. О! Щас и замутил.


    Как это работает
    Если не углубляться в устройство таймера 555, то это несложно. Грубо говоря, таймер отслеживает напряжение на конденсаторе С1, который снимает с выхода Thr (THRESHOLD — порог). Как только он достигает максимума (кондер заряжен) открывается внутренний транзистор.Которая замыкает вывод DIS (DISCHARGE — разряд) на массу. В этом случае на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равным нулю (полный разряд), система перейдет в обратное состояние — на выходе 1 транзистор закрыт. Конденсатор снова начинает заряжаться, и все повторяется снова.
    Конденсатор С1 заряжается по пути: « R4-> верхнее плечо R1 -> D2 », и разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS .Когда мы закручиваем переменный резистор R1, то соотношение сопротивлений верхнего и нижнего плеча меняется. Что, соответственно, меняет отношение длительности импульса к паузе.
    Частота в основном задается конденсатором C1 и немного больше зависит от значения сопротивления R1. Резистор
    R3 обеспечивает подтягивающий выход до высокого уровня — так что есть выход с открытым коллектором. Которая не способна самостоятельно установить высокий уровень.

    Диоды ставить можно вообще любые, кондеры примерно такого номинала, отклонения в пределах одного порядка на качество работы особо не сказываются.На 4,7 нанофарад, установленной в C1, например, частота снижается до 18 кГц, но ее почти не слышно, так как мой слух уже не идеален 🙁

    Покопался в закромах, который сам рассчитывает параметры работы таймера NE555 и собрал оттуда схему, для нестабильного режима с коэффициентом заполнения менее 50%, а вместо R1 и R2 вкрутил в него переменный резистор с помощью которого я изменил скважность выходного сигнала. Необходимо только обратить внимание на то, что выход DIS (DISCHARGE) через ключ внутреннего таймера соединен с землей, поэтому нельзя было посадить его напрямую на потенциометр , потому что при повороте ручки в крайнее положение это выход будет размещен на Vcc.А при открытии транзистора произойдет естественное короткое замыкание и таймер с красивым пшиком испустит волшебный дым, на котором, как известно, работает вся электроника. Как только дым выходит из микросхемы, она перестает работать. Вот и все. Поэтому берем и добавляем еще резистор на килоом. Он не сделает погоду в норме, но защитит от выгорания.

    Сказано — сделано. Плата травленая, компоненты припаяны:

    Ниже все просто.
    Прикрепляю печатку к родному Sprint Layout —

    А это напряжение на двигателе. Виден небольшой переходный процесс. Надо параллельно поставить контроллер на пол микрофарада и сгладить.

    Как видите, частота плавающая — это понятно, потому что частота работы зависит от резисторов и конденсатора, а поскольку они меняются, частота уплывает, но это не имеет значения. Во всем диапазоне регулирования он никогда не влияет на слышимый диапазон.И вся конструкция стоила 35 рублей, не считая корпуса. Итак — прибыль!

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    *