Содержание
- Мощный ШИМ регулятор своими руками
- Простая схема управления двигателем постоянного тока
- Схема для генерации ШИМ сигнала
- ШИМ регулятор оборотов двигателя постоянного тока
- Цифровой ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя.
- ШИМ регулятор на NE555 своими руками
- Шим регулятор оборотов с реверсом для коллекторного двигателя.
- ШИМ контроллер скорости двигателя постоянного тока. Управление 4-pin вентилятором занедорого
Мощный ШИМ регулятор своими руками
F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.
Простая схема управления двигателем постоянного тока
Простая схема управления движком неизменного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ сигнал. Транзистор в данной схеме играет роль электрического ключа, коммутирующего один из выводов мотора на землю. Транзистор раскрывается на момент продолжительности импульса.
Как будет вести себя движок в таком включении? Если частота ШИМ сигнала будет низкой (единицы Гц), то движок будет поворачиваться рывками. Это будет в особенности приметно при небольшом коэффициенте наполнения ШИМ сигнала.
При частоте в сотки Гц мотор будет крутиться безпрерывно и его скорость вращения будет изменяться пропорционально коэффициенту наполнения. Грубо говоря, движок будет «принимать» среднее значение подводимой к нему энергии.
Схема для генерации ШИМ сигнала
Существует много схем для генерации ШИМ сигнала. Одна из самых обычных — это схема на базе 555-го таймера. Она просит минимум компонент, не нуждается в настройке и собирается за один час.
Напряжение питания схемы VCC может быть в спектре 5 — 16 Вольт. В качестве диодов VD1 — VD3 можно взять фактически любые диоды.
Если любопытно разобраться, как работает эта схема, необходимо обратиться к блок схеме 555-го таймера. Таймер состоит из делителя напряжения, 2-ух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.
Вывод питания (VCC) и сброса (Reset) у нас заведены на плюс питания, допустим, +5 В, а земельный (GND) на минус. Открытый коллектор транзистора (вывод DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается ШИМ сигнал. Вывод CONT не употребляется, к нему подключен конденсатор. Выводы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC цепочке, состоящей из переменного резистора, 2-ух диодов и конденсатора. Средний вывод переменного резистора подключен к выводу OUT.
Последние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который вторым выводом подключен к земле. Благодаря такому включению диодов, конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.
В момент включения питания на выводе OUT маленький логический уровень, тогда на выводах THRES и TRIG, благодаря диодику VD2, тоже будет малый уровень. Верхний компаратор переключит выход в ноль, а нижний в единицу. На выходе триггера установится нулевой уровень (так как у него инвертор на выходе), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT установиться высочайший уровень (так как у него на инвертор на входе). Дальше конденсатор С3 начнет заряжаться через диодик VD1. Когда она зарядится до определенного уровня, нижний компаратор переключится в ноль, а потом верхний компаратор переключит выход в единицу. На выходе триггера установится единичный уровень, транзисторный ключ раскроется, а на выводе OUT установится малый уровень.
Конденсатор C3 начнет разряжаться через диодик VD2, до того времени, пока на сто процентов не разрядится и компараторы не переключат триггер в другое состояние. Дальше цикл будет повторяться.
Ориентировочную частоту ШИМ сигнала, создаваемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:
где R1 в омах, C1 в фарадах.
При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:
F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.
ШИМ регулятор оборотов двигателя постоянного тока
Объединим две представленные выше схемы, и мы получим простую схему регулятора оборотов двигателя постоянного тока, которую можно применить для управления оборотами двигателя игрушки, робота, микродрели и т.д.
VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1.
Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный n-p-n транзистор, транзистор дарлингтона, оптореле соответствующей мощности.
Цифровой ШИМ регулятор оборотов коллекторного двигателя.
Имея в хозяйстве некоторые низковольтные устройства типа небольшой шлифовальной машинки и т.п. я захотел немного увеличить их функциональный и эстетический вид. Правда это не получилось, хотя я надеюсь все же добиться своего, возможно в другой раз, на за саму вещицу расскажу сегодня.
Производитель данного регулятора фирма Maitech, вернее именно это название часто встречается на всяких платках и блочках для самоделок, хотя сайт этой фирмы почему то мне не попался.
Из-за того, что я не сделал в конечном итоге то, что хотел, обзор будет короче обычного, но начну как обычно с того, как это продается и присылается.
В конверте лежал обычный пакетик с защелкой.
В комплекте только регулятор с переменным резистором и кнопкой, жесткой упаковки и инструкции нет, но доехало все целым и без повреждений.
ШИМ регулятор на NE555 своими руками
Сзади присутствует наклейка, заменяющая инструкцию. В принципе большего для такого устройства и не требуется.
Указан рабочий диапазон напряжения 6-30 Вольт и максимальный ток в 8 Ампер.
Внешний облик весьма неплох, темное «стекло», темно-серый пластик корпуса, в выключенном состоянии кажется вообще черным. По внешнему облику зачет, придраться не к чему. Спереди была приклеена транспортировочная пленка.
Установочные размеры устройства:
Длина 72мм ( минимальное отверстие в корпусе 75мм), ширина 40мм, глубина без учета передней панели 23мм (с передней панелью 24мм).
Размеры передней панели:
Длина 42.5, мм ширина 80мм
Переменный резистор идет в комплекте с ручкой, ручка конечно грубовата, но для применения вполне сойдет.
Сопротивление резистора 100КОм, зависимость регулировки — линейная.
Как потом выяснилось, 100КОм сопротивление дает глюк. При питании от импульсного БП невозможно выставить стабильные показания, сказывается наводка на провода к переменному резистору, из-за чего показания скачут +\- 2 знака, но ладно бы скакали, вместе с этим скачут обороты двигателя.
Сопротивление резистора высокое, ток маленький и провода собирают все помехи вокруг.
При питании от линейного БП такая проблема отсутствует полностью.
Длина проводов к резистору и кнопке около 180мм.
Кнопка, ну тут ничего такого особенного. Контакты нормально открытые, установочный диаметр 16мм, длина 24мм, подсветки нет.
Кнопка выключает двигатель.
Т.е. при подаче питания индикатор включается, двигатель запускается, нажатие на кнопку его выключает, второе нажатие включает опять.
Когда двигатель выключен то индикатор так же не светится.
Под крышкой находится плата устройства.
На клеммы выведены контакты питания и подключения двигателя.
Плюсовые контакты разъема соединены вместе, силовой ключ коммутирует минусовой провод двигателя.
Подключение переменного резистора и кнопки разъемное.
С виду все аккуратно. Выводы конденсатора немного кривоваты, но я думаю что это можно простить 🙂
Дальнейшую разборку я спрячу под спойлер.
Индикатор довольно большой, высота цифры 14мм.
Размеры платы 69х37мм.
Плата собрана аккуратно, около контактов индикатора присутствуют следы флюса, но в целом плата чистая.
На плате присутствуют: диод для защиты от переполюсовки, стабилизатор 5 Вольт, микроконтроллер, конденсатор 470мкФ 35 Вольт, силовые элементы под небольшим радиатором.
Так же видны места под установку дополнительных разъемов, назначение их непонятно.
Набросал небольшую блок-схему, просто для примерного понимания что и как коммутируется и как подключается. Переменный резистор так и включен одной ногой к 5 Вольт, второй на землю. потому его можно спокойно заменить на более низкий номинал. На схеме нет подключений к нераспаянному разъему.
В устройстве использован микроконтроллер 8s003f3p6 производства STMicroelectronics.
Насколько мне известно, этот микроконтроллер используется в довольно большом количестве разных устройств, например ампервольтметрах.
Стабилизатор питания 78M05, при работе на максимальном входном напряжении нагревается, но не очень сильно.
Часть тепла от силовых элементов отводится на медные полигоны платы, слева видно большое количество переходов с одной стороны платы на другую, что помогает отводить тепло.
Так же тепло отводится с помощью небольшого радиатора, который прижат к силовым элементам сверху. Такое размещение радиатора кажется мне несколько сомнительным, потому что тепло отводится через пластмассу корпуса и такой радиатор помогает несильно.
Паста между силовыми элементами и радиатором отсутствует, рекомендую снять радиатор и промазать пастой, хоть немного но станет лучше.
В силовой части применен транзистор IRLR7843, сопротивление канала 3.3мОм, максимальный ток 161 Ампер, но максимальное напряжение всего 30 Вольт, потому я бы рекомендовал ограничивать входное на уровне 25-27 Вольт. При работе на околомаксимальных токах присутствует небольшой нагрев.
Так же рядом расположен диод, который гасит выбросы тока от самоиндукции двигателя.
Здесь применен STPS1045 10 Ампер, 45 Вольт. К диоду вопросов нет.
Первое включение. Так получилось, что испытания я проводил еще до снятия защитной пленки, потому на этих фото она есть еще.
Индикатор контрастный, в меру яркий, читается отлично.
Сначала я решил попробовать на мелких нагрузках и получил первое разочарование.
Нет, претензий к производителю и магазину у меня нет, просто я надеялся, что в таком относительно недешевом устройстве будет присутствовать стабилизация оборотов двигателя.
Увы, это просто регулируемый ШИМ, на индикаторе отображается % заполнения от 0 до 100%.
Мелкого двигателя регулятор даже не заметил, дня него это совсем смешной ток нагрузки 🙂
Шим регулятор оборотов с реверсом для коллекторного двигателя.
Внимательные читатели наверняка обратили внимание на сечение проводов, которыми я подключил питание к регулятору.
Да, дальше я решил подойти к вопросу более глобально и подключил более мощный двигатель.
Он конечно заметно мощнее регулятора, но на холостом ходу его ток около 5 Ампер, что позволило проверить регулятор на режимах более приближенных к максимальным.
Регулятор вел себя отлично, кстати я забыл указать что при включении регулятор плавно увеличивает заполнение ШИМ от нуля до установленного значения обеспечивая плавный разгон, на индикаторе при всем этом сразу показывается установленное значение, а не как на частотных приводах, где отображается реальное текущее.
Регулятор не вышел из строя, немного нагрелся, но не критично.
Потому что регулятор импульсный, то я решил просто ради интереса потыкаться осциллографом и посмотреть что происходит на затворе силового транзистора в разных режимах.
Частота работы ШИМа около 15 КГц и не меняется в процессе работы. Двигатель заводится примерно при 10% заполнения.
Изначально я планировал поставить регулятор в свой старый (скорее уже древний) блок питания для мелкого электроинструмента (о нем как нибудь в другой раз). по идее он был должен стать вместо передней панели, а на задней был должен расположиться регулятор оборотов, кнопку ставить не планировал (благо при включении устройство сразу переходит в режим — включено).
Должно было получиться красиво и аккуратно.
Но дальше меня ждало некоторое разочарование.
1. Индикатор хоть и был немного меньше по габаритам чем вставка передней панели, но хуже было то, что он не влазил по глубине упираясь в стойки для соединения половинок корпуса.
и если пластмассу корпуса индикатора можно было срезать, то не стал бы все равно, потому что дальше мешала плата регулятора.
2. Но даже если б первый вопрос я бы решил, то была вторая проблема, я совсем забыл как у меня сделан блок питания. Дело в том, что регулятор рвет минус питания, а у меня дальше по схеме стоит реле реверса, включения и принудительной остановки двигателя, схема управления всем этим. И с их переделкой оказалось все куда сложнее 🙁
Если б регулятор был со стабилизацией оборотов, то я бы все же заморочился и переделал схему управления и реверса, либо переделал регулятор под коммутацию + питания. А так можно и переделаю, но уже без энтузиазма и теперь не знаю когда.
Может кому интересно, фото внутренностей моего БП, собирался он лет так около 13-15 назад, почти всегда работал без проблем, один раз пришлось заменить реле.
Резюме.
Плюсы
Устройство полностью работоспособно.
Аккуратный внешний облик.
Качественная сборка
В комплект входит все необходимое.
Минусы.
Некорректная работа от импульсных блоков питания.
Силовой транзистор без запаса по напряжению
При таком скромном функционале завышена цена (но здесь все относительно).
Мое мнение. Если закрыть глаза на цену устройства, то само по себе оно вполне неплохое, и выглядит аккуратно и работает нормально. Да, присутствует проблема не очень хорошей помехозащищенности, думаю что решить ее несложно, но немного расстраивает. Кроме того рекомендую не превышать входное напряжение выше 25-27 Вольт.
Больше расстраивает то, что я довольно много смотрел варианты всяких готовых регуляторов, но нигде не предлагают решение со стабилизацией оборотов. Возможно кто то спросит, зачем мне это. Объясню, как то попала в руки шлифовальная машинка со стабилизацией, работать гораздо приятнее чем обычной.
На этом все, надеюсь что было интересно 🙂
Товар для написания обзора предоставлен магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +24 Добавить в избранное Обзор понравился +38 +64
- MaiTech,
- MaiTech CCM5D,
- радиодетали и электронные компоненты
- 16 мая 2023, 02:20
- автор: kirich
- просмотры: 51599
ШИМ контроллер скорости двигателя постоянного тока. Управление 4-pin вентилятором занедорого
Понадобилось мне устройство, регулирующее обороты мощного серверного вентилятора на 12 вольт (120×120). Обычные компьютерные вентиляторы не годились под мои цели, потому что имеют слабый обдув.
При подаче 12 вольт, вентилятор весьма сильно дует и шумит, так, что если его положить на стол, он подлетает, для меня такая мощность потока избыточна. Вертушка имеет 4 пина, следовательно есть вероятность, что оборотами можно управлять, несмотря на отзывы, что ШИМ управление на этой модели не работает. Вспомнил, что в закромах имелась такая платка ШИМ-регулятора. Попытаемся пристроить её под наши цели.
Это МИКРООБЗОР, здесь не будет теории и схем, здесь будет только решение задачи, потому что я его не нашел в интернетах.
Такого рода товар уже обозревали, потому не буду писать то же самое, суть в другом…
Здесь информация по управлению вентиляторами, кому интересно.
Внешний облик устройства:
В интернетах есть картинка такого рода (так НЕ делать!):
Подключив таким макаром обороты регулируются, но в весьма узком диапазоне, ближе к максимальным.
Так же пробовал подключить питание вентилятора на (M+) и (M-) выходы платки, обороты не регулировались вовсе, дул на максималках. Данные способы считаю не подходящими для 4-хпиновой вертушки.
Внимание! Теперь правильное подключение:
Нормальный ШИМ сигнал идет с микросхемы NE555 на затвор мосфета, через резистор, отсюда его и следует подключать к синему проводу вентилятора.
В конечном итоге, вентилятор крутится, обороты регулируются нормально. Есть нюанс, если платка выйдет из строя, думаю, что станет дуть на максимальных оборотах. Буду рад конструктивным замечаниям в комментах.
Планирую купить +43 Добавить в избранное Обзор понравился +84 +118
- радиодетали и электронные компоненты
- 04 сентября 2022, 22:11
- автор: buuu
- просмотры: 10016
Похожие статьи
-
Чистотники регулятор оборотов электродвигателя 220в
Частотный преобразователь для однофазного бытового вентилятора 220 В. Симистотрный регулятор — НЕТ! Самодельные электрические регуляторы зарекомендовали…