Как изменить вращение коллекторного двигателя: реверс на колекторном моторе. — Электропривод

Содержание

Как изменить направление вращения коллекторного электродвигателя


Ремонт коллекторного электродвигателя самостоятельно

Как изменить направление вращения коллекторного электродвигателя. Практически все электрические двигатели для бытового использования, дома или на даче, синхронные — коллекторные. В редких случаях нам могут встретиться асинхронные двигатели, например, в бытовых электростанциях или вентиляторах.Коллекторный электродвигатель используется в стиральных машинах для прокрутки барабана, электродрелях, и подобных устройствах.

В этих двигателях обмотка закреплена и не двигается. Также в этом двигателе на якоре есть обмотка. На обе эти обмотки подается напряжение с коллектора.

Ремонтировать данный электродвигатель недорого, и он прост для реализации в бытовых условиях. Для этого необходимо минимальное знакомство с устройством двигателя и соблюдение техники безопасности. Прежде всего, если какое-либо устройство, использующее данный тип двигателя, перестало работать, проверьте исправность розеток наличие напряжения и исправность питающего блока устройства. Также в проверке нуждаются клавиши включения устройства и питающие провода. Все это вы можете проверить при помощи индикаторной отвертки или мультиметра.

Проверка коллекторного электродвигателя на неисправность

Самая сложна задача, которая встанет перед вами это разбор. Оказывается коллекторный электродвигатель сложно разбирать. Приводить разбор демонтажа двигателя для всех видов устройств в рамках одной статьи будет излишним, так что лучше найти специальную инструкцию непосредственно под ваше устройство. Более того, это исключит вероятность дополнительных поломок при работе со специфическими конструкциями разных производителей. Не забудьте о технике безопасности, любое устройство при разборе должно быть отключено от источников питания. Используйте инструменты с изоляционным материалом. В рамках статьи будет рассмотрены случае, когда прибор неисправен полностью, работает с перебоями или некорректно.


Когда электродвигатель демонтирован, попробуйте подать на него напряжение. Если двигатель работает, но искрение на щеточных контактах повышенное (хвосты искр при вращении распределяются неравномерно, охватывают иногда боле 90°), скорее всего, пришло время их заменить или отрегулировать крепление механизма — при плохом контакте могут возникать неполадки. В крайнем случае, это может означать даже межвитковое замыкание внутри двигателя. Заменять щетки необходимо только на однотипные. Щетки чаще всего крепятся при помощи фиксатора или болтов. Иногда они закреплены на специальном держателе. Если щетки в порядке, но плохо закреплены, нужно отрегулировать прижимающие пружины.

Если контакты на коллекторы почернели, необходимо произвести чистку. Лучше всего для этого подходит наждачная бумага с мелкой крошкой. Если же это не помогло тогда в половине случаев причина неисправности — износ подшипников. Если в работе вы замечали шум, дополнительную вибрацию, то это верные признаки необходимости замены подшипников. Если аппарат совсем не запускается, проверьте визуально целостность обмоток, отсутствие почернения.

Обгоревшую изоляцию необходимо почистить, а в случае наличия графитовой пыли все тщательно прочистить. Пыль может вызывать замыкание. Всю электропроводку необходимо протестировать мультиметром. Если обмотка не показывает проводимости, то, к сожалению, ремонт двигателя в большинстве случаев обойдется дороже нового. Так ремонтируется и проверяется данный электродвигатель

.


Как поменять полярность на электродвигателе

Если вы уже подключили асинхронный электродвигатель по схеме, предусматривающей одностороннее вращение, но возникла необходимость реверса, перед вами встает вопрос: как поменять полярность на электродвигателе? Существуют несколько способов изменения направления вращения двигателя.

Переподключаем рабочую обмотку

Для этого можно вскрыть корпус, достать и перевернуть намотку, затем вернуть крышки на место. Но есть более эргономичный вариант, при котором вам не придется разбирать агрегат – достаточно переподключить контакты, которые выходят наружу (это работает только в том случае, если выведены 4 контакта). Итак, от вас требуется:

  • Отключить двигатель.
  • Определить, какая пара выводов соответствует началу и концу рабочей обмотки (вторая пара принадлежит пусковой обмотке и в данный момент вам не нужна).
  • Перекинуть фазу с начального конца обмотки на конечный, а ноль – с конечного конца на начальный (либо наоборот).

В результате этих действий ротор станет вращаться в противоположную сторону, что вам и требовалось.

Переподключаем пусковую намотку

Ваши действия аналогичны тем, что описаны в предыдущем варианте, только местами меняются начало и конец пусковой обмотки. Это также можно сделать, не прибегая к вскрытию корпуса. Сначала выясните, какая пара проводов соответствует началу и концу пусковой обмотки. Затем подключите начало рабочей обмотки к началу пусковой обмотки (которая до этого была подключена к пускозарядному конденсатору), а емкость подключите к концу пусковой обмотки.

Таким образом начало и конец пусковой обмотки меняются местами, что изменяет направление вращения двигателя.

Меняем пусковую обмотку на рабочую или рабочую на пусковую

Во многих моделях моторов наружу выходят только 3 вывода. Это сделано для того, чтобы обезопасить агрегат от поломки, вызванной вмешательством в его работу. Но и в этом случае вы можете заставить двигатель вращаться в другую сторону при соблюдении следующих условий:

  • Длина и площадь поперечного сечения рабочей и пусковой обмоток должны быть одинаковыми.
  • Провода выполнены из одного и того же материала.

Эти данные влияют на сопротивление, которое должно оставаться постоянным. При смене полярности в случае, если длина или площадь сечения проводов не совпадают, сопротивление пусковой намотки станет таким же, как было у рабочей (или наоборот). Это будет препятствовать запуску мотора.

Имейте в виду, КПД электродвигателя снизится, а его эксплуатация в рабочем режиме должна быть непродолжительной, иначе неизбежен перегрев агрегата с последующим выходом из строя.

Чтобы сделать реверс, не разбирая устройство, вам необходимо:

  • Снять конденсатор с начального вывода пусковой обмотки.
  • Подсоединить его к конечному выводу рабочей обмотки.
  • Пустить отводки от обоих этих выводов и фазы.

При такой схеме для вращения двигателя в одну сторону (например, по часовой стрелке) следует подключить фазу к отводку конца рабочей обмотки. Для вращения ротора в противоположную сторону нужно перекинуть фазный провод на отводок начала пусковой обмотки. Соединять и разъединять провода можно вручную, но лучше использовать ключ.

Если предусматривается продолжительный рабочий период мотора, этим способом пользоваться не следует. Вскройте корпус двигателя и осуществите переподключение способом, описанным в первом или втором пунктах. В этом случае КПД агрегата не снизится.

Всех этих манипуляций можно избежать, если изначально при подключении электродвигателя предусмотреть возможность реверсирования и установить кнопочный пост переключения.


Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока и мотор-редукторы, созданные на их основе, нуждаются в надежной системе управления скоростью вращения вала. Простым и удобным методом решения проблемы является применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Способ основан на преобразовании постоянного напряжения в импульсное. При этом управление частотой вращения осуществляют путем изменения длительности подающегося импульса.

Например, по такому же принципу используют ШИМ схему в осветительных приборах для регулировки яркости свечения светодиодных ламп. Так как у светодиода небольшое время затухания частота работы устройства регулирования имеет большое значение. Качественные приборы должны полностью исключать мерцание при пониженной яркости свечения.

Управление двигателями постоянного тока методом ШИМ стало возможным благодаря силе инерции. После прекращения подачи напряжения на обмотки вал электродвигателя останавливается не сразу, продолжая движение по инерции. Путем кратковременной подачи напряжения с определенным периодом можно добиться плавного регулирования скорости вращения вала. При этом главным регулирующим параметром является размер паузы между импульсами.

Применение устройства управления для двигателя постоянного тока

Этот метод управления двигателем постоянного тока позволяет плавно изменять скорость вращения вала в широких пределах. ШИМ делает возможным изменение параметров работы двигателя в автоматическом режиме в соответствии с установленными данными. Необходимую информацию регулятор оборотов коллекторного двигателя получает от пользователя или специального датчика, который определяет, температуру, скорость вращения или любой другой параметр. Например, в воздушных системах охлаждения регулятор оборотов изменяет скорость вращения вентилятора на основе данных, полученных от датчика температуры. Это позволяет автоматически замедлять скорость потока воздуха при низкой температуре и увеличивать при высокой.

Схема управления коллекторным двигателем постоянного тока

Простую схему управления двигателем постоянного тока можно собирать из полевого транзистора. Он играет роль электронного ключа, который переключает схему питания двигателя после подачи напряжения на базу. Электронный ключ остается открытым на время, соответствующее длительности импульса.

ШИМ сигнал характеризуют коэффициентом заполнения, который равен обратной величие скважности. Коэффициент заполнения равен отношению продолжительности импульса к периоду его подачи. Скорость движения вала двигателя будет пропорциональна значению коэффициента заполнения. Поэтому, если частота ШИМ сигнала слишком низкая для обеспечения стабильной работы, то вал двигателя будет вращаться заметными рывками. Чтобы гарантировать плавное регулирование и стабильную работу частота должна превышать сотни герц.

Оптимальные значения частоты ШИМ сигнала

Частота может варьироваться в широких пределах от нескольких десятков до нескольких сотен герц. Благодаря емкостной нагрузке происходит сглаживание импульсов. В итоге на двигатель подается «постоянное» напряжение средней величины в зависимости от параметров управляющей системы. Например, если двигатель получает питание от сети напряжением 10В, и к нему подключить регулятор с длительностью импульса равной половине периода подачи, то эффект будет таким же, как при подаче 5В на двигатель напрямую.

Сложности при ШИМ регулировании скорости двигателя постоянного тока

ШИМ является популярным методом регулирования аналоговым напряжением в различных схемах. При использовании этого способа регулирования пользователь может столкнуться с непредсказуемым поведением двигателя. Например, вал может начать вращение в обратную сторону. Это происходит при низких емкостных нагрузках. В коллекторных двигателях в процессе работы происходит постоянное переключение обмоток якоря. Когда подключают регулятор, начинает происходить отключение и включение питание с определенной частотой. Дополнительная коммутация в сочетании с коллекторной может привести к проблемам с эксплуатацией двигателя. Поэтому устройства управления с ШИМ регулированием двигателя должны быть тщательно продуманы и проработаны.

Также причиной нестабильной работы электродвигателя может стать факт влияния силы тока на скорость вращения ротора, которая находится в зависимости от уровня приложенного напряжения. Проблемы могут возникнуть при эксплуатации двигателей на малой скорости по отношению к номинальному значению.

Например, у пользователя есть двигатель, который при номинальном напряжение вращает ротор со скоростью 10об/сек. Чтобы понизить скорость до 1 об/сек недостаточно просто снизить напряжение до 1В. Подобрать подходящее значение подаваемого напряжения сложно и если пользователю и удастся, то при незначительном изменении условий эксплуатации скорость снова изменится.

Решением проблемы является применение системы автоматического регулирования или кратковременное включение электродвигателя на полную мощность. Движение ротора будет происходить рывками, но при правильно подобранной частоте и длительности подаваемых импульсов можно сделать вращение более стабильным. Так, добиваются устойчивого движения вала электродвигателя с любой скоростью, которая не будет меняться в зависимости от нагрузки.

Реализация ШИМ

Многие модели современных ПЛК контроллеров предоставляют возможность организации ШИМ. Но иногда доступных каналов оказывается недостаточно и приходится использовать программу обработки прерывай.

Алгоритм реализации ШИМ:

  1. В начале каждого импульса ставим единицу и ждем повышения значения до заданного уровня.
  2. Сбрасываем линию на ноль.

Длительность импульса легче отследить с определенной периодичностью или ступенями. Например, десять регулировочных ступеней соответствуют 10% от максимального значения. Прежде всего необходимо определиться с частотой импульсов и количеств ступеней регулирования. Далее, умножают полученные значения. Результат произведения даст необходимую частоту прерываний таймера.

При желании можно выбрать подходящую частоту таймера или количество ступеней регулирования и путем расчетов находят необходимую частоту импульсов.

Так же по теме регулирования скорости коллекторного двигателя предлагаем статью "Управление коллекторным двигателем постоянного тока методом ШИМ"

Направление - вращение - двигатель - постоянный ток

Направление - вращение - двигатель - постоянный ток

Cтраница 1

Направления вращения двигателей постоянного тока регулируются изменением направления тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения. Одновременное изменение направления тока в якоре и обмотке возбуждения не приводит к реверсированию двигателя.  [1]

Чтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока, следует изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке индуктора.  [2]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения.  [3]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в.  [4]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление силы, действующей на проводники якоря в магнитном поле.  [5]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока необходимо изменить направление тока либо только в якоре, либо только в обмотке возбуждения.  [6]

Для остановки двигателя снимают нагрузку, затем в цепи параллельной обмотки возбуждения выводят реостат, что приводит к увеличению тока возбуждения, возрастанию магнитного потока и снижению скорости вращения; затем вводят пусковой реостат и, наконец, при помощи разъединителя или автомата отключают двигатель от сети. Чтобы изменить направление вращения двигателя постоянного тока, нужно изменить направление тока либо только в обмотке якоря, либо только в обмотке возбуждения.  [7]

Для изменения направления вращения двигателя постоянного тока, имеющего смешанное возбуждение, необходимо изменить направление тока в обмотках якоря и дополнительных полюсов или изменить направление тока как в параллельной, так и в последовательной обмотках возбуждения.  [9]

Серводвигатели могут иметь разное исполнение, но, как правило, все они обладают реверсивными свойствами. Известно, что изменение направления вращения двигателя постоянного тока осуществляется либо за счет изменения направления тока, проходящего через якорь, либо за счет изменения направления потока возбуждения. В серводвигателях сериесного типа ( рис. 6.12) для осуществления реверсирования предусматривают две обмотки возбуждения ОВ1 и 052 и в зависимости от того, какая из них задействована, двигатель вращается в ту или другую сторону. Обычно такой двигатель управляется релейным элементом в виде, например, перекидного контакта / С.  [11]

Известно, что для изменения направления вращения двигателя постоянного тока надо изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения. В данном случае принято изменять направление тока в якоре, что значительно легче ввиду меньшей индуктивности этой обмотки, и поэтому при переключении этой цепи не возникает больших перенапряжений.  [12]

Реверсивными называют преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения на нагрузке. Реверсивные преобразователи используются главным образом в электроприводе для изменения направления вращения двигателей постоянного тока.  [14]

Реверсивными называются преобразователи, позволяющие изменять полярность постоянного напряжения и тока в нагрузке. Реверсивные преобразователи используются, главным образом, в электроприводе для изменения направления вращения двигателей постоянного тока.  [15]

Страницы:      1

Изменение направления вращения двигателей постоянного тока


Deprecated: Non-static method Date_TimeZone::getDefault() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/pear/date/Date.php on line 201

Deprecated: Non-static method Date_TimeZone::isValidID() should not be called statically, assuming $this from incompatible context in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/pear/date/Date.php on line 576

Notice: Undefined offset: 1 in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/common/common.class.php on line 343

Notice: Undefined offset: 1 in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/common/common.class.php on line 343

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /home/carkey/hitech/hardtech/kernel/common/db/mysql.class.php on line 135

Изменение направления вращения двигателей постоянного тока
­Рассмотрим направления сил, действующих на проводники якоря двигателя при различных направлениях магнитного поля и тока в якоре. Из сравнения этих рисунков можно сделать вывод: чтобы изменить направление вращения двигателя, нужно изменить или направление магнитного поля, или направление тока в якоре. Если одновременно изменить и направление магнитного поля и направление тока в якоре, направление вращения двигателя не изменится. Если изменить полярность питающего напряжения в двигателях с последовательным и параллельным возбуждением, изменятся направления токов в якорях и направления магнитных полей, а направления вращения не изменятся. Чтобы изменить направление вращения двигателя, нужно переключить его обмотку возбуждения. В двигателе с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от отдельного источника. Поэтому, если изменить полярность напряжения, подводимого к якорю, изменится только направление тока в якоре, а направление магнитного поля останется прежним; двигатель будет вращаться в другую сторону. Никаких переключений в двигателе для изменения направления вращения делать не нужно.

Коллекторные двигатели переменного тока. Из сказанного следует, что двигатели с последовательным или параллельным возбуждением можно питать переменным током: при изменении знака питающего напряжения направление вращения двигателя не изменяется. Однако практически по причинам, на которых мы не останавливаемся, можно питать переменным током только двигатели с последовательным возбуждением. Двигатели с последовательным возбуждением, предназначенные для питания переменным током, по конструкции несколько отличаются от двигателей постоянного тока. Они называются коллекторными двигателями переменного тока.

Интересный факт: в промышленности и строительстве для просушки или быстрого нагрева помещения часто используются электрические тепловые вентиляторы, которые обеспечивают температуру постоянного уровня и считаются наиболее популярными среди других воздушно-отопительных приборов. ­

Наша продукция

...

Коллекторный двигатель постоянного тока: устройство, принцип работы

Содержание:

Виды КД

В зависимости от типа питания классифицируют:

  1. Коллекторные двигатели, работающие от источника постоянного тока,
  2. Универсальные — работают как от постоянного тока, так и от переменного.

Устройство и принцип работы двигателя постоянного тока


Коллекторный двигатель постоянного тока состоит из двух основных частей – ротора и статора. Ротор — вращающаяся часть двигателя – несёт на себе обмотку и коллектор. Статор – неподвижная часть двигателя – включает в себя источник постоянного магнитного поля – постоянный магнит или обмотку возбуждения, щётки и корпус.

Обмотка на роторе является одной из основных частей электрического двигателя постоянного тока. По ней течёт ток нагрузки. Обмотка состоит из нескольких сегментов. Их электрические выводы подключены к пластинам коллектора.

Коллектор – представляет собой набор металлических пластин, уложенных параллельно друг другу по цилиндрической поверхности, но не касающихся друг друга. К каждой пластине подключён вывод обмотки ротора. При вращении двигателя коллекторные пластины помогают переключать ток на всё новые секции обмотки, что приводит к дальнейшему вращению двигателя.

Коллекторный мотор с сердечником

Коллекторный мотор без сердечника

Щётки производят переключение секций обмотки по мере вращения электродвигателя и обеспечивают возможность подключения обмотки двигателя на роторе к выводам на корпусе мотора. В зависимости от материала конструкция щёток отличается: графитовые щётки, выполненные в виде прямоугольных брусков или металлические щётки в виде тонких пластин.

Конструкция неподвижной части двигателя – статора – отличается в зависимости от разновидности электродвигателя постоянного тока. У двигателей постоянного тока с обмоткой возбуждения на статоре располагается обмотка возбуждения, чаще всего выполненная на сердечнике из стальных пластин. У двигателей постоянного тока с постоянными магнитами, на статоре расположен постоянный магнит, создающий магнитное поле двигателя.

Обмотка ротора и коллектор установлены на валу, который опирается на подшипники, установленные в боковых фланцах корпуса.

Корпус выступает несущей конструкцией, куда устанавливаются остальные части двигателя, а также может выступать в роли наружной оболочки, защищающей мотор от пыли, грязи и механических воздействий.

Варианты конструкции двигателя

Типы обмоток

Обмотка без стального сердечника

 

Обмотки ротора отличаются между собой по конструкции. Применяются обмотки классической конструкции, намотанные на стальной сердечник, широко распространены полые обмотки без стального сердечника. Кроме того, ротор может иметь печатную обмотку плоской или цилиндрической конструкции. Ротор двигателя классической конструкции, со стальным сердечником, имеет значительный момент инерции, большую индуктивность обмотки и дополнительные потери в стали сердечника ротора. Двигатели с полым ротором и с печатным ротором отличаются низкой инерцией и малыми потерями.

Обмотки отличаются по своему устройству: толщина провода и схема намотки (например наличие параллельных ветвей в обмотке и их количество). Это даёт возможность изготавливать электродвигатели работающие при разном номинальном напряжении и токе.

Обмотки отличаются друг от друга по температурной стойкости, которая обеспечивается выбором соответствующего типа изоляции. Повышенная температурная стойкость позволяет обмотке нагреваться до более высокой температуры, не теряя работоспособности, что даёт возможность мотору работать при более высокой температуре окружающей среды или выдерживать более высокую токовую нагрузку.

Различные материалы магнитов

За время пока существуют электрические двигатели, было разработано и применено на практике немало различных материалов для постоянных магнитов. Ферриты, AlNiCo, SmCo, NdFeB. Основная разница между ними – в их мощности (т.е. в удельной энергии) и температурной стойкости. В настоящее время в высокопроизводительных малогабаритных двигателях с постоянными магнитами чаще всего применяется NdFeB из-за своей высокой мощности и SmCo из-за высокой рабочей температуры.

Типы щёток

 

Графитовые щётки

Металлические щётки

 

 

В настоящее время распространены два материала щёток – графитовые и металлические. Графитовые щётки изготавливаются из медно-графитового сплава и работают с коллектором из медных пластин. Они хорошо работают на больших токах, хорошо переносят частые пуски, но являются источником сильных электромагнитных шумов. Металлические щётки делают из благородных металлов, и они работают коллектором, в котором также применены благородные металлы. Они хорошо работают на небольших токах при малых изменениях скорости вращения и испускают гораздо меньше помех чем графитовые щётки.

Варианты подшипников

Два основных типа подшипников, применяемых в малогабаритных двигателях постоянного тока – шарикоподшипники и подшипники скольжения. В случае применения шарикоподшипников, для снижения осевого биения вала может применяться их предварительное поджатие

Преимущества и недостатки коллекторных двигателей

Простота управления.  Коллекторный двигатель достаточно прост в управлении, особенно когда речь идёт о двигателях с постоянными магнитами. Для того чтобы заставить его вращаться необходим один источник постоянного напряжения. Математическая модель такого мотора достаточно проста, но с её помощью можно реализовывать достаточно сложные алгоритмы управления современными быстродействующими приводными системами. Сопоставимая по возможностям система управления, например, асинхронным двигателем гораздо сложнее математически и требует заметно больше ресурсов при реализации.

Низкая надёжность. Щёточно-коллекторный узел – это скользящий электрический контакт, который серьёзно ограничивает надёжность коллекторных двигателей постоянного тока по сравнению с бесколлекторными.

Отсутствие электронных компонентов. Коллекторные двигатели не содержат электронных компонентов – как например датчики Холла в бесколлекторных моторах, которые необходимы для их работы. Это может давать коллекторным двигателям преимущество при работе, например, в условиях высокой радиации.

Ограничение скорости вращения. Когда щётки перемещаются по пластинам коллектора очень быстро, то начинается искрение, которое сокращает срок службы коллектора и щёток. Для того чтобы искрения не происходило должны быть ограничена скорость перемещения щёток по коллектору и нагрузка на щётки (ток). Максимально допустимая линейная скорость перемещения щёток по коллектору определяется материалами, применёнными для изготовления щёток и коллектора. И именно она является причиной различия в скорости у двигателей с графитовыми щётками и со щётками из благородных металлов.

Области применения

Несмотря на то, что во многих областях происходит активная замена коллекторных двигателей постоянного тока на бесколлекторные, в ряде применений продолжают использоваться коллекторные двигатели:

  • Во многих применениях с жёсткими требованиями по стоимости решения, которые ограничивают применение сложной и дорогой управляющей электроники
  • В  системах, работающих в жёстких условиях (например, высокая температура или радиация) или в которых имеются жёсткие ограничения по размерам.

Стабилизатор частоты вращения коллекторного электродвигателя

Широкое применение в электроприводах различных механизмов находят коллекторные двигатели с независимым возбуждением. Они создают значительный крутящий момент, позволяя при этом изменять частоту вращения вала от нулевой до максимальной рабочей. Автору предлагаемой статьи удалось изготовить сравнительно простое устройство для ручного регулирования частоты вращения подобного электродвигателя, автоматически поддерживающее ее постоянной при изменениях напряжения питания и механической нагрузки на вал.

Устройства управления коллекторными электродвигателями с независимым возбуждением делят на две основные группы широтно-импульсные и фазовые регуляторы Последние зарекомендовали себя более надежными Однако промышленные изделия такого типа построены по слишком громоздким схемам Анализ показал, что их можно значительно упростить без ухудшения технических характеристик Предлагаемый стабилизатор и регулятор частоты вращения предназначены для двигателей КПА-563, КПК-564 и аналогичных мощностью 90 -120 Вт при напряжении питания до 42 В

Схема устройства показана на рисунке На электродвигатель М1 подают пульсирующее напряжение, полученное с помощью диодного моста VD1 — VD4 из переменного 36 42 В Цепь VD6C2 превращает пульсирующее напряжение в постоянное, которым через стабилизатор напряжения на стабилитроне VD9 и транзисторе VT1 питают микросхему DA1 Светодиод HL1 служит индикатором включения питания
Со стабилитрона VD10 снимают образцовое напряжение для цепей стабилизации и регулирования Требуемую частоту вращения устанавливают переменным резистором R12, изменяющим напряжение которое подают на неинвертирующий вход ОУ DA1 через фильтр R15C5R16 Здесь его суммируют с напряжением обратной связи по току Последнее снимают с резистора R3, включенного последовательно в цепь якоря двигателя М1, и подают на вход ОУ через делитель напряжения R5R8 и фильтрRЗС4R13 Элементы R6 VD7, VD8 ограничивают напряжение токовой обратной связи при перегрузках двигателя
На инвертирующем входе ОУ DA1 образцовое напряжение, поступающее через резисторы R19 и R20, суммируют с напряжением, которое снимают с якоря двигателя М1 и подают на ОУ через резисторы R14, R21, R22 ОУ DA1 включен по схеме интегрирующего усилителя, коэффициент передачи и постоянная времени которого определяют характеристики системы стабилизации в целом Выходное напряжение ОУ управляет формирователем импульсов на однопереходном транзисторе VT2 От их длительности зависят угол открытия тринистора VS1 и среднее значение тока, протекающего через обмотку якоря двигателя М1 Оптрон U1 изолирует цепи управления от силовых
В устройстве использованы конденсаторы С1 — МБГО или МБГЧ, С2, С4, С5, С9 — К50-35, С7, СЮ — серий К73, СЗ, С6, С8 — малогабаритные керамические резисторы R2 — С5-16, R15, R19, R22 — СП5-2, R12 — ППБ-1В, остальные — МЛТ При замене КР140УД1Б другим ОУ, например, К140УД6, следует учесть их различия в назначении выводов и параметрах цепей коррекции
Для налаживания стабилизатора необходим регулируемый источник переменного напряжения 36 42 В Кроме того, нужно иметь возможность контролировать частоту вращения вала двигателя при изменении механической нагрузки на него
Простой и удобный датчик частоты вращения — обычная магнитофонная головка, установленная на расстоянии нескольких миллиметров от вала на котором закреплен небольшой постоянный магнит Импульсы наведенные в обмотке головки, можно наблюдать на экране осциллографа, а их частоту — измерять частотомером Переменную механическую нагрузку на вал создают прижимая к нему кусок плотной резины Этот способ пригоден для двигателей мощностью не более 200 Вт
Приступая к налаживанию вместо постоянного резистора R5 устанавливают подстроечный номиналом 470 Ом Движок переменного резистора R12 переводят в положение, соответствующее минимальному сопротивлению Включив питание, подстроенным резистором R19 добиваются полной остановки двигателя Затем подстроенным резистором R15 заставляют двигатель начать вращение с минимальной скоростью
После этого движок переменного резистора R12 устанавливают в среднее положение и, дождавшись разгона двигателя до постоянной скорости, механически нагружают его вал Изменением сопротивления резистора R5 добиваются минимальной зависимости частоты вращения от нагрузки Теперь подстроечный резистор можно заменить постоянным нужного сопротивления Подстроечный резистор R22 устанавливают в положение, в котором обороты двигателя остаются практически постоянными при изменении напряжения питания на 10 20 % Затем вновь уменьшают сопротивление резистора R12 до минимума и подстроенным резистором R19 устанавливают частоту вращения равной нижней границе заданного интервала регулирования. На этом налаживание стабилизатора закончено.

Как вращать двигатель постоянного тока в обоих направлениях | 3 Принципиальные схемы

Это легко, если вы управляете двигателем постоянного тока в одном направлении. Иногда думаешь. Как вращать двигатель постоянного тока в обоих направлениях. Вы не волнуетесь. Есть много способов управления скоростью, двухпозиционным и реверсивным вращением двигателя постоянного тока.

Сначала прочтите: Как работает драйвер двигателя с Н-мостом

В приведенных ниже схемах используются многие типы компонентов, силовой транзистор, полевой МОП-транзистор и реле.
На входе этих схем может быть низковольтный импульс постоянного тока, цифровые схемы, Arduino и т. Д.

2-канальный драйвер двигателя постоянного тока при сохранении модели

Это 2-канальный драйвер двигателя постоянного тока при сохранении модели. Использование транзисторов в качестве основных компонентов. Они могут управлять направлением вращения и двигателем включения-выключения. Так что это проще и дешевле, чем MOSFET.

У них 2 входа, а если оба входа - «1» (12 вольт). Что случится? Если какое-то входное напряжение равно «0» (например, вход A). Транзистор Q5 будет проводить ток, поэтому транзисторы Q1 и Q4 также проводят ток.

Далее двигатель постоянного тока вращается в одном направлении.Когда дойдет до этого времени, мы объясним, что входит в эту схему, что экономия.

Вы заметите это. Каждая пара транзисторов в мосте. Они управляют только одним транзисторным драйвером. Эта вещь не только спасает оборудование.

Это также экономит электроэнергию. Что противоположно двухтранзисторному драйверу. Когда транзистор Q5 (BD140 или BD136) проводит Q1 (BD242), тоже работает. Ток протекает через Q1 за счет управления Q5.

Ток идет к базе четвертого квартала. Это приводит к тому, что Q4 (BD241) также проводит.Это означает, что мы используем базовый ток Q1 и Q3 (BD242).

При управлении Q4 и Q2 (BD241) соответственно. Благодаря этому мы можем управлять обычными цепями двигателя.

2-канальная схема драйвера двигателя постоянного тока на экономичной модели

Есть два других компонента, которые вносят вклад, диод D5 и D6. Который он защитит транзисторы и схемы не повредить. Если оба входа одновременно равны «0».

Например, если на входе A напряжение 0 вольт, Q1 и Q4 будут проводить оба, а анод D6 будет подключен к 12 вольт.

Если вход B равен «0» с Q6 (включая Q2 и Q3), проводник не сможет подключиться. Потому что основание Q6 (BD140 или BD136) подключено к положительному напряжению. Таким образом, вход B будет активирован, просто продолжайте. После того, как напряжение на A будет только «1», и наоборот для другой половины.

Мы можем использовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) для управления скоростью двигателя постоянного тока. То есть, если входной сигнал на входе A или B является дискретным сигналом.

Импульсы могут быть широкими, их можно использовать для управления скоростью двигателя.Если мотор вращается быстро, узкие импульсы.

Если вы хотите, чтобы мотор работал усиленно, возможно, вместо Q1-Q4 с Дарлингтоном, скорость потока которого будет достаточно высокой.

Входная цепь работает при логическом «0». Следовательно, это подходит для управления TTL на логическом уровне. Если напряжение питания для моторов больше 5В.

Мы должны использовать TTL-вентиль с выходом с открытым коллектором. Максимальный ток, который может работать двигатель, составляет 1 ампер, а невозмущенный ток почти равен нулю.

Контроллер направления двигателя постоянного тока

Схема контроллера направления двигателя постоянного тока

Вы можете управлять направлением двигателя постоянного тока с помощью двух переключателей. Оба S1 и S2 нормально открыты, нажмите, чтобы закрыть, нажмите кнопочные переключатели. Диоды красного или зеленого цвета. Они указывают направление.

Вам может потребоваться изменить транзисторы TIP31 в зависимости от используемого двигателя. Помните, что работа под нагрузкой потребляет больше тока.

Эта схема управляет небольшим мотором для открывания и закрывания пары штор.Преимущество перед автоматическими системами закрывания и открывания заключается в том, что вы можете контролировать, сколько или как мало света пропускать в комнату.

Четыре диода, окружающие двигатель, являются диодами обратной ЭДС.

Они подходят для двигателя 12 В, потребляющего 1 А под нагрузкой. Следует использовать диоды 1N4001.

MCU Control Motor Speed ​​and Direction

Это цепь 12 В. контроллера силового двигателя. С сигналом MCU Control должно быть напряжение высокого класса, около 3В. Он может управлять двигателем, двигаться вперед или идти назад, все в порядке.При использовании мощности mosfet номер IRF150 применяется к холмам с небольшим размером пня мощностью 100 Вт. Реле 12В 2 контрактное, на смену электронного полюса выдает мотор. Подавая сигнал обратного вращения, измените контакты B 2N3904, чтобы он сработал, чтобы подать электрический ток на реле катушки.

В этой схеме используется напряжение 12 В при токе около 10 А. C1-4700uF помогает повысить эффективность схемы. При подаче мощность сначала дает мотор. Использование D2 резко защищает электрические токи от повреждения двигателя с помощью MOSFET Q1-IRF150 get.Другая деталь в схеме.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Как управлять вращением двигателей постоянного тока? : 11 шагов (с изображениями)

Если это не работает, раскомментируйте #define debugOn, загрузите эскиз и введите команду запуска

Сначала вы должны проверить правильность обнаружения отверстий

, уменьшив требуемое количество витков с помощью команда 't-' упростит диагностику

Посмотрите на монитор последовательного порта.Вы увидите ссылку ниже

18: 05: 55.515 -> 600 43 минимальный уровень: 2 maxlevel: 865 50 500

" Timestamp -> " [ кол-во запрошенных отверстий] "" [кол-во обнаруженных отверстий ] " мин. уровень: " [наименьший аналоговый вход ] " макс. уровень: " [ наибольший аналоговый ввод ] "" [нижний порог] "" верхний порог]

Первое выделенное жирным шрифтом значение - это количество обнаруженных отверстий (43), которое должно регулярно увеличиваться.

Второе выделенное жирным шрифтом значение (2) - это наименьшее значение аналогового входа, считываемое с момента команды пуска.Оно должно быть намного ниже, чем 'incoderLowValue' (50 в этом примере).

Третье значение, выделенное жирным шрифтом (865), является самым высоким значением аналогового входа, считанным с момента команды запуска. Оно должно быть намного больше, чем 'incoderHighValue' (500 в этом примере).

Обратите внимание, что разница в между самым высоким и самым низким значениями должна быть достаточно большой , чтобы система могла обнаруживать дыры. В противном случае вам придется вернуться к электронной схеме и в конечном итоге изменить резисторы светодиодов.
IncoderLowValue и incoderHighValue также можно изменить, чтобы они соответствовали вашей электронике.

Теперь вы точно знаете, что система правильно определяет отверстия.
Давайте еще раз попробуем режим плоттера.

В случае нестабильности скорости , возможно, вам придется настроить PID t o в соответствии с вашим механическим оборудованием.

В Интернете можно найти несколько полезных советов по настройке PID (значения Kp, Ki, Kd).

Необходимо учитывать еще 2 параметра :

мин RPS : минимальное количество оборотов в секунду вашей системы, которое зависит от механического оборудования (мощность двигателя, передаточное число, инерция системы...). Ниже этого значения система будет нестабильной.

maxRPS : максимальное количество оборотов в секунду вашей системы, которое зависит от механического оборудования (максимальная мощность двигателя, передаточное число, нагрузка на систему ...). Система не может перебежать это значение. Этот параметр используется библиотекой wheelControl для определения частоты прерывания таймера.

Настройка ПИД-регулятора можно упростить с помощью графика, установив plotterOn и debugPIDOn перед компиляцией и использованием последовательного плоттера (см. График выше)

Если у вас есть осциллограф, вы можете проверить хорошее обнаружение переполнения.Подключите GPIO «oscilloTrigger» и установите нисходящий триггер.

Управление двигателем постоянного тока: Skill-Lync

Существуют разные типы транзисторов. Очень распространенным является «транзистор с биполярным переходом» или «BJT». И обычно это выглядит так:

Имеет три контакта: база (b), коллектор (c) и эмиттер (e). И он доступен в двух версиях: NPN и PNP. Схематический символ NPN выглядит следующим образом:

Транзистор работает из-за чего-то, что называется полупроводящим материалом.Ток, протекающий от базы к эмиттеру, «открывает» ток от коллектора к эмиттеру.

В стандартном транзисторе NPN необходимо приложить напряжение около 0,7 В между базой и эмиттером, чтобы ток протекал от базы к эмиттеру. Когда вы подаете 0,7 В от базы к эмиттеру, вы включаете транзистор и позволяете току течь от коллектора к эмиттеру.

Рис. 1: Изображение, показывающее Н-мостовую схему, 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 землей, ток будет течь от двигателя от A к B, и двигатель будет вращаться в одном направлении - скажем, по часовой стрелке (CW) или в прямом направлении. Теперь, как показано на втором рисунке, 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 в обратном направлении).

Расположение показано в правой части рисунка.Четыре переключателя подключены между питанием + Ve и землей, а двигатель постоянного тока подключен между двумя переключателями, как показано. Такое расположение схем известно как Н-мост, потому что он выглядит как буква «Н» (Н-мостовые схемы наиболее широко используются в драйверах двигателей постоянного тока). Посмотрим, как он дает обратное питание на двигатель.

При одновременном нажатии SW1 и SW4 ток будет течь от + Ve - SW1 - A - B - SW4 - Gnd. Таким образом, мотор 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.

Биполярный переходной транзистор (BJT), когда он используется для приложений переключения мощности, работает как IGBT. Когда он является проводящим (BJT работает в области насыщения), между коллектором и эмиттером возникает прямое напряжение Vf (в диапазоне 1 В). Следовательно, блок IGBT можно использовать для моделирования устройства BJT.

Блок IGBT не моделирует ток затвора, управляющий BJT или IGBT.Переключатель управляется сигналом Simulink® (1/0). В двигателе постоянного тока используется заданная модель (5 л.с., 24 В, 1750 об / мин). Он имитирует нагрузку типа вентилятора (где крутящий момент нагрузки пропорционален квадрату скорости). Среднее напряжение якоря может изменяться от 0 до 240 В, когда рабочий цикл (указанный в блоке Pulse Generator) изменяется от 0 до 100%.

H-мост состоит из четырех пар BJT / Diode (BJT моделируется моделями IGBT). Одновременно переключаются два транзистора: Q1 и Q4 или Q2 и Q3. Когда Q1 и Q4 срабатывают, на двигатель подается положительное напряжение, а диоды D2-D3 работают как свободно вращающиеся диоды, когда Q1 и Q4 выключены.Когда Q2 и Q3 срабатывают, на двигатель подается отрицательное напряжение, и диоды D1-D4 работают как свободно вращающиеся диоды, когда Q2 и Q3 выключены.

Мы можем видеть, что ток якоря внезапно меняет свое направление, когда скорость двигателя меняется на противоположную.

Мы видим, что внезапный выброс тока якоря уменьшается за счет изменения рабочего цикла, то есть метода импульсной модуляции.

AIM- См. Раздел справки «Блок четырехквадрантного прерывателя постоянного тока (DC7)».Сравните это с моделью Н-моста

Работа в четырех квадрантах любых приводов или двигателя постоянного тока означает, что машина работает в четырех квадрантах. Это Торможение вперед , Торможение вперед , Торможение назад и Торможение назад .

Двигатель работает в двух режимах - Моторный и торможения. Моторный привод, способный работать в обоих направлениях вращения и производить как движение, так и рекуперацию, называется четырехквадрантным приводом с регулируемой скоростью.

В режиме двигателя машина работает как двигатель и преобразует электрическую энергию в механическую, поддерживая ее движение. В режиме торможения машина работает как генератор и преобразует механическую энергию в электрическую и, как следствие, противодействует движению. Двигатель может работать как в прямом, так и в обратном направлении, то есть в режиме движения и торможения.

Произведение угловой скорости и крутящего момента равно мощности, развиваемой двигателем.Для многоквадрантной работы приводов используются следующие соглашения о знаках крутящего момента и скорости. Когда двигатель вращается в прямом направлении, скорость двигателя считается положительной. Для приводов, которые работают только в одном направлении, скорость движения вперед будет их нормальной скоростью.

При нагрузках, включающих движения вверх и вниз, скорость двигателя, вызывающего движение вверх, считается движением вперед. Для реверсивных приводов скорость движения вперед выбирается произвольно.Вращение в обратном направлении дает обратную скорость, которая обозначается знаком минус .

Скорость положительного изменения скорости в прямом направлении или крутящий момент, обеспечивающий ускорение, известен как Положительный крутящий момент двигателя . В случае замедления крутящий момент двигателя считается отрицательным. Момент нагрузки противоположен положительному крутящему моменту двигателя в направлении.

На рисунке ниже показана четырехквадрантная работа приводов:

В квадранте I создается положительная мощность , и машина работает как двигатель, поставляющий механическую энергию.Операция в I (первом) квадранте называется Forward Motoring. II (второй) квадрант Работа известна как Торможение. В этом квадранте направление вращения положительное, а крутящий момент отрицательный, и, таким образом, машина работает как генератор, развивающий отрицательный крутящий момент, который противодействует движению.

Кинетическая энергия вращающихся частей доступна в виде электрической энергии, которая может быть возвращена в сеть. При динамическом торможении энергия рассеивается в сопротивлении.Работа III (третьего) квадранта известна как реверсивное движение . Мотор работает, в обратном направлении. И скорость, и крутящий момент имеют отрицательные значения, а мощность - положительные.

В квадранте IV (четвертый) крутящий момент положительный, а скорость отрицательная. Этот квадрант соответствует торможению в режиме реверсивного движения .

Модель Simulink -

Двигатель постоянного тока мощностью 200 л.с. возбуждается отдельно от источника постоянного напряжения 150 В постоянного тока.Напряжение якоря обеспечивается преобразователем IGET, управляемым двумя регуляторами PI. Преобразователь питается от шины 515 В постоянного тока, полученной путем выпрямления источника напряжения 380 В переменного тока частотой 50 Гц. Чтобы ограничить напряжение на шине постоянного тока во время динамического режима торможения, между диодным выпрямителем и блоком DC7 был добавлен тормозной прерыватель.

Первый регулятор - это регулятор скорости, за ним следует регулятор тока. Регулятор скорости выдает опорный ток якоря (n pu), используемый регулятором тока для получения электромагнитного момента, необходимого для достижения желаемой скорости.Скорость изменения задания скорости следует за рампами ускорения и замедления, чтобы избежать внезапных изменений задания, которые могут вызвать чрезмерное охлаждение и дестабилизировать систему.

Регулятор тока управляет током якоря, вычисляя соответствующие коэффициенты заполнения импульсов 5 кГц четырех устройств IGBT (широтно-импульсная модуляция) .Для правильного поведения системы мгновенные значения импульсов устройств IGBT 1 и 4 противоположны значениям устройств IGBT 2 и 3. Это генерирует среднее напряжение на аматуре, необходимое для получения желаемого тока якоря.Чтобы ограничить амплитуду колебаний тока, сглаживающая индуктивность включена последовательно с контуром аматуры.

ВЫХОД-

СРАВНЕНИЕ ПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ ЧЕТЫРЕХ КВАДРАНТА (DC7) С Н-МОСТОМ:

В четырехквадрантном прерывателе привод постоянного тока распределяет требуемый ток питания для каждого сектора и состоит из четырех квадрантов, таких как прямое движение двигателя, прямое рекуперативное торможение, движение назад и рекуперативное торможение назад.В то время как H-мост подает нерегулярный ток для каждого сектора, который вызывает колебания напряжения в токе якоря. Он состоит из двух операций: движение вперед и движение назад.

В современных зарядных устройствах для электромобилей используются цепи Hbridge. Работа в четырех квадрантах требуется как в промышленных, так и в коммерческих приложениях.

Эффективность прерывателя выше, чем у H-моста, а обслуживание меньше, чем у H-моста.

В робототехнике используются Н-мостовые схемы. Некоторые другие применения четырехквадрантной работы - это системы испытательной нагрузки двигателя.

Рекуперативное торможение невозможно в H-образном мосту, а в прерывателе возможно.

Наиболее важное применение схемы H-Bridge в качестве схемы привода двигателя. Цепи Hbridge могут быть размещены в небольших местах. Четырехквадрантный измельчитель легкий по своей природе.

В H-мосте нам нужно изменить полярность, которая меняет направление на противоположное, чтобы управлять двигателем, тогда как в модели прерывателя нам нужно прерывать один сигнал под управлением другого.

Исследование 3-

AIM- Сделайте подходящую модель электромобиля, используя блок DC7, и сделайте отчет о результатах.

Процедура -

Напряжение якоря обеспечивается преобразователем IGBT, управляемым двумя регуляторами Pl. Преобразователь питается от шины 515 В постоянного тока, полученной путем выпрямления источника напряжения переменного тока 380 В Гц. Чтобы имитировать напряжение шины постоянного тока в режиме динамического торможения, между диодным выпрямителем и блоком DC7 был добавлен тормозной прерыватель.

Первый регулятор - это регулятор скорости, за которым следует регулятор тока. Регулятор скорости выдает задание тока якоря (в о.е.), используемое регулятором тока для получения электромагнитного момента, необходимого для достижения желаемой скорости. Скорость изменения задания скорости следует за ускорением. и рампы замедления, чтобы избежать внезапных изменений задания, которые могут вызвать перегрузку по току якоря и дестабилизировать систему.

Источником энергии электромобиля является аккумулятор или топливный элемент. Возьмем случай с аккумулятором. Чтобы изменить источник энергии на входной стороне, вы можете взять модель аккумуляторной батареи и настроить ее, обратившись к любому информационному листу, листу, относящемуся к электромобилю. модель батареи. В противном случае укажите любой ввод цикла привода, заменяющий этот ввод, вместо цикла привода. Вставьте таблицу данных с помощью блока источника цикла привода и измените источник цикла привода в качестве переменной рабочего пространства.

Задание скорости и временной период рабочего цикла получаются из электронной таблицы, которые рассматриваются как входные данные для модели электромобиля. Здесь схемная модель электромобиля показана ниже.

Здесь мы создаем электронную таблицу времени и скорости рабочего цикла в формате Excel. Единицы измерения времени и скорости представлены в таблице. Время работы вводится до 20 секунд, а скорость (об / мин) повышается между этим периодом времени. В этой таблице скорость снижается и останавливается в конце времени цикла.

Предполагаемые значения времени и скорости, введенные в эту таблицу, показаны ниже.

Данные из электронной таблицы импортируются в скрипт Matlab и используются в качестве данных ездового цикла для модели электромобиля.Данные о скорости двигателя и периоде времени вводятся в это рабочее пространство, тогда как эти данные берутся для данных цикла привода блоком источника цикла привода. Изменение скорости может происходить в течение времени цикла в соответствии с вводом, который нам дан. Показана таблица рабочего пространства в Matlab. как ниже

Исходный блок цикла движения используется в качестве эталона скорости в этой модели электромобиля, где данные вставляются рабочей областью в Matlab. Единицы скорости источника и единицы скорости на выходе изменяются как об / мин.Задание скорости учитывается из источника цикла движения, а скорость двигателя берется из таблицы электронной таблицы. Блок источника цикла движения показан ниже

ВЫХОД-

На этих графиках показаны различные минимальные значения энергии, которые представляют собой поток напряжения якоря во время рабочего цикла и изменения тока якоря в рабочем цикле и скорости двигателя. При 184 рабочих циклах поток тока IGBT увеличивается на 80% рабочего цикла, что происходит при увеличении скорости.И он вернется к своему фактическому расходу при уменьшении скорости.

Мгновенные значения импульсов устройства IGBT 1 & 4 противоположны таковым для устройств IGBT 2 3. Это генерирует среднее напряжение якоря, необходимое для получения желаемого тока якоря.

В рабочем цикле 283 имеет место обратное действие, и поток тока IGBT проходит в отрицательном направлении. Он достигает максимального диапазона 90% рабочего цикла в обратном направлении из-за увеличения скорости. Когда скорость уменьшается, ток становится низким и достигает своего фактического расхода.Поток напряжения якоря передается от отрицательного вывода к положительному выводу.

Ток якоря получается из входных данных, и он может изменяться в зависимости от изменения скорости, когда скорость двигателя увеличивается, ток в якоре также увеличивается. Таким образом, ток в аматуре постепенно увеличивается, что зависит от потребления энергии для трансмиссии. Он начинается с 0, и поток увеличивается до 450 А тока, при высокой скорости двигателя ток будет увеличиваться. Во время этой операции появляется флуктуация тока, но в этой модели электромобиля наблюдается минимальная флуктуация.

Скорость двигателя увеличена на этом выходном графике из-за увеличения скорости, введенной в электронную таблицу. Он достигает скорости 1500 об / мин в течение 10 секунд после того, как скорость двигателя снижается и возвращается к исходному состоянию, указанному в цикле движения. Поэтому модель EV с использованием блока DC7 моделируется, и результаты получаются в соответствии с нашими указанными входными данными.

Привод двигателя постоянного тока в обоих направлениях вперед и назад с использованием микроконтроллера 8051 (89c51) и с драйвером двигателя H-моста l293d

В этом руководстве я собираюсь управлять направлением двигателя постоянного тока с помощью микроконтроллера 89c51 и драйвера двигателя l293d.Управлять двигателем постоянного (постоянного тока) как по часовой, так и против часовой стрелки с помощью микроконтроллера очень просто. Единственное препятствие заключается в том, что двигателю постоянного тока требуется более +5 вольт и почти +100 миллиампер постоянного постоянного тока, но микроконтроллеры могут выдавать только от +3,3 вольт до +5 вольт на своих входных / выходных контактах. Для решения этой проблемы можно использовать несколько методов.

Управление направлением двигателя постоянного тока с микроконтроллером 8051

Один из методов заключается в использовании на выходе транзистора или МОП-транзистора и вместо питания двигателя непосредственно от вывода микроконтроллера, питание его от внешнего источника, подключенного к коллектору транзистора или источнику МОП-транзистора.Это самый дешевый способ.

Еще один метод - использовать схему с h-мостом, которая может обеспечивать гораздо больший ток и может использоваться для управления направлением двигателей (постоянного тока, шагового двигателя, сервопривода).

Еще одно преимущество использования H-моста заключается в том, что мы можем изменять полярность тока, изменяя входную логику, это свойство H-моста заставляет наш двигатель работать как вперед (по часовой стрелке), так и назад (против часовой стрелки). ) направление.

Я собираюсь включить, повернуть и изменить направление двигателя, используя второй метод.Схема H-моста может быть выполнена на четырех транзисторах или МОП-транзисторах. Создание схемы H-моста создает много беспорядка на макетной плате. Лучше купить один. Они дешевы и доступны.

ИС драйвера двигателя

L293D является заменой H-мостовой схемы, и я собираюсь использовать ее в проекте. L293d содержит схему H-моста. Он небольшой по размеру, никаких дополнительных компонентов с ним не требуется. Только одна микросхема может выполнять функции H-моста.

Драйвер двигателя L293D и Н-мостовая схема

Драйвер двигателя

L293d, приводящий в движение двигатель постоянного тока микроконтроллером 8051

L293d также состоит из этой h-мостовой схемы.Вместо того, чтобы делать схему самостоятельно, просто купите микросхему l293d, и у вас будет с собой довольно маленькая и эффективная схема с h-мостом. Если вы не знаете о внутренней структуре и работе драйвера двигателя l293d, просто прочтите небольшой учебник. Это поможет вам понять код, написанный ниже.

Схема проекта проста. Контакты порта 1 № 0 и 1 используются для управления направлением вращения двигателя. Внешний кристалл с частотой 11,0592 мегагерца используется для подачи тактовой частоты на микроконтроллер 8051.Подайте +5 В на контакты №40 и 31 микроконтроллера 8051 (89c51). Заземлите контакт №20 и подключите кварцевый генератор к контактам №18 и 20 с конденсаторами от 30 до 33 пФ, включенными параллельно кварцевому резонатору. Подключите кнопку сброса к контакту № 9, чтобы запустить код с начала. Я собираюсь использовать канал 1 микросхемы драйвера двигателя l293d. Подайте +5 В на контакты № 1 и 8 l293d. Контакты заземления № 4 и 5 l293d. Теперь возьмите провод и подключите его к контакту № 0, порт-1 8051, а другой конец - к контакту № 2 контроллера мотора L293D. Возьмите еще один провод и подключите его к контакту №1, порт-1 микроконтроллера, а другой конец - к контакту №7 контроллера мотора L293D.Теперь возьмите два выхода из L293D Pin # 3 и 6, подключите их к вашему двигателю.

L293d с микроконтроллером 8051 интерфейс / схема подключения

Драйвер двигателя L293d с микроконтроллером 89c51, управляющим направлением двигателя

Микроконтроллер 8051 управления направлением двигателя постоянного тока - Код проекта

Код также очень прост, он похож на мигание светодиода. Я использую keil ide для написания и компиляции кода для микроконтроллера 8051. Сначала я включил заголовочный файл . Функция задержки используется, чтобы дать двигателю время для работы в определенном направлении в течение некоторого времени. В основной функции я использую Port-1, Pin # 0 и 1 для моей логики. P1 = 0x00 отправляет восьмибитное значение в порт-1 в шестнадцатеричном формате, его двоичный эквивалент - 00000000. Оператор устанавливает низкий уровень на всех восьми контактах порта-1 или инициализирует порт-1 как выход. P1 = 0x01 отправляет 00000001, делая вывод № 0 порта 1 высоким, а все остальные - низким. P1 = 0x02 отправляет 00000010, делая вывод 1 высоким, а остальные - низким. Вся логика находится в непрерывном цикле while для непрерывной работы двигателя.P1 = 0x00 останавливает вращение двигателя. Важно остановить двигатель на несколько миллисекунд, чтобы устранить обратную ЭДС, генерируемую двигателем при его вращении. Вращение двигателя в соответствии со значением штифта на порте 1.
  • Когда на контакте №0 высокий уровень, а на контакте №1 низкий уровень, двигатель вращается по часовой стрелке.
  • Когда на контакте №1 высокий уровень, а на контакте №0 низкий уровень, двигатель вращается против часовой стрелки.
  • Когда оба контакта №1 и №0 имеют низкий или высокий уровень, двигатель останавливается.

Загрузите код проекта, скомпилированный в keil uvision.Пожалуйста, поделитесь с нами своим мнением о проекте. В случае возникновения вопросов, напишите их ниже в разделе комментариев.

Управление скоростью и направлением двигателя постоянного тока с помощью Arduino

В этом проекте я покажу вам, как добиться управления скоростью и направлением двигателя постоянного тока с помощью Arduino UNO. Это простой проект с использованием Arduino UNO и нескольких легко доступных компонентов для управления скоростью вращения двигателя постоянного тока, а также его направлением вращения.

Введение

Двигатели постоянного тока встречаются повсюду: электроника, игрушки, вентиляторы, инструменты, диски, насосы и т. Д.Двигатель постоянного тока - это привод, который преобразует источник постоянного тока во вращение или движение.

Существуют различные типы двигателей постоянного тока: щеточный двигатель постоянного тока, бесщеточный двигатель постоянного тока, редукторный двигатель постоянного тока, серводвигатель, шаговый двигатель и линейный привод постоянного тока.

Различные типы двигателей используются в различных приложениях, таких как робототехника, точное позиционирование, промышленная автоматизация и т. Д.

Обычно, когда двигатель постоянного тока связан с любой системой на основе микроконтроллера, он часто подключается с помощью микросхемы драйвера двигателя.Микросхема драйвера двигателя обеспечивает ток, необходимый для работы двигателя. Он также может контролировать направление вращения.

В этом проекте спроектировано управление скоростью и направлением двигателя постоянного тока на базе Arduino без использования микросхемы драйвера двигателя. Двигатель постоянного тока нельзя подключить к микроконтроллеру, поскольку выходной ток микроконтроллера очень мал, и он не может управлять двигателем.

Следовательно, мы используем транзисторы, чтобы сформировать Н-мост для привода двигателя. Принципиальная схема, описание и принцип работы приведены ниже.

Принципиальная схема

Необходимые компоненты

  • Arduino UNO [Купить здесь]
  • USB-кабель
  • Резисторы (R1, R2, R3, R4) - 1 кОм
  • Диоды (D1, D4) - D3 1N4007
  • Транзисторы (Q1, Q2, Q3, Q4) - 2N2222
  • Двигатель постоянного тока
  • Кнопка
  • Потенциометр - 10 кОм
  • Соединительные провода
  • Макетная плата
  • 9V Разъем аккумулятора
  • 09 Описание аккумуляторной батареи
  • 09 Arduino Uno

    Это макетная плата на основе микроконтроллера.На плате Arduino Uno используется микроконтроллер ATmega328p. Arduino отвечает за управление скоростью и направлением двигателя с помощью других компонентов.

    2N2222

    Это транзистор NPN с выходным током 800 мА. Максимальный выходной ток, доступный для контактов ввода / вывода Arduino, составляет 50 мА, что недостаточно для привода двигателя. Следовательно, используются четыре транзистора с высокой токовой нагрузкой.

    Схемотехника

    Arduino является основным процессором проекта.Клемма стеклоочистителя POT подключена к аналоговому выводу (A0) Arduino. Остальные клеммы подключены к Vcc и GND. Четыре транзистора подключены, как показано на принципиальной схеме.

    С нагрузкой, то есть двигателем постоянного тока в центре, они образуют H-образный мост. Транзисторы Q1 и Q4 образуют путь обратного направления, а транзисторы Q2 и Q3 образуют путь прямого вращения.

    Входы на транзисторы поступают от Arduino. Контакты 3 и 2 Arduino подключены к основанию Q1 и Q4 соответственно.Контакты 5 и 4 подключены к базе Q2 и Q3 соответственно. Все эти подключения выполняются через четыре резистора 1 кОм.

    Двигатель постоянного тока представляет собой индуктивную нагрузку и может создавать обратную ЭДС, когда мы меняем направление. Чтобы исключить влияние любой обратной ЭДС, четыре диода подключены через коллектор и эмиттер каждого транзистора.

    Рабочий

    Целью этого проекта является управление скоростью и направлением двигателя постоянного тока без использования микросхемы драйвера двигателя. Следовательно, нам нужно сформировать H-мост, используя транзисторы, чтобы управлять двигателем.Здесь объясняется работа проекта, предполагая, что все подключения выполнены в соответствии с принципиальной схемой.

    POT подключен к аналоговому выводу A0 Arduino. Это используется для регулировки скорости двигателя. Обычно двигатель вращается в прямом направлении.

    Когда кнопка, подключенная к контакту 7 Arduino, активируется или нажимается, направление вращения меняется на противоположное и продолжает вращаться в этом направлении, пока кнопка не будет нажата еще раз.

    Для вращения двигателя вперед транзисторы Q2 и Q3 должны быть включены. Следовательно, на выходах 5 и 4 Arduino высокий уровень.

    Arduino запрограммирован на обнаружение низкого логического уровня на выводе 7 при нажатии кнопки. При однократном нажатии кнопки транзисторы Q1 и Q4 должны быть включены. Следовательно, контакты 3 и 2 Arduino сделаны высокими. При повторном нажатии кнопки двигатель вращается в обратном направлении.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Вместо прямого включения транзисторов Q1 и Q3, когда это необходимо, я предоставляю сигнал ШИМ на основе значения POT, чтобы вы могли контролировать скорость вращения.

    Код


    Примечание
    • Проект построен с использованием транзистора 2N2222, который имеет максимальный ток 800 мА, которого достаточно для управления слаботочными двигателями. Для приводов двигателей с более высокими требованиями к току можно использовать BD139 (до 1,5 А) или другие полевые МОП-транзисторы.

    Приложения

    • Схема может использоваться для управления одним двигателем постоянного тока без микросхемы драйвера двигателя.
    • Схема может быть расширена до 2 двигателей, реализовав двойные Н-мостовые соединения.
    • Может использоваться в простых роботизированных приложениях для управления направлением и скоростью одиночного двигателя.

    Рекомендуемые значения:

    Контроль и измерение скорости двигателя постоянного тока

    При тестировании скорости двигателя постоянного тока к двигателю применяется ШИМ, и его рабочий цикл изменяется от минимального до максимального. При применении ШИМ фактическое число оборотов двигателя постоянного тока также измеряется и записывается, чтобы увидеть, как изменяется скорость двигателя (об / мин) при изменении ширины ШИМ. Наряду с этим также измеряется приложенное к двигателю напряжение, чтобы увидеть скорость двигателя при разном приложенном напряжении.Точнее, после записи всех значений готовится таблица наблюдений для ширины импульса (рабочего цикла), приложенного напряжения и скорости двигателя в оборотах в минуту. Эта таблица используется для подготовки графика рабочего цикла -> числа оборотов или приложенного напряжения -> графика числа оборотов двигателя.

    Данный проект демонстрирует приведенный выше пример. Он применяет ШИМ к двигателю постоянного тока для непрерывного изменения его скорости от минимальной до максимальной и от максимальной до минимальной, а также измеряет следующие параметры

    1) Ширина ШИМ в%

    2) Подаваемое напряжение на двигатель

    3) Скорость двигателя в об / мин

    Он использует плату Arduino UNO для генерации ШИМ и измерения / расчета более 3 параметров.Эти параметры отображаются на ЖК-дисплее 16x4. С помощью Arduino очень легко изменять скорость двигателя постоянного тока. Arduino может генерировать ШИМ на своем аналоговом выходном контакте, и когда он применяется к двигателю постоянного тока, его скорость изменяется. Так что это очень простая и легкая задача. Для измерения частоты вращения используется датчик оптопрерывания MOC7811. Когда двигатель совершает 1 оборот, датчик генерирует 1 импульс, и такие импульсы рассчитываются Arduino для расчета числа оборотов в минуту. Итак, давайте посмотрим, как это делается. Начнем сначала с принципиальной схемы, а затем ее описания и работы.

    Принципиальная схема:

    Описание схемы:

    Как показано на рисунке, схема построена с использованием платы разработки Arduino UNO, ЖК-дисплея 16x4, транзистора Дарлингтона NPN TIP122 и оптического датчика прерывания MOC7811.

    · Аналоговый выходной контакт 9 Arduino управляет двигателем постоянного тока 12 В при 2000 об / мин через TIP122. Этот вывод подключается к базовому входу TIP122 через токоограничивающий резистор R2, а двигатель постоянного тока подключается к коллектору TIP122

    . На внутренний ИК-светодиод MOC7811 подается прямое смещение с использованием источника питания 5 В от платы Arduino через токоограничивающий резистор R1.Внутренний фототранзистор подтягивается резистором R4. Коллекторный выход транзистора подключен к цифровому контакту 7 или Arduino

    . Контакты ЖК-дисплея с D4 по D7 подключены к цифровым контактам 5, 4, 3 и 2 Arduino, а управляющие контакты Rs и En подключены к 12 и 11. RW контакт подключен к земле. Вывод Vcc и вывод LED + подключены к источнику питания 5 В от платы Arduino, а вывод Vss и выводы LED- подключены к земле платы Arduino

    · Один потенциометр подключен к выводу Vee для изменения контрастности ЖК-дисплея

    Работа схемы:

    · Сначала на двигатель подается напряжение 12 В от внешнего источника питания.Затем плата Arduino, ЖК-дисплей и датчик получают питание через USB от ПК / ноутбука

    · Первоначально ЖК-дисплей показывает различные параметры, как

    PWM ip:

    PWM Duty:

    PWM volt:

    speed:

    · Затем arduino начинает применять ШИМ к двигателю с максимальной шириной импульса

    · Таким образом, двигатель начнет вращаться с максимальной скоростью. Предусмотрена некоторая временная задержка, позволяющая двигателю достичь полной скорости.

    · Когда двигатель начинает вращаться, колесо с прорезями, прикрепленное к его валу, также будет вращаться.

    · Датчик MOC7811 расположен таким образом, что паз колеса проходит через датчик воздушный зазор.Таким образом, когда двигатель совершает один полный оборот, паз проходит через зазор датчика. Из-за прорези в колесе ИК-свет падает на фототранзистор. Таким образом, транзистор проводит и генерирует отрицательный импульс на выходе коллектора. Таким образом, каждое вращение двигателя производит импульс

    · Частота этих импульсов фактически равна RPS (-оборотов в секунду) двигателя. Чтобы измерить частоту этого импульса, сначала измеряется время включения, затем измеряется время выключения, и исходя из этой частоты рассчитывается как

    Период времени = Ton + Toff (в нас)

    Частота = 1000000 / период времени

    · Эта частота скорость двигателя в RPS.Исходя из этого RPS, скорость двигателя рассчитывается в RPM как

    RPM = 60 × RPS

    · Вход ШИМ изменяется от 250 до 100 с шагом 15. Это напрямую отображается на ЖК-дисплее

    · Время включения и выключения время выхода ШИМ также измеряется для расчета рабочего цикла ШИМ как

    Продолжительность ШИМ = [PWM_Ton / (PWM_Ton + PWM_Toff)] × 100

    · Наконец, напряжение, приложенное к двигателю, рассчитывается как

    Напряжение, приложенное к двигателю = напряжение двигателя × режим

    = (12/100) × режим

    · Сначала вход ШИМ уменьшается с 250 до 100 за 10 шагов по 15, а затем снова увеличивается со 100 до 250, и этот цикл повторяется непрерывно

    · Итак скорость двигателя непрерывно уменьшается, а затем непрерывно увеличивается.Мы можем наблюдать изменение скорости двигателя, которое отображается на ЖК-дисплее как скорость в об / мин.

    Таким образом, данный проект изменяет скорость двигателя постоянного тока, а также точно ее измеряет. Он отображает% ширины импульса, приложенного к двигателю, вместе с приложенным напряжением. Таким образом, можно записать скорость двигателя в об / мин при разном напряжении и ширине импульса в таблице наблюдений для дальнейших нужд.

    программирование - двигатель постоянного тока шумит, но не вращается

    Мне интересно, достаточно ли задержки в 10 мс между шагами для того, чтобы двигатель мог отреагировать, особенно с колпачком на его выводах.Кроме того, все это занимает 5 секунд.

    Мне кажется, что AnalogWrite генерирует сигнал ШИМ около 500 Гц или период волны около 2 мс. Таким образом, за 10 мс вы получите 5 импульсов одинаковой амплитуды, сглаженных колпачком. При низких значениях «i», скажем, i = 10, ширина импульса составляет всего 10/255 * 2 мсек или около 78 мкс. При низких значениях i должно произойти вращение на 180 градусов во время подачи импульса для вращения двигателя, не совсем точно, но достаточно близко.

    Большинство небольших двигателей постоянного тока являются 2-полюсными, поэтому вы ожидаете, по крайней мере, одного поворота на 180 градусов за 5x78 мкс или примерно за 400 мкс.Это будет полный оборот примерно за 800 мкс, скажем, за 1 мс, или за 1000 оборотов за 1 секунду, или за 60000 об / мин, с момента запуска с места, если рабочий цикл будет поддерживаться постоянным. У вас очень мало мощности при низком «i», поэтому я был бы удивлен, если бы ее хватило для преодоления трения и инерции. Думаю, что на более высоких значениях этого недостаточно, чтобы преодолеть инерцию.

    Двигатель может работать при более высоких значениях «i», но тогда программа немедленно снова обратный отсчет.

    Итак, я предлагаю вам начинать счетчик, скажем, со 125 или даже выше.Также сделайте задержку между обратным и обратным счетом намного дольше, чтобы вы могли увидеть эффект, прежде чем он снова обратится в обратный отсчет. Я также хотел бы увеличить задержку между счетчиками, чтобы было больше времени для протекания тока в (индуктивных) обмотках двигателя. Помните, что индуктор сопротивляется изменению тока. Теперь, когда я думаю об этом, это, вероятно, более важно, чем инерция и трение.

    Итак, вот проблема ... Сначала измените задержку между подсчетами и сообщите здесь свои результаты.Затем сбросьте это и измените другой параметр и так далее. В конце концов, внесем вместе ряд изменений ... Мне любопытно увидеть результат.

    Кстати, я подозреваю, что звук исходит от пластин двигателя, меняющих форму на высокой частоте.

    Ура П

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *