Всем здравствуйте. Как известно наиболее выгодным способом управления скоростью двигателей постоянного тока, является широтно-импульсная модуляция (ШИМ). В отличие от более простого управления путем изменения напряжения питания, двигателями можно управлять практически с нулевой скорости, и особенно на низких скоростях двигатели с ШИМ-управлением имеют значительно более высокий крутящий момент. Очень простую и универсальную схему управления небольшими двигателями постоянного тока можно увидеть на приведенной схеме.
В основе схемы, классический таймер NE555. С помощью потенциометра P1 с диодами D1, D2 и резистором R1 можно установить чередование выходного напряжения в соотношении 1:99. При частоте около 60 Гц, выходной сигнал регулируется в диапазоне от 0 до 99%. Оставшийся 1%, при этом выход выключается в каждый период, имеет особое значение, которое будет объяснено ниже. Можно просто купить регулятор которые можно посмотреть.
При проектировании схем управления двигателями постоянного тока необходимо предусмотреть защиту от короткого замыкания на выходе (или перегрузки двигателя). Чаще всего это решается путем последовательного подключения измерительного резистора к двигателю. Когда ток увеличивается выше допустимого предела, падение напряжения на резисторе также увеличивается, и соответствующая электроника ограничивает ток через переключающий элемент.
В связи с этим используется другой метод обнаружения превышения максимально допустимого тока. Предполагается, что на переходе C-E переключающего транзистора происходит падение напряжения, которое увеличивается с увеличением тока. Следовательно, если мы измеряем напряжение UCE, мы также можем определить величину протекающего по нему тока. Это измерение менее точное, чем измерение падения напряжения на резисторе, поскольку зависимость напряжения UCE от протекающего тока больше зависит от температуры перехода, но оно прекрасно подходит для необходимости установки ограничения тока.
Выход таймера NE555 (вывод 3) подается через резистор R2 и диоды D3 и D4 на переключающий транзистор T2. Резистор R4 обеспечивает безопасное и быстрое закрытие транзистора. Диод D5 защищает транзистор от наведенных скачков напряжения в двигателе, а конденсатор C4 фильтрует возможные помехи. Как уже упоминалось, схема защиты по току определяет напряжение на переходе С-E транзистора T2.
Подстроечный резистор P2 подключен к коллектору транзистора T2, с центрального вывода которого на транзистор T1 подается напряжение. Пара транзисторов T1 и T3, по сути, представляет собой как управляющий тиристор. После срабатывания транзистора T1 и, следовательно, T3 схема остается закрытой даже после отключения напряжения переключения до тех пор, пока напряжение питания не упадет ниже определенного предела, при котором оба транзистора не закрываются.
Следовательно, если максимально установленный ток нагрузки превышается в течение одного периода, транзистор T1, а затем также T3 открываются, и управление переключающего транзистора блокируется. К концу периода переключающий транзистор останется закрытым. Поскольку существует определенное остаточное напряжение (около 1В) на транзисторах T1 и T3 даже в закрытом состоянии, диоды D3 и D4 подключены к базе T2, так что напряжение, оставшееся на T2, безопасно закрывает транзистор.
По этой причине выходной транзистор должен оставаться закрытым не менее 1% в каждый период, чтобы пара T1 и T3 снова закрылась. У этой цепи есть еще одна особенность. В открытом состоянии напряжение на коллекторе T2 настолько велико, что сразу после прихода положительного импульса на T2 пара T1, T3 и T2 не откроется немедленно, им не будет времени для открытия.
Поэтому используется вывод 7 таймера NE555. Он находится в той же фазе, что и вывод 3, но оборудован транзистором с открытым коллектором. Поскольку UCE транзистора на выходе 7 IC1 меньше, чем U BE T1, необходимого для открытия транзистора T1, он остается закрытым в течение времени, необходимого для открытия транзистора T2 и, таким образом, падения напряжения на его базе коллекторе T1. Регулятор питается от 12 В переменного тока, подключенного к клеммной колодке K2. Напряжение переменного тока выпрямляется диодным мостом D6 и фильтруется конденсатором C3.
При желании можно воспользоваться готовыми регуляторами, которые доступны в продаже к примеру можно посмотреть ниже.
Регулятор скорости для двигателя постоянного тока выполнен на двухсторонней печатной плате размером 60х35 мм. Расположение компонентов на печатной плате, а также разводка показано на рисунках ниже.
После монтажа внимательно осматриваем плату и устраняем дефекты если таковые возникли. Подключим питающее напряжение. Используем осциллограф, чтобы проверить выход таймера NE555, изменяя настройку потенциометра P1. Если все в порядке, подключите нагрузочный резистор такого номинала к клеммной колодке K1, чтобы максимальный ток, который мы хотим получить в нагрузке.
Например, для напряжения питания 12В и максимального тока двигателя 2А выберите резистор 6 Ом. Затем установите подстроечный резистор P2 в такое положение, при котором срабатывает токовая защита. Для краткосрочных измерений мы можем составить требуемое значение из нескольких резисторов, рассчитанных на ток нагрузки, и охлаждать их, например, в стакане с водой во время измерения.
Описанный регулятор подходит для управления скоростью небольших двигателей постоянного тока, используемых в основном для приведения в движение небольших инструментов в домашней мастерской, таких как электродрели, шлифовальные машины. На этом все всем спасибо за уделенное время.
