Εξερευνήθηκαν 2 απλά κυκλώματα ελεγκτή κινητήρα αμφίδρομης κατεύθυνσης

Ένα κύκλωμα που επιτρέπει σε έναν συνδεδεμένο κινητήρα να λειτουργεί σε δεξιόστροφη και αριστερόστροφη διεύθυνση μέσω εναλλακτικών σκανδάλων εισόδου ονομάζεται κύκλωμα ελεγκτή αμφίδρομης.

Ο πρώτος σχεδιασμός που ακολουθεί περιγράφει ένα κύκλωμα ελεγκτή κινητήρα Bidirectional με πλήρη γέφυρα ή H γέφυρα H χρησιμοποιώντας τα 4 opamps από το IC LM324. Στο δεύτερο άρθρο μαθαίνουμε για ένα κύκλωμα ελεγκτή κινητήρα διπλής κατεύθυνσης υψηλής ροπής χρησιμοποιώντας το IC 556

Εισαγωγή

Γενικά, μηχανικοί διακόπτες είναι συνηθισμένοι να ρυθμίζουν την κατεύθυνση περιστροφής ενός κινητήρα DC. Ρύθμιση της πολικότητας της χρησιμοποιούμενης τάσης και του κινητήρα περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση!

Από τη μία πλευρά, αυτό μπορεί να έχει το μειονέκτημα που απαιτείται να προστεθεί ένας διακόπτης DPDT για να αλλάξει η πολικότητα της τάσης, αλλά έχουμε να κάνουμε μόνο με έναν διακόπτη που κάνει τη διαδικασία αρκετά εύκολη.

Ωστόσο, το DPDT μπορεί να έχει ένα σοβαρό πρόβλημα, δεν συνιστάται να αντιστρέψετε απότομα την τάση πάνω από έναν κινητήρα DC κατά την περιστροφική του κίνηση. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε μια τρέχουσα ακίδα, η οποία θα μπορούσε ενδεχομένως να κάψει τον σχετικό ελεγκτή ταχύτητας.

Επιπλέον, κάθε είδους μηχανική καταπόνηση μπορεί επίσης να προκαλέσει παρόμοια προβλήματα. Αυτό το κύκλωμα ξεπερνά αυτές τις επιπλοκές εύκολα. Η κατεύθυνση και η ταχύτητα χειρίζονται με τη βοήθεια ενός μοναχικού ποτενσιόμετρου. Η περιστροφή του δοχείου σε μια καθορισμένη κατεύθυνση αναγκάζει τον κινητήρα να αρχίσει να περιστρέφεται.

Η εναλλαγή του δοχείου προς την αντίθετη κατεύθυνση επιτρέπει στον κινητήρα να περιστρέφεται στην αντίστροφη κίνηση. Η μεσαία θέση στο δοχείο απενεργοποιεί τον κινητήρα, διασφαλίζοντας ότι ο κινητήρας επιβραδύνεται πρώτα και στη συνέχεια σταματά πριν γίνει προσπάθεια αλλαγής της κατεύθυνσης.

Τεχνικές προδιαγραφές

Τάση: Το κύκλωμα και ο κινητήρας χρησιμοποιούν την κοινή τροφοδοσία. Αυτό σημαίνει ότι επειδή η υψηλότερη τάση λειτουργίας του LM324 είναι 32VDC αυτό γίνεται επίσης η μέγιστη τάση προσβάσιμη για τη λειτουργία του κινητήρα.

Ρεύμα: Το IRFZ44 MOSFET έχει σχεδιαστεί για 49A, το IRF4905 θα μπορεί να χειριστεί το 74A. Παρ 'όλα αυτά, τα κομμάτια PCB που τρέχουν από τους ακροδέκτες MOSFET στο μπλοκ ακροδεκτών βίδας μπορούν να διαχειριστούν περίπου 5Α. Αυτό θα μπορούσε να βελτιωθεί με συγκόλληση τεμαχίων χαλκού πάνω από τα κομμάτια PCB.

Σε αυτήν την περίπτωση βεβαιωθείτε ότι τα MOSFET δεν γίνονται πολύ ζεστά - αν το κάνουν, τότε θα χρειαστούν μεγαλύτερες ψύκτρες για να τοποθετηθούν σε αυτές τις συσκευές.

LM324 Pinouts

ΔΙΔΙΑΚΟΜΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ DC MOTORS ΜΕ ΧΡΗΣΗ LM324

Βασικά, θα βρείτε 3 τρόπους ρυθμίστε την ταχύτητα των κινητήρων DC :

1. Χρησιμοποιώντας μηχανικά γρανάζια για να επιτύχετε την ιδανική επιτάχυνση: Αυτή η προσέγγιση συχνά υπερβαίνει την ευκολία της πλειοψηφίας των ενθουσιωδών που ασκούνται σε εργαστήρια στο σπίτι.

δύο. Μείωση της τάσης του κινητήρα μέσω αντίστασης σειράς. Αυτό μπορεί να είναι σίγουρα αναποτελεσματικό (η ισχύς θα διαλυθεί στην αντίσταση) και επίσης θα οδηγήσει στη μείωση της ροπής.

Το ρεύμα που καταναλώνεται από τον κινητήρα αυξάνεται επίσης καθώς αυξάνεται το φορτίο του κινητήρα. Αυξημένο ρεύμα σημαίνει μεγαλύτερη πτώση τάσης πάνω από την αντίσταση της σειράς και ως εκ τούτου πτώση τάσης για τον κινητήρα.

Στη συνέχεια, ο κινητήρας προσπαθεί να τραβήξει ακόμη μεγαλύτερη ποσότητα ρεύματος, προκαλώντας τη διακοπή του κινητήρα.

3. Εφαρμόζοντας ολόκληρη την τάση τροφοδοσίας στον κινητήρα σε σύντομους παλμούς: Αυτή η μέθοδος απαλλάσσει το εφέ πτώσης της σειράς. Αυτό αναφέρεται ως διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) και είναι η στρατηγική που βρίσκεται σε αυτό το κύκλωμα. Οι γρήγοροι παλμοί επιτρέπουν στον κινητήρα να λειτουργεί αργά. Οι παλμοί επιτρέπουν στον κινητήρα να λειτουργεί πιο γρήγορα.

ΠΩΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΝ (ανατρέξτε στο σχηματικό)

Το κύκλωμα θα μπορούσε να χωριστεί σε τέσσερα στάδια:

1. Έλεγχος κινητήρα - IC1: A
2. Γεννήτρια τριγώνων κυμάτων - IC1: B
3. Συγκριτές τάσης - IC1: C και D
4. Κινητήρας - Q3-6

Ας ξεκινήσουμε με τη σκηνή του οδηγού, με επίκεντρο τα MOSFETs Q3-6. Μόνο μερικά από αυτά τα MOSFET παραμένουν στην ενεργοποιημένη κατάσταση οποιαδήποτε στιγμή. Ενώ τα Q3 και Q6 είναι ON, το ρεύμα κινείται μέσω του κινητήρα και το κάνει να περιστρέφεται σε μία μόνο κατεύθυνση.

Μόλις Q4 και Q5 βρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας, η τρέχουσα κυκλοφορία αντιστρέφεται και ο κινητήρας αρχίζει να περιστρέφεται στην αντίθετη κατεύθυνση. IC1: C και IC1: D ασχολούνται με τα MOSFET που είναι ενεργοποιημένα.

Opamps IC1: C και IC1: D είναι ενσύρματα ως συγκριτικά τάσης. Η τάση αναφοράς για αυτά τα opamps παράγεται από το διαχωριστικό τάσης αντίστασης των R6, R7 και R8.

Παρατηρήστε ότι η τάση αναφοράς για το IC1: D είναι συνδεδεμένη στην είσοδο «+», αλλά για το IC1: C συνδέεται με την είσοδο «-».

Αυτό σημαίνει ότι το IC1: D ενεργοποιείται με τάση υψηλότερη από την αναφορά του, ενώ το IC1: C ενεργοποιείται με τάση χαμηλότερη από την αναφορά του. Το Opamp IC1: B έχει διαμορφωθεί ως γεννήτρια τριγώνων κυμάτων και παρέχει το σήμα ενεργοποίησης στους σχετικούς συγκριτές τάσης.

Η συχνότητα είναι περίπου το αντίστροφο της σταθεράς χρόνου R5 και C1 - 270Hz για τις τιμές που χρησιμοποιούνται.

Η μείωση του R5 ή C1 αυξάνει τη συχνότητα αυξάνοντας οποιοδήποτε από αυτά θα μειώσει τη συχνότητα. Το επίπεδο εξόδου από την κορυφή προς την κορυφή του τριγώνου κύματος είναι πολύ μικρότερο από τη διαφορά μεταξύ των δύο αναφορών τάσης.

Είναι επομένως εξαιρετικά δύσκολο και οι δύο συγκριτές να ενεργοποιούνται ταυτόχρονα Διαφορετικά και τα 4 MOSFET θα αρχίσουν να διεξάγονται, οδηγώντας σε βραχυκύκλωμα και καταστρέφοντας όλα αυτά.

Η κυματομορφή του τριγώνου είναι δομημένη γύρω από μια τάση μετατόπισης DC. Η αύξηση ή η μείωση της τάσης μετατόπισης μεταβάλλει κατάλληλα τη θέση παλμού του τριγώνου κύματος.

Η μετακίνηση του τριγώνου κύματος προς τα πάνω επιτρέπει στο συγκριτή IC1: D να ενεργοποιηθεί μειώνοντας αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση του συγκριτή IC1: C. Όταν το επίπεδο τάσης του τριγώνου κύματος βρίσκεται στη μέση των δύο αναφορών τάσης, τότε δεν προκαλείται κανένας από τους συγκριτές. Η τάση μετατόπισης DC ρυθμίζεται από το ποτενσιόμετρο P1 μέσω IC1: A, το οποίο έχει σχεδιαστεί ως ακόλουθος τάσης.

Αυτό δίνει πηγή τάσης αντίστασης χαμηλής εξόδου, επιτρέποντας στην τάση μετατόπισης DC να είναι λιγότερο ευάλωτη στην επίδραση φόρτωσης του IC1: B.

Καθώς το «δοχείο» αλλάζει, η τάση μετατόπισης DC αρχίζει να ποικίλλει, είτε πάνω είτε κάτω με βάση την κατεύθυνση που γυρίζει το δοχείο. Η δίοδος D3 παρουσιάζει προστατευτικό αντίστροφης πολικότητας για τον ελεγκτή.

Το Resistor R15 και ο πυκνωτής C2 είναι ένα απλό φίλτρο χαμηλής διέλευσης. Αυτό προορίζεται για τον καθαρισμό τυχόν αιχμών τάσης που προκαλούνται από τα MOSFET καθώς ενεργοποιούν την τροφοδοσία ρεύματος στον κινητήρα.

Λίστα ανταλλακτικών

2) Αμφίδρομος έλεγχος κινητήρα με χρήση IC 556

Η ταχύτητα και ο αμφίδρομος έλεγχος για κινητήρες DC είναι σχετικά απλοί στην εφαρμογή. Για ανεξάρτητα ενεργοποιημένους κινητήρες, η ταχύτητα είναι, κατ 'αρχήν, μια γραμμική συνάρτηση της τάσης τροφοδοσίας Οι κινητήρες με μόνιμο μαγνήτη είναι μια υποκατηγορία ανεξάρτητα ενεργοποιημένων κινητήρων, και χρησιμοποιούνται συχνά σε παιχνίδια και μοντέλα.

Σε αυτό το κύκλωμα, η τάση τροφοδοσίας του κινητήρα μεταβάλλεται μέσω διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) που εξασφαλίζει καλή απόδοση καθώς και σχετικά υψηλή ροπή σε χαμηλές ταχύτητες κινητήρα. Μια απλή τάση ελέγχου μεταξύ 0 και +10 V επιτρέπει την αντιστροφή της ταχύτητας του κινητήρα και ποικίλλει από μηδέν έως μέγιστο και στις δύο κατευθύνσεις.

Το Astable multivibrator IC έχει ρυθμιστεί ως ταλαντωτής 80 Hz και καθορίζει τη συχνότητα του σήματος PWM. Τρέχουσα πηγή T1 χρεώνει Ca. Η τάση του πριονιού σε αυτόν τον πυκνωτή συγκρίνεται με την τάση ελέγχου στο 1C2, η οποία εξάγει το σήμα PWM στο buffer N1-Na ή NPN1. Ο οδηγός κινητήρα με βάση το Darlington είναι ένα κύκλωμα γέφυρας ικανό να οδηγεί φορτία έως 4 Amps, υπό την προϋπόθεση ότι το ρεύμα λειτουργίας παραμένει κάτω από 5 Amps και παρέχεται επαρκής ψύξη για τα τρανζίστορ ισχύος T1 -T. Οι δίοδοι D1, D5 παρέχουν προστασία έναντι επαγωγικών υπερτάσεων από τον κινητήρα Ο διακόπτης S1 καθιστά δυνατή την άμεση αναστροφή της κατεύθυνσης του κινητήρα.

Πρωτότυπο Εικόνες