Un circuit que permet a l'usuari controlar linealment la velocitat d'un motor connectat girant un potenciòmetre connectat s'anomena circuit de control de velocitat del motor.
Aquí es presenten 3 circuits de control de velocitat fàcils de construir per a motors de corrent continu, un amb MOSFET IRF540, el segon amb IC 555 i el tercer concepte amb IC 556 amb processament de parell.
Disseny # 1: controlador de velocitat del motor CC basat en Mosfet
Es podria construir un circuit de control de velocitat del motor de corrent continu molt senzill i senzill utilitzant només un mosfet, una resistència i un pot, com es mostra a continuació:
Utilització d’un seguidor d’emissors BJT
Com es pot veure, el mosfet està configurat com a seguidor d'origen o com a mode de drenatge comú, per obtenir més informació sobre aquesta configuració, podeu consulteu aquest post , que discuteix una versió BJT, no obstant això, el principi de funcionament continua sent el mateix.
En el disseny anterior del controlador de motor de corrent continu, l'ajust de l'olla crea una diferència de potencial variable a través de la porta del mosfet, i el pin d'origen del mosfet simplement segueix el valor d'aquesta diferència de potencial i ajusta el voltatge del motor en conseqüència.
Implica que la font sempre quedarà 4 o 5V endarrerida per darrere del voltatge de la porta i variarà amunt / avall amb aquesta diferència, presentant un voltatge variable entre 2V i 7V a través del motor.
Quan el voltatge de la porta és al voltant de 7 V, el pin de font subministrarà el mínim de 2 V al motor provocant un gir molt lent al motor, i 7 V estarà disponible a través del pin de font quan l’ajust de la pota generi els 12V complets a través de la porta del mosfet.
Aquí podem veure clarament que el pin d'origen del mosfet sembla estar 'seguint' la porta i, per tant, el nom de seguidor d'origen.
Això passa perquè la diferència entre la porta i el pin d'origen del mosfet ha d'estar sempre al voltant dels 5V, per tal de permetre que el mosfet funcioni de manera òptima.
De totes maneres, la configuració anterior ajuda a aplicar un control de velocitat suau al motor, i el disseny es podria construir bastant barat.
Un BJT també es podria utilitzar en lloc del mosfet i, de fet, un BJT produiria un rang de control més gran d’1V a 12V a través del motor.
Demostració de vídeo
https://youtu.be/W762NTuQ19gQuan es tracta de controlar la velocitat del motor de manera uniforme i eficient, un controlador basat en PWM es converteix en l’opció ideal, aquí aprendrem més sobre un circuit senzill per implementar aquesta operació.
Disseny núm. 2: control del motor CC PWM amb IC 555
El disseny d’un controlador de velocitat del motor senzill que utilitza PWM es pot entendre de la següent manera:
Inicialment, quan el circuit s’alimenta, el pin de disparador es troba en una posició lògica baixa ja que el condensador C1 no està carregat.
Les condicions anteriors inicien el cicle d'oscil·lació, fent que la sortida canviï a una lògica alta.
Una sortida alta obliga ara el condensador a carregar-se mitjançant D2.
En arribar a un nivell de voltatge que és de 2/3 del subministrament, el pin número 6, que és el llindar del disparador IC.
El moment que es desencadena el pin # 6, el pin # 3 i el pin # 7 torna a la lògica baixa.
Amb el pin # 3 al mínim, C1 torna a començar a descarregar-se mitjançant D1 i, quan el voltatge a través de C1 cau per sota del nivell que és 1/3 de la tensió d’alimentació, el pin # 3 i el pin # 7 tornen a ser alts, fent que el cicle segueixi i continua repetint.
És interessant assenyalar que C1 té dos camins establerts discretament per al procés de càrrega i descàrrega a través dels díodes D1, D2 i a través dels braços de resistència establerts pel pot respectivament.
Significa que la suma de les resistències trobades per C1 mentre es carrega i es descarrega segueix sent la mateixa, independentment de la configuració del pot, per tant, la longitud d'ona del pols de sortida sempre es manté.
No obstant això, atès que els períodes de temps de càrrega o descàrrega depenen del valor de resistència trobat en els seus camins, el pot estableix discretament aquests períodes de temps segons els seus ajustos.
Atès que els períodes de temps de càrrega i descàrrega estan directament relacionats amb el cicle de treball de sortida, varia segons l’ajust de l’olla, donant forma als polsos PWM variables previstos a la sortida.
El resultat mitjà de la relació marca / espai dóna lloc a la sortida PWM que al seu torn controla la velocitat de corrent continu del motor.
Els impulsos PWM s’alimenten a la porta d’un mosfet que reacciona i controla el corrent del motor connectat en resposta a la configuració de l’olla.
El nivell actual a través del motor decideix la velocitat i, per tant, implementa l'efecte de control a través de l'olla.
La freqüència de la sortida de l’IC es pot calcular amb la fórmula:
F = 1,44 (VR1 * C1)
El mosfet es pot seleccionar segons el requisit o el corrent de càrrega.
A continuació es pot veure el diagrama de circuits del controlador de velocitat del motor de corrent continu proposat:
Prototip:
Prova de proves de vídeo:
https://youtu.be/M-F7MWcSiFYAl videoclip anterior podem veure com s’utilitza el disseny basat en IC 555 per controlar la velocitat d’un motor de corrent continu. Com podreu comprovar, tot i que la bombeta funciona perfectament en resposta als PWM i varia la seva intensitat des de la resplendor mínima fins a la màxima baixa, el motor no ho fa.
Inicialment, el motor no respon als PWM estrets, sinó que comença amb una sacsejada després que els PWM s’ajusten a amplades de pols significativament més altes.
Això no vol dir que el circuit tingui problemes, sinó que la inducció del motor de corrent continu es manté entre un parell d’imants. Per iniciar un inici, l'armadura ha de saltar la seva rotació a través dels dos pols de l'imant, cosa que no pot passar amb un moviment lent i suau. Ha d’iniciar-se amb un impuls.
És precisament per això que el motor inicialment requereix ajustos més alts per al PWM i, un cop iniciada la rotació, l'armadura guanya una mica d'energia cinètica i ara aconseguir una velocitat més lenta es fa viable mitjançant PWM més estrets.
Tot i així, aconseguir la rotació a un estat lent amb prou feines en moviment pot ser impossible per la mateixa raó que s'ha explicat anteriorment.
Vaig fer tot el possible per millorar la resposta i aconseguir un control PWM el més lent possible fent algunes modificacions al primer diagrama com es mostra a continuació:
Dit això, el motor podria mostrar un millor control als nivells més lents si el motor està connectat o lligat amb una càrrega mitjançant engranatges o sistema de politges.
Això pot passar perquè la càrrega actuarà com a amortidor i ajudarà a proporcionar un moviment controlat durant els ajustos de velocitat més lents.
Disseny # 3: utilitzant IC 556 per a un control de velocitat millorat
Variació de la velocitat del motor de CC pot semblar que no sigui tan difícil i que hi pugueu trobar molts circuits.
No obstant això, aquests circuits no garanteixen nivells de parell consistents a velocitats del motor inferiors, cosa que fa que el funcionament sigui força ineficient.
A més, a velocitats molt baixes a causa del parell insuficient, el motor tendeix a aturar-se.
Un altre inconvenient greu és que no hi ha cap funció d’inversió del motor inclosa en aquests circuits.
El circuit proposat està completament lliure de les deficiències anteriors i és capaç de generar i mantenir nivells elevats de parell fins i tot a velocitats més baixes possibles.
Funcionament del circuit
Abans de discutir el circuit de controlador de motor PWM proposat, també voldríem conèixer l’alternativa més senzilla que no és tan eficient. No obstant això, es pot considerar raonablement bo sempre que la càrrega sobre el motor no sigui elevada i sempre que la velocitat no es redueixi a nivells mínims.
La figura mostra com es pot emprar un sol IC 556 per controlar la velocitat d’un motor connectat, no entrarem en els detalls, l’únic inconvenient notable d’aquesta configuració és que el parell és directament proporcional a la velocitat del motor.
Tornant al disseny del circuit del controlador de velocitat de parell elevat proposat, hem utilitzat dos 555 CI en lloc d’un o més aviat un únic IC 556 que conté dos 555 CI en un paquet.
Esquema de connexions
Principals característiques
Breument la proposta Controlador de motor de CC inclou les següents característiques interessants:
La velocitat es pot variar contínuament de zero a màxima, sense aturar-se.
El parell no es veu afectat mai pels nivells de velocitat i es manté constant fins i tot a nivells mínims de velocitat.
La rotació del motor es pot capgirar o invertir en una fracció de segon.
La velocitat és variable en ambdues direccions de rotació del motor.
Els dos 555 CI s’assignen amb dues funcions separades. Una secció es configura com un multivibrador astable que genera rellotges d'ona quadrada de 100 Hz que s'alimenta a la secció 555 anterior dins del paquet.
La freqüència anterior és responsable de determinar la freqüència del PWM.
El transistor BC 557 s’utilitza com a font de corrent constant que manté carregat el condensador adjacent al seu braç col·lector.
Això desenvolupa un voltatge de dents de serra a través del condensador anterior, que es compara dins del 556 IC amb el voltatge de mostra aplicat externament sobre el pin-out mostrat.
La tensió de mostra que s'aplica externament es pot derivar d'un circuit d'alimentació d'alimentació de tensió variable simple de 0-12V.
Aquest voltatge variable aplicat al 556 IC s’utilitza per variar el PWM dels impulsos a la sortida i que finalment s’utilitza per a la regulació de la velocitat del motor connectat.
L'interruptor S1 s'utilitza per invertir instantàniament la direcció del motor sempre que sigui necessari.
Llista de peces
- R1, R2, R6 = 1K,
- R3 = 150.000,
- R4, R5 = 150 ohms,
- R7, R8, R9, R10 = 470 ohms,
- C1 = 0,1 uF,
- C2, C3 = 0,01uF,
- C4 = 1uF / 25VT1,
- T2 = TIP122,
- T3, T4 = TIP127
- T5 = BC557,
- T6, T7 = BC547,
- D1 --- D4 = 1N5408,
- Z1 = 4V7 400mW
- IC1 = 556,
- S1 = commutador SPDT
El circuit anterior es va inspirar en el següent circuit de controlador de motor que es va publicar molt enrere a la revista electrònica India elecktor.
Control del parell del motor mitjançant IC 555
El primer diagrama de control del motor es pot simplificar molt mitjançant l'ús d'un commutador DPDT per a l'operació d'inversió del motor i mitjançant un transistor de seguiment d'emissor per a la implementació del control de velocitat, com es mostra a continuació:
Control de precisió del motor mitjançant un amplificador op
Un control extremadament refinat o intricat d’un corrent continu. el motor es podria aconseguir fent servir un amplificador operatiu i un generador de tacos. L’amplificador operatiu s’adapta com a interruptor sensible al voltatge. Al circuit que es mostra a continuació, tan aviat com la sortida del generador de tacos sigui inferior a la tensió de referència predeterminada, el transistor de commutació s'encendrà i es proporcionarà una potència del 100% al motor.
L'acció de commutació de l'amplificador operatiu es produiria en només un parell de milivolts al voltant de la tensió de referència. Necessitareu una font d'alimentació doble, que potser només estigui estabilitzada per Zener.
Aquest controlador de motor permet un rang infinitament ajustable sense implicar cap tipus de molèstia mecànica.
La sortida de l'amplificador operatiu és només del +/- 10% del nivell dels rails de subministrament, per la qual cosa es pot controlar un enorme emissor amb un seguidor doble.
La tensió de referència es podria fixar a través de termistors, o un LDR, etc. La configuració experimental indicada al diagrama del circuit va fer servir un amplificador op RCA 3047A i un motor de 6 V de 0,25 W com a generador de tacho que generava uns 4 V a 13000 rpm per la retroalimentació prevista.
Anterior: 3 millors circuits de lladres de Joule Següent: Circuit de comptador de xiulets d’olla
