3 enkle likestrømsmotorhastighetsreguleringskretser forklart

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





En krets som gjør det mulig for en bruker å lineært kontrollere hastigheten til en tilkoblet motor ved å rotere et tilkoblet potensiometer kalles en motorhastighetsreguleringskrets.

Her presenteres 3 enkle hastighetsreguleringskretser for DC-motorer, den ene bruker MOSFET IRF540, den andre bruker IC 555 og den tredje konseptet med IC 556 med dreiemomentbehandling.



Design nr. 1: Mosfet-basert DC Motor Speed ​​Controller

En veldig kul og enkel likestrømsmotorhastighetsreguleringskrets kan bygges med bare en enkelt mosfet, en motstand og en gryte, som vist nedenfor:

DC-motorhastighetskontroll med enkel mosfet med vanlig avløpsmodus

Bruke en BJT Emitter Follower



motorhastighetskontroll ved hjelp av BJT-emitterfølgerkrets

Som du kan se, er mosfet rigget som en kildefølger eller en vanlig dreneringsmodus, for å lære mer om denne konfigurasjonen kan du referer til dette innlegget , som diskuterer en BJT-versjon, forblir likevel arbeidsprinsippet det samme.

I den ovennevnte DC-motorstyringens design skaper pottejusteringen en varierende potensialforskjell over mosfetporten, og kildepinnen til mosfetten følger ganske enkelt verdien av denne potensialforskjellen og justerer spenningen over motoren deretter.

Det antyder at kilden alltid vil ligge 4 eller 5V bak portens spenning og variere opp / ned med denne forskjellen, og presenterer en varierende spenning mellom 2V og 7V over motoren.

Når portens spenning er rundt 7V, vil kildepinnen levere minimum 2V til motoren og forårsake en veldig langsom sentrifugering på motoren, og 7V vil være tilgjengelig over kildepinnen når pottejusteringen genererer full 12V over porten til mosfet.

Her kan vi tydelig se at mosfet-kildepinnen ser ut til å 'følge' porten og derav navnet på kilden.

Dette skjer fordi forskjellen mellom porten og kildenålen til mosfetten alltid må være rundt 5V, for å gjøre det mulig for mosfet å lede seg optimalt.

Uansett, konfigurasjonen ovenfor hjelper til med å håndheve en jevn hastighetskontroll på motoren, og designet kan bygges ganske billig.

En BJT kan også brukes i stedet for mosfet, og faktisk ville en BJT produsere et høyere kontrollområde på omtrent 1V til 12V over motoren.

Video Demo

https://youtu.be/W762NTuQ19g

Når det gjelder å kontrollere motorhastigheten jevnt og effektivt, blir en PWM-basert kontroller det ideelle alternativet. Her vil vi lære mer om en enkel krets for å implementere denne operasjonen.

Design # 2: PWM DC Motor Control med IC 555

Utformingen av en enkel motorhastighetsregulator ved bruk av PWM kan forstås slik:
Opprinnelig når kretsen får strøm, er utløserpinnen i en logisk lav posisjon siden kondensatoren C1 ikke er ladet.

Ovennevnte forhold initierer oscillasjonssyklusen, noe som gjør at utgangen endres til en logikk.
En høy effekt tvinger nå kondensatoren til å lade via D2.

Når du når et spenningsnivå som er 2/3 av forsyningen, pin nr. 6 som er terskelen til IC-utløserne.
Øyeblikket pin # 6 utløser, pin # 3 og pin # 7 går tilbake til logikk lav.

Med tapp nr. 3 på lavt nivå, begynner C1 igjen å utlades via D1, og når spenningen over C1 faller under nivået som er 1/3 av forsyningsspenningen, blir tapp nr. 3 og tapp nr. 7 igjen høy, noe som får syklusen til å følge og fortsett å gjenta.

Det er interessant å merke seg at C1 har to diskret innstilte baner for ladning og utlading via diodene D1, D2 og gjennom motstandsarmene satt av henholdsvis potten.

Det betyr at summen av motstandene som C1 støter på under lading og utlading forblir den samme uansett hvordan potten er satt, derfor forblir bølgelengden til den utlagte puls alltid den samme.

Imidlertid, siden ladingen eller utladningstidene avhenger av motstandsverdien som oppstår i deres baner, setter potten diskret disse tidsperioder i henhold til dens justeringer.

Siden ladings- og utladningstidene er direkte forbundet med utgangs-syklusen, varierer det i henhold til justeringen av potten, og gir form til de tiltenkte varierende PWM-pulser ved utgangen.

Det gjennomsnittlige resultatet av merke / romforholdet gir opphav til PWM-utgangen som igjen styrer motorens DC-hastighet.

PWM-pulser mates til porten til en mosfet som reagerer og styrer den tilkoblede motorstrømmen som svar på innstillingen av potten.

Det nåværende nivået gjennom motoren bestemmer hastigheten og implementerer dermed den kontrollerende effekten via potten.

Frekvensen av utgangen fra IC kan beregnes med formelen:

F = 1,44 (VR1 * C1)

Mosfet kan velges i henhold til kravet eller laststrømmen.

Kretsskjemaet til den foreslåtte DC-motorhastighetsregulatoren kan sees nedenfor:

IC 555 potensiometerbasert DC-hastighetsregulator

Prototype:

praktisk DC-motorhastighetsregulator prototypebilde

Bevis for videotesting:

https://youtu.be/M-F7MWcSiFY

I videoklippet ovenfor kan vi se hvordan IC 555-basert design brukes til å kontrollere hastigheten til en DC-motor. Som du kan være vitne til, gjør ikke motoren det, selv om pæren fungerer perfekt som respons på PWM-ene og varierer dens intensitet fra minimum glød til maksimal lav.

Motoren reagerer i utgangspunktet ikke på de smale PWM-ene, men starter med et rykk etter at PWM-ene er justert til betydelig høyere pulsbredder.

Dette betyr ikke at kretsen har problemer, det er fordi likestrømsmotorankringen holdes tett mellom et par magneter. For å starte en start må ankeret hoppe rotasjonen over magnetens to poler, noe som ikke kan skje med en langsom og forsiktig bevegelse. Det må starte med et skyvekraft.

Det er nøyaktig hvorfor motoren i utgangspunktet krever høyere justeringer for PWM, og når rotasjonen er startet, får ankeret litt kinetisk energi, og nå oppnås lavere hastighet blir mulig gjennom smalere PWM.

Imidlertid kan det være umulig å få rotasjonen til en knapt bevegende sakte status på grunn av samme grunn som forklart ovenfor.

Jeg prøvde mitt beste for å forbedre responsen og oppnå en tregest mulig PWM-kontroll ved å gjøre noen modifikasjoner i det første diagrammet som vist nedenfor:

modifisert pwm DC-motorstyringskrets

Når det er sagt, kan motoren vise bedre kontroll på lavere nivåer hvis motoren er festet eller festet med en last gjennom tannhjul eller remskivesystem.

Dette kan skje fordi lasten vil fungere som en demper og bidra til å gi en kontrollert bevegelse under de lavere hastighetsjusteringene.

Design nr. 3: Bruke IC 556 for forbedret hastighetskontroll

Varierer en DC-motorhastighet kan synes å være ikke så vanskelig, og du kan finne mange kretsløp for det.

Disse kretsene garanterer imidlertid ikke konsistente dreiemomentnivåer ved lavere motorhastigheter, noe som gjør funksjonen ganske ineffektiv.

Videre ved svært lave hastigheter på grunn av utilstrekkelig dreiemoment, har motoren en tendens til å stoppe.

En annen alvorlig ulempe er at det ikke er noen reversering av motoren som følger med disse kretsene.

Den foreslåtte kretsen er helt fri for ovennevnte mangler og er i stand til å generere og opprettholde høye dreiemomentnivåer selv ved lavest mulig hastighet.

Kretsdrift

Før vi diskuterer den foreslåtte PWM-motorstyringskretsen, vil vi også lære det enklere alternativet som ikke er så effektivt. Likevel kan det betraktes som rimelig bra så lenge belastningen over motoren ikke er høy, og så lenge hastigheten ikke er redusert til minimumsnivåer.

Figuren viser hvordan en enkelt 556 IC kan brukes til å kontrollere hastigheten til en tilkoblet motor, vi vil ikke gå inn i detaljene, den eneste bemerkelsesverdige ulempen med denne konfigurasjonen er at dreiemomentet er direkte proporsjonalt med motorens hastighet.

Når vi kommer tilbake til den foreslåtte kretsdesignen med høy dreiemomenthastighetsregulator, har vi brukt to 555 ICer i stedet for en eller rettere en enkelt IC 556 som inneholder to 555 ICer i en pakke.

Kretsdiagram

Hovedtrekkene

Kort foreslått DC motor kontroller inneholder følgende interessante funksjoner:

Hastigheten kan varieres kontinuerlig rett fra null til maksimum, uten å stoppe.

Dreiemomentet blir aldri påvirket av turtall og forblir konstant selv ved minimum turtall.

Motorrotasjonen kan vendes eller reverseres innen en brøkdel av et sekund.

Hastigheten er variabel i begge retninger for motorens rotasjon.

De to 555 IC er tilordnet med to separate funksjoner. En seksjon er konfigurert som en stabil multivibrator som genererer 100 Hz firkantbølgeklokker som blir matet til den forrige 555 seksjonen inne i pakken.

Ovennevnte frekvens er ansvarlig for å bestemme frekvensen til PWM.

Transistoren BC 557 brukes som en konstant strømkilde som holder den tilstøtende kondensatoren ved sin samlerarm ladet.

Dette utvikler en sag-tann spenning over kondensatoren ovenfor, som sammenlignes inne i 556 IC med prøvespenningen påført eksternt over den viste pin-out.

Prøvespenningen gjelder eksternt kan avledes fra en enkel 0-12V strømforsyningskrets med variabel spenning.

Denne varierende spenningen påført 556 IC brukes til å variere PWM for pulser ved utgangen og som til slutt brukes til hastighetsregulering av den tilkoblede motoren.

Bryteren S1 brukes til å reversere motorretningen øyeblikkelig når det er nødvendig.

Deleliste

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

Ovennevnte krets ble inspirert av følgende motorførerkrets som ble publisert lenge tilbake i elecktor electronic India magazine.

Styring av dreiemoment ved bruk av IC 555

bruker 2 IC 555 for å oppnå enestående hastighetskontroll på DC-motorer

Det første motorstyringsdiagrammet kan forenkles mye ved å bruke en DPDT-bryter for reversering av motoren, og ved å bruke en emitterfølger-transistor for implementering av hastighetskontroll, som vist nedenfor:

Motorhastighetskontrollkrets ved hjelp av DPDT-brytere

Presisjonsmotorstyring ved hjelp av en enkeltforsterker

En ekstremt raffinert eller intrikat kontroll av en vekselstrøm motoren kan oppnås ved å bruke en op-amp og en tacho-generator. Op-amp er rigget som en spenningsfølsom bryter. I kretsen vist nedenfor, så snart utgangen fra tachogeneratoren er lavere enn den forhåndsinnstilte referansespenningen, slås koblingstransistoren PÅ og 100% strøm vil bli gitt til motoren.

Byttehandling av op-amp vil skje på bare et par millivolt rundt referansespenningen. Du trenger en dobbel strømforsyning, som kanskje bare er zenerstabilisert.

Denne motorstyringen muliggjør trinnløst justerbar rekkevidde uten å involvere noen form for mekaniske problemer.

Op-amp-utgangen er bare +/- 10% av forsyningsskinnens nivå, og bruker en dobbel emitterfølger enorme motorhastigheter kan kontrolleres.

Referansespenningen kan fikses gjennom termistorer, eller en LDR etc. Eksperimentell oppsett angitt i kretsskjemaet brukte en RCA 3047A op amp, og en 0,25W 6V motor som tacho-generator som genererte rundt 4V ved 13000 o / min i den tiltenkte tilbakemeldingen.




Forrige: 3 beste Joule Thief Circuits Neste: Trykkoker fløyte motkrets