Содержание
10.7. Типовые узлы и схемы управления электроприводов с двигателями постоянного тока
Управление пуском,
реверсом и торможением ДПТ в большинстве
случаев осуществляется в функциях
времени, скорости (ЭДС), тока или пути.
Рассмотрим ряд типовых схем, с помощью
которых реализуются указанные режимы.
Типовая схема
пуска двигателя постоянного тока с
независимым возбуждением в функции
времени. Эта
схема (рис. 10.25, а) включает в себя кнопки
управления SB1 (пуск) и SB2 (останов, стоп
ДПТ), линейный контактор КМ1, обеспечивающий
подключение двигателя к сети, и контактор
ускорения КМ2 для выключения (закорачивания)
пускового резистора Rд.
В качестве датчика времени в схеме
используется электромагнитное реле
времени КТ. При подключении схемы к
источнику питания происходит возбуждение
ДПТ и срабатывает реле КТ, размыкая свой
контакт в цепи катушки контактора КМ2
и подготавливая двигатель к пуску.
Рис.
10.25
При нажатии кнопки
SB1 получает питание контактор КМ1, который
своим главным контактом подключает
двигатель к источнику питания. Двигатель
начинает разбег с включенным резистором
Rд
в цепи якоря. Одновременно замыкающий
блок-контакт контактора КМ1 шунтирует
кнопку SB1 и она может быть отпущена, а
размыкающий блок-контакт КМ1 разрывает
цепь питания катушки реле времени КТ.
После прекращения питания катушки реле
времени через интервал времени ∆tкт,
называемый выдержкой времени, размыкающий
контакт КТ замкнется в цепи катушки
контактора КМ2, последний включится и
главным контактом закоротит пусковой
резистор Rд
в цепи якоря. Таким образом, при пуске
двигатель в течение времени ∆tкт
разгоняется по искусственной характеристике
1 (см. рис. 10.25, б), а после шунтирования
резистора Rд
– по естественной характеристике 2.
Сопротивление резистора Rд
выбирается таким образом, чтобы в момент
включения двигателя ток I1
в цепи и соответственно момент М1
не превосходили допустимого уровня.
За время ∆tкт
после начала пуска скорость вращения
двигателя (кривая 3) достигает значения
ω1,
а ток в цепи якоря (кривая 4) снижается
до уровня I2
(см. рис. 10.25, в). После шунтирования
резистора Rд
ток в цепи якоря скачком возрастает до
значения I1не
превышающего допустимого уровня.
Изменение скорости, тока и момента во
времени происходит по экспоненте.
Типовая схема
пуска двигателя постоянного тока в две
ступени в функции ЭДС и динамического
торможении в функции времени.
В этой схеме (рис. 10.26, а) в качестве
датчика ЭДС используется якорь двигателя
М, к которому подключены катушки
контакторов ускорения КМ1 и КМ2. С помощью
регулировочных резисторов Rу2
и Rу1
эти контакторы настраиваются на
срабатывание при определенных скоростях
двигателя.
Для осуществления
торможения в схеме предусмотрен резистор
Rд3,
подключение и отключение которого
осуществляется контактором торможения
КМЗ.
Для обеспечения необходимой при
торможении выдержки времени используется
электромагнитное реле времени КТ,
замыкающий контакт которого включен в
цепь катушки контактора торможения
КМ2.
После подключения
схемы к источнику питания происходит
возбуждение ДПТ, при этом все управляющие
аппараты схемы остаются в исходном
положении. Пуск ДПТ осуществляется
нажатием кнопки SB1, что приводит к
срабатыванию линейного контактора КМ,
подключению двигателя к источнику
питания и началу его разбега с включенными
резисторами в цепи якоря Rд1+Rд2
по характеристике 1 (см. рис. 10.26, б). По
мере увеличения скорости растет ЭДС
двигателя и соответственно напряжение
на катушках контакторов КМ1 и КМ2. При
скорости ω1
срабатывает контактор КМ1, закорачивая
своим контактом первую ступень пускового
резистора Rд1,
и двигатель начинает работать по
характеристике 2. При скорости ω2,
срабатывает контактор КМ2, закорачивая
вторую ступень пускового резистора
Rд2.
При этом двигатель выходит на работу
по естественной характеристике 3 и
заканчивает свой разбег в точке
установившегося режима, определяемой
пересечением естественной характеристики
3 двигателя и характеристики нагрузки
ω = f
(Мс).
Для перехода к
режиму торможения необходимо нажать
кнопку SB2.
При этом произойдет следующее. Катушка
контактора КМ потеряет питание,
разомкнется замыкающий силовой контакт
КМ в цепи якоря ДПТ и последний отключится
от источника питания. Размыкающий же
блок-контакт КМ в цепи катушки контактора
торможения КМ3 замкнется, последний
сработает и своим главным контактом
подключит резистор Rд3.к
якорю М, переводя ДПТ в режим динамического
торможения по характеристике 4 (см. рис.
10.26, б). Одновременно разомкнется
замыкающий контакт контактора КМ в цепи
реле времени КТ, оно потеряет питание
и начнет отсчет выдержки времени. Через
интервал времени, соответствующий
снижению скорости ДПТ до нуля, реле
времени отключится и своим контактом
разорвет цепь питания контактора КМ3.
При этом резистор Rд3
отключается от якоря М двигателя,
торможение заканчивается и схема
возвращается в свое исходное положение.
Типовая схема
пуска двигателя постоянного тока в одну
ступень в функции времени и динамического
торможения в функции ЭДС (рис. 10.27).
Управление ДПТ при пуске в этом случае
происходит по аналогии со схемой,
приведенной на рис. 10.25. Отметим только,
что при включении двигателя и работе
его от источника питания размыкающий
контакт линейного контактора КМ в цепи
контактора торможения КМ2 разомкнут,
что предотвращает перевод двигателя в
режим торможения.
Рис 10.27
Торможение
осуществляется нажатием кнопки SB2. При
этом контактор КМ, потеряв питание,
отключает двигатель от источника питания
и замыкает своим контактом цепь питания
катушки контактора КМ2. Последний под
действием наведенной в якоре ЭДС
срабатывает и замыкает якорь М двигателя
на резистор торможения Rд2.
Процесс динамического торможения
происходит до тех пор, пока при небольшой
скорости ДПТ его ЭДС не станет меньше
напряжения отпускания контактора КМ2,
который отключится, и схема вернется в
исходное положение.
Схема управления
пуском ДПТ в функции времени, реверсом
и торможением противовключением в
функции ЭДС.
В этой схеме (рис. 10.28, а) предусмотрено
два линейных контактора КМ1 и КМ2,
обеспечивающих вращение двигателя
соответственно вперед и назад. Главные
контакты этих аппаратов образуют
реверсивный мостик, с помощью которого
можно изменять полярность напряжения
на якоре М. В якорной цепи помимо пускового
резистора Rд1
включен резистор противовключения Rд2,
который управляется контактором
противовключения КМЗ.
Рис. 10.28
Управление
двигателем при торможении противовключением
и реверсе осуществляется с помощью двух
реле противовключения KVI и KV2. Их назначение
заключается в том, чтобы в режиме
противовключения обеспечить ввод в
цепь якоря в дополнение к пусковому
резистору Rд1
резистора противовключения Rд2,
что достигается выбором точки присоединения
к нему катушек реле KV1 и КV2.
Пуск ДПТ в любом
направлении осуществляется в одну
ступень в функции времени. При нажатии,
например, кнопки SB1 срабатывает контактор
КМ1 и подключает якорь М к источнику
питания, За счет падения напряжения на
резисторе Rд1
от пускового тока срабатывает реле
времени КТ, размыкающее свой контакт в
цепи контактора КМ4.
Срабатывание КМ1
приведет также к срабатыванию реле КVI,
которое, замкнув свой замыкающий контакт
в цепи контактора противовключения
КМ3, вызовет его включение, что приведет
к закорачиванию ненужного при пуске
резистора противовключения Rд2
и одновременно катушки реле времени
КТ. При этом двигатель начнет разбег по
характеристике 2 (см. рис. 10.28, б), а реле
времени КТ — отсчет выдержки времени.
По истечении
требуемой выдержки времени реле КТ
замкнет свой контакт в цепи катушки
контактора КМ4, он включится, закоротит
пусковой резистор Rд1
и двигатель начнет работать по естественной
характеристике 1.
Для осуществления
торможения необходимо нажать кнопку
SB2, в результате чего отключаются
контактор КМ1, реле KV1, контакторы КМ3 и
КМ4 и включается контактор КМ2. Напряжение
на двигателе при этом изменяет свою
полярность и он переходит в режим
торможения противовключением с двумя
резисторами в цепи якоря Rд1
и Rд2.
Несмотря на замыкание контакта КМ2 в
цепи реле KV2, оно (за счет оговоренного
выше подключения) не включается и тем
самым не дает включиться аппаратам КМ3
и КМ4 и зашунтировать резисторы Rд1
и Rд2.
Перевод ДПТ в режим
противовключения соответствует его
переходу с естественной характеристики
1 на искусственную характеристику 4 (см.
рис. 10.28, б). Во всем диапазоне скоростей
0 < ω < ω0
на этой характеристике двигатель
работает в режиме противовключения.
По мере снижения
скорости двигателя растет напряжение
на катушке реле KV2 и при скорости близкой
к нулю оно достигнет значения напряжения
срабатывания.
Если к этому моменту
времени кнопка SB2 будет отпущена, то
отключается контактор КМ2, схема
возвращается в исходное положение и на
этом процесс торможения заканчивается.
Если же при малой скорости кнопка SB2
остается нажатой, то включается реле
KV2 и повторяется процесс пуска двигателя,
но уже в противоположную сторону. Таким
образом, реверсирование ДПТ включает
в себя два этапа — торможение
противовключением и пуск в противоположном
направлении. Второй этап реверса
соответствует на рис. 10.28, б переходу
двигателя с характеристики 4 на
характеристику 3, соответствующую
обратной полярности напряжения на якоре
двигателя и наличию в якоре добавочного
резистора Rд1.
Типовая схема
пуска ДПТ с последовательным возбуждением
в функции тока.
В этой схеме (рис. 10.29) катушка реле тока
КА включена в цепь якоря М, а размыкающий
контакт в цепь питания контактора
ускорения КМ2. Реле тока настраивается
таким образом, чтобы его ток отпускания
соответствовал току I2
(см.
рис. 10.25, б). В схеме используется
также дополнительное блокировочное
реле KV с временем срабатывания больше,
чем у реле КА.
При нажатии на
кнопку SB1 срабатывает контактор КМ1,
двигатель подключается к источнику
питания и начинает свой разбег. Бросок
тока в якорной цепи после замыкания
главного контакта контактора КМ1 вызывает
срабатывание реле тока КА, которое
размыкает свой размыкающий контакт в
цепи контактора КМ2. Через некоторое
время после этого срабатывает реле KV и
замыкает свой замыкающий контакт в цепи
контактора КМ2, подготавливая его к
включению.
Рис.10.29
По мере разбега
двигателя ток якоря снижается до значения
тока переключения I2,
при котором отключается реле тока,
замыкая свой размыкающий контакт в цепи
катушки контактора КМ2. Последний
срабатывает, его главный контакт
закорачивает пусковой резистор Rд
в цепи якоря, а вспомогательный контакт
шунтирует контакт реле тока КА.
Поэтому
вторичное включение реле тока КА после
закорачивания резистора Rд
и броска тока не вызывает отключения
контактора КМ2 и двигатель продолжает
разбег по своей естественной характеристике.
Типовые
релейно-контакторные схемы управления
электроприводом (ЭП) включают в себя
элементы блокировок, защит, сигнализации,
а также элементы связи с технологическим
оборудованием. Для унификации схемных
решений электротехническая промышленность
выпускает стандартные станции, блоки
и панели управления, специализированные
по видам ЭП рабочих машин и механизмов,
их функциональным возможностям, условиям
эксплуатации, роду тока и др. Так, для
управления крановыми механизмами
выпускаются различные крановые панели,
для лифтов разработаны типовые шкафы
управления, для ЭП конвейеров выпускаются
типовые станции управления и т.д. В
качестве примера рассмотрим схему
одного из таких типовых устройств.
Схема управления,
обеспечивающая пуск, динамическое
торможение и регулирование скорости
двигателя ослаблением магнитного
потока.
Пуск
ДПТ осуществляется в три ступени в
функции времени, торможение — в функции
ЭДС. Органом управления на этой схеме
является командоконтроллер SA, имеющий
четыре положения рукоятки — одно нулевое
(начальное) и три рабочих (рис. 10.30).
Перед пуском
командоконтроллер устанавливается в
нулевое положение, затем включаются
автоматические выключатели QF1 и QF2 и
схема подключается к источнику питания.
По обмотке возбуждения ОВ начинает
протекать ток возбуждения и, кроме того,
срабатывает реле времени КТ1, шунтируя
в цепи реле контроля напряжения KV4 своим
контактом контакт реле обрыва цепи
обмотки возбуждения КА. Если при этом
реле максимального тока КА1 и КА2 находятся
в нормальном (невключенном) положении,
то срабатывает реле KV4, подготавливая
питание схемы управления через свой
замыкающий контакт. Если в процессе
работы произойдет недопустимое снижение
напряжения питания или тока возбуждения
двигателя или ток в якоре превысит
допустимый уровень, реле KV4 отключится,
схема управления лишится питания и ДПТ
будет отключен от сети.
Таким образом,
реле KV4 выполняет роль исполнительного
элемента трех защит.
Для обеспечения
разбега двигателя до максимальной
скорости рукоятку командоконтроллера
SA необходимо переместить в крайнее
третье положение, что приведет к
срабатыванию контактора КМ и подключению
якоря М к источнику питания, после чего
он начнет свой разбег с полным
сопротивлением пускового резистора в
цепи якоря. Реле времени КТ1, потеряв
питание вследствие размыкания контакта
КМ, начнет отсчет выдержки времени
работы на первой ступени, а реле времени
КТ2 и КТ3, сработав от падения напряжения
на резисторах Rд1
и Rд2,
разомкнут свои контакты в цепях
контакторов ускорения КМ2 и КМ3.
Одновременно с этим включаются
«экономический» контактор КМ6 и контактор
управления возбуждением КМ5, в результату
чего шунтируется резистор Rв
и пуск ДПТ происходит при полном магнитном
потоке.
Рис. 10.30
Через определенное
время замкнется размыкающий контакт
КТ1, контактор КМ1 включится, зашунтирует
первую ступень пускового резистора Rд1
и одновременно катушку реле времени
КТ2.
Последнее, отсчитав свою выдержку
времени, включит контактор КМ2, который
зашунтирует вторую ступень пускового
резистора Rд2
и катушку реле КТ3. Это реле, также
отсчитав свою выдержку времени, вызовет
срабатывание контактора КМ3 и шунтирование
последней ступени пускового резистора,
после чего ДПТ выйдет на свою естественную
характеристику.
После шунтирования
третьей ступени пускового резистора
начинается ослабление магнитного
потока, которое подготавливается
включением реле KV3 после срабатывания
контактора КM3. В процессе ослабления
тока возбуждения с помощью реле управления
KV1 обеспечивается контроль за током
якоря. При бросках то реле KV1 обеспечивает
включение или отключение контактора
КМ5, усиливая или ослабляя при этом ток
возбуждения так, чтобы ток в якорной
цепи не выходил за допустимые пределы.
При размыкании контакта КМ5 часть тока
возбуждения замыкается через диод VD и
разрядный резистор Rр.
Торможение двигателя
осуществляется перестановкой рукоятки
командоконтроллера SA в нулевое положение,
что приводит к выключению контактора
КМ и отключению якоря М от источника
питания.
Поскольку в процессе пуска
двигателя реле динамического торможения
KV2 включается, замыкание размыкающего
контакта КМ в цепи контактора торможения
КМ4 вызовет его включение Резистор Rдт
окажется подключенным к якорю М двигателя,
который перейдет в режим динамического
торможения. При малых скоростях ДПТ,
когда его ЭДС станет ниже напряжения
отпускания (удержания) реле KV2, оно
отключится, выключит контактор КМ4 и
процесс торможения закончится. Отметим,
что динамическое торможение происходит
при полном магнитном потоке.
Для снижения
скорости двигателя рукоятку
командоконтроллеpa SA необходимо перевести
в положение 1 или 2. При этом в положении
1 двигатель будет работать по искусственной
характеристике, соответствующей наличию
в цепи якоря резисторов Rд2
и Rд3,
а в положении 2 — по характеристике,
обусловленной наличием резистора Rд3.
Как сделать реверс на двигателе 12 вольт
Главная » Новичку
При использовании двигателя постоянного тока в различных устройствах иногда возникает необходимость остановки двигателя в любом положении, а также в крайних положениях позиционирования с последующим реверсом.
Эту задачу решает предлагаемая схема.
В1 — тумблер со средним положением для реверса двигателя. В зависимости от задачи он может иметь фиксацию в крайних положениях или без неё.
Диоды Д1 и Д2 подбираются по максимальному току двигателя при его нагрузке.
SA– концевики, установленные в устройстве.
Работа схемы.
В исходном состоянии питание на двигатель не поступает и он не вращается.
Если тумблер перевести в верхнее по схеме положение двигатель вращается (допустим) влево. В крайнем левом положении SAлевыйразмыкается и диод Д1 не пропускает напряжение питания. Двигатель останавливается.
Если тумблер перевести в нижнее положение — то происходит переполюсовка напряжения питания. Двигатель тогда вращается в правую сторону. Д1 этому уже не препятствует.
Далее концевик SAлевый замыкается. При достижении крайнего правого положения SAправыйразмыкается и диод Д2не пропускает напряжение питания.
Двигатель останавливается.
Переключением положения тумблера меняется направление вращения двигателя.
Схему можно применить для вращения антенн, КПЕ, вариометров и т.п.
us3ut. Матвийчук Валерий.098-553-7459
Источник: radon.org.ua
Самые простые схемы управления вращением двигателя постоянного тока
Релейная схема реверса
Для переключения направления вращения, плюсовой сигнал нужно подать всего лишь на катушку одного из реле.
Мостовая схема на биполярных транзисторах
Применены однотипные транзисторы с обратной проводимостью NPN— проводят от коллектора к эмиттеру, открываются плюсом. Сопротивление перехода обратных NPN транзисторов немного меньше, чем упрямых PNP, потому используют их, чтобы несколько увеличить КПД устройства.
Мостовая схема на полевых транзисторах
Применены полевые транзисторы с разной проводимостью канала. Регулировку можно сделать, заменив постоянные резисторы R3, R4 на переменные, подстроечные.
Мостовая схема на транзисторах,управляемая от микроконтроллера
Применены транзисторы разной проводимости. Диоды нужны для защиты PIC контроллера управления от зависания или сброса. Гасят всплески напряжения при коммутации обмоток электродвигателя. Микроконтроллер L293D.
Заводской сборки мостовая схема на транзисторах, управляемая от микроконтроллера
Автор: Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.
Источник: volt-index.ru
alex-day › Блог › Реверсивное управление двигателем постоянного тока
Предистория
Иногда я «по просьбам трудящихся»
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Цепь игрушечного двигателя с синхронизированным обратным движением вперед
запрограммированная схема двигателя обратного хода, которая используется для выполнения игрушечного приложения. Идея была запрошена г-ном Мэтью.
Содержание
Технические характеристики
Я новый подписчик вашего сайта, который является отличным ресурсом!
Мне нужна ваша помощь в разработке схемы, пожалуйста.
У моей дочери есть школьный проект — моторизованное транспортное средство. Я хотел бы иметь возможность построить двухступенчатую схему с синхронизацией, в которой мгновенный переключатель активирует движение вперед на несколько секунд.
Затем поменяйте полярность для обратного действия на несколько секунд. Напряжение двигателя будет 3В. Было бы очень полезно, если бы вы могли помочь этой сборке. Заранее спасибо.
Мэтти.
Конструкция
Предлагаемая электрическая схема с двигателем, которая обеспечивает автоматическое включение вперед и назад с использованием схемы последовательного таймера задержки, может быть представлена на следующей диаграмме: связанные компоненты образуют нестабильный мультивибратор с периодом частоты генератора, соответствующим требуемому периоду синхронизации двигателя в обратном направлении.
Каскад TIP127 представляет собой схему-защелку, позволяющую запускать схему кнопкой.
IC 4017 выполняет прямые и обратные импульсы для каскада драйвера транзистора, состоящего из Q1——Q4.
Драйвер транзистора сконфигурирован как H-мост для обеспечения обратного движения двигателя вперед в ответ на триггеры, полученные с выходов IC 4017.
Схема может быть понята с помощью следующего объяснения:
Когда кнопка нажата на мгновение, T3 получает короткий импульс заземления через переключатель, который инициирует включение транзистора и подачу положительного импульса в схему.
Триггер инициализации вызывает появление низкого логического уровня на выводе 4 IC 4017, который удерживает и фиксирует T3 в твердом положении ON даже после отпускания кнопки.
Одновременно на вывод 15 также поступает положительный импульс, сбрасывающий микросхему таким образом, что вывод 3 начинается с высокого логического уровня.
Если контакт 3 изначально высокий, он активирует H-мост и двигатель в определенном направлении в зависимости от полярности проводов двигателя в сети моста.
Теперь T1 и T2 начинают отсчет, и в тот момент, когда их установленное время истекает, вывод 14 получает запускающий импульс от коллектора T2, который заставляет вывод 3 с высокой логикой переключиться на вывод 2.
Вышеупомянутое условие мгновенно меняет полярность H-моста и заставляет двигатель начать движение в противоположном направлении до тех пор, пока не поступит следующий импульс на вывод 14 микросхемы.
Как только на выводе 14 микросхемы 4017 регистрируется следующий импульс, высокий уровень логики на выводе 2 микросхемы теперь перемещается на шаг вперед и устанавливается на выводе 4 микросхемы.
Однако, поскольку контакт 4 связан с T3, высокий уровень на этом контакте немедленно выключает T3, что приводит к разрыву защелки и отключению питания всей схемы.
Цепь двигателя игрушки теперь полностью выключается до тех пор, пока кнопка не будет нажата снова.
Конденсатор емкостью 0,1 мкФ должен быть подключен параллельно R2, чтобы каждый раз при включении питания триггер T2 включался первым и обеспечивал правильную реализацию системы в соответствии с установленными временными интервалами.
Видеодоказательство
Протестировано и передано г-ном МартиномНастройка временных задержек
Временные интервалы можно установить или отрегулировать в соответствии с предпочтениями пользователя, изменив значения либо R2/R3, либо C1/C2, либо обоих. из этих пар.
Хотя схема здесь реализована как игрушка, она может иметь много интересных промышленных применений и может быть модифицирована для выполнения нескольких программных активаций машины, заданных пользователем.
О компании Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.
homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
Взаимодействие с читателем
Управление двигателем постоянного тока с помощью H-моста
В этой статье объясняется, как можно изменить направление и скорость мини-двигателя постоянного тока с помощью очень простой схемы, построенной с использованием легкодоступных и подручных компонентов. Сначала мы увидим, как мы можем изменить направление двигателя, а затем мы увидим, как мы можем изменить скорость двигателя постоянного тока. Затем я объясню очень простую схему контроллера двигателя постоянного тока, которая меняет направление, а также скорость двигателя постоянного тока. Итак, давайте начнем.
Подскажите, как изменить направление вращения двигателя постоянного тока?
Это очень просто. Большинство мини-двигателей постоянного тока имеют две клеммы, потому что они являются двигателями постоянного тока последовательного типа (якорь и обмотки возбуждения соединены последовательно).
Пожалуйста, обратитесь к рисунку, приведенному ниже.
Рис. 1. Изображение, показывающее схему H-моста, используемую для управления направлением вращения двигателя постоянного тока
Как показано на рисунке, есть две клеммы «A» и «B» двигателя постоянного тока. Теперь, если мы соединим клемму A с питанием +Ve и клемму B с питанием -Ve или заземлением, ток будет течь от двигателя от A к B, и двигатель будет вращаться в одном направлении — скажем, по часовой стрелке (CW) или прямом направлении. Теперь, как показано на втором рисунке, мы меняем клеммы питания. Теперь B подключен к +Ve, а A подключен к земле. Ток будет течь от двигателя от B к A, и двигатель будет вращаться в другом направлении (против часовой стрелки – против часовой стрелки или наоборот).
Итак, следующий вопрос: как обеспечить реверсивное питание двигателя?
Расположение показано в правой части рисунка. Четыре переключателя подключены между источником питания +Ve и землей, а двигатель постоянного тока подключен между двумя переключателями, как показано на рисунке.
Такое расположение цепей известно как Н-мост, потому что он выглядит как буква «Н» (схемы Н-моста наиболее широко используются в драйверах двигателей постоянного тока). Давайте посмотрим, как он дает обратное питание двигателю.
Если одновременно нажать SW1 и SW4, то ток будет течь от +Ve – SW1 – A – B – SW4 – Gnd. Таким образом, двигатель будет вращаться в одном направлении. Откройте (отпустите) SW1 и SW4, чтобы остановить двигатель. Теперь, если SW2 и SW3 нажаты, ток будет течь от +Ve – SW2 – B – A – SW3 – Gnd. Таким образом, двигатель получает обратное питание, и он будет вращаться в другом направлении.
(Внимание: необходимо соблюдать осторожность, чтобы SW1 и SW3 или SW2 и SW4 не были нажаты одновременно, иначе произойдет короткое замыкание питания)
управление скоростью и вращением двигателя постоянного тока
Схема заменяет переключатели транзисторами типа NPN. Все мы знаем, что транзистор работает как переключатель. Для транзистора NPN, если мы подаем вход +Ve на базу, он включится, а если мы подаём 0, он будет выключен.
Таким образом, в этой схеме, если Q1 и Q4 включены одновременно, двигатель будет вращаться вперед, а если Q2 и Q3 включены, двигатель будет вращаться в обратном направлении.
Разве это не очень просто?
Двигатель можно вращать вперед и назад, используя только 4 транзистора.
Теперь давайте перейдем к изменению скорости двигателя постоянного тока. Скорость двигателя постоянного тока изменяется при изменении приложенного входного напряжения. По мере увеличения приложенного входного напряжения скорость будет увеличиваться и наоборот. При подаче максимального номинального напряжения двигатель будет вращаться на полной скорости (внимание: не подавайте на двигатель напряжение, превышающее максимальное номинальное, иначе обмотки двигателя могут сгореть).
Теперь вопрос, как подать переменное напряжение на двигатель?
Одним из очень популярных методов генерирования переменного напряжения постоянного тока является широтно-импульсная модуляция (ШИМ).
Это поясняется на рисунке ниже.
Рис. 3: График, показывающий широтно-импульсную модуляцию для управления скоростью двигателя постоянного тока
Широтно-импульсная модуляция означает изменение ширины (скважности) импульса. Ширина означает время включения Тон импульса. Среднее выходное напряжение (Vdc или Vavg) определяется уравнением
Vdc = [Ton / (Ton+Toff)] × Vs
Это напрямую зависит от Ton. Как показано на рисунке выше, при коэффициенте заполнения 50 % среднее выходное напряжение Vdc равно половине Vs. Если нагрузка увеличивается до 75%, Vdc также увеличивается до 3/4 th Vs, а если нагрузка уменьшается до 25%, Vdc уменьшается до 1/4 th Vs. Таким образом, при изменении ширины импульса изменяется среднее выходное напряжение. Таким образом, мы должны применить ШИМ к двигателю постоянного тока, чтобы изменить его скорость.
Очевидно, следующий вопрос — как генерировать ШИМ?
Есть предположения……….
.?
Да, ответ IC NE555. Этот чип можно использовать для генерации ШИМ. Вот схема IC NE555 для генерации выхода PWM
Соединения: IC NE555 подключен в нестабильном режиме. Смещение +12 подается на вывод Vcc (8). Контакт сброса (4) также получает питание +Ve для включения внутреннего триггера. Два диода подключены друг к другу на выводе разряда (7). Один резистор 1K подключен между Vcc и разрядным контактом. Потенциометр на 10 К вместе с двумя диодами D1 и D2 подключен между пороговым выводом (6) и разрядным выводом таким образом, что при его увеличении сопротивление заряда конденсатора увеличивается, а сопротивление разряда конденсатора уменьшается.
Операция: когда в цепь подается питание, конденсатор заряжается через R2-D2-R1A. Выход схемы высок. Когда конденсатор заряжается до 2/3 В пост. тока, внутренний пороговый компаратор выдает выходной сигнал, снижающий выходной сигнал схемы. Таким образом, если R1 увеличивается — R1A больше — время зарядки конденсатора увеличивается — время высокого выхода (Ton) больше — рабочий цикл больше.
После этого конденсатор разряжается через R1B – D1. Таким образом, если R1 меньше — R1B больше — время разрядки конденсатора увеличивается — время низкого выхода (Toff) больше — рабочий цикл меньше.
Таким образом, эта схема генерирует ШИМ, и ширина импульса изменяется при изменении потенциометра R1.
Наконец, нам нужна мостовая схема на транзисторе H для изменения направления двигателя постоянного тока и схема генератора ШИМ на основе микросхемы NE555 для изменения скорости двигателя постоянного тока. Вот полная схема.
Выход схемы генератора ШИМ подается на схему Н-моста через переключатель SPDT. Когда мы меняем положение переключателя SPDT, сигнал подается либо на Q1 и Q4, либо на Q2 и Q3. Таким образом, переключатель SPDT изменяет направление вращения двигателя. А потенциометр R1 изменяет ширину выходного импульса, подаваемого на Н-мостовую схему. Таким образом, изменяется скорость двигателя.
Вот схема, построенная на макетной плате
Рис.