3 Basit DC Motor Hız Kontrol Devresi Açıklaması

Bir kullanıcının bağlı bir potansiyometreyi döndürerek bağlı bir motorun hızını doğrusal olarak kontrol etmesini sağlayan bir devreye, motor hız kontrol devresi adı verilir.

DC motorlar için, biri MOSFET IRF540 kullanan, ikincisi IC 555 kullanan ve üçüncü konsept ise tork işleme özelliğine sahip IC 556 kullanan 3 adet kolay kurulabilir hız kontrol devresi burada sunulmuştur.

Tasarım # 1: Mosfet tabanlı DC Motor Hız Kontrol Cihazı

Çok havalı ve kolay bir DC motor hız kontrol devresi, aşağıda gösterildiği gibi sadece tek bir mosfet, bir direnç ve bir pot kullanılarak oluşturulabilir:

BJT Verici İzleyici Kullanma

Görülebileceği gibi, mosfet bir kaynak takipçisi veya ortak bir tahliye modu olarak düzenlenmiştir, bu yapılandırma hakkında daha fazla bilgi edinmek için bu gönderiye bakın BJT versiyonunu tartışan, ancak çalışma prensibi aynı kalır.

Yukarıdaki DC motor kontrolör tasarımında, pot ayarı, mosfet'in kapısı boyunca değişen bir potansiyel fark yaratır ve mosfet'in kaynak pimi, bu potansiyel farkın değerini basitçe takip eder ve motordaki voltajı buna göre ayarlar.

Kaynağın her zaman kapı voltajının gerisinde kalan 4 veya 5V olacağı ve bu farkla yukarı / aşağı değişeceği ve motor boyunca 2V ile 7V arasında değişen bir voltaj göstereceği anlamına gelir.

Kapı voltajı 7V civarında olduğunda, kaynak pimi motora minimum 2V sağlayacak ve motorda çok yavaş bir dönüşe neden olacak ve pot ayarı, kapının kapısı boyunca tam 12V oluşturduğunda kaynak pimi boyunca 7V mevcut olacaktır. mosfet.

Burada, mosfet kaynak pininin geçidi ve dolayısıyla kaynak takipçisinin adını 'takip ettiğini' açıkça görebiliriz.

Bunun nedeni, mosfet'in en iyi şekilde çalışmasını sağlamak için, mosfet'in kapısı ve kaynak pimi arasındaki farkın her zaman 5V civarında olması gerektiğidir.

Her neyse, yukarıdaki konfigürasyon motor üzerinde sorunsuz bir hız kontrolü sağlamaya yardımcı olur ve tasarım oldukça ucuza yapılabilir.

Mosfet yerine bir BJT de kullanılabilir ve aslında bir BJT, motor boyunca yaklaşık 1V ila 12V arasında daha yüksek bir kontrol aralığı üretecektir.

Video Demosu

Motor hızını eşit ve verimli bir şekilde kontrol etmek söz konusu olduğunda, PWM tabanlı bir kontrolör ideal seçenek haline gelir, burada bu işlemi uygulamak için basit bir devre ile ilgili daha fazla şey öğreneceğiz.

Tasarım # 2: IC 555 ile PWM DC Motor Kontrolü

PWM kullanan basit bir motor hız kontrol cihazının tasarımı aşağıdaki gibi anlaşılabilir:
Başlangıçta devreye güç verildiğinde, C1 kondansatörü şarj edilmediğinden tetik pimi mantıksal düşük bir konumdadır.

Yukarıdaki koşullar, salınım döngüsünü başlatarak çıktının yüksek bir mantık değerine değişmesini sağlar.
Yüksek bir çıkış artık kapasitörün D2 üzerinden şarj olmasını zorlar.

Beslemenin 2 / 3'ü olan bir voltaj seviyesine ulaşıldığında, IC tetikleyicilerinin eşiği olan pin # 6.
Moment pin # 6 tetiklenir, pin # 3 ve pin # 7 mantık düşüküne döner.

Pim # 3 düşükken, C1 yine D1 yoluyla boşalmaya başlar ve C1 üzerindeki voltaj, besleme voltajının 1 / 3'ü olan seviyenin altına düştüğünde, pim # 3 ve pim # 7 tekrar yükselir ve döngünün devam etmesine neden olur ve tekrar etmeye devam edin.

İlginçtir ki, C1, sırasıyla D1, D2 diyotları ve pot tarafından ayarlanan direnç kolları aracılığıyla şarj ve deşarj işlemi için iki ayrı yola sahiptir.

Bu, C1'in şarj etme ve boşaltma sırasında karşılaştığı dirençlerin toplamının pot nasıl ayarlanırsa ayarlansın aynı kaldığı, dolayısıyla çıkış darbesinin dalga boyu her zaman aynı kaldığı anlamına gelir.

Bununla birlikte, şarj etme veya boşaltma süreleri, yollarında karşılaşılan direnç değerine bağlı olduğundan, kap, ayarlamalarına göre bu süreleri ayrı ayrı belirler.

Şarj ve deşarj süreleri, çıkış görev döngüsü ile doğrudan bağlantılı olduğundan, potun ayarına göre değişiklik göstererek, çıkışta istenilen değişken PWM darbelerine şekil verir.

İşaret / boşluk oranının ortalama sonucu, sırasıyla motorun DC hızını kontrol eden PWM çıkışına yol açar.

PWM darbeleri, potun ayarına yanıt olarak bağlı motor akımına tepki veren ve kontrol eden bir mosfet kapısına beslenir.

Motordan geçen akım seviyesi hızına karar verir ve böylece pot üzerinden kontrol etkisini uygular.

IC'den çıkışın frekansı aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

F = 1,44 (VR1 * C1)

Mosfet, ihtiyaca veya yük akımına göre seçilebilir.

Önerilen DC motor hız kontrol cihazının devre şeması aşağıda görülebilir:

Prototip:

Video Test Kanıtı:

Yukarıdaki video klipte, IC 555 tabanlı tasarımın bir DC motorun hızını kontrol etmek için nasıl kullanıldığını görebiliriz. Tanık olabileceğiniz gibi, ampul PWM'lere yanıt olarak mükemmel bir şekilde çalışmasına ve yoğunluğunu minimum parlamadan maksimum düşük seviyeye değiştirmesine rağmen, motor bunu yapmıyor.

Motor başlangıçta dar PWM'lere yanıt vermez, bunun yerine PWM'ler önemli ölçüde daha yüksek darbe genişliklerine ayarlandıktan sonra bir sarsıntı ile başlar.

Bu, devrenin problemli olduğu anlamına gelmez, bunun nedeni DC motor armatürünün bir çift mıknatıs arasında sıkıca tutulmasıdır. Bir başlangıcı başlatmak için, armatürün dönüşünü mıknatısın iki kutbu boyunca atlaması gerekir ki bu yavaş ve yumuşak bir hareketle gerçekleşemez. Bir itme ile başlamalı.

İşte tam da bu nedenle, motor başlangıçta PWM için daha yüksek ayarlamalar gerektiriyor ve dönüş başlatıldığında armatür biraz kinetik enerji kazanıyor ve şimdi daha dar PWM'lerle daha yavaş hıza ulaşmak mümkün hale geliyor.

Bununla birlikte, dönüşü zorlukla hareket eden bir yavaş duruma getirmek, yukarıda açıklanan aynı nedenden dolayı imkansız olabilir.

İlk diyagramda aşağıda gösterildiği gibi birkaç değişiklik yaparak yanıtı iyileştirmek ve mümkün olan en yavaş PWM kontrolüne ulaşmak için elimden geleni yaptım:

Bunu söyledikten sonra, motor dişliler veya kasnak sistemi aracılığıyla bir yük ile bağlanır veya bağlanırsa, motor daha yavaş seviyelerde daha iyi bir kontrol gösterebilir.

Bunun nedeni, yükün bir sönümleyici görevi görmesi ve daha yavaş hız ayarlamaları sırasında kontrollü bir hareket sağlamaya yardımcı olması olabilir.

Tasarım 3: Gelişmiş Hız Kontrolü için IC 556 Kullanımı

Bir DC motor hızının değiştirilmesi o kadar zor görünmeyebilir ve bunun için birçok devre bulabilirsiniz.

Ancak bu devreler, daha düşük motor hızlarında tutarlı tork seviyelerini garanti etmez ve bu da işleyişi oldukça verimsiz hale getirir.

Üstelik, yetersiz tork nedeniyle çok düşük hızlarda, motor durma eğilimindedir.

Bir başka ciddi dezavantaj, bu devrelerde motor ters çevirme özelliğinin olmamasıdır.

Önerilen devre, yukarıdaki eksikliklerden tamamen arındırılmıştır ve mümkün olan en düşük hızlarda bile yüksek tork seviyeleri oluşturabilir ve sürdürebilir.

Devre Çalışması

Önerilen PWM motor kontrolör devresini tartışmadan önce, çok verimli olmayan daha basit alternatifi de öğrenmek isterdik. Bununla birlikte, motorun üzerindeki yük yüksek olmadığı ve hız minimum seviyelere düşürülmediği sürece makul derecede iyi kabul edilebilir.

Şekil, bağlı bir motorun hızını kontrol etmek için tek bir 556 IC'nin nasıl kullanılabileceğini göstermektedir, ayrıntılara girmeyeceğiz, bu konfigürasyonun tek dikkate değer dezavantajı, torkun motorun hızıyla doğru orantılı olmasıdır.

Önerilen yüksek torklu hız kontrol devresi tasarımına geri dönersek, burada bir pakette iki 555 IC içeren bir veya daha doğrusu tek bir IC 556 yerine iki 555 IC kullandık.

Devre şeması

Ana Özellikler

Kısaca önerilen DC motor kontrolörü aşağıdaki ilginç özellikleri içerir:

Hız, durmadan, sürekli olarak sıfırdan maksimuma değiştirilebilir.

Tork asla hız seviyelerinden etkilenmez ve minimum hız seviyelerinde bile sabit kalır.

Motor dönüşü saniyeler içinde çevrilebilir veya tersine çevrilebilir.

Hız, motor dönüşünün her iki yönünde de değişkendir.

İki 555 IC iki ayrı fonksiyona sahiptir. Bir bölüm, paketin içindeki önceki 555 bölümüne beslenen 100 Hz kare dalga saatleri üreten kararsız bir multivibratör olarak yapılandırılmıştır.

Yukarıdaki frekans, PWM'nin frekansını belirlemekten sorumludur.

Transistör BC 557, kollektör kolundaki bitişik kondansatörü şarjlı tutan sabit bir akım kaynağı olarak kullanılır.

Bu, yukarıdaki kapasitör boyunca bir testere dişi voltajı geliştirir ve bu, 556 IC'nin içinde gösterilen pin çıkışı üzerine harici olarak uygulanan örnek voltajla karşılaştırılır.

Harici olarak uygulanan örnek voltaj, basit bir 0-12V değişken voltaj güç kaynağı devresinden türetilebilir.

556 IC'ye uygulanan bu değişken voltaj, çıkıştaki darbelerin PWM'sini değiştirmek için kullanılır ve bu, sonunda bağlı motorun hız regülasyonu için kullanılır.

S1 anahtarı, gerektiğinde motor yönünü anında tersine çevirmek için kullanılır.

Parça listesi

• R1, R2, R6 = 1K,
• R3 = 150K,
• R4, R5 = 150 Ohm,
• R7, R8, R9, R10 = 470 Ohm,
• C1 = 0.1uF,
• C2, C3 = 0.01 uF,
• C4 = 1uF / 25VT1,
• T2 = TIP122,
• T3, T4 = TIP127
• T5 = BC557,
• T6, T7 = BC547,
• D1 --- D4 = 1N5408,
• Z1 = 4V7 400mW
• IC1 = 556,
• S1 = SPDT geçiş anahtarı

Yukarıdaki devre, elecktor electronic India dergisinde uzun süre önce yayınlanan aşağıdaki motor sürücü devresinden esinlenmiştir.

IC 555 kullanarak Motor Torkunu Kontrol Etme

İlk motor kontrol şeması, aşağıda gösterildiği gibi, motorun ters çevrilmesi için bir DPDT anahtarı kullanılarak ve hız kontrol uygulaması için bir emitör izleyici transistörü kullanılarak çok daha basitleştirilebilir:

Tek İşlemli Amp kullanarak Hassas Motor Kontrolü

Bir DC'nin son derece rafine veya karmaşık kontrolü motor bir op-amp ve bir tako-jeneratör kullanılarak elde edilebilir. Op-amp, voltaja duyarlı bir anahtar olarak donatılmıştır. Aşağıda gösterilen devrede, tako-jeneratörün çıkışı önceden ayarlanmış referans voltajından düşük olduğunda, anahtarlama transistörü AÇIK konuma getirilecek ve motora% 100 güç sağlanacaktır.

Op amplifikatörün anahtarlama eylemi, referans voltajı etrafında sadece birkaç milivoltta gerçekleşir. Sadece zener stabilize edilebilen ikili bir güç kaynağına ihtiyacınız olacak.

Bu motor kontrolörü, herhangi bir mekanik güçlük içermeden sonsuz ayarlanabilir aralık sağlar.

Op amp çıkışı, besleme rayları seviyesinin yalnızca +/-% 10'udur, bu nedenle bir çift yayıcı takipçisi kullanılarak büyük motor hızları kontrol edilebilir.

Referans voltajı, termistörler veya bir LDR vb. Aracılığıyla sabitlenebilir. Devre şemasında gösterilen deneysel kurulum, bir RCA 3047A op amp ve tako-jeneratör olarak 0.25W 6V motor kullanılarak 13000 rpm'de yaklaşık 4V üretildi. amaçlanan geri bildirim.