Простая схема управления направлением и скоростью вращения двигателя

При разработке систем, включающих небольшие электромоторы, может оказаться полезным простой двунаправленный контроллер двигателя с регулировкой скорости. Схема такого контроллера показана на Рисунке 1. В ней используются обычные компоненты, допуски и номиналы которых не критичны, если они поддерживают требуемые уровни напряжения, тока и мощности. Преимуществами схемы являются низкая стоимость, небольшие размеры, гибкость и доступность компонентов. Ее можно собрать менее чем за час на плате размером примерно 75 × 100 мм; ее высота меньше 12 мм. Транзисторный H-мост позволяет двигателю вращаться в двух направлениях. Верхним плечом H-моста управляет импульсный модулятор, позволяющий регулировать скорость вращения. Для запуска вращения в одном направлении необходимо один из входов (CW или CCW) соединить с шиной 0 В. Это можно сделать, например, с помощью переключателей, транзисторов или ТТЛ-схем с открытым коллектором. При высоких уровнях напряжения на обоих входах (нет команды) транзисторы Q2 и Q4 закрыты, и двигатель останавливается. При этом двигатель испытывает небольшое тормозящее воздействие от переключающихся транзисторов Q1 и Q3.

Светодиодные драйверы MEAN WELL для систем внутреннего освещения

С помощью этой простой схемы можно устанавливать скорость и направление вращения двигателя.
Рисунок 1. С помощью этой простой схемы можно устанавливать скорость и направление вращения
двигателя.

При низком уровне на одном из входов (вход подключен к 0 В), например, на CW или CCW, открывается один из транзисторов Q2 или Q4, базовые токи которых ограничиваются резисторами R1 и R4. Импульсный управляющий сигнал, подаваемый на базу транзистора Q1 или Q3, замыкает базу на землю, выключая соответствующий транзистор. В противоположном плече транзистор Q4 или Q2 закрыт, но на базу Q3 или Q1 через диод D2 или D1 и резистор R6 или R5 поступают импульсы от модулятора. Таким образом, Q3 или Q1 открываются каждый раз, тогда включается транзистор Q5. В модуляторе использована микросхема таймера 555 (IC1), включенного автоколебательным мультивибратором. Стабилитрон D7 и резистор R10 ограничивают напряжение питания микросхемы IC1 максимально допустимым значением 15 В. Времязадающий конденсатор C2 заряжается через резистор R11, верхнюю часть потенциометра R12 и стабилитрон D7. Разряд происходит через нижнюю часть потенциометра R12. Если для обозначения позиции движка R12 ввести величину β (β = 0.5 – середина, β = 0 – верх, β = 1 – низ), время заряда будет выражаться как

а время разряда

Таким образом, общий период импульсов равен

Выходной сигнал на выводе 3 представляет собой прямоугольные импульсы с почти фиксированной частотой и регулируемым коэффициентом заполнения. На Рисунке 2а движок потенциометра находится в крайнем нижнем положении (β = 0). На Рисунке 2б движок потенциометра находится в крайнем верхнем положении (β = 1). Q5 и Q6 смещают уровень импульсов для управления базами транзисторов Q1 и Q3, которые открываются только в то время, когда напряжение на выходе таймера 555 (вывод 3) имеет высокий уровень (TON). Длительность их открытого состояния задает скорость вращения. Диоды D3-D6 защищают транзисторы Q1-Q4 от индуктивных бросков напряжения. Предохранитель F1 защищает всю схему от токовой перегрузки. Конденсатор C3 между шиной VCC и землей предназначен для фильтрации пиков тока. Схема помогала определять скорости или передаточные отношения редукторов во время испытаний и настройки прототипов на небольших станках.

Положение движка потенциометра управления скоростью определяет коэффициент заполнения импульсов модулятора. (а) - β = 0, движок в самом внизу; (б) - β = 1, движок вверху.
Рисунок 2. Положение движка потенциометра управления скоростью
определяет коэффициент заполнения импульсов модулятора.
(а) – β = 0, движок в самом внизу; (б) – β = 1, движок вверху.

Предпочтительнее использовать транзисторы Дарлингтона, выбирая их в соответствии с напряжением источника питания и током мотора. (И не забывайте о большой индуктивности двигателя). Сопротивление резистора R10 и рабочее напряжение стабилитрона выбирают, исходя из напряжения источника питания VCC.

  1. Datasheet Texas Instruments LM555
  2. Datasheet STMicroelectronics TIP142
  3. Datasheet STMicroelectronics TIP147
  4. Datasheet Vishay BYV26E

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 1820
сейчас смотрят 12
представлено поставщиков 1572
загружено
позиций
25 067 862