Схема регулятора оборотов: СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ

Содержание

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТОВ ДВИГАТЕЛЯ


Регулятор для двигателя переменного тока

   На основе мощного симистора BT138-600, можно собрать схему регулятора скорости вращения двигателя переменного тока. Эта схема предназначена для регулирования скорости вращения электродвигателей сверлильных машин, вентиляторов, пылесосов, болгарок и др. Скорость двигателя можно регулировать путем изменения сопротивления потенциометра P1. Параметр P1 определяет фазу запускающего импульса, который открывает симистор. Схема также выполняет функцию стабилизации, которая поддерживает скорость двигателя даже при большой его нагрузке.

Принципиальная схема регулятора электромотора переменного питания

   Например, когда мотор сверлильного станка тормозит из-за повышенного сопротивления металла, ЭДС двигателя также уменьшается. Это приводит к увеличению напряжения в R2-P1 и C3 вызывая более продолжительное открывание симистора, и скорость соответственно увеличивается.

Регулятор для двигателя постоянного тока

   Наиболее простой и популярный метод регулировки скорости вращения электродвигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM). При этом напряжение питания подается на мотор в виде импульсов. Частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться — так меняется и скорость (мощность).

   Для генерации ШИМ сигнала можно взять схему на основе микросхемы NE555. Самая простая схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока показана на рисунке:

Принципиальная схема регулятора электромотора постоянного питания

   Здесь VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1. Частоту ШИМ сигнала можно рассчитать по формуле:

   F = 1.44/(R1*C1), [Гц]

   где R1 в омах, C1 в фарадах. 

   При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:

   F = 1.44/(50000*0.0000001) = 290 Гц.

   Стоит отметить, что даже современные устройства, в том числе и высокой мощности управления, используют в своей основе именно такие схемы. Естественно с использованием более мощных элементов, выдерживающих большие токи.

Originally posted 2019-07-09 23:13:31. Republished by Blog Post Promoter

Улучшенная простая схема регулятора оборотов, скорости вращения компьютерного вентилятора, кулера.

Данная схема регулятора оборотов обычного компьютерного вентилятора, кулера является улучшенной в сравнении со схемой самого простого варианта, а именно содержащая всего один транзистор и один переменный резистор.

Простая схема подключается последовательно в цепь, то есть в разрыв между питанием и самим вентилятором. И при таком подключении регулирует только силу тока в цепи, путем увеличения или уменьшения проводимости коллектор-эмиттерного перехода. А дело в том, что при регулировки скорости вращения у постоянного двигателя величиной тока возникают некоторые проблемы. А именно, это плохая линейность самой регулировки. А также, чем меньше ток, тем хуже вращающий момент.

В улучшенной же схеме регулировка частоты вращения вентилятора осуществляется путем изменения величины подаваемого постоянного напряжения. При этом способе линейность изменения и крутящий момент будут выше, то есть лучше.

Давайте вкратце рассмотрим саму схему и принцип ее работы. Итак, первая часть регулятора представлена простым параметрическим стабилизатором напряжения. Он состоит из управляемого стабилитрона типа TL431. Этот стабилитрон может обеспечить стабильное напряжение в диапазоне от 2,5 до 36 вольт. При максимальном токе до 100 мА. Для управления этим стабилитроном в схеме стоит переменный (или подстроечный) резистор R2 на 22к. именно подбирая нужное положение ползунка резистора мы выбираем необходимое напряжение стабилизации между анодом и катодом на стабилитроне. Если использовать схему для питания вентилятора на 12 вольт, то стабилитрон должен иметь напряжение стабилизации около 12,6 вольт. То есть, 12 вольт для самого вентилятора и 0,6 вольт для управляющего транзисторного перехода база-эмиттер, которые на нем осядут.

Если мы будем подавать на вход схемы напряжение более 12,5 вольт, то нужно последовательно стабилитрону добавить токоограничительный резистор R1. Это нужно, чтобы не перегружать стабилитрон повышенным током, что будет протекать через его катод и анод. Для нормальной работы стабилитрона будет вполне достаточно использовать силу тока около 5 мА. Именно резистором R1 мы сможем ограничить этот ток. Его номинал нужно подобрать в диапазоне где-то от 1 до 470 Ом.

Итак, мы на нашем стабилитроне имеет стабильное постоянное напряжение около 12,6 вольт. А поскольку параллельно катоду и аноду стабилитрона подключен еще один переменный резистор R3, то это напряжение оседает и на нем. Он выполняет регулируемого делителя напряжения. То есть, когда мы крутим этот резистор, то между минусом и выводом ползунка будет меняться величина напряжения. Чем ближе ползунок к минусу, тем меньше будет напряжение. Это изменяемое напряжение и подается на база-эмиттерный переход биполярного транзистора VT1. Этот транзистор включен по схеме с общим коллектором. А такой тип подключения транзистора имеет усиление только по току, по напряжению усиления нет. Даже оно чуть меньше того, которое прилаживается на база-эмиттерный переход. И меньше именно на 0,6 вольт.

То есть, на выходе схемы, а именно на резисторе R4, мы имеем регулируемое напряжение, что задается переменным резистором R3. С вычитанием 0,6 вольт. Но при этом у нас будет достаточно большим сила тока, которая будет протекать через наш вентилятор. Таким образом мы получим регулировку именно напряжения. Выше я сказал, что управление током имеет значительные недостатки. Управление скоростью вращения вентилятора именно величиной постоянного напряжения будет иметь лучшую линейность и крутящий момент. Так что лучше использовать такой вариант схемы регулировки оборотов электродвигателя. Хотя существует и еще более лучший вариант, а именно регулировка ШИМ. Но о ней будет рассказано в другой статье.

К сожалению, как самая простая схема регулятора (изменяем силу тока), так и эта схема (регулировка напряжением) имеют один существенный общий недостаток. А именно, у них плохая экономичность расходуемой электроэнергии. Дело в том, что когда мы производим уменьшение оборотов двигателя вентилятора, то лишнюю мощность мы просто отводим на выделение тепла на силовом транзисторе. То есть, транзистор выполняет роль обычного резистора, который электричество преобразует в тепло.И чем меньше скорость на вентиляторе, тем больше электричества расходуется в никуда. Ну, в зимний период это даже хорошо, дополнительный обогрев помещения, а вот летом, как-то не совсем. Хотя при небольших мощностях нагрузки этой экономностью можно и пренебречь.

Видео по этой теме:

P.S. Эту схему целесообразно использовать в тех случаях, когда нужно регулировать скорость вращения на электродвигателях относительно небольшой мощности. Ну, хотя бы до 10 Вт. Если вы не желаете чтобы электроэнергия тратилась впустую, то в очередной статье я приведу пример схемы, которая осуществляет управление оборотами кулера путем широтно-импульсной модуляции. В таком варианте недостатков еще меньше.

Схема регулятора оборотов шуруповерта 12в

Широкое применение таймер 555 находит в устройствах регулирования, например, в ШИМ – регуляторах оборотов двигателей постоянного тока.

Все, кто когда – либо пользовался аккумуляторным шуруповертом, наверняка слышали писк, исходящий изнутри. Это свистят обмотки двигателя под воздействием импульсного напряжения, порождаемого системой ШИМ.

Другим способом регулировать обороты двигателя, подключенного к аккумулятору, просто неприлично, хотя вполне возможно. Например, просто последовательно с двигателем подключить мощный реостат, или использовать регулируемый линейный стабилизатор напряжения с большим радиатором.

Вариант ШИМ – регулятора на основе таймера 555 показан на рисунке 1.

Схема достаточно проста и базируется все на мультивибраторе, правда переделанном в генератор импульсов с регулируемой скважностью, которая зависит от соотношения скорости заряда и разряда конденсатора C1.

Заряд конденсатора происходит по цепи: +12V, R1, D1, левая часть резистора P1, C1, GND. А разряжается конденсатор по цепи: верхняя обкладка C1, правая часть резистора P1, диод D2, вывод 7 таймера, нижняя обкладка C1. Вращением движка резистора P1 можно изменять соотношение сопротивлений его левой и правой части, а следовательно время заряда и разряда конденсатора C1, и как следствие скважность импульсов.

Рисунок 1. Схема ШИМ – регулятора на таймере 555

Схема эта настолько популярна, что выпускается уже в виде набора, что и показано на последующих рисунках.

Рисунок 2. Принципиальная схема набора ШИМ – регулятора.

Здесь же показаны временные диаграммы, но, к сожалению, не показаны номиналы деталей. Их можно подсмотреть на рисунке 1, для чего он, собственно, здесь и показан. Вместо биполярного транзистора TR1 без переделки схемы можно применить мощный полевой, что позволит увеличить мощность нагрузки.

Кстати, на этой схеме появился еще один элемент – диод D4. Его назначение в том, чтобы предотвратить разряд времязадающего конденсатора C1 через источник питания и нагрузку – двигатель. Тем самым достигается стабилизация работы частоты ШИМ.

Кстати, с помощью подобных схем можно управлять не только оборотами двигателя постоянного тока, но и просто активной нагрузкой – лампой накаливания или каким-либо нагревательным элементом.

Рисунок 3. Печатная плата набора ШИМ – регулятора.

Если приложить немного труда, то вполне возможно такую воссоздать, используя одну из программ для рисования печатных плат. Хотя, учитывая немногочисленность деталей, один экземпляр будет проще собрать навесным монтажом.

Рисунок 4. Внешний вид набора ШИМ – регулятора.

Правда, уже собранный фирменный набор, смотрится достаточно симпатично.

Вот тут, возможно, кто-то задаст вопрос: «Нагрузка в этих регуляторах подключена между +12В и коллектором выходного транзистора. А как быть, например, в автомобиле, ведь там все уже подключено к массе, корпусу, автомобиля?»

Да, против массы не попрешь, тут можно только рекомендовать переместить транзисторный ключ в разрыв «плюсового» провода. Возможный вариант подобной схемы показан на рисунке 5.

На рисунке 6 показан отдельно выходной каскад на транзисторе MOSFET. Сток транзистора подключен к +12В аккумулятора, затвор просто «висит» в воздухе (что не рекомендуется), в цепь истока включена нагрузка, в нашем случае лампочка. Такой рисунок показан просто для объяснения, как работает MOSFET транзистор.

Для того, чтобы MOSFET транзистор открыть, достаточно относительно истока подать на затвор положительное напряжение. В этом случае лампочка зажжется в полный накал и будет светить до тех пор, пока транзистор не будет закрыт.

На этом рисунке проще всего закрыть транзистор, замкнув накоротко затвор с истоком. И такое вот замыкание вручную для проверки транзистора вполне пригодно, но в реальной схеме, тем более импульсной придется добавить еще несколько деталей, как показано на рисунке 5.

Как было сказано выше, для открывания MOSFET транзистора необходим дополнительный источник напряжения. В нашей схеме его роль выполняет конденсатор C1, который заряжается по цепи +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Чтобы открыть транзистор VT1, на его затвор необходимо подать положительное напряжение от заряженного конденсатора C2. Совершенно очевидно, что это произойдет только при открытом транзисторе VT2. А это возможно лишь в том случае, если закрыт транзистор оптрона OP1. Тогда положительное напряжение с плюсовой обкладки конденсатора C2 через резисторы R4 и R1 откроет транзистор VT2.

В этот момент входной сигнал ШИМ должен иметь низкий уровень и шунтировать светодиод оптрона (такое включение светодиодов часто называют инверсным), следовательно, светодиод оптрона погашен, а транзистор закрыт.

Чтобы закрыть выходной транзистор, надо соединить его затвор с истоком. В нашей схеме это произойдет, когда откроется транзистор VT3, а для этого требуется, чтобы был открыт выходной транзистор оптрона OP1.

Сигнал ШИМ в это время имеет высокий уровень, поэтому светодиод не шунтируется и излучает положенные ему инфракрасные лучи, транзистор оптрона OP1 открыт, что в результате приводит к отключению нагрузки – лампочки.

Как один из вариантов применения подобной схемы в автомобиле, это дневные ходовые огни. В этом случае автомобилисты претендуют на пользование лампами дальнего свете, включенными вполнакала. Чаще всего эти конструкции на микроконтроллере, в интернете их полно, но проще сделать на таймере NE555.

ШИМ-регулятор оборотов для шуруповёрта БОШ 18 Вольт

Читайте так же

Создатель: Радио Любитель

Читайте так же

Плата, схема.
Мяукнула кнопка на рабочем шурупике, вскрытие показало, что мотор живой, кнопка тоже живая совместно со интегрированным сопротивлением. Однако сам ШИМ умер в неравной борьбе с нескончаемыми нагрузками на шуруповёрт. Но что самое увлекательное, силовые транзисторы остались ЦЕЛЫЕ, а ШИМ отошёл в мир другой. Так как схемы отыскать не удалось и плата с Обоестороннем расположением массы СМД деталей была обильно пролита лаком с обоих сторон, то шансов на реанимацию я не увидел. А воспользоваться шуруповёртом без регулировки оборотов как то не совсем комфортно. Вспомнил о простом ШИМ регуляторе для жигулёвской печки на 40 Вт не без помощи ножика, ратфиля и некий мамы присобачил всё это хозяйство к Германцу.
И труды не прошли зря. РАБОТАЕТ.
С маленьким писком на малой скорости пришлось смириться, если повысить частоту работы ШИМа писка не слышно, однако начинает под критической нагрузкой нагреваться транзистор. Пошёл на компромис. маленькой писк в угоду термическому режиму транзистора. И долговечности работы схемы.

Теги youtube: #заменашимавшуруповёрте #Самодельныйшимвшурупик #ШимдляшуруповёртаBOSCH #Самодельныйрегулятороборотовшуруповёрта #Шимнатаймередляшуруповёрта #.

Регулировка оборотов электродвигателей в современной электронной технике достигается не изменением питающего напряжения, как это делалось раньше, а подачей на электромотор импульсов тока, разной длительности. Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными – ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная – она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.

Схема ШИМ регулятора

Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.

Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.

Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:

А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 – 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.

Работа ШИМ регулятора

Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума – открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю. При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю – система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.

Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда – меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.

Рекомендации по сборке и настройке

Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме. Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно.

Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел – подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68.

Обсудить статью СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА

Зарядное устройство SPARK-3 предназначено для заряда аккумуляторов с напряжением 6 – 24 вольт током от 0,5 до 9,9 ампер до заданного напряжения или заданное время.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В. Схема

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.

Магнитный держатель печатной платы

Прочная металлическая основа с порошковым покрытием, четыре гибкие руч…

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 KiB, скачано: 4 846)

Самодельный вариатор скорости вращения электродвигателя — Регулятор оборотов электродвигателя 12в своими руками

Эта самодельная схема может быть использована в качестве регулятора скорости для двигателя постоянного тока 12 В с номинальным током до 5 А или как диммер для 12 В галогенных и светодиодных ламп мощностью до 50 Вт. Управление идёт с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при частоте следования импульсов около 200 Гц. Естественно частоту можно при необходимости изменить, подобрав по максимальной стабильности и КПД.

Схема ШИМ регулятора для мотора 12 В

В схеме используется Таймер 7555 для создания переменной ширины импульсов около 200 Гц. Он управляет транзистором Q3 (через транзисторы Q1 — Q2), который контролирует скорость электро двигателя или ламп освещения.

Похожие новости

ШИМ контроллер на 12 вольт Схема регулятора оборотов минидрели

Всем привет, наверно многие радиолюбители, также как и я, имеют не одно хобби, а несколько. Помимо конструирования электронных устройств занимаюсь фотографией, съемкой видео на DSLR камеру, и видео монтажом. Мне, как видеографу, был необходим слайдер для видео съемки, и для начала вкратце объясню, что это такое. Ниже на фото показан фабричный слайдер.

Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Он являются аналогом рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное перемещение камеры вокруг снимаемого объекта. Другим очень сильным эффектом, который можно использовать при работе со слайдером, — это возможность приблизиться или удалиться от объекта съемки. На следующем фото изображен двигатель, который выбрал для изготовления слайдера.

В качестве привода слайдера используется двигатель постоянного тока с питанием 12 вольт. В интернете была найдена схема регулятора для двигателя, который перемещает каретку слайдера. На следующем фото индикатор включения на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом и выключатель питания.

При работе такого устройства важно, чтоб была плавная регулировка скорости, плюс легкое включение реверса двигателя. Скорость вращения вала двигателя, в случае применения нашего регулятора, плавно регулируется вращением ручки переменного резистора на 5 кОм. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта увлекаюсь фотографией, и кто-то ещё захочет повторить это устройство, желающие могут скачать в конце статьи архив со схемой и печатной платой регулятора. На следующем рисунке приведена принципиальная схема регулятора для двигателя:

Видео работы

Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала существует специальный прибор —регулятор оборотов электродвигателя 220в. Стабильная эксплуатация, отсутствие перебоев напряжения, долгий срок службы — преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

Для чего нужен частотный преобразователь оборотов

Контроллеры оборотов входят в структуру многих приборов, так как они обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет регулировать обороты в нужную величину.

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:

Выбираем устройство
  1. Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
  2. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
  3. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
  4. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
  5. Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.
  • двигатель переменного тока природный контроллер;
  • привод;
  • дополнительные элементы.

Прибор может быть куплен в специализированных точках продажи, а можно сделать самому.

Схема регулятора оборотов вращения переменного тока

Существует универсальный прибор 12в для бесколлекторных двигателей.

Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Схема состоит из двух частей—логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Эта схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными видами двигателей. Питание схем раздельное, драйверам ключей требуется питание 12В.

Прибор триак Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 — конденсатор, R1 — первый резистор, R2 — второй резистор.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Распространённые регулятор тиристор, обладающие простой схемой работы.

Тиристор, работает в сети переменного тока.

К источнику напряжения 24 вольт. Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.

Микросхема TDA 1085

Своими руками можно сделать прибор для гриндера, токарного станка по дереву, точила, бетономешалки, соломорезки, газонокосилки, дровокола и многого другого.

При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.

Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

Видео № 1. Одноканальный регулятор в работе. Меняет скорость кручения вала мотора посредством вращения ручки переменного резистора.

Видео № 3. Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости кручения валов моторов на базе подстроечных резисторов.

Функции и основные характеристики

Одноканальный регулятор для мотора

Конструкция устройства
Принцип работы
Материалы и детали

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1 ), а монтажный чертеж (файл montag1 ) — на белом листе офисной (формат А4).

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№ 1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№ 2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№ 3).

Полученную заготовку переворачивают (№ 1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№ 2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№ 3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

Принцип работы

Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

Понадобится печатная плата размером 30×30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

Процесс сборки

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы. Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока схема на 12 вольт

Двигатель подключен в цепь к полевому транзистору который управляется широтно-импульсной модуляцией осуществляемой на микросхеме таймере NE555, поэтому и схема получилась такой простой.

ШИМ регулятор реализован с помощью обычного генератора импульсов на нестабильном мультивибраторе, генерирующий импульсы с частотой следования 50 Гц и построенного на популярном таймере NE555. Сигналы поступающие с мультивибратора создают поле смещения на затворе полевого транзистора. Длительность положительного импульса настраивается при помощи переменного сопротивления R2. Чем выше длительность положительного импульса поступающего на затвор полевого транзистора, тем большая мощность подается на электродвигатель постоянного тока. И на оборот чем меньше длительность импульса, тем слабее вращается электродвигатель. Эта схема прекрасно работает от аккумуляторной батареи на 12 вольт.

Регулирование оборотов двигателя постоянного тока схема на 6 вольт

Регулировка оборотов в этой схеме достигается подачей на электромотор импульсов напряжения, различной длительности. Для этих целей используются ШИМ (широтно-импульсные модуляторы). В данном случае широтно-импульсное регулирование обеспечивается микроконтроллер PIC. Для управления скоростью вращения двигателя используются две кнопки SB1 и SB2, «Больше» и «Меньше». Изменять скорость вращенияможно только при нажатом тумблере «Пуск». Длительность импульса при этом изменяется, в процентном отношении к периоду, от 30 — 100%.

Устройство собрано на печатной плате размерами 61×52мм. Скачать рисунок печатной платы и файл прошивки можно по ссылке выше. (Смотри в архиве папку 027-el )

Каталог радиолюбительских схем. Регулятор оборотов трехфазного двигателя.

Каталог радиолюбительских схем. Регулятор оборотов трехфазного двигателя.

Регулятор оборотов трехфазного двигателя.

Как то, на работе, мне понадобилось регулировать обороты 3-х фазного двигателя почти от нуля, до полной скорости.
Я взял за основу схему регулятора освещенности, Китайского производства, на симисторе.
Симисторы применил КУ 208Г, а динисторы китайские(марку не удалось узнать, но подошли идеально).
Пробовал динисторы КН 102, но у меня были только КН 102А, а они регулировали мощность не с нуля, поэтому, если кто будет повторять схему, надо будет пробовать разные динисторы, с разным напряжением пробоя.
Основная сложность состоит в изготовлении строенного переменного резистора, т.к. необходимо, чтобы все 3 симистора открывались одновременно.
Тут возможны любые варианты. Я, например, брал 2 переменных резистора от регулятора громкости от стерео-магнитолы и собирал из них один строенный.
Настройка очень проста (деталей-то мало!), и поэтому описывать ее не буду.
Если кто не захочет много паять и экспериментировать с подбором деталей — могу посоветовать использовать любые, магазинные светорегуляторы. Надо будет только заменить в них симисторы, в зависимости от используемого вами двигателя, и сделать строенный резистор. Симисторы, естественно, надо ставить на радиаторы.
Кстати, в магазинных светорегуляторах стоят дросселя и емкости фильтра помех. Их убирать не надо. Я в свою самоделку фильтр не ставил, т.к. на производстве это не очень то и надо! 🙂


Рис.1. Принципиальная схема регулятора оборотов трехфазного двигателя.


Рис.2. Печатная плата регулятора оборотов трехфазного двигателя.

* Динисторы КН 102 необходимо подбирать для получения плавной регулировки оборотов.

* Необходимо, также, центр »звезды» двигателя, для правильной работы регулятора, соединить с нулем 3-х фазной сети.

Автор: Колосов Сергей
© Silver Hawk  г. Канск 2004г.

Источник материала





схема. Кнопка включения, плавный пуск и регулятор оборотов

Планирую купить +117 Добавить в избранное Обзор понравился +65 +138

Не каждая современная дрель или болгарка оснащена заводским регулятором оборотов, и чаще всего регулировка оборотов не предусмотрена вовсе. Тем не менее, как болгарки, так и дрели построены на базе коллекторных двигателей, что позволяет каждому их владельцу, маломальски умеющему обращаться с паяльником, изготовить собственный регулятор оборотов из доступных электронных компонентов, хоть из отечественных, хоть из импортных.

В данной статье мы рассмотрим схему и принцип работы простейшего регулятора оборотов двигателя электроинструмента, и единственное условие — двигатель должен быть коллекторным — с характерными ламелями на роторе и щетками (которые порой искрят).

Приведенная схема содержит минимум деталей, и подойдет для электроинструмента мощностью до 1,8 кВт и выше, для дрели или болгарки. Похожая схема используется для регулировки оборотов в автоматических стиральных машинах, в которых стоят коллекторные высокоскоростные двигатели, а также в диммерах для ламп накаливания. Подобные схемы, в принципе, позволят регулировать температуру нагрева жала паяльника, электрического обогревателя на базе ТЭНов и т. д.

Потребуются следующие радиоэлектронные компоненты:

    Резистор постоянный R1 — 6,8 кОм, 5 Вт.

    Переменный резистор R2 — 2,2 кОм, 2 Вт.

    Резистор постоянный R3 — 51 Ом, 0,125 Вт.

    Конденсатор пленочный C1 — 2 мкф 400 В.

    Конденсатор пленочный C2 — 0,047 мкф 400 вольт.

    Диоды VD1 и VD2 — на напряжение до 400 В, на ток до 1 А.

    Тиристор VT1 — на необходимый ток, на обратное напряжение не менее 400 вольт.

В основе схемы — тиристор. Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент с тремя выводами: анод, катод, и управляющий электрод. После подачи на управляющий электрод тиристора короткого импульса положительной полярности, тиристор превращается в диод, и начинает проводить ток до тех пор, пока в его цепи этот ток не прервется или не сменит направление.

После прекращения тока или при смене его направления, тиристор закроется и перестанет проводить ток, пока не будет подан следующий короткий импульс на управляющий электрод. Ну а поскольку напряжение в бытовой сети переменное синусоидальное, то каждый период сетевой синусоиды тиристор (в составе данной схемы) станет отрабатывать строго начиная с установленного момента (в установленной фазе), и чем меньше во время каждого периода тиристор будет открыт, тем ниже будут обороты электроинструмента, а чем, соответственно, дольше тиристор будет открыт, тем выше будут обороты.

Как видите, принцип прост. Но применительно к электроинструменту с коллекторным двигателем, схема работает хитрее, и об этом мы расскажем далее.

Итак, в сеть здесь включены параллельно: измерительная цепь управления и силовая цепь. Измерительная цепь состоит из постоянного и переменного резисторов R1 и R2, из конденсатора C1, и диода VD1. Для чего нужна эта цепь? Это делитель напряжения. Напряжение с делителя, и что важно, противо-ЭДС с ротора двигателя, складываются в противофазе, и формируют импульс для открывания тиристора. Когда нагрузка постоянна, то и время открытого состояния тиристора постоянно, следовательно обороты стабилизированы и постоянны.

Как только нагрузка на инструмент, и следовательно на двигатель, увеличивается, то величина противо-ЭДС уменьшается, поскольку обороты снижаются, значит сигнал на управляющий электрод тиристора возрастает, и открывание происходит с меньшей задержкой, то есть мощность подводимая к двигателю возрастает, увеличивая упавшие обороты. Так обороты сохраняются постоянными даже под нагрузкой.

В результате совместного действия сигналов от противо-ЭДС и с резистивного делителя, нагрузка не сильно влияет на обороты, а без регулятора это влияние было бы существенным. Таким образом при помощи данной схемы достижима устойчивая регулировка оборотов в каждом положительном полупериоде сетевой синусоиды. При средних и малых скоростях вращения этот эффект более выражен.

Однако, при повышении оборотов, то есть при повышении напряжения, снимаемого с переменного резистора R2, стабильность поддержания скорости постоянной снижается.

Лучше на этот случай предусмотреть шунтирующую кнопку SA1 параллельно тиристору. Функция диодов VD1 и VD2 — обеспечение однополупериодного режима работы регулятора, так как напряжения с делителя и с ротора сравниваются лишь в отсутствие тока через двигатель.

Конденсатор C1 расширяет зону регулирования на малых скоростях, а конденсатор C2 снижает чувствительность к помехам от искрения щеток. Тиристор нужен высокочувствительный, чтобы ток менее 100 мкА смог бы его открыть.

Для качественного сверления отверстий плат необходимо использовать электродрель со стабилизатором крутящего момента и оборотов. Транзисторный стабилизированный блок имеет большие потери мощности на регулируемом транзисторе. Большой вес и габариты трансформатора и радиаторов не позволяют выполнить переносной вариант прибора.

Тиристорные регуляторы напряжения выгодно отличаются малым весом и техническими возможностями стабилизации оборотов и крутящего момента электродвигателя. Падение напряжения на силовом тиристоре в импульсном режиме незначительно и при небольшой мощности отпадает потребность в радиаторе.

Характеристики:
Напряжение сети 220Вольт
Мощность 300 Ватт
Ток нагрузки 10 Ампер
Стабилизация 86,7%

Схема регулятора оборотов электродрели стабилизирует крутящий момент введением положительной обратной связи с электродвигателя М1 через RC цепь R12C2 VD2R6R1C1 на эмиттер однопереходного двухбазового транзистора VT1
Диод VD2 позволяет подавать на эмиттер транзистора VT1 только импульсы положительной полярности со щёток электродвигателя дрели М1. Переменный резистор R6 работает как регулятор оборотов, и в тоже время стабилизирует их при изменении нагрузки:
Без Обратной связи 0,6А 22,2 В 13ватт 260 об. мин
С Обратной связью 2,8 А 21 В 58,8 ватт 520 об.мин
С обратной связью обороты падают незначительно, при холостом ходе в 600 оборотов.

Характеристики двухбазовых транзисторов:

Iэ max, мA

UБ1Б2 max, B

UБ2Э max, B

Pmax, мВт

RБ1Б2, кOm

fmax, кГц

Однопереходные двухбазовые транзисторы предназначены для работы в генераторах периодических и однократных импульсов Сопротивление между выводами транзисторов зависят от тока управляющего эмиттерного перехода. На входной вольтамперной характеристике однопереходных транзисторов имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При некотором напряжении на эмиттере происходит отпирание транзистора и быстрое нарастание тока через базу. Процесс происходит лавинообразно.
Однопереходный транзистор относится к семейству тиристоров. Однопереходный транзистор входит в транзисторно – тиристорную сборку КУ106А-Г и представляет собой гибридный прибор, состоящий из однопереходного транзистора и триодного тиристора.

Схема:
Отпирающий импульс с однопереходного транзистора VT1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1,который переходит в проводящее состояние и остаётся в нём пока текущий через тиристор VS1 прямой ток больше тока удержания.
Напряжение с резистора R3 цепи катода VS1 через резисторы R7R9 поступает на управляющий электрод мощного тиристора VS2 и приводит его в открытое состояние.

Порог включения тиристора VS2 устанавливается резистором R9. ввиду большого разброса входных характеристик.Анод силового тиристора непосредственно связан с электромотором электродрели М1.
Импульсы отрицательной полярности возникшие при вращении электродвигателя устраняютCя диодом VD3.
Часть напряжения с коллектора двигателя поступает на стабилизацию вращения – в эммитер двухбазового транзистора VT1.
Светодиод HL1 индицирует напряжение на электродвигателе элекродрели и снижает импульсные помехи напряжением более 300 Вольт.

Диод VD3 обеспечивает протекание обратного тока якоря электродвигателя в то время, когда тиристор заперт. В начале каждого полупериода напряжение выпрямителя через диод VD2 и резисторы R1,R6 поступает на зарядку конденсатора С1, противо –э.д.с в этот момент еще отсутствует. Далее напряжение на аноде тиристора VS2 будет равно разнице напряжения диодного моста VD4-VD7 и противо- э.д.с якоря, то есть от скорости вращения.

Уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки на валу снижает противо-э.д.с и ускоряет зарядку конденсатора С1, уменьшает угол задержки отпирания тиристора -снижение скорости почти полностью компенсируется.
Импульсы напряжения с резистора R3 поступают на управляющий электрод маломощного тиристора VS1 для предварительного усиления, далее через резисторы установки порога включения R7,R9
на управляющий электрод мощного силового тиристора VS2.Цепь VD1,R9 снижает влияние сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на транзисторе VT1.
Ток тиристора VS1 ограничен номиналом резистора R4,снижать его значение не рекомендуется, так как будет нарушено восстановление управляемости, то есть снизится интервал между переходом тока и напряжения тиристора через ноль в отрицательную полярность и обратно в положительную.

Время восстановления зависит от многих факторов: прямого и обратного тока, амплитуды запираемого напряжения и напряжения на управляющем электроде.
Кстати, радиопомехи создает обратный ток, который почти мгновенно спадает на этапе запирания тиристора с очень большой скоростью и может вызвать перенапряжения.
Принудительная коммутация создаётся установкой диода VD3 и позволяет прервать ток в тиристоре VS2 на время достаточное для запирания.

Практические испытания регулятора оборотов электродрели в разных режимах с изменением номиналов радиокомпонентов подтвердили теоретические обоснования в использовании положительной обратной связи для стабилизации скорости и оборотов электродвигателя:
Обороты холостого хода не превышали 600 об/мин,
нагрузка на вал электродвигателя в обоих случаях была около 4 кг силы, электродвигатель типа ДПР 72-Ф6-06 постоянного тока, длина корпуса 80мм, диаметр 40 мм.
Крутящий момент возрос при наличии обратной связи, обороты упали незначительно.

Радиодетали в схеме не дефицитные:
резисторы на мощность 0,25 ватт типа МЛТ, двухбазовый транзистор VT1 и тиристор VS1 можно заменить сборкой КУ106В-Г, тип силового тиристора и трансформатора зависит от напряжения и мощности используемого электродвигателя. Хорошо работают в схеме трансформаторы типа ТН-54 с четырьмя обмотками по 6,3 вольта и ток более трех ампер, соединённых в последовательную цепь.
Кремневая диодная сборка типа PBL405 имеет небольшое падение напряжения и не требует радиатора.
На плоский тиристор VS2 установить небольшой радиатор 60*40*50.

Регулировка схемы регулятора оборотов электродрели заключается в следующем: при минимальном значении сопротивления резистора R6 (обороты) установить порог включения тиристора VS2 изменением номинала резистора R9, далее увеличением сопротивления резистора R6 установить требуемые обороты электродвигателя.
На рисунке печатного монтажа расположены почти все радиодетали кроме цепей коммутации, силового трансформатора и диодного моста, регулятор оборотов и светодиодный индикатор HL1 установлены на верхней крышке корпуса, на боковой стороне закреплены предохранитель FU1, выключатель SA1 и вывод силового шнура.

Литература:
1. Тиристоры. Технический справочник 1971г. Перевод с английского. Издательство «Энергия».
2.Регулятор оборотов электродрели. В.Новиков. « Радиомир» №5 2006 г. стр.19
3.Резисторы,конденсаторы,трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск « Беларусь» 1994 г.

Список радиоэлементов
ОбозначениеТипНоминалКоличествоПримечаниеМагазинМой блокнот
VT1ТранзисторКТ117Б1В блокнот
VS1Тиристор & Симистор

КУ101Е

1В блокнот
VS2Тиристор & Симистор

КУ202Е

1В блокнот
VD1Стабилитрон

Д818Б

1В блокнот
VD2Диод

КД503Б

1В блокнот
VD3Выпрямительный диод

1N4005

1В блокнот
VD4-VD7ДиодPBL4054В блокнот
С1-С4Конденсатор0.1 мкФ4В блокнот
С5Конденсатор0.05 мкФ 630 В1В блокнот
R1Резистор

4.7 кОм

1В блокнот
R2Резистор

910 Ом

1В блокнот
R3, R12Резистор

100 Ом

2В блокнот
R4Резистор

1.2 кОм

1В блокнот
R5Резистор

360 Ом

1В блокнот
R6Переменный резистор100 кОм1В блокнот
R7Резистор

1.5 кОм

1В блокнот
R8Резистор

1 кОм

1

Дрель является самым распространённым электроинструментом в быту и строительстве. Но рано или поздно может аппарату может потребоваться ремонт. Как устранить основные неисправности своими руками, читайте ниже.

Устройство и неисправности электрической дрели

Дрели могут быть разных размеров и цветов, но внутри всегда одна и та же схема.

Основные составляющие ударной дрели:

  1. Металлический корпус редуктора.
  2. Электродвигатель.

    Кнопка пуска.

    Кнопка переключения между обычным и ударным режимами.

  3. Индукционные кольца.

    Конденсатор.

    Сетевой кабель.

  4. Кнопка реверса.

    Регулятор оборотов.

В простой дрели без ударного механизма нет металлического корпуса редуктора. Подшипники вала и редуктора вставлены в корпус дрели.

Основные неисправности дрели:

Неисправности двигателя:

  • Деформация вала.
  • Выработка якоря.
  • Нарушение крепления полюсов к станине в статоре.
  • Разрыв провода обмоток от перегрузки или абразивной пыли.

  • Короткое замыкание на корпус или между витками.

Все эти неисправности, за исключением неисправностей двигателя, нетрудно устранить самостоятельно. Ремонт двигателя возможен при наличии определённых навыков и знаний. Иногда проще отнести его в мастерскую или купить и установить новый. Установка любого нового узла дешевле ремонта в мастерской, так как профессионалы за одну замену берут оплату, равную стоимости узла.

Видео: устройство дрели

  • Дрель не должна работать более 20–25 минут непрерывно после включения в сеть.
  • Недопустим перегрев прибора до температуры обжигания рук.

  • Необходимо чистить патрон от грязи и смазывать.
  • Нельзя использовать сильно тупые свёрла.

Ремонт дрели своими руками

Для того чтобы найти неисправность, дрель нужно разобрать.

Как разобрать инструмент

Некоторые дрели имеют дополнительную ручку и ограничитель глубины сверления.

Необходимо расслабить крепление струбцины и стащить ручку через патрон.

У других моделей дополнительная ручка вкручивается в корпус дрели.

Если на рукоятке дрели есть накладка, соединяющая две половины корпуса, то она поддевается плоской отвёрткой и снимается.

  • Выкрутите весь крепёж и снимите верхнюю часть корпуса. Обратите внимание, что два винта в том месте, где корпус держит вал патрона, короче остальных.
  • Открутите шурупы крепления шнура к корпусу. Провода и остальные составляющие дрели аккуратно извлеките из своих пазов.
  • Достаньте щётки с щёткодержателями из своих гнёзд.
  • Патрон с валом и большой шестернёй 2 легко отсоединяется от корпуса дрели. Извлеките металлический корпус редуктора 1 вместе с двигателем. На валу есть шарик, который нельзя терять, потому что подобрать такой же будет сложно.

    Снимите статор.

    Снимите корпус редуктора со шпинделя электродвигателя.

Замена щёток

Сигналами для проверки состояния щёток служит искрение в области коллектора, снижение оборотов и нагревание дрели. Если этих проблем нет, то состояние щёток нужно проверять периодически. При износе хотя бы одной из щёток на 40 процентов меняйте обе. Разберите корпус дрели. Щётки извлекаются вместе с щёткодержателями. В некоторых моделях есть заглушки на корпусе, которые выкручиваются.

Заглушки для извлечения щёток

Щётка вынимается из щёткодержателя и на её место вставляется новая.

Видео: замена щёток дрели

Кнопка включения, плавный пуск и регулятор оборотов

Регулятор оборотов дрели может быть совмещён с плавным пуском либо выведен в отдельное колёсико на корпусе, либо колёсико установлено на кнопку пуска.

Устройство и принцип действия кнопки с регулятором оборотов:

Регулятор оборотов, так же, как и плавный пуск, выходит из строя из-за неисправности микросхемы. Если он расположен отдельно от кнопки включения, разберите корпус, отсоедините контакты и замените его на новый. Если регулятор установлен на кнопке, разберите корпус и извлеките из него кнопку включения.


Заменить кнопку проще, чем её разобрать и отремонтировать, потому что в ней много мелких деталей. Но если вы решились, то аккуратно разбирайте корпус кнопки, чтобы не потерять выпрыгивающие пружинки.

  • Ножом или плоской отвёрткой аккуратно подденьте защёлки и фиксаторы. Снимите крышку.
  • Контактные площадки стираются и образуется пыль, которая оседает внутри пластмассовой коробки. Диэлектрические поверхности становятся проводниками электрического тока. Из-за этого обороты и плавный пуск не регулируются. Удалите металлическую пыль ватой, смоченной спиртом. Контакты можно поскоблить ножом, но только не наждачной бумагой, чтобы не испортить их поверхность.

    Извлеките микросхему из другой половинки корпуса кнопки. Прозвоните все элементы. Повреждённые замените.

Часто внутренняя очистка корпуса кнопки восстанавливает её работу.

Не работает реверс или дрель не крутит вправо

При прямом вращении ротора конец первой обмотки статора подключается к первой щётке. При обратном ко второй. Такое переключение происходит в кнопке реверса. Если дрель перестаёт крутить в ту или другую сторону, значит, цепь не замыкается. Необходимо провести диагностику кнопки и в случае неисправности заменить её или разобрать и почистить контакты.

Реверс прозванивается в несколько заходов:

  1. Установите флажок реверса в правое положение.
  2. Вставьте щупы мультиметра в два отверстия с одной стороны кнопки реверса. Проверьте наличие звукового сигнала прибора. Теперь вставьте щупы в два отверстия с другой стороны. Звуковой сигнал есть с двух сторон, значит, правое положение реверса работает.
  3. Теперь установите реверс в левое положение.
  4. Вставьте щупы в два отверстия, но с разной стороны кнопки. Потом в другие два отверстия. Проверьте звуковой сигнал мультиметра.

    Если хотя бы на одном этапе не было прозвона, кнопка неисправна. Можно её разобрать. Если в обоих положениях переключателя контакты замыкаются, то очистьте их и ещё раз прозвоните. Если не помогло, тогда замените кнопку.

    Возьмите булавку, вставьте в отверстие и извлеките провод. Выньте все провода аналогичным образом.

    К реверсу подведены провода со статора и щёток. Они подключаются по диагонали, поэтому зарисуйте схему, чтобы потом не перепутать. Или приклейте скотчем к каждому проводу метки.

Подключение дрели к кабелю без кнопки

Демонтируйте кнопку включения. В неё входят две жилы сетевого кабеля. Если у дрели был реверс, то от статора и щёток выходят по два провода. Всего получается четыре. Чтобы соединить их с двумя жилами сетевого кабеля проделайте следующее:

  1. Два конца разных обмоток статора соедините друг с другом и подключите к щётке.
  2. Два других соединённых конца статора и провод от второй щётки соедините с сетевыми проводами.

    Тщательно изолируйте места соединений.

Малые и высокие обороты вращения

Если дрель не работает на малых оборотах, проверьте плавный пуск и регулятор оборотов. Если работает только на малых оборотах и греется, дополнительно проверьте щётки электродвигателя и износ коллектора.

Дрель не включается

В беспроводной дрели зарядите аккумулятор. Если не помогло или дрель проводная, снимите верхнюю крышку корпуса и проверьте мультиметром следующие элементы:

    Шнур электропитания.

    Пусковой конденсатор.

    Кнопку пуска.

    Контакты.

    Если все провода и контакты целы, нажмите кнопку пуска и проверьте работу двигателя.

Дрель трещит, но не крутится

Разберите корпус и включите двигатель. Если он работает, значит, стёрлись зубья большой шестерёнки редуктора. Если двигатель не работает, проверьте щётки, обмотки статора и ротора.

Ремонт ротора

Прежде чем взять прибор для диагностики, осмотрите коллектор и обмотку.

На нём могут быть повреждения. Если проводка оплавилась, подгоревший изоляционный лак оставит чёрные следы или специфический запах. Можно увидеть погнутые и смятые витки либо токопроводящие частицы, например, остатки припоя. Эти частицы являются причиной короткого замыкания между витками. Повреждения коллектора: приподнятые, изношенные или пригоревшие пластины.

Проведите диагностику мультиметром:


Якорь можно спасти, если не нарушена балансировка. Если во время работы прибора слышен прерывистый гул и идёт сильная вибрация, то это нарушение балансировки. Такой якорь подлежит замене. А отремонтировать можно обмотку и коллектор. Небольшие короткие замыкания устраняются. Если повреждена значительная часть обмотки, её можно перемотать. Изношенные и сильно повреждённые ламели проточить, нарастить или впаять. К тому же не стоит браться за ремонт якоря, если вы неуверены в своих возможностях. Лучше его заменить или отнести на ремонт в мастерскую.

Чтобы заменить якорь, нужно разобрать дрель, вынуть его из статора и отсоединить от редуктора.

Видео: замена ротора дрели

Не сильно выработанный коллектор исправляется проточкой. Но если пластины стёрлись до пластмассовой основы или частично выгорели, то восстановление производится пайкой или гальваническим наращиванием.

Если коллектор был изношен полностью, то после пайки его хватит не более, чем на месяц активного использования. А не до конца повреждённые пластины после такого ремонта выдерживают несколько замен щёток и не выпаиваются. Вам понадобится нарезать медные пластины по размерам и впаять их с большим количеством припоя. Лишнее сточить напильником и отшлифовать.

При гальваническом наращивании восстановленная медь очень твёрдая.

Срок службы коллектора как у нового. Гальваническим наращиванием можно восстановить как полностью стёртый коллектор, так и частично повреждённые пластины. Восстановленный коллектор необходимо проточить и разделить пластины бормашиной или ножовочным полотном.

Перемотка якоря
  • Запишите или зарисуйте направление обмотки.
  • Ножовкой по металлу или кусачками удалите лобовые части обмотки.
  • Аккуратно, не повреждая пазовые изоляторы, выбейте стержни оставшихся частей обмотки с помощью молотка и металлического зубила.

    Надфилем удалите остатки пропитки. Посчитайте проводники в пазу и измерьте диаметр провода. Нарисуйте схему. Нарежьте из картона гильзы для изоляции и вставьте их в пазы.

    После намотки сварите выводы секций с пластинами коллектора. Проверьте обмотку тестером.

    Пропитайте обмотку эпоксидной смолой.

Ремонт статора

Проверка работоспособности статора мультиметром:

  • Поставьте режим сопротивления 200 Ом. Соедините щупы прибора с концами одной обмотки. Единица означает обрыв, а ноль — короткое замыкание между витками. Если показывает наличие сопротивления более 1,5 Ом, то проверяйте вторую обмотку. У обеих обмоток должно быть приблизительно одинаковое сопротивление.
  • Теперь необходимо проверить отсутствие пробоя на массу, то есть замыкание обмотки с металлическим корпусом статора. В мультиметре поставьте режим максимального сопротивления. Соедините один щуп с концом обмотки, другой щуп с металлическим корпусом статора. Единица говорит об отсутствии пробоя.

Повреждённую обмотку статора можно перемотать самостоятельно. Это намного легче перемотки якоря. Для качественной намотки катушек вам понадобится эмальпровод и электрокартон.


Замена подшипников якоря

У якоря два подшипника разного размера. Тот, что больше, находится со стороны крыльчатки. Подшипники снимаются специальным съёмником. Но если его нет, то нужно подвесить якорь на металлических пластинах так, чтобы подшипник был над пластинами, а якорь снизу. Постучите деревяшкой по валу, чтобы выбить его из подшипника.

Для опрессовки на валу нового подшипника используется длинная торцевая головка на ¼ дюйма.

    Возьмите головку и уприте её во внутреннюю обойму подшипника.

    Постучите по ней молотком.

    Оденьте металлический корпус редуктора на подшипник.

    Слегка постучите по нему молотком, чтобы он сел на место.

Если аккумулятор дрели не заряжается

Если батарея не держит заряд, разберите её. Она состоит из нескольких элементов питания. Проверьте тестером напряжение в каждом. Нерабочий элемент замените.

Проведите диагностику зарядного устройства:


Слетает опорная тарелка

Дрель можно использовать для шлифовки различных материалов с помощью специальных насадок. Для этого приобретается опорная тарелка.

Она может быть пластиковая или резиновая. Наждачная бумага на ней крепится двумя способами: на липучку или прижимной шайбой. У тарелок есть свои недостатки:


Поэтому лучше приобретать пластиковую опорную тарелку с прижимной шайбой. Либо с подвижным хвостовиком. Эти тарелки самые надёжные и удобны в эксплуатации.

Но если у вас оказалась резиновая тарелка, то её можно переделать.


Замена ударного механизма

Элементы редуктора ударной дрели:


При запуске дрели вращается двигатель и шпиндель. От шпинделя передаётся вращение большой шестерёнке редуктора. Когда включается удар, то вал углубляется в корпус редуктора, а зубчики соединяются и входят в зацепление. Вал вращается, и храповики отскакивают друг от друга. Образуется возвратно-поступательное движение. Когда включается работа дрели без удара, то сам переключатель играет роль ограничителя. Он не даёт валу опуститься в корпус редуктора настолько глубоко, чтобы эти зубчики касались друг друга. Существуют разновидности переключателей:

    В корпусе редуктора на самом переключателе стоит подшипник. При включении безударного режима вал упирается в этот подшипник.

    В некоторых дрелях нет подшипника, но на валу переключателя есть выемка. Когда вал попадает в неё при повороте переключателя, он проваливается и включается удар.

    В третьих моделях стоит планка переключателя с отверстием. Принцип действия такой же. При частом переключении режимов на планке образуется выработка, и удар перестаёт отключаться, так как вал в углублённом положении.

При износе ударного механизма узел подлежит замене.


Ремонт патрона дрели

Патроны, которые устанавливают на современные дрели, делятся на следующие типы:

    Быстрозажимной. Бывает одномуфтовый и двухмуфтовый, металлический и пластиковый. Замена оснастки происходит без помощи ключа. Имеет недостаток — не самая надёжная фиксация.

  1. Ключевой. Один из самых распространённых типов. Для закрепления оснастки вам потребуется ключ, которым крепко затягивается патрон в трёх отверстиях. Обычно используется в ударных дрелях, где шанс проворачивания сверла при работе значительно выше, чем у безударной дрели.
  2. Конус Морзе. Этот патрон универсален и очень надёжен. Оснастка сидит в нём, как влитая, и не проворачивается. На конус Морзе можно установить любой другой тип патрона с помощью переходника. Такой патрон не устанавливают на бытовые дрели.

Если вам понадобилось заменить патрон дрели, разожмите кулачки и проверьте наличие винта, которым патрон крепится к валу. Если он присутствует, его нужно выкрутить. Трудно откручиваемый винт обрабатывают аэрозолем WD-40 или тормозной жидкостью. Отверните сам патрон от вала. В случае с конусом Морзе патрон сбивается с вала киянкой или деревянной палкой. Насаживается аналогично.

Не любой патрон встанет на любую дрель. Патроны различаются размером и диаметром оснастки, которую они могут держать. Если внешний диаметр нового патрона будет больше, вы не сможете надеть на дрель дополнительную ручку. Проверьте соответствие резьбы патрона и резьбы шпинделя дрели. Для дрелей разного функционала патроны различны. Например, существуют патроны, которые подходят только для безударных дрелей или не могут работать при обратном вращении. А есть универсальные патроны, которые подходят ко всем типам дрели. Быстрозажимные и ключевые патроны с одинаковой резьбой взаимозаменяемы. Независимо от их размера. Если вам не нужно через патрон одевать дополнительную ручку, то такой вариант замены возможен.

От забивания строительного мусора в патрон оснастка плохо зажимается кулачками. Поэтому его необходимо разобрать и очистить. А повреждённые детали заменить. Особую сложность представляет разбор ключевого патрона.

Обойма посажена с натягом на втулку, поэтому будем использовать молоток и тиски.

    Спрячьте кулачки.

  1. Установите патрон на тиски так, чтобы втулка с кулачками смотрела вверх.
  2. Положите сверху металлическую пластину и ударьте молотком резким ударом. Втулка со всем содержимым уйдёт вниз.
  3. Снимите обойму и шайбу, состоящую из двух половинок. Извлеките кулачки. Пронумеруйте их и посадочные места на втулке, чтобы при сборке они сели в свои гнёзда.
  4. Проверьте целостность всех деталей. Повреждённые замените.

    Щёткой очистите детали от мусора. Промойте керосином или соляркой. Смажьте смазкой ШРУС. Она лучше Литола тем, что не пропускает влагу и предназначена для сильно трущихся механизмов.

  5. Поставьте обратно все детали. Наденьте обойму. Вставьте патрон в тиски, но теперь кулачками вниз. Кулачки должны быть спрятаны внутрь. Положите на основание втулки металлическую пластину и забейте её в обойму.

Дрель можно отремонтировать самостоятельно, изучив её устройство и принципы работы отдельных узлов.

Сегодня невозможно найти человека, который бы не знал о существовании электрической дрели. Многим приходилось пользоваться этим инструментом. Но как устроена эта незаменимая в хозяйстве вещь, известно далеко не каждому.

Внутри корпуса дрели расположен электродвигатель, система его охлаждения, редуктор, регулятор оборотов дрели. О работе регулятора оборотов дрели стоит поговорить несколько подробнее. Все детали во время работы изнашиваются, особенно подвержена этому процессу кнопка включения дрели. А с ней непосредственно связана система регулировки оборотов.

Назначение регулятора оборотов

Регулятор оборотов современной электрической дрели располагается внутри кнопки включения прибора. Достичь таких малых размеров позволяет микропленочная технология, по которой он собран. Все детали и сама плата, на которой расположены эти детали, отличаются малыми размерами. Основная деталь регулятора – симистор. Принцип его работы состоит в изменении момента замыкания цепи и включения симистора. Происходит это так:

  1. После включения кнопки симистор получает на свой управляющий электрод напряжение, имеющее синусоидальную форму.
  2. Симистор открывается, и ток начинает течь через нагрузку.

При большей амплитуде управляющего напряжения симистор включается раньше. Амплитуда управляется с помощью переменного резистора, который соединен с пусковым курком дрели. Схема подключения кнопки в разных моделях может быть немного разной. Только не стоит путать регулятор оборотов с устройством управления реверсом. Это совершенно разные вещи. Иногда они могут размещаться в разных корпусах. Регулятор оборотов может предусматривать подключение конденсатора и обоих проводов от розетки.

Вернуться к оглавлению

Использование дрели в качестве станка

Рисунок 1. Типовая схема регулятора оборотов дрели.

Ручная дрель может применяться нестандартно. На ее основе делают разнообразные станки: сверлильный, шлифовальный, циркулярный и другие. В таких станках функция регулирования оборотов является очень важной. У большинства бытовых дрелей обороты регулируются кнопкой пуска аппарата. Чем сильнее она нажата, тем выше обороты. Но фиксируются они только на максимальных значениях. Это в большинстве случаев может оказаться существенным недостатком.

Можно выйти из данной ситуации путем самостоятельного изготовления выносного варианта регулятора оборотов. В качестве регулятора вполне можно применить диммер, который обычно применяют для регулировки освещенности. Схема регулятора довольно проста и представлена на рис. 1. Для его изготовления нужно к розетке присоединить провода разной длины. Длинный провод другим концом присоединяется к вилке. Остальное собирается по схеме. Рекомендуется использовать дополнительный автоматический выключатель, который отключит устройство в случае аварии.

Самодельный регулятор оборотов готов. Можно выполнить пробный пуск. Если он работает нормально, можно поместить его в подходящего размера коробку и закрепить на станине будущего станка в удобном месте.

Вернуться к оглавлению

Ремонт кнопки с регулятором оборотов

Рисунок 2. Схема регулятора оборотов для микродрели.

Ремонт кнопки представляет собой довольно непростой процесс, требующий определенных навыков. При открытии корпуса некоторые детали могут просто выпасть и потеряться. Поэтому в работе нужна осторожность. В случае неполадок обычно выходит из строя симистор. Стоит эта деталь очень дешево. Разборка и ремонт происходят в следующем порядке:

  1. Разобрать корпус кнопки.
  2. Промыть и прочистить внутренности.
  3. Снять плату с находящейся на ней схемой.
  4. Выпаять сгоревшую деталь.
  5. Впаять новую деталь.

Разобрать корпус очень просто. Нужно отогнуть боковины и вывести крышку из фиксаторов. Делать все нужно аккуратно и осторожно, чтобы не потерять 2 пружинки, которые могут выскочить. Чистить и протирать внутренности рекомендуется спиртом. Зажимы-контакты в форме медных квадратиков выдвигаются из пазов, плата легко снимается. Сгоревший симистор обычно хорошо виден. Осталось выпаять его и впаять на его место новую деталь. Сборка регулятора производится в обратном порядке.

Как сделать схему регулятора скорости двигателя постоянного тока (50 В, 15 А)

Всем привет! Сегодня мы собираемся создать схему регулятора скорости двигателя постоянного тока, способную работать с двигателем постоянного тока 50 В и 15 А. Принципиальная схема, работа и компоненты, использованные при создании этого проекта, подробно описаны. Это наиболее полный контроллер скорости двигателя постоянного тока, который вы найдете в Интернете.

Вы можете посмотреть это видео для рабочей части проекта

Технические характеристики этого регулятора скорости двигателя постоянного тока:
  • Этот регулятор скорости принимает входное напряжение от 6 В до 50 В .
  • МАКС. выходной ток составляет 15 А при использовании подходящего радиатора,
  • Имеют защиту от перенапряжения затвора и
  • Защиту от обратного хода или скачков напряжения.

После подключения необходимого входа напряжения и двигателя к выходной клемме, скорость двигателя можно увеличить или уменьшить с помощью потенциометра.

Схема цепи регулятора скорости двигателя постоянного тока

Принципиальная схема регулятора скорости двигателя постоянного тока

Необходимые компоненты:
  • LM317 Регулятор напряжения
  • Таймер 555
  • IRF3205S n-канальный Mosfet
  • Конденсатор 330 мкФ (63 В)
  • Конденсатор 220 мкФ (63 В)
  • Конденсатор 47 мкФ (63 В)
  • Керамические конденсаторы 10 нФ X 3
  • 1 кОм резисторы X 2
  • резистор 330 Ом
  • 6.2 кОм резистор
  • 100-омный резистор
  • 1n4007 диоды X 3
  • 16 A диод Шоттки
  • 100 кОм потенциометр
  • 33-омный резистор
  • 10-вольтовый стабилитрон

Упрощение схемы контроллера скорости двигателя постоянного тока

На первый взгляд эта схема может показаться очень сложной, поэтому давайте упростим ее. Эта схема разделена на три основные части:

Регулятор напряжения или понижающий преобразователь

Генератор ШИМ.

Цепь переключения.

Теперь давайте разберемся с каждой частью по очереди. Я использую настольный источник питания для питания схемы. И установите напряжение около 12 В в качестве входного напряжения для регулятора скорости. Я использую осциллограф для анализа сигналов.

Для лучшего понимания я сначала прохожу через схему переключения:

ЦЕПЬ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ Цепь переключения регулятора скорости двигателя постоянного тока

Схема переключения используется для включения и выключения выхода с очень высокой частотой.Здесь для выполнения этой работы используется Mosfet.

Mosfet может переключать высокое выходное напряжение, подключенное между его стоком и истоком, если пороговое напряжение приложено к его затвору. Это пороговое напряжение обычно намного меньше, чем напряжение, которое может переключать Mosfet, или напряжение между стоком и истоком.

Также, когда напряжение на затворе Mosfet увеличивается сверх порогового напряжения затвора, все больше и больше тока протекает через сток к источнику.

Здесь предостережение : Пороговое напряжение — это напряжение, при котором полевой МОП-транзистор начинает немного проводить.Чтобы полевой МОП-транзистор проводил достаточно, чтобы управлять значительной нагрузкой, ему также необходимо дополнительное напряжение.

Таким образом, если двигатель постоянного тока подключен между затвором и истоком полевого МОП-транзистора, напряжение на нем и, следовательно, скорость можно контролировать, управляя напряжением затвора. А для этого нам понадобится переменное напряжение на затворе. Теперь на помощь приходит генератор PWM .

ЦЕПЬ ГЕНЕРАТОРА ШИМ Цепь генератора ШИМ регулятора скорости двигателя постоянного тока

Требуемое переменное напряжение на затворе может быть легко обеспечено с помощью напряжения ШИМ.ШИМ или широтно-импульсная модуляция — это метод, используемый для получения любого напряжения между 0 и максимумом входного напряжения. Это достигается переключением входного напряжения с определенной частотой и определенным рабочим циклом.

Предположим, у нас есть входное напряжение 5В. Это может быть либо 5 В, либо 0. Теперь, если он включается и выключается с очень высокой частотой, мы получаем прямоугольную форму волны.

Допустим, время включения составляет 50% от общего времени. Эти 50% называются рабочим циклом волны ШИМ, что дает нам конечное напряжение 2.5вольт. По мере увеличения времени включения или рабочего цикла общее напряжение увеличивается.

И когда рабочий цикл достигает 100%, мы получаем выход 5 вольт. Точно так же, когда он находится на уровне 0%, мы получаем выход 0 вольт. Это называется МОДУЛЯЦИЯ ШИРИНЫ ИМПУЛЬСА, поскольку мы модулируем ширину импульса, чтобы получить переменное напряжение.

Подробнее о ШИМ здесь: Подробнее о ШИМ

Форма волны ШИМ

Схема регулятора скорости здесь генерирует сигнал ШИМ с помощью таймера 555 IC .Эта ИС обеспечивает необходимое переменное напряжение на затворе полевого МОП-транзистора, работая в нестабильном режиме.

Теперь существует определенный предел входного напряжения ИС, который, несомненно, меньше предельного напряжения этого регулятора скорости.

Следовательно, чтобы обеспечить подходящее рабочее напряжение для микросхемы таймера 555, используется схема регулятора напряжения, которая подает фиксированное напряжение на микросхему. Для этого в схеме используется регулятор напряжения LM317 .

ЦЕПЬ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ Цепь регулятора напряжения регулятора скорости двигателя постоянного тока

Здесь используется стабилизатор напряжения LM317.Он обеспечивает переменное напряжение от 1,25 до 37 вольт. Он используется здесь из-за его нескольких преимуществ перед другими регуляторами напряжения, такими как Программируемое выходное напряжение , Высокий выходной ток , лучше линии и регулирование нагрузки.

Подробнее о регуляторах напряжения здесь: Подробнее о регуляторах напряжения

Как работает эта схема регулятора скорости?

Конденсатор емкостью 330 мкФ подключен к клеммам входного питания для сглаживания постоянного тока.За ним следует резистор на 330 Ом, включенный последовательно с конденсатором емкостью 47 мкФ , образующим фильтр нижних частот, который затем питает регулятор напряжения LM317.

Этот регулятор напряжения запрограммирован с использованием двух резисторов (R3 и R2) для обеспечения постоянного напряжения 9 вольт.

Стоит отметить, что для создания этого выходного сигнала 9 В падение напряжения должно быть более 2,5 В или входное напряжение должно быть не менее 11,5 В. Чтобы получить выходное напряжение, отличное от указанного, вам необходимо изменить значения этих резисторов в соответствии с формулой частоты, указанной в таблице данных.

VO = VREF (1 + R2 / R1) + (IADJ × R2)

Загрузите техническое описание LM317 отсюда: техническое описание LM317

Здесь R2 — 6.2k, а R1 — 1k. С г. идж. находится в диапазоне мкА, просто не обращайте на это внимания. Это дает нам выходное напряжение 9 вольт. Эти 9 вольт затем питают таймер 555 . Здесь мы используем таймер 555 в нестабильном режиме или в качестве генератора ШИМ.

ШИМ Напряжение, генерируемое таймером 555

№ контакта.1 микросхема заземлена. 2 и 6 соединены вместе, а также 4 и 8. Конденсатор 220 мкФ сглаживает поступающие 9 вольт.

Теперь резистор 1K , 2 диода 1N4007 , потенциометр 100k и конденсатор 10 нФ образуют RC-цепь зарядки-разрядки, вызывая выход ШИМ на третьем контакте таймера 555.

Этот выход ШИМ управляет затвором МОП-транзистора. Если вы хотите узнать больше о таймере 555 и о том, как он генерирует волну ШИМ, я предлагаю вам просмотреть массу отличных статей, доступных в Интернете.

Подробнее о 555 таймерах здесь: 555 Подробнее о таймере

Некоторые 555 проектов таймера с подробным объяснением: 555 Таймер проектов

Цепь зарядки-разрядки RC

Наиболее важным аспектом волны ШИМ является ее частота, и вот формула частоты таймера 555 для того же самого. Вы также можете рассчитать частоту вывода ШИМ с помощью онлайн-калькуляторов.

Частота = 1,44 / (R1 + 2 × R2) × C1 Гц

Загрузите техническое описание таймера 555 отсюда: техническое описание таймера 555

Калькулятор частоты ШИМ таймера 555: Калькулятор частоты таймера 555

Установка значения R1 (1 кОм), емкости (около 7 нФ из-за допуска и других факторов) и значения потенциометра, которое в моем случае составляет примерно 91 кОм в формуле, дает нам частоту 1100 Гц.

Конечно, это неточно из-за нескольких других факторов, которые влияют на схему. Фактическая частота составляет 1,3 кГц, которая почти постоянна для 0–100% рабочего цикла выходного сигнала ШИМ.

Этот выход ШИМ управляет затвором Mosfet , подключенным через резистор на 33 Ом. IRF3205S может выдерживать ток до 110 А при надлежащей системе охлаждения и достаточном напряжении на затворе. Предел напряжения между стоком и источником составляет максимум 55 В. тогда как напряжение между затвором и источником составляет максимум 20 В.

Источник полевого МОП-транзистора заземлен, сток подключен к одной клемме выхода, а другая клемма — к 12 В. Таким образом, двигатель подключается между + ve питания 12 В и стоком MOSFET .

Теперь, чтобы защитить полевой МОП-транзистор от скачков напряжения, вызванных двигателем, диод Шоттки подключен к двигателю или между стоком и плюсом источника питания 12 В.

Подробнее о обратных диодах можно узнать здесь: Основы обратноходовых диодов

Диоды Шоттки

, как правило, предпочтительны в обратных диодах, потому что они имеют самое низкое прямое падение (~ 0.2 В, а не> 0,7 В для малых токов) и способны быстро реагировать на обратное смещение (при повторном включении катушки индуктивности), или, другими словами, диоды Шоттки имеют эффективное мгновенное время обратного восстановления, следовательно, подходят для высокочастотных Приложения.

Регулятор скорости двигателя постоянного тока в действии Контроллер скорости двигателя постоянного тока в действии

Потенциометр контролирует скорость двигателя. А сигнал ШИМ, генерируемый таймером 555, отображается на осциллографе.Также могут быть измерены такие измерения, как рабочий цикл и Впик-пик .

Важные моменты

Для защиты от перенапряжения используйте стабилитрон между затвором и истоком МОП-транзистора, как указано на схеме.

Двигатель, которым я здесь управляю, рассчитан на 12 В и потребляет до 2 А при максимальной нагрузке, которая не такая уж большая нагрузка. Следовательно, частота ШИМ 1 кГц здесь подойдет, но для больших двигателей частота должна быть выше 15 кГц. И чтобы настроить частоту ШИМ, измените значение потенциометра или конденсатора, чтобы получить желаемую выходную частоту.Так что имейте это в виду при использовании больших нагрузок.

Контроллер скорости двигателя постоянного тока

| Доступна подробная принципиальная схема

Подпишитесь на обновления Отписаться от обновлений

Вот простая схема контроллера переменной скорости электродвигателя постоянного тока, которая может быть сконфигурирована для управления скоростью движения дворников ветрового стекла автомобилей.

Схема включает таймер NE555 (IC1), транзистор драйвера двигателя средней мощности BD239 (T1), переключающий транзистор BD249 (T2) большой мощности и несколько других дискретных компонентов.Он сконфигурирован для использования в автомобиле с отрицательной клеммой источника питания, подключенной к земле.

Цепь регулятора скорости двигателя

Здесь IC1 подключен как низкочастотный, автономный нестабильный мультивибратор с выходом контроллера скорости двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Компоненты R-C, такие как R1, VR1, R2 и C1, определяют частоту колебаний.

Potmeter VR1 работает как главный регулятор скорости двигателя. Компоненты R3, C3 и C4 развязывают питание постоянного тока генератора.Красный светодиод мигающего типа (LED1) используется для визуальной индикации включения питания. ’

Схема

контроллера скорости двигателя постоянного тока. Когда рычаг стеклоочистителя потенциометра VR1 находится в верхнем положении, конденсатор C1 заряжается через R1, R2 и D1 и выдает серию импульсов на выходе IC1 с длинной отрицательной и короткой положительной длительностью импульсов. Следовательно, скорость двигателя низкая. С другой стороны, когда рычаг стеклоочистителя VR1 находится в нижнем положении, C1 заряжается через R1, R2 и VR1 и разряжается через R2. Получающаяся в результате последовательность импульсов имеет длинную положительную и короткую отрицательную ширину импульсов.

Теперь двигатель вращается с высокой скоростью. Выход на выводе 3 микросхемы IC1 подается на транзистор T1, который, в свою очередь, управляет двигателем постоянного тока через высокомощный переключающий транзистор T2 с выбранной скоростью. Резистор R4 ограничивает базовый ток транзитора T2.

Диод D2, подключенный встречно параллельно с двигателем постоянного тока, ограничивает противоэд. генерируется вращением мотора. Конденсатор С5 подавляет паразитные колебания.

Строительство и испытания

Схема управления двигателем может питаться от источника постоянного тока 12 В непосредственно от аккумуляторной батареи автомобиля.Для удобства и безопасности поместите его в небольшой металлический шкаф. Для строительства подойдет верборд средних размеров.

Используйте качественный DIP-разъем для IC1. Наконец, не забудьте добавить подходящий радиатор для транзистора T2.

Типы двигателей постоянного тока

  1. Матовый мотор
  2. Бесщеточный двигатель
  3. Серводвигатель

Применение двигателей постоянного тока

  1. Малогабаритные двигатели постоянного тока используются в инструментах, игрушках и различной бытовой технике.
  2. Крупногабаритные двигатели постоянного тока используются в производственных подразделениях, электромобилях и лифтах.

Статья была впервые опубликована в декабре 2007 г. и обновлена ​​18 сентября 2020 г.
Схема регулятора скорости двигателя

постоянного тока с использованием NE555.

Цепь управления двигателем постоянного тока с использованием NE555

Вы знакомы со всеми областями применения схем таймера 555? Если нет, мы можем вам помочь. Все мы знаем, что для лучшего понимания лучший источник — это аутентифицированная книга по этому вопросу.CircuitsToday представляет собой интернет-магазин, в котором есть обзоры 3 книг, которые считаются лучшими в предоставлении основ и приложений для микросхемы таймера 555. Мы их подробно рассмотрели. Вы можете проверить их и купить здесь: — 3 великие книги для изучения схем и проектов таймера 555.

Описание.

Здесь показана простая схема контроллера двигателя постоянного тока с использованием NE555. Здесь опубликовано множество схем управления скоростью двигателя постоянного тока, но это первая схема, в которой используется микросхема таймера NE555.Помимо управления скоростью двигателя, с помощью этой схемы также можно изменить его направление вращения.

Схема ШИМ на основе таймера NE555 является сердцем этой схемы. NE555 подключен как нестабильный мультивибратор, рабочий цикл которого можно регулировать, изменяя POT R1. Выход IC1 связан с базой транзистора Q1, который управляет двигателем в соответствии с сигналом ШИМ, доступным на его базе. Чем выше рабочий цикл, тем выше будет среднее напряжение на двигателе, что приведет к более высокой скорости двигателя и наоборот.Изменение направления двигателя постоянного тока достигается с помощью переключателя DPDT S1, который при применении просто переключает полярность, приложенную к двигателю.

Принципиальная схема контроллера двигателя постоянного тока.

Контроллер двигателя постоянного тока с использованием NE555

Примечания.

  • Схема может быть собрана на плате Vero или на печатной плате.
  • Используйте 12 В постоянного тока для питания ИС.
  • Вм — источник питания для двигателя, и его значение зависит от номинального напряжения двигателя.В любом случае максимальное напряжение Vceo для BD139 составляет 80 В, поэтому напряжение Vm не должно превышать 80 В.
  • Максимальный ток коллектора, с которым может работать BD139, составляет 1,5 А, поэтому не используйте двигатель, потребляющий ток более 1,5 А.
  • Для BD139 необходим радиатор.

Несколько других схем управления скоростью двигателя постоянного тока, которые могут вас заинтересовать:

1. Контроллер шагового двигателя

2. Цепь управления скоростью двигателя с ШИМ

3.Регулятор скорости сверла для печатных плат

Цепь управления скоростью двигателя ШИМ

со схемой для двигателя постоянного тока

В этом руководстве по проекту мы создаем схему ШИМ-управления скоростью двигателя с использованием двух цифровых ИС. Мы опубликовали различные типы схем ШИМ, скажем, от базового ШИМ с использованием микросхемы NE 555 до значительно продвинутого ШИМ с использованием микроконтроллеров, таких как AVR , 8051 и платы Arduino .

ШИМ — это в основном широтно-импульсная модуляция, и если вы новичок в этом, просмотрите наши основные руководства — ШИМ и другие статьи о ШИМ .

Описание

H Это простая схема ШИМ-контроллера скорости двигателя , которая может использоваться для изменения скорости маломощных двигателей постоянного тока. Изменение скорости достигается за счет изменения рабочего цикла импульса, подаваемого для привода двигателя. Из двух затворов IC CD40106B, N1 подключен как инвертирующий нестабильный мультивибратор триггера Шмитта для генерации импульсов, а N2 как инвертирующий буфер для управления транзистором во время положительных циклов на базе.Рабочий цикл устанавливается резистором R2. R1 ограничивает базовый ток транзистора SL 100. Схема идеальна для управления игрушечными двигателями, ручными мини-вентиляторами, небольшими воздуходувками и т. Д.

Схема цепи управления скоростью двигателя PWM со списком деталей. Принципиальная схема управления скоростью двигателя с ШИМ

Примечания.
  • Изменяя коэффициент заполнения R2, ​​можно изменять от 0% до 100%.
  • Для идентификации штырей SL 100 штифт, который соединен с корпусом, является коллектором, штифт рядом с выемкой — эмиттером, а оставшийся штифт — базой.

У нас есть другие схемы управления двигателем, которые вы можете прочитать, пожалуйста, посмотрите ниже:

1. Цепь ШИМ-регулятора скорости двигателя

2. Контроллер шагового двигателя

3. Вентилятор с регулируемой температурой

4. Двунаправленный двигатель

5. Цепь драйвера шагового двигателя

электрическая схема регулятора скорости мотора ВЕНТИЛЯТОРА ДК 12в, цепь управления

скорости вентилятора ДК

Цепь регулятора скорости вентилятора постоянного тока

Модуляция — это процесс изменения параметра несущего сигнала в соответствии с мгновенным значением сигнала сообщения.Метод модуляции используется для кодирования сообщения в импульсный сигнал.

Сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) — это метод генерации аналогового сигнала с использованием цифрового источника. Сигнал ШИМ состоит из двух основных компонентов, которые определяют его поведение — рабочего цикла и частоты. Рабочий цикл описывает количество времени, в течение которого сигнал находится в высоком (включенном) состоянии, в процентах от общего времени, необходимого для завершения одного цикла. Частота определяет, как быстро ШИМ завершает цикл (т.е.е. 1000 Гц будет 1000 циклов в секунду), и, следовательно, насколько быстро он переключается между высоким и низким состояниями. При включении и выключении цифрового сигнала с достаточно высокой скоростью и с определенным рабочим циклом выход будет вести себя как аналоговый сигнал постоянного напряжения при подаче питания на устройства.

• Термин рабочий цикл описывает отношение времени «включения» к регулярному интервалу или «периоду» времени; низкий рабочий цикл соответствует низкой мощности, потому что большую часть времени питание отключено.Рабочий цикл выражается в процентах, при 100% включенном состоянии.

Метод ШИМ — отличный метод управления мощностью, подаваемой на нагрузку, без потери мощности.

• Среднее выходное напряжение составляет , пропорционально и времени включения рабочего цикла .

Сигналы

PWM используются для широкого спектра приложений управления. В основном они используются для управления двигателями постоянного тока, но также могут использоваться для управления клапанами, насосами, гидравликой и другими механическими деталями.Частота, на которой должен быть установлен сигнал ШИМ, будет зависеть от приложения и времени отклика системы, на которую подается питание. Ниже приведены несколько приложений и некоторые типичные минимальные требуемые частоты ШИМ:

  • Нагревательные элементы или системы с малым временем отклика: 10-100 Гц или выше
  • Электродвигатели постоянного тока: 5-10 кГц и выше
  • Источники питания или усилители звука: 20-200 кГц или выше

Ниже приведены преимущества и недостатки управления скоростью двигателя постоянного тока с помощью ШИМ:

Преимущества

  • Потребление мощности на двигатель очень меньше
  • За счет тепла меньше энергии уменьшается
  • Позволяет управлять точным двигателем
  • КПД до 90%
Недостатки
Обязательно прочтите Что такое 555 Tmer
  • Схема широтно-импульсной модуляции сложная
  • Радиочастотный интерфейс
  • Скачки напряжения

Вот некоторая принципиальная схема регулятора вентилятора постоянного тока с использованием метода ШИМ.

С помощью этого метода плавное регулирование скорости двигателя постоянного тока при незначительном уровне шума

BY с использованием этой схемы. Вы можете контролировать скорость вентилятора постоянного тока, настраивая переменное сопротивление регулятора громкости (потенциометр). Эти схемы основаны на таймере 555.

Цепь 1. (Протестировано на ВЕНТИЛЯТОРЕ постоянного тока 12 В, 1 А)

используйте не менее 470K POT (потенциометр регулировки громкости) для установки требуемой скорости

Компоненты схемы 1

• IC 555-1

• Диод

1N4148-1

1N4007-1

• Конденсатор

0.01нф (100) -1

• Рсистор

110 кОм-1

10 кОм-1

220 Ом -1

Потенциометр — 500 кОм-1

• МОП-транзистор

IRFZ44N -1

• Двигатель постоянного тока

12В 1А-1

Testing DEMO Video OF DC Motor / FAN Speed ​​Regulator (контур 1)

Скачать макет печатной платы

Это другая принципиальная схема регулятора скорости вентилятора постоянного тока.(Проверено на двигателе 12 В)

Контур 3.

Контроллер двигателя постоянного тока с использованием таймера 555 и полевого МОП-транзистора IRFZ540

Также прочтите — Как сделать светодиодный индикатор для переменного тока 220 В

Также читается — Самодельная схема инвертора от 12 В до 220 В переменного тока

AB-026: Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

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 какой-либо датчик скорости, обычно устанавливаемый на валу двигателя. Некоторые из наших двигателей постоянного тока и мотор-редукторов имеют задние валы специально для этой цели, например, 212-109.

Система управления с обратной связью для скорости двигателя постоянного тока

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

Оптические датчики

-го обычно используются с цифровыми контроллерами, в то время как аналоговые схемы часто используют 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.

Связаться

Поговорите с членом нашей команды.


Каталог двигателей

Ищете нашу продукцию?

Надежные и экономичные миниатюрные механизмы и двигатели, отвечающие вашим требованиям.

Эквивалентная схема электродвигателя постоянного тока с щеткой

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 невозможно измерить обратную ЭДС напрямую, нам необходимо рассчитать ее по следующему уравнению: 𝑉𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 + (𝐼𝑎 × 𝑅𝑎)

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 щеточного двигателя 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: 𝑉𝑎 = 𝐼𝑎 × 𝑅𝑎𝑉𝑠 = 𝐼𝑎 × 𝑅𝑠𝑅𝑠 = 𝑅𝑎𝑉𝑠 = 𝑉𝑎

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 предпочтительно 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: = 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙 × 𝑅𝑎𝑅𝑎 = 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑅𝑎 = 1,2𝑉100𝑚𝐴𝑅𝑎 = 12 Ом

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.𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑎 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓

Мы можем рассчитать напряжение обратной ЭДС, вычитая удвоенное падение напряжения на последовательном резисторе из напряжения питания. = 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦– (2 × 𝑉𝑠)

Чтобы уменьшить потери мощности, мы можем использовать более низкое последовательное сопротивление, 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 включенных электродвигателя M и резистора Rs .Левая ножка — это 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 нулевым. Это происходит до тех пор, пока соотношение между R1 и R2 такое же, как Rs и Ra : 𝑅2𝑅1 = 𝑅𝑎𝑅𝑠

ч — коэффициент усиления нашего моста: ℎ = 𝑅1𝑅2 = 𝑅𝑠𝑅𝑎

Если мы выведем двигатель из состояния остановки, напряжение обратной ЭДС пропорционально скорости: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑘𝑒 × 𝑛

, где кэ, — 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 связано с тем, что идеальные двигатели игнорируют сопротивление воздуха и трение в подшипниках. Напряжение на скорости холостого хода: 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 = 𝑘𝑒 × 𝑛𝑁𝐿

Отсюда Vbemf может быть подписано как: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝑛𝑛𝑁𝐿 = 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾

Где K — коэффициент пропорциональности между Vbemf и V_rpm в нашей схеме.

Теперь мы можем составить систему уравнений для нашей схемы:

Текущие уравнения

Решение для I5 : 𝐼5 = ℎ (ℎ + 1) 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾2ℎ (𝑅𝑎 + 𝑅2) + (ℎ + 1) 2 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑

Таким образом, выходное напряжение равно: 𝑉𝑟𝑝𝑚 = 𝐼5 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 = ℎ (ℎ + 1) × 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾2ℎ (𝑅𝑎 + 𝑅2) + (ℎ + 1) 2 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑

А для работы без нагрузки: 𝑉𝑟𝑝𝑚 = ℎℎ + 1 × 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 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.Это зависит от h , и при увеличении выходное напряжение также увеличивается.

Как упоминалось ранее, сопротивление якоря будет изменяться в зависимости от температуры, что приводит к разбалансировке моста и влиянию на выход 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 регуляторов 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 ИС 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 схема 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 мотора

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, а также увеличивается выходное напряжение усилителя. Более высокое напряжение усилителя вызывает более высокий ток двигателя, что увеличивает крутящий момент двигателя. Регулировка скорости может быть достигнута путем добавления шунтирующего резистора — напряжение между точками A и B всегда равно опорному напряжению, поэтому легко контролировать дополнительный ток, добавленный к Rt .

Эта схема будет сбалансирована, когда напряжение двигателя равно сумме напряжений на Rt и Rs ( Vref ). Уравнение установившегося состояния: 𝐼𝑚 × 𝑅𝑚 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝐼𝑚𝐾 + 𝑉𝑟𝑒𝑓

Отсюда уравнение для обратной ЭДС: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + (1 + 1𝐾) × 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝑅𝑇𝐾 – 𝑅𝑚 × 𝐼𝑚

Предположим: 𝐾 × 𝑅𝑚 = 𝑅𝑇

, то количество оборотов, определяемое Vbemf , составляет: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + 𝑅𝑇 × (1 + 1𝐾) × 𝐼𝑠

Важно, чтобы во всех случаях Rt было меньше, чем K x Rm , иначе цепь будет чрезмерно компенсированной и нестабильной.

Аналоговый регулятор скорости с отрицательным сопротивлением

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

В этом случае мы используем операционный усилитель для управления скоростью, поэтому наше сопротивление R_load будет на тысячи больше, чем другое сопротивление в этой цепи, и его снова можно не использовать.

Из предыдущего раздела мы знаем, что напряжение источника питания не изменилось 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 , чтобы обеспечить стабилизацию 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. Хорошо 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 частей на миллион. Этот резистор следует размещать как можно ближе к двигателю, чтобы поддерживать тот же 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 создают опорное напряжение, напряжение на эмиттере T1 всегда ниже, чем напряжение на выводах 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 с частотной компенсацией, 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 специализированным IC

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

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 = 40𝑅1 = 𝐾 × 𝑅𝑚

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 = 40𝑅1 = 𝐾 × 𝑅𝑚

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, = 10 Ом
  • Входное напряжение без нагрузки при скорости 2400 об / мин, 𝑉𝑚 = 3,87𝑉
  • Ток без нагрузки при скорости 2400 об / мин, 𝐼𝑚 = 23𝑚𝐴

Мы можем рассчитать падение напряжения на внутреннее сопротивление как: 23𝑚𝐴 × 10Ω = 0,23𝑉

, и мы также можем рассчитать Vbemf как: 3,87𝑉 − 0,23𝑉 = 3,65𝑉

В установившемся состоянии, когда цепь сбалансирована, уравнение цепи имеет следующий вид: × 𝑅𝑚 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑅1 × (𝐼𝑅2𝑅3 + 𝐼𝑅2𝑅3 + 𝐼𝑚𝐾 + 𝑉𝑟𝑒𝑓

Из этого уравнения мы можем вычислить обратную ЭДС: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + 𝑅1 × (1 + 140) × 𝐼𝑅2𝑅3

Как мы знаем из даташита Vref = 1V, поэтому: 𝐼𝑅2𝑅3 = 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 – 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅1 × (1 + 140)

Для нашего мотора имеем: 𝐼𝑅2𝑅3 = 3.64–1390 × (1 + 140) 𝐼𝑅2𝑅3 = 0,0051𝐴 = 5,1𝑚𝐴

С помощью этого значения мы можем рассчитать последовательное сопротивление R2 и R3 : 𝐼𝑅2𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅2 + 𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝐼𝑅2𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 195 Ом

Мы можем использовать постоянный стандартный резистор 150 Ом плюс потенциометр 100 Ом, что дает нам диапазон для точной настройки. Расчетные значения являются приблизительными, в реальной цепи ток внутреннего источника опорного напряжения также является значительным (между 0,8 — 2 мА для AN6651), это приведет к изменению 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.

132-100 и AN6651 Цепь регулятора скорости
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 — это работа при низком напряжении, благодаря использованию опорного сигнала с малой шириной запрещенной зоны. Использование этого дискретного компонента минимизирует размер схемы, что идеально подходит для современных небольших корпусов.

В этой схеме компенсационное напряжение снимается с последовательного резистора R8 , значение которого меньше внутреннего сопротивления двигателя для уменьшения потерь мощности. Вторая опора моста состоит 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
на основе ОУ стабилизации скорости вращения двигателя

Контроллер скорости на транзисторах

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 составляет 1,2 В, и D1 работает как опорное напряжение. Обратная ЭДС двигателя больше опорного напряжения — в зависимости от R2 , R3 и R4 делитель напряжения :

  1. Во-первых, нам нужно установить коэффициент делителя напряжения, наше опорное напряжение составляет 1,2 В, а когда желаемая обратная ЭДС составляет 3,6 В, делитель напряжения R2 , R3 и R4 должен иметь коэффициент: 3.61.2 = 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 наш коэффициент делителя напряжения, выбрать R6 и R8 легко. Нам нужно иметь такое же соотношение между делителем напряжения и 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:

Двухтранзисторный регулятор скорости двигателя
Трехтранзисторный регулятор скорости двигателя

Эта схема работает по тем же правилам, что и предыдущая версия с двумя транзисторами, но основным улучшением является увеличение коэффициента усиления для опорного напряжения транзистором Q2 . Это позволяет нам использовать источник опорного напряжения с малой шириной запрещенной зоны, который более стабилен, чем стандартные диоды.Еще одним улучшением по сравнению с добавлением Q2 является 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 : 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 𝑉𝑏𝑔𝑟𝑒𝑓 + 𝑉𝑏𝑒 = 1,2𝑉 + 0,7𝑉 = 1,9𝑉

.

Если нам нужно, чтобы 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, как R2 , R3 и R4 делителя напряжения (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.

Управление частотой вращения двигателя с помощью обратной ЭДС в режиме переключения аналоговой цепи

Этот контроллер состоит из модулятора ШИМ, 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 Вм равно к Vbemf , который пропорционален 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, определяемой 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 хранения состоит из C3 , R10 , D2 , Q1 , R13 . Когда двигатель запитан от T1 , Q2 включен, а узел R13 и D2 замкнут на землю, что не позволяет ему сделать выборку, когда на двигатель подается напряжение Vcc. Диод D2 предотвращает разряд C3 при включенном Q1 .

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 ). При увеличении обратной ЭДС 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 5𝑅5 + 𝑅10, а постоянная времени определяется параметрами 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 изменить время заряда / разряда C3 .

Диапазон изменения рабочего цикла ШИМ (от приложенного напряжения ошибки) определяется соотношением от 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 должен использоваться для широкого диапазона. 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

Информационный бюллетень

Подпишитесь, чтобы получать новые блоги, тематические исследования и ресурсы — прямо на ваш почтовый ящик.


Узнать больше

Ресурсы и руководства

Ознакомьтесь с замечаниями по применению наших продуктов, руководствами по дизайну, новостями и тематическими исследованиями.

Примеры из практики

Изучите нашу коллекцию тематических исследований, примеры нашей продукции в различных областях применения.

Прецизионные микроприводы

Нужен ли вам компонент двигателя или полностью проверенный и протестированный сложный механизм — мы всегда готовы помочь. Узнайте больше о нашей компании.

Подано в: С тегами:

Зачем и как контролировать скорость вращения вентилятора для охлаждения электронного оборудования

Введение

Растет интерес к интегральным схемам для управления скоростью охлаждающих вентиляторов в персональных компьютерах и другом электронном оборудовании. Компактные электрические вентиляторы дешевы и используются для охлаждения электронного оборудования более полувека. Однако в последние годы технология использования этих вентиляторов значительно изменилась.Эта статья расскажет, как и почему произошла эта эволюция, и предложит некоторые полезные подходы для дизайнера.

Выработка и отвод тепла

В электронике, особенно потребительской электронике, наблюдается тенденция к выпуску небольших продуктов с улучшенными комбинациями функций. Следовательно, многие электронные компоненты превращаются в очень маленькие форм-факторы. Наглядный пример — ноутбук. Тонкие и «облегченные» ноутбуки значительно уменьшились в размерах, но их вычислительная мощность сохранилась или увеличилась.Другие примеры этой тенденции включают проекционные системы и телевизионные приставки. Что общего у всех этих систем, помимо значительно меньшего — и все еще уменьшающегося — размера, так это то, что количество тепла, которое они должны рассеивать, не уменьшается; часто увеличивается! В портативном ПК большая часть тепла генерируется процессором; в проекторе большая часть тепла генерируется источником света. Это тепло нужно отводить тихо и эффективно.

Самый тихий способ отвода тепла — использование пассивных компонентов, таких как радиаторы и тепловые трубки.Однако во многих популярных продуктах бытовой электроники этого оказалось недостаточно — к тому же они довольно дороги. Хорошая альтернатива — активное охлаждение, введение вентилятора в систему для создания воздушного потока вокруг корпуса и тепловыделяющих компонентов, эффективного отвода тепла из системы. Однако вентилятор является источником шума. Это также дополнительный источник энергопотребления в системе — очень важное соображение, если питание должно подаваться от батареи. Вентилятор также является еще одним механическим компонентом системы, что не является идеальным решением с точки зрения надежности.

Регулировка скорости — один из способов ответить на некоторые из этих возражений против использования вентилятора — может иметь следующие преимущества:

  1. Работа вентилятора медленнее снижает уровень шума, который он излучает,
  2. , если вентилятор работает медленнее, он может снизить потребляемую мощность,
  3. , работающий медленнее вентилятора, увеличивает его надежность и срок службы.

Существует множество различных типов вентиляторов и способов управления ими. Мы обсудим здесь различные типы вентиляторов, а также преимущества и недостатки используемых сегодня методов управления.Один из способов классифицировать поклонников:

  1. 2-проводные вентиляторы
  2. Вентиляторы 3-х проводные
  3. Вентиляторы 4-х проводные.

Здесь обсуждаются следующие методы управления вентиляторами:

  1. без управления вентилятором
  2. управление вкл / выкл
  3. линейное (постоянное) управление
  4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
  5. управление высокочастотным вентилятором.

Типы вентиляторов

Двухпроводный вентилятор имеет клеммы питания и заземления.Трехпроводной вентилятор имеет питание, массу и тахометрический выход («тахометр»), который выдает сигнал с частотой, пропорциональной скорости. Четырехпроводной вентилятор имеет питание, массу, выход тахометра и вход привода ШИМ. Короче говоря, ШИМ использует относительную ширину импульсов в последовательности двухпозиционных импульсов для регулировки уровня мощности, подаваемой на двигатель.

Двухпроводный вентилятор управляется регулировкой постоянного напряжения или ширины импульса в низкочастотной ШИМ. Однако при наличии всего двух проводов сигнал тахометра не всегда доступен.Это означает, что нет никаких указаний относительно того, насколько быстро вентилятор работает — или действительно, работает ли он вообще. Эта форма управления скоростью разомкнутый контур .

3-проводным вентилятором можно управлять с помощью того же привода, что и для 2-проводных вентиляторов — регулируемым постоянным током или низкочастотным ШИМ. Разница между 2-проводными вентиляторами и 3-проводными вентиляторами заключается в наличии обратной связи от вентилятора для регулирования скорости с обратной связью. Сигнал тахометра показывает, работает ли вентилятор и его скорость.

Сигнал тахометра, управляемый постоянным напряжением, имеет прямоугольную форму на выходе, очень похожую на «идеальный тахометр» на Рисунке 1. Он всегда действителен, поскольку на вентилятор постоянно подается питание. Однако при низкочастотной ШИМ тахометр действителен только тогда, когда на вентилятор подается питание, то есть во время фазы импульса на . Когда привод ШИМ переключается на фазу off , внутренняя схема генерации сигнала тахометра вентилятора также отключается. Поскольку выходной сигнал тахометра обычно исходит от открытого стока, он будет иметь высокий уровень, когда привод ШИМ находится в положении от , как показано на рисунке 1.Таким образом, в то время как идеальный тахометр отражает фактическую скорость вентилятора, ШИМ-привод фактически «прерывает» выходной сигнал тахометра и может давать ошибочные показания.

Рис. 1. Форма выходного сигнала тахометра в 3-проводных вентиляторах — идеальный вариант и с ШИМ-управлением.

Чтобы быть уверенным в правильности считывания скорости вращения вентилятора при ШИМ-регулировании, необходимо периодически переключать вентилятор на , чтобы получить полный цикл тахометра. Эта функция реализована в ряде контроллеров вентиляторов Analog Devices, таких как ADM1031 и ADT7460.

В дополнение к сигналам питания, заземления и тахометра, 4-проводные вентиляторы имеют вход ШИМ, который используется для управления скоростью вентилятора. Вместо того, чтобы переключать питание всего вентилятора на и на , переключается только питание катушек возбуждения, что делает информацию тахометра доступной постоянно. Включение и выключение катушек создает некоторый коммутационный шум . При работе катушек с частотой более 20 кГц шум перемещается за пределы слышимого диапазона, поэтому типичные сигналы привода вентилятора ШИМ используют довольно высокую частоту (> 20 кГц).Еще одно преимущество 4-проводных вентиляторов заключается в том, что скорость вращения вентилятора можно регулировать на уровне 10% от полной скорости вентилятора. На рисунке 2 показаны различия между 3-проводными и 4-проводными схемами вентилятора.

Рисунок 2. 3- и 4-проводные вентиляторы.

Управление вентилятором

Нет управления: Самый простой способ управления вентилятором — вообще не использовать его; просто запускайте вентилятор соответствующей мощности на полной скорости 100% времени. Основными преимуществами этого являются гарантированное безотказное охлаждение и очень простой внешний контур.Однако, поскольку вентилятор всегда включен, его срок службы сокращается, и он потребляет постоянное количество энергии, даже если охлаждение не требуется. Кроме того, его непрекращающийся шум может раздражать.

Включение / выключение: Следующий простейший метод управления вентилятором — термостатический, или двухпозиционное управление . Этот метод также очень легко реализовать. Вентилятор включается только тогда, когда необходимо охлаждение, и выключается на остальное время. Пользователь должен установить условия, при которых необходимо охлаждение — обычно, когда температура превышает предварительно установленный порог.

Analog Devices ADM1032 — идеальный датчик для управления включением / выключением вентилятора с использованием заданного значения температуры. У него есть компаратор, который выдает выходной сигнал THERM — обычно высокий , но переключает низкий , когда температура превышает программируемый порог. Он автоматически переключается обратно на high , когда температура падает на заданное значение ниже предела THERM. Преимущество этого программируемого гистерезиса заключается в том, что вентилятор не включается / выключается постоянно, когда температура приближается к пороговому значению.На рисунке 3 показан пример схемы, использующей ADM1032.

Рисунок 3. Пример схемы включения / выключения.

Недостатком включения / выключения является то, что он очень ограничен. Когда вентилятор переключается с на , он сразу же начинает раскручиваться до полной скорости, что раздражает и слышно. Поскольку люди быстро привыкают к звуку вентилятора, его выключение также очень заметно. (Его можно сравнить с холодильником на вашей кухне. Вы не замечали шума, который он производил, пока он не выключился.) Так что с акустической точки зрения управление включением / выключением далеко не оптимально.

Линейное управление: на следующем уровне управления вентилятором, линейное управление , напряжение, подаваемое на вентилятор, является переменным. Для более низкой скорости (меньшее охлаждение и более тихая работа) напряжение уменьшается, а для более высокой скорости оно увеличивается. У отношений есть ограничения. Рассмотрим, например, вентилятор на 12 В (максимальное номинальное напряжение). Такому вентилятору для запуска может потребоваться минимум 7 В. Когда он действительно начнет вращаться, он, вероятно, будет вращаться примерно на половину своей полной скорости при подаче напряжения 7 В.Из-за необходимости преодоления инерции напряжение, необходимое для запуска вентилятора, выше, чем напряжение, необходимое для его вращения. Так как напряжение, подаваемое на вентилятор, уменьшается, он может вращаться с меньшей скоростью, скажем, до 4 В, после чего он остановится. Эти значения будут отличаться от производителя к производителю, от модели к модели и даже от вентилятора к вентилятору.

ИС линейного управления вентиляторами ADM1028 от Analog Devices имеет программируемый выход и практически все функции, которые могут потребоваться для управления вентиляторами, включая возможность точного взаимодействия с термочувствительным диодом, предусмотренным на микросхемах, таких как микропроцессоры, которые составляют большая часть рассеивания в системе.(Назначение диода — обеспечить быструю индикацию критических температур перехода, избегая всех тепловых задержек, присущих системе. Он позволяет немедленно инициировать охлаждение при повышении температуры кристалла.) Для сохранения потребляемой мощности ADM1028, как минимум, работает при напряжении питания от 3,0 В до 5,5 В с выходным напряжением + 2,5 В.

Вентиляторы

на 5 В позволяют регулировать скорость только в ограниченном диапазоне, поскольку их пусковое напряжение близко к уровню 5 В на полной скорости.Но ADM1028 можно использовать с 12-вольтовыми вентиляторами, применив простой повышающий усилитель со схемой, подобной показанной на рисунке 4.

Рис. 4. Схема наддува для управления вентилятором 12 В с использованием выходного сигнала ЦАП ADM1028 с линейным управлением вентилятором.

Основным преимуществом линейного управления является его бесшумность. Однако, как мы уже отметили, диапазон регулирования скорости ограничен. Например, вентилятор на 12 В с диапазоном управляющего напряжения от 7 В до 12 В может работать на половинной скорости при 7 В. Еще хуже обстоит дело с вентилятором на 5 В.Обычно для запуска 5-вольтовых вентиляторов требуется 3,5 В или 4 В, но при этом напряжении они будут работать почти на полной скорости с очень ограниченным диапазоном регулирования скорости. Но работа при 12 В с использованием схем, подобных показанной на рисунке 4, далека от оптимума с точки зрения эффективности. Это связано с тем, что повышающий транзистор рассеивает относительно большое количество энергии (когда вентилятор работает при 8 В, падение 4 В на транзисторе не очень эффективно). Требуемая внешняя цепь также относительно дорога.

ШИМ-управление : Преобладающим методом, который в настоящее время используется для управления скоростью вращения вентилятора в ПК, является низкочастотное ШИМ-управление . При таком подходе напряжение, подаваемое на вентилятор, всегда либо нулевое, либо полное, что позволяет избежать проблем, возникающих при линейном управлении при более низких напряжениях. На рисунке 5 показана типичная схема управления, используемая с выходом ШИМ от терморегулятора ADT7460.

Рисунок 5. Схема низкочастотного ШИМ-привода вентилятора.

Основным преимуществом этого метода привода является то, что он простой, недорогой и очень эффективный, поскольку вентилятор либо полностью на , либо полностью на .

Недостатком является то, что информация о тахометре прерывается управляющим сигналом ШИМ, поскольку питание не всегда подается на вентилятор. Информация о тахометре может быть получена с помощью метода, называемого растяжения импульсов — включения вентилятора на достаточно долгое время для сбора информации о тахометре (с возможным увеличением слышимого шума). На рис. 6 показан случай растяжения импульса.

Рисунок 6. Растяжение импульса для сбора тахометрической информации.

Еще один недостаток низкочастотной ШИМ — коммутационные шумы.При постоянном включении и выключении фанкойлов может присутствовать слышимый шум. Чтобы справиться с этим шумом, новейшие контроллеры вентиляторов Analog Devices предназначены для работы вентилятора с частотой 22,5 кГц, что находится за пределами слышимого диапазона. Схема внешнего управления проще с высокочастотной ШИМ, но ее можно использовать только с 4-проводными вентиляторами. Хотя эти вентиляторы появились на рынке относительно недавно, они быстро становятся все более популярными. На рисунке 7 изображена схема, используемая для высокочастотной ШИМ.

Рисунок 7. Схема управления вентилятором с высокочастотной ШИМ.

ШИМ-сигнал напрямую управляет вентилятором; приводной полевой транзистор встроен в вентилятор. Уменьшая количество внешних компонентов, этот подход значительно упрощает внешнюю схему. Поскольку управляющий сигнал ШИМ подается непосредственно на катушки вентилятора, электроника вентилятора всегда включена, а сигнал тахометра всегда доступен. Это устраняет необходимость в растягивании импульсов и создаваемых им шумах. Коммутационный шум также устраняется или значительно снижается, поскольку катушки переключаются с частотой за пределами слышимого диапазона.

Резюме

С точки зрения акустического шума, надежности и энергоэффективности наиболее предпочтительным методом управления вентилятором является использование высокочастотного (> 20 кГц) ШИМ-привода.

Помимо устранения необходимости зашумленного растяжения импульсов и коммутационного шума, связанного с низкочастотной ШИМ, он имеет гораздо более широкий диапазон управления, чем линейное управление. При использовании высокочастотной ШИМ вентилятор может работать со скоростью до 10% от полной скорости, в то время как тот же вентилятор может работать только с минимальной скоростью 50% от полной скорости при линейном управлении.Он более энергоэффективен, потому что вентилятор всегда либо полностью включен, либо полностью выключен. (Когда полевой транзистор либо выключен, либо находится в режиме насыщения, его рассеивание очень мало, что устраняет значительные потери в транзисторе в линейном случае.) Это тише, чем при постоянном включении или включении / выключении, поскольку вентилятор может работать на более низких скоростях. — это можно постепенно менять. Наконец, более медленная работа вентилятора также увеличивает срок его службы, повышая надежность системы.

Метод управления
Преимущества
Недостатки
Вкл.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.