Как работает регулятор оборотов двигателя с поддержанием мощности. Какие компоненты входят в его схему. Как самостоятельно изготовить регулятор оборотов. Какие преимущества дает использование регулятора оборотов с поддержанием мощности.
Принцип работы регулятора оборотов с поддержанием мощности
Регулятор оборотов с поддержанием мощности представляет собой электронное устройство, позволяющее плавно изменять скорость вращения электродвигателя, сохраняя при этом его крутящий момент. Основные принципы работы такого регулятора:
- Использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления напряжением на двигателе
- Наличие обратной связи по току для поддержания постоянной мощности
- Применение микроконтроллера или специализированной микросхемы для формирования управляющих сигналов
- Силовой ключ на MOSFET-транзисторе для коммутации тока двигателя
За счет ШИМ-управления напряжение на двигателе изменяется дискретно, что позволяет избежать больших потерь мощности на регулирующем элементе. Обратная связь по току обеспечивает поддержание заданной мощности при изменении нагрузки на валу.
Основные компоненты схемы регулятора оборотов
В состав типовой схемы регулятора оборотов с поддержанием мощности входят следующие ключевые элементы:
- Микроконтроллер или специализированная микросхема (например, TDA1085)
- Силовой MOSFET-транзистор
- Датчик тока (шунт)
- Фильтрующие конденсаторы
- Элементы обвязки (резисторы, диоды)
- Потенциометр для регулировки скорости
Микроконтроллер формирует ШИМ-сигнал для управления MOSFET-ключом. Датчик тока позволяет реализовать обратную связь. Остальные компоненты обеспечивают корректную работу схемы.
Преимущества использования регулятора оборотов с поддержанием мощности
Применение регулятора оборотов с поддержанием мощности дает ряд существенных преимуществ:
- Плавное изменение скорости вращения двигателя
- Сохранение крутящего момента во всем диапазоне регулирования
- Высокий КПД и низкое тепловыделение
- Защита двигателя от перегрузки по току
- Возможность точной настройки под конкретный двигатель
- Улучшение динамических характеристик привода
Все это позволяет существенно повысить эффективность и расширить возможности применения электроприводов с коллекторными двигателями постоянного тока.
Выбор компонентов для регулятора оборотов
При самостоятельном изготовлении регулятора оборотов важно правильно подобрать основные компоненты схемы:
- Микросхема TDA1085 — специализированный контроллер для управления коллекторными двигателями
- MOSFET-транзистор с низким сопротивлением открытого канала (например, IRFZ44N)
- Шунт 0.1 Ом мощностью не менее 5 Вт для измерения тока
- Электролитические конденсаторы емкостью 100-1000 мкФ на входе питания
- Потенциометр 10-100 кОм для регулировки скорости
Выбор конкретных номиналов зависит от параметров используемого двигателя. Для надежной работы рекомендуется выбирать компоненты с запасом по мощности и напряжению.
Изготовление печатной платы регулятора оборотов
Для самостоятельного изготовления печатной платы регулятора оборотов можно использовать следующий алгоритм:
- Разработать принципиальную схему устройства
- Создать файл печатной платы в САПР (например, KiCad или Eagle)
- Распечатать рисунок платы на лазерном принтере
- Перенести тонер на фольгированный текстолит методом термопереноса
- Вытравить плату в растворе хлорного железа
- Просверлить отверстия и установить компоненты
- Выполнить монтаж и пайку элементов
При разработке топологии платы важно обеспечить минимальную длину силовых цепей и разделение сигнальных и силовых цепей для уменьшения наводок.
Настройка и тестирование регулятора оборотов
После изготовления регулятора оборотов необходимо выполнить его настройку и тестирование:
- Подключить регулятор к источнику питания и двигателю
- Установить минимальные обороты потенциометром
- Подстроечным резистором R1 добиться плавного старта двигателя
- Резистором R3 отрегулировать максимальную скорость
- Проверить работу во всем диапазоне регулирования
- Протестировать поддержание мощности при изменении нагрузки
- При необходимости скорректировать настройки
Правильно настроенный регулятор должен обеспечивать плавное изменение скорости и стабильную работу двигателя во всем диапазоне регулирования.
Области применения регуляторов оборотов с поддержанием мощности
Регуляторы оборотов с поддержанием мощности находят широкое применение в различных отраслях:
- Электроинструмент (дрели, шлифмашины, лобзики)
- Бытовая техника (кухонные комбайны, миксеры)
- Станочное оборудование (токарные и фрезерные станки)
- Вентиляционные системы
- Электротранспорт (электровелосипеды, электросамокаты)
- Робототехника и автоматизация
Везде, где требуется плавное и точное регулирование скорости вращения коллекторных двигателей постоянного тока, регуляторы оборотов с поддержанием мощности позволяют существенно улучшить характеристики привода.
Регулятор оборотов с поддержанием мощности, коллекторный без потери мощности, советы по выбору и изготовлению
Залогом долговечности любого двигателя является плавность его работы. Для решения поставленной задачи в коллекторных силовых установках используются регуляторы оборотов с поддержанием мощности. Эти устройства можно приобрести либо сделать своими руками.Регулятор оборотов представляет собой частотный преобразователь, в основе которого лежит мощный транзистор. Он необходим для инвертирования напряжения, а также плавной остановки (пуска) электродвигателя при помощи широко-импульсного управления электрическими устройствами или ШИМ.
- Область применения регуляторов
- Принцип работы устройства
- Рекомендации по выбору
- Изготовление своими руками
Область применения регуляторов
Простым примером такого преобразователя является стабилизатор напряжения, часто используемый в быту.
Однако в сравнении с ним регулятор оборотов более функционален. Частотные преобразователи нашли широкое применение и используются во всех электроустройствах. Благодаря их применению не только обеспечивается точный контроль над работой двигателя,
но также достигается экономия электрической энергии, так как силовая установка потребляет лишь необходимую мощность, а не максимальную.
Купить регулятор оборотов двигателя без потери мощности можно для решения следующих задач:
- Контроль температуры мотора без использования дополнительных контроллеров.
- Сокращаются затраты на техническое обслуживание.
- Обеспечивается плавный пуск.
- Экономится электрическая энергия.
Устройство используется во всей бытовой технике, сварочных аппаратах и т. д.
Принцип работы устройства
В состав устройства входит три основных подсистемы:
- Электромотор.
- Микроконтроллерная система управления с блоком преобразователя.
- Привод и связанные с ним механизмы.
После того как электродвигатель был запущен, показатель силы тока в цепи достигает максимальных значений. Причем этот процесс повторяется несколько раз, что приводит к выделению большого количества тепла. В результате долговечность электродвигателя сокращается. Используемое устройство исполняет роль ступенчатого инвертора, обеспечивая двойное преобразование энергии.
В зависимости от подаваемого напряжения, частотный регулятор выпрямляет ток посредством диода, расположенного на входе схемы. Затем ток проходит дополнительную фильтрацию, благодаря нескольким конденсаторам и поступает в микросхему, формирующую ШИМ. Вследствие всех этих процессов обмотка двигателя не подвергается чрезмерной нагрузке.
Рекомендации по выбору
Есть несколько характеристик, на которые необходимо обращать внимание при выборе регулятора:
- Тип управления — в коллекторных электродвигателях используются векторные и скалярные системы управления.
- Мощность — этот показатель должен соответствовать максимально допустимой мощности предохраняемого устройства. Если силовая установка является низковольтной, то стоит остановить выбор на регуляторе с более высоким показателем мощности в сравнении с допустимым.
- Напряжение — подбирается в соответствии с характеристиками двигателя.
- Частотный диапазон — должен полностью соответствовать поставленным задачам, например, для ручного фрезерного станка вполне достаточно 1000 Гц.
Все остальные характеристики (габариты, срок гарантии и т. д. ) можно смело считать второстепенными. На рынке достаточно много брендов, выпускающих качественные и сравнительно недорогие устройства.
Изготовление своими руками
Если устройство планируется использовать в домашних условиях, то порой покупать готовое не имеет смысла. С финансовой точки зрения проще изготовить регулятор оборотов с поддержанием мощности своими руками.
Существует много схем для создания регулятора частоты вращения, но предложенная наиболее проста в изготовлении. Собранное на ее основе устройство может использоваться для решения различных задач, например, в электроприводе швейной машинки или настольного станка. Принцип работы схемы предельно прост: при замедлении вращения двигателя показатель его индукции снижается, что приводит к росту напряжения на С3, R 2 и Р с последующим открытием тиристора.
Хотя предложенная схема проста, она позволяет решить большое количество задач. При желании можно собрать более сложное устройство — тиристорный регулятор с обратной связью. Это выгодное решение с точки зрения экономии электроэнергии, но требующее большего набора знаний в области радиотехники, ведь практически все они основаны на микросхемах, например, TDA 1080.
регулятор оборотов с поддержанием мощности
Здравствуйте дорогие мои посетители. Хочу сегодня продолжить
тему о коллекторных электродвигателях, а именно как подключить двигатель от
стиральной машины с помощью платы регулирования оборотов с поддержкой мощности.
Как вы, видели, я затрагивал уже эту тему. Снимал по этому поводу видео «Подключение и
регулировка оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины-автомат».
Это видео стало очень популярным на моём канале, зрители оставили множество
разных комментариев по этой теме. Также я там выложил источник, где я взял
схему регулятора оборотов с поддержкой мощности коллекторных электродвигателей.
И как мне показалось на тот момент, что человек скачает себе этот файл и
соберет себе такую же схему как у меня, и будет её использовать.
Но нет,
оказалось не все так просто как мне этого хотелось, посыпалась, куча вопросов
от людей не только гуманитариев, но и совсем не плохих радиолюбителей. Были
даже предложения о покупке
плат регулирования оборотов.
Что бы сразу ответить на многие вопросы, Вам, мои дорогие читатели, и появилась эта статья.
Занимаюсь я ремонтом электроинструмента в частности перемоткой электродвигателей. И во время ремонта качественного электроинструмента замечал там «Константную электронику», которая при снижении оборотов на электроинструменте поддерживала мощность электродвигателя. Меня это очень заинтересовало, начал пробовать различные простые регуляторы оборотов, регуляторы оборотов с обратной связью по току, в общем, кучу разных штуковин. Пока не наткнулся на сайт «chipmaker.ru» где пользователь «Bogdan» выложил «схему управления коллекторным двигателем на TDA1085». Собственно говоря, вот эта ссылка: http://www.chipmaker.ru/files/file/1490/ . После того как Вы перешли, жмем на кнопку «Загрузить»
В следующем окне обратно жмем «Загрузить»
У нас скачивается архив, разархивировав который, видим в нем несколько файлов (два варианта схем для управления двигателями постоянного и переменного тока с монтажными платами), нам для двигателя переменного тока нужны PSD файлы с пометкой «АС»
Распечатав их
(принципиальная, монтажная и печатная плата), я отнес их своему очень хорошему
товарищу Игорю , который мне спая регулятор оборотов с поддержкой мощности (сам
я, к сожалению, не люблю работу с паяльником).
Я испытал регулятор оборотов электроинструмента
на TDA1085 на своей «болгарке». К счастью мой товарищ оказался хорошим
радиолюбителем и нашел некоторые неточности в этих схемах и исправил их.
Я не могу вам сейчас сказать что этот регулятор оборотов коллекторных электродвигателей панацея, возможно, есть что-то и лучше я не знаю. Как поведет она себя на высоких или даже средних оборотах, честно сказать я не знаю( здесь уже можно посмотреть тест этой платы в разных режимах). Эта схема отлично ведет себя на низких оборотах, и вот уже целый год отлично себя показывает на Самодельном лобзиковом станке , приводом там служит та самая «болгарка» на которой я испытывал регулятор оборотов.
Если Вы уже собрались делать себе регулятор оборотов, давайте немного разберем его:
К клеммам «Фаза и Ноль» подключаем напряжение 220 Вольт
(фазировка не влияет на работу схемы), светодиод «HL» служит нам индикатором питания платы
регулятора оборотов, к клеммам « М1» подключаем наш электродвигатель,
«таходатчик» который выдает постоянный ток подключаем к «Х3» а если же у вас он
выдает переменный ток или импульсы, то к «Х2» (Как сделать таходатчик).
К контактам «Х4» можно подключить тумблер (выключатель) который будет отключать
наш двигатель, его ставить не обязательно, можно также отключать двигатель с
помощью регулятора оборотов «R1» который подключается к
контактам «Х1». У Bogdana на этой схеме не был указан конденсатор «С
100µF х25V»
хотя он присутствует на монтажной плате (забыл указать). Также у него в схеме
находится очень мощный симистор «ВТА41 800V» который подходит для управления
мощными коллекторными электродвигателями, а для нас подойдет совсем другой на
10…16 Ампер (по цене будет на много дешевле). Симистор должен обязательно
быть с радиатором (вся эта схема построена для управления этим симистором, который в
свою очередь управляет непосредственно нашим электродвигателем). Ниже симистора
на схеме указаны два мощных сопротивления «R31» и «R33»
рассчитанные на 0,1 Ом и мощностью 5 Ватт каждый. Под каждые электродвигатель
нужно индивидуально настраивать плату регулятора оборотов (как это сделать). Регулируется
схема с помощью подстрочных сопротивлений «R3» и «R21».
Построечный резистор «R3»
регулирует плавность пуска двигателя, а «R21» служит для быстроты реагирования на нагрузку электродвигателя
(в зависимости отнего схема будет реагировать плавно или резко на нагрузку).
Для лучшего удобства я подготовил Вам список всех деталей, которые применяются в этом регуляторе оборотов с поддержкой мощности («+» обозначены полярные конденсаторы):
Резисторы | ||
20кОм | Пременное 1шт | |
20кОм | Подстроечное 1шт | R3 |
1,2кОм 0,25-0,125W | 3шт | R4;5;9 |
160кОм 0,25-0,125W | 2шт | R6;8 |
24 Ом 0,25-0,125W | 1шт | R7 |
1м 0,25-0,125W | 1шт | R10 |
120кОм 0,25-0,125W | 1шт | R11 |
47кОм 0,25-0,125W | 1шт | R12 |
470кОм 0,25-0,125W | 1шт | R13 |
220кОм 0,25-0,125W | 1шт | R14 |
51 Ом 0,25-0,125W | 4шт | R15;19;25;30 |
2,2кОм 0,25-0,125W | 2шт | R16;22 |
68кОм 0,25-0,125W | 1шт | R17 |
820 Ом 0,25-0,125W | 1шт | R18 |
2,7кОм 0,25-0,125W | 1шт | R20 |
10кОм | Подстроечное 1шт | R21 |
390кОм 0,25-0,125W | 4шт | R23;24;28;29 |
470 Ом 2W | 1шт | R26 |
270 Ом 2W | 1шт | R27 |
160кОм 2W | 1шт | 32 |
0,1 Ом 5W | 2шт | R31;33 |
100 Ом 5W | 1шт | R34 |
51 Ом 2W | 1шт | 35 |
Конденсаторы | ||
+100µF х25V | 3шт | С1;5;неуказанный |
3шт | C2;8;9 | |
+1µF х16V | 3шт | С3;4;7 |
820р | 1шт | С6 |
+47µF х16V | 1шт | С10 |
1шт | С11 | |
+1000µF х35V | 1шт | С12 |
+100µF х35V | 1шт | С13 |
1µF х600V | 1шт | С14 |
100n х600V | 1шт | С15 |
TDA 1085 | 1шт Микросхема | МС1 |
ВТА41 800V (не обязат) | 1шт Семистор | Т1 |
1N4742 | 1шт стабилитрон | |
1N5359 | 1шт стабилитрон | |
1шт диод | ||
1шт предохранитель | FU1 | |
На 3В | 1шт светодиод |
Изначально автор Bogdan на монтажной плате регулятора оборотов не указал буквенные обозначения всех деталей, но благодаря моему товарищу (огромное ему спасибо) он расставил все обозначения и исправил все неточности которые были у Bogdanа
ВНИМАНИЕ!!!
В расположении деталей ОШИБКА! Сопротивление R21
обозначено как R27.
Будьте внимательны!
Вот так выглядит моя плата регулятора оборотов с поддержкой мощности: https://drive.google.com/file/d/0B6x0JsiBUva0d3pUMzNXU0gtTjA/view?usp=sharing
Ссылки для скачивания:
Схема регулятора: http://www.chipmaker.ru/files/file/1490/
список деталей: https://drive.google.com/file/d/0B6x0JsiBUva0UmlaNV9nSEZGeTA/view?usp=sharing
расположение деталей:
https://drive.google.com/file/d/0B6x0JsiBUva0R05OYkhKazZCczA/view?usp=sharing
ОЧЕНЬ интересные видео по теме!!!
Агрессивные тесты.
Ссылка на немецкий вариант схемы: http://zisoft.de/elektronik/drehzahlregelung.
html
Добавлено Анатолием:
Я думаю Александр не обидится если я в его теме выскажу несколько своих соображений.
Собрал уже не одну плату и могу сказать со сто процентной уверенностью. Если у кого то что то не работает, то проверяйте качество изготовления платы, качество и правильность монтажа, исправность элементов и двигателя. Все причины не работы (некорректной работы) кроются только в этом. Печатки и схемы выложенные в нете рабочие. Сам недавно столкнулся с подобным, две разные платы, а проявление неисправности одно и тоже. При включении и добавлении оборотов двигатель раскручивается рывками было ощущение как будто семистор работает на одном полупериоде. Оказалось на одной плате при травлении исчезла дорожка к конденсатору С10 на 47,0х16V, во втором случае этот же конденсатор был высохший.
Попутно убедился, что если уменьшить С11 идущий на 14 ногу микросхемы до 22Н, то двигатель стартует, набирает максимальные обороты и обороты не регулируются.
Поэтому с ним тоже нельзя ошибаться 47Н и точка.
Теперь по поводу замеров напряжения.
Я собираю платы с отдельным блоком питания, поэтому промеры даю для этого случая.
Исходные условия, к плате подключен двигатель с таходатчиком, регулятор оборотов в нулевом положении (минимум до конца), блок питания в розетку включён, 220В на плату не подаётся.
1-0,17В
2-0,17В
3-2,63В
4-0
5-0
6-2,4В
7-0,05В
8-0
9-14,65В
10-13,7В
11-12,83В
12-0,55В
13-0
14-11,34В
15-0,03В
16-0,03В
Условия те-же, но подключено 220В и регулятор стоит на небольших оборотах. Двигатель медленно вращается.
1-0,25В
2-0,3В
3-2,62В
4-0,55В
5-0,55В
6-2,4В
7-1,14В
8-0
9-14,2В
10-14,2В
11- не измеряется.
12-0,74В
13-0,69В
14-4,8В при касании щупом двигатель ускоряется.
15-0,73В
16-0,58В
Отличия могут быть но не очень большие. Напряжение на ноге 3 устанавливается регулятором R21.
Кроме этого советовал бы увеличить резистор R9 вместо 1,2 кОм ставить 20кОм.
Этим уменьшается напряжение с таходатчика. И R17 вместо 68кОм ставить 27кОм. Ну и диод для защиты микросхемы само собой.
Пару слов по немецкой схеме. При правильной сборке, правильно выполненной печатке и исправных деталях всё работает без вопросов. Рекомендовал бы такую последовательность действий. Собрали плату, проверили сборку, микросхему не ставим. В панельку микросхемы подключаем на ноги 8-9 резистор 1,6кОм 1Вт, подключаем питание 220В, двигатель и таходатчик не подключен (это не принципиально), и меряем напряжение на подключённом резисторе. Должно быть 15-17В. Ставим микросхему, подключаем мотор и таходатчик и наслаждаемся работой. В немецкую схему советую внести следующее изменение. На регуляторе частоты вращения, на центральном отводе, запаять резистор 1,2кОм и второй конец этого резистора на клемму Х2-2, по семе. Боковую ногу регулятора которая раньше шла на центральный отвод, подключаем на корпус. Что это даёт. Раньше, при выведенном в ноль регуляторе, двигатель продолжал вращаться, теперь стоит как ему и положено.
А методика настройки простая. Регулятор на ноль, включили, добавили немного оборотов, крутим Р1 пока обороты не станут красивыми на слух и визуально, обороты на максимум, крутим ограничение максимальных оборотов Р3, наслаждаемся своим мастерством.
Учебное пособие по регулятору скорости двигателя. Инженерное мышление
Изучите основы регулятора скорости электродвигателя. В этой статье мы узнаем, как спроектировать простой ШИМ-регулятор скорости для двигателя постоянного тока, изучая, как протекает ток в цепи и что делает каждый компонент. Вы даже можете построить схему самостоятельно!
Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.
Это простой контроллер скорости с широтно-импульсной модуляцией для двигателя постоянного тока, который использует один из них, таймер 555, и мы собираемся показать вам, как работает схема, как ее спроектировать и даже превратить в профессионала. ищу печатную плату. Вы даже можете скачать копию нашей печатной платы и собрать свою собственную ЗДЕСЬ.
Проектирование схемы
Сердцем нашей системы является таймер 555. Это компонент интегральной схемы, а это означает, что внутри него находится несколько более мелких компонентов, объединенных в один корпус, что значительно облегчает нашу работу как дизайнеров. Мы увидим, как этот компонент работает, когда будем строить схему.
Теперь мы собираемся использовать Altium Designer для этого проекта, который любезно спонсировал эту статью. Все наши зрители могут получить бесплатную пробную версию программы ЗДЕСЬ.
Мы начинаем новый проект и создаем нашу схему, а также файл платы. Затем нам нужно начать добавлять наши компоненты, мы можем использовать встроенный инструмент, но мы собираемся использовать надстройку, которая, по нашему мнению, немного упростит задачу. Находим компонент на сайте поставщиков, мы используем mouser, но вы можете использовать кого хотите.
Мы нашли таймер 555, поэтому мы берем номер детали, вставляем его в загрузчик библиотеки и нажимаем «Поиск», он находит компонент, поэтому мы нажимаем «Добавить в дизайн».
Таймер 555 может выдерживать максимальную нагрузку около 200 миллиампер. Мы собираемся управлять одним из этих двигателей постоянного тока от источника питания 12 В, и мы видим, что при 12 В он потребляет ток около 1,4 А, и это без нагрузки, что уже больше, чем может выдержать таймер 555. Поэтому нам нужно будет использовать полевой МОП-транзистор, который представляет собой тип электронного переключателя.
Кстати, мы подробно рассмотрели, как работают двигатели постоянного тока в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ .
Мы собираемся использовать полевой МОП-транзистор IRFZ24N, потому что он может работать как с напряжением, так и с током, а также имеет низкое сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Итак, мы находим этот компонент и добавляем его в схему. Двигатель будет подключен к выводу стока MOSFET, а вывод истока соединится с землей.
МОП-транзистор обычно блокирует ток, поэтому двигатель не вращается. Однако, если мы подадим небольшое напряжение на вывод затвора, это позволит протекать некоторому току.
Чем выше приложенное напряжение, тем больший ток может протекать, и поэтому двигатель вращается быстрее.
Таймер 555 подает напряжение на контакт затвора MOSFET с контакта 3. Для изменения напряжения и управления скоростью двигателя он посылает его в виде импульсов. Каждый импульс длится определенный период времени, в течение которого будет сегмент, когда сигнал включен, поэтому подается напряжение, и сегмент, когда сигнал выключен, поэтому напряжение не подается. Таким образом, МОП-транзистор будет испытывать среднее напряжение для каждого периода времени. Чем шире импульс включения, тем выше будет среднее напряжение. Это широтно-импульсная модуляция, расчеты для которой вы можете увидеть далее в статье.
Ток на вывод затвора очень мал, но мы поместим резистор 1 кОм между выводом затвора MOSFET и выводом 3 таймера 555, это защитит компонент, ограничив ток, если MOSFET выйдет из строя, и пропустит ток вытекать из ворот.
Заряд электронов будет накапливаться на контакте затвора MOSFET, и нам нужно его разрядить, чтобы выключить, поэтому мы помещаем еще один резистор на 1 кОм и подключаем его к земле, что обеспечивает путь разряда.
Я хочу подключить двигатель и источник питания снаружи от печатной платы, поэтому теперь я добавлю клемму для входа и еще одну для подключения двигателя. Я также хочу, чтобы встроенный переключатель включал и выключал контроллер, поэтому я нашел подходящий переключатель и добавил его. Теперь мы подключим входную клемму к земле, а затем подключим источник питания к переключателю. Затем мы подключаем выход переключателя к клемме двигателя. Затем подключите клемму двигателя к сливному штырьку MOSFET.
Электродвигатель состоит из витков проволоки, поэтому мы можем считать его катушкой индуктивности. Когда катушки индуктивности включены, они накапливают энергию в своем магнитном поле, когда мощность отключается, это магнитное поле разрушается, и катушка индуктивности выталкивает электроны через цепь. Это вызывает очень большой и внезапный всплеск энергии, который может повредить нашу цепь. Поэтому мы добавляем обратноходовой диод, который обеспечивает путь для безопасной циркуляции и уменьшения энергии.
Для этого мы используем диод 1N4007, который выдерживает большой пиковый ток. Итак, мы добавляем это в схему.
Мы подробно рассмотрели катушки индуктивности, диоды и транзисторы в наших предыдущих статьях ЗДЕСЬ — Катушки индуктивности, диоды, транзисторы.
Теперь мы можем подключить контакт 8 таймера 555, который является источником питания компонентов, и мы подключаем его к плюсу. Затем подключаем контакт 1 к земле.
Внутри таймера у нас есть три резистора по 5 кОм между выводами 1 и 8, напряжение уменьшается на треть (1/3) после каждого резистора. Поскольку у нас есть 12 вольт на контакте 8, напряжение уменьшится до 8 вольт после первого резистора, а затем до 4 вольт после второго резистора. Таймер 555 использует их в качестве эталона.
К резисторам подключены два компаратора. Компаратор имеет положительный и отрицательный вход, а также один выход. Первый компаратор подключен к резисторам через отрицательный вход. Положительный вход подключен к контакту 6, пороговому контакту.
Компаратор 2 подключен к резисторам через положительный вход. Его отрицательный вход подключен к контакту 2, триггерному контакту.
Теперь компараторы подключены к двум разным напряжениям, поэтому он может их сравнивать. Если положительное входное напряжение выше отрицательного, он выдает высокий сигнал или положительное напряжение. Если отрицательное входное напряжение равно или выше положительного входного напряжения, на выходе будет низкий сигнал или нулевое напряжение.
Соединим контакты 2 и 6 вместе, чтобы напряжение было одинаковым. Выход компараторов подключается к другому внутреннему компоненту, называемому триггером. Первый компаратор подключается к входу «сброс», второй компаратор подключается к входу «установка». Существует также вывод с именем «не Q». Когда триггер получает высокий уровень сигнала от компаратора 1, он выдает высокий уровень сигнала. Когда триггер получает высокий сигнал от компаратора 2, он выдает низкий сигнал. Если оба компаратора обеспечивают низкий уровень сигнала, триггер остается неизменным и продолжает работу.
Затем он проходит через другой компонент, называемый инвертором, который просто инвертирует полученный сигнал.
Если это кажется запутанным, не волнуйтесь, это станет понятным через мгновение, когда мы будем проходить схему.
Если подать небольшое напряжение, скажем, 3,9 В на контакты 2 и 6, компаратор 1 выдаст низкий уровень сигнала, а компаратор 2 выдаст высокий сигнал. Это устанавливает временной интервал для начала. Триггер выдает низкий сигнал. Инвертор выдает высокий уровень сигнала.
Как повышаем напряжение, например до 6 вольт. Компаратор 1 и 2 будут выдавать сигнал низкого уровня, триггер остается неизменным, отсчет времени продолжается. Но при напряжении 8 вольт компаратор 1 выдает высокий сигнал, а компаратор 2 выдает низкий сигнал. Выход триггера теперь меняется на противоположный, и на выходе высокий уровень. Это сбрасывает время.
Выход триггера остается неизменным до тех пор, пока напряжение не упадет примерно до 4 вольт, где компаратор 1 выдает низкий уровень сигнала, а компаратор 2 выдает высокий сигнал, это снова запускает таймер.
Итак, мы видим, что по мере увеличения и уменьшения напряжения на выводах 2 и 6 изменяется выход таймера 555. Итак, чтобы контролировать напряжение и, следовательно, временной интервал, мы подключаем контакты 2 и 6 к конденсатору.
Когда мы подключаем конденсатор к источнику питания, он мгновенно достигает напряжения батареи. Но если мы подключим его через резистор, резистор замедлит время зарядки. Чем больше резистор, тем больше времени требуется, чтобы зарядить напряжение.
Итак, чтобы зарядить наш конденсатор, мы будем использовать фиксированный резистор на 1 кОм и потенциометр на 100 кОм. Потенциометр представляет собой переменный резистор, поэтому мы можем изменять время зарядки конденсатора. Нам также потребуется разрядить конденсатор, чтобы перезапустить таймер. Итак, мы добавим два диода, чтобы создать отдельный путь заряда и разряда. Ток в этой части цепи очень мал, так как резисторы находятся в килоомном диапазоне. Мы будем использовать два диода 1N4148, которые имеют прямой ток около 300 миллиампер, что подойдет для этого приложения.
Конденсатор будет керамическим конденсатором емкостью 10 нанофарад, через мгновение мы поймем почему. Итак, мы добавляем эти компоненты в схему, затем подключаем диоды к постоянному резистору, а диоды к контактам 1 и 3 потенциометра. Затем подключаем конденсатор к земле, а также к контактам 2 и 6 таймера 555, а также к контакту 2 потенциометра.
Контакт 7 является разрядным контактом, который подключен к нашему конденсатору времени. Внутри таймера 555 выход триггера соединяется с выводом затвора внутреннего транзистора. Это контролирует поток тока от конденсатора к земле. Когда на выходе триггера низкий уровень, транзистор закрыт, поэтому конденсатор заряжается, и напряжение начинает увеличиваться. Когда напряжение увеличивается настолько, что на выходе триггера появляется высокий уровень, открывается транзистор, который разряжает конденсатор, и, таким образом, напряжение уменьшается. Когда оно достигает 4 Вольт, конденсатор снова начинает заряжаться, когда он достигает 8 Вольт, он разряжается.
Вы можете узнать, как работают конденсаторы в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ
У нас также есть контакт 5, который является управляющим напряжением. Мы можем использовать это, чтобы переопределить компаратор 1. Нам это не нужно для этой схемы, поэтому мы подключаем его к земле через керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Заземление этого вывода предотвращает случайное переопределение, а конденсатор отфильтровывает любой шум или частоту.
У нас также есть контакт 4, контакт сброса, который мы соединим с плюсом схемы. Мы могли бы использовать это, чтобы переопределить и сбросить триггер, отключив питание. Нам это не нужно для этой схемы, поэтому она подключена к плюсу.
Итак, при зарядке ток течет через резистор, диод и левую часть потенциометра к конденсатору. На выходе триггера низкий уровень, поэтому разрядный транзистор закрыт. Контакт 3 выводит высокий сигнал.
Как только конденсатор заряжается до 8 В, на выходе триггера становится высокий уровень, который включает транзистор, и конденсатор разряжается через правую сторону потенциометра и диода.
Контакт 3 выводит сигнал низкого уровня.
Транзистор остается открытым, поэтому конденсатор разряжается до тех пор, пока не достигнет 4 В, после чего триггер снова меняет направление, выключая транзистор и снова запуская отсчет времени. Этот цикл повторяется непрерывно. Конденсатор заряжается и разряжается, создавая пилообразную волну, а таймер 555 выдает прямоугольную волну с широтно-импульсной модуляцией.
Мы можем рассчитать производительность следующим образом.
Конденсатор заряжается через резистор R1 и левую часть потенциометра. Таким образом, время зарядки рассчитывается по этой формуле. Если предположить, что потенциометр был на 50%. Тогда мы получим 0,35 миллисекунды.
Конденсатор разряжается через правую часть потенциометра, поэтому время разрядки рассчитывается по этой формуле. Это дает нам 0,34 миллисекунды.
Каждый цикл представляет собой комбинацию времени включения и выключения, поэтому 0,35 плюс 0,34 дает нам 0,69.миллисекунды.
Частота равна 1, деленной на время цикла, что дает нам 1428 Гц.
Мы используем конденсатор емкостью 10 нанофарад, потому что он обеспечивает очень высокую частоту, а двигатель постоянного тока лучше всего работает на высокой частоте. Если бы мы использовали очень большой конденсатор, например, 100 микрофарад, частота падала бы до 0,14 Герца, и каждый цикл выполнялся бы за 7 секунд. Таким образом, вы можете использовать конденсаторы других размеров, но учтите, как это повлияет на скорость двигателя.
Хорошо, теперь я создам простой прототип на макетной плате, чтобы проверить, все ли работает. Вроде нормально, скорость можно регулировать, так что будем доделывать дизайн печатной платы.
Добавляем аннотации. Затем мы импортируем компоненты в файл проекта печатной платы и тратим некоторое время на перестановку компонентов на плате. Когда все будет готово, мы обрисовываем доску и преобразуем ее в «защиту». Затем определите форму платы. Мы добавляем текст на клеммы, чтобы знать полярность цепи, когда будем ее использовать. Затем мы будем использовать функцию автоматического маршрута, чтобы соединить все.
Как только он будет завершен, мы увеличим ширину маршрутов, которые будут нести более высокое напряжение и ток. Увеличение до 1 мм должно быть в порядке. Вероятно, нам нужно будет переместить некоторые маршруты в лучшее место, так что проверьте свой дизайн. После того, как мы удовлетворены, мы создаем наш полигон. И, наконец, мы можем экспортировать наши файлы gerber.
Изготовление печатной платы
Итак, теперь мы готовы к печати нашей печатной платы.
Мы собираемся использовать JLC PCB для печати нашей печатной платы, которая также любезно спонсировала это видео. Они предлагают исключительную ценность с 5 печатными платами всего за 2 доллара. Обязательно посмотрите их, я оставлю для вас ссылку в описании видео.
Не забудьте, что вы можете скачать мои файлы дизайна, снова ссылки в описании видео для этого.
Итак, мы просто авторизуемся и загрузим наш gerber-файл. Через несколько секунд он генерирует предварительный просмотр схемы на экране. Затем мы можем настроить дизайн с помощью различных цветов и материалов и т.
д. Но я оставлю их по умолчанию и сохраню в корзину. Затем мы идем к кассе, заполняем наши почтовые данные, а затем выбираем вариант почтовых расходов. Я лично хочу, чтобы это было очень быстро, поэтому я выбираю экспресс-почту, которая дороже, вы можете выбрать более медленные методы, чтобы сэкономить на расходах. Затем отправляем заказ и оплачиваем.
Через несколько дней наша плата приходит по почте. Доски выглядят отлично, я очень доволен результатом.
Итак, начинаем припаивать компоненты к плате. Я начинаю с центра и продвигаюсь вперед. Я использую держатель для таймера 555, который предотвратит повреждение компонента от перегрева и позволит нам легко заменить компонент в случае неисправности. С такими сложными компонентами, как этот, мы можем использовать ленту, чтобы держать их на месте, пока мы их припаиваем.
Таким образом, мы припаиваем все компоненты на свои места, используя ленту везде, где это необходимо. И через несколько минут у нас должна получиться идеально выглядящая печатная плата.
Теперь для теста подключаем стендовый блок питания и двигатель к плате. Затем включите питание. Я включаю плату, чтобы подать на нее питание, а затем, когда я настраиваю потенциометр, вал двигателя начинает вращаться. Скорость вращения может быть увеличена или уменьшена очень легко. Итак, у нас есть очень простой контроллер скорости двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией.
Посмотрите один из видеороликов на экране, чтобы продолжить изучение электроники, и я встречусь с вами на следующем уроке. Не забудьте подписаться на нас в facebook, instagram, linkedin, а также на engineering mindset.com
Техническое обслуживание системы контроля скорости и привода | Техническое обслуживание объектов
Насосное оборудование Использование оборудования для управления переменной скоростью, такого как инверторы, проникает в важные объекты благодаря быстрому развитию технологий.
Поэтому более важно снизить интенсивность отказов и продлить срок службы за счет проведения плановых работ по техническому обслуживанию.
Свяжитесь с нами
Характеристики
Процесс технического обслуживанияОборудование для контроля скорости состоит из множества частей, и все эти части должны работать правильно, чтобы выполнять изначально предназначенные функции. Кроме того, он отличается быстрым циклом изменения и отмены. Из-за этого становится необходимым проведение соответствующих работ по техническому обслуживанию в течение всего периода эксплуатационного жизненного цикла.
Техническое обслуживание и осмотр
Мы предоставляем ценности «Безопасность, надежность и стабильность»!!
- (1) Мы можем предложить соответствующее обслуживание, составив график обслуживания для каждого клиента.
- (2) Мы заблаговременно выявляем признаки ухудшения состояния посредством диагностики путем обхода во время операции, чтобы мы могли предложить профилактические меры.
- (3)Все процессы вплоть до замены деталей возьмем на себя. Например, утечка жидкости из электролитического конденсатора, являющегося одной из расходных частей, серьезно влияет на работу установки. Планирование технического обслуживания необходимо сейчас, особенно когда объект находится в нормальной эксплуатации.
Утечка жидкости электролитического конденсатора в главной цепи инвертора
Утечка жидкости электролитического конденсатора на печатную плату
Ремонт
«Любая проблема с оборудованием? Пожалуйста, свяжитесь с нами как можно скорее». Наши выездные сервисные инженеры из сервисных центров в Японии окажут техническую поддержку всерьез!!
Доступность объекта является нашим главным приоритетом.
Временное восстановление путем размещения инвертора на полу
- (1)В случае внезапного сбоя нашей первоочередной задачей является возобновление работы объекта с отказомМы приступаем к быстрому возобновлению работы. Для обеспечения необходимых материалов, деталей и запасных частей.
- (2) Пожалуйста, свяжитесь с нами по вопросам, касающимся других компаний и зарубежных продуктов, а также наших собственных.
- (3) Мы занимаемся техническим обслуживанием, а также являемся поставщиком основных продуктов в Японии. Мы возьмем на себя ответственность за поставляемые продукты от анализа основных причин до улучшения продукта.
Для обеспечения необходимых материалов, деталей и запасных частей.Реконструкция объекта
«Общение с заказчиком! Почувствуйте здоровье объекта! Слушаем.» Мы хотели бы обратиться к таким входам и требованиям!!
- (1)Мы можем экономить энергию и работать с меньшим воздействием на окружающую среду.
- (2) В частности, есть большой выигрыш, если насос вентилятора переключается на управление инвертором.
- (3) Это обеспечивает более длительный срок службы оборудования и одновременное улучшение функций, таких как измерение гармоник или снижение уровня шума и т.
