Регулятор оборотов с обратной связью для коллекторных двигателей переменного тока
Большинство мировых производителей профессиональных угловых шлифовальных машинок (болгарок) таких как Bosch, Metabo, Makita, DeWalt и других используют два типа регуляторов оборотов с обратной связью.
С помощью таходатчика
На конце якоря мотора установлен кольцевой магнит с прорезью или срезом, а на плате регулятора установлена катушка индуктивности или датчик Холла. Такой регулятор обеспечивает максимально точную стабилизацию оборотов двигателя при изменении нагрузки.
На основе измерения падения напряжения на электродвигателе
В этом случае измеряется падение напряжения на двигателе, и схема управления изменяет длительность открытия силового ключа. Такой регулятор, если он правильно настроен, обеспечивает также хорошую стабилизацию оборотов двигателя при изменении нагрузки.
Все промышленные регуляторы, собранные на микроконтроллерах, полностью залитые эпоксидной смолой и в итоге они не пригодны для ремонта, а цена за новый регулятор достаточно большая, и составляет примерно 20-30% от стоимости самого электроинструмента.
В поиске специализированных микросхем для решения данной задачи мне приглянулись регуляторы Phase Control фирмы Atmel. Например, простой вариант регулятора на микросхеме U2008B. Рассмотрим схему регулятора на ИМС U2008B приведенную на рис.1. В данном регуляторе можно использовать обратную связь по току или режим плавного пуска, однако в нём нет защиты от перегрузки. Если использовать плавный пуск тогда нужны только элементы С1, R4 и перемычку Х1 не ставим, а если нужна обратную связь — тогда все наоборот.
Рис. 1
Так как ИMC U2008B не может одновременно работать в режиме плавного пуска и обратной связи, она не подходит для нашей задачи. На рис.2 показана схема регулятора на микросхеме U2010B, у которой есть обратная связь по току, защита от перегрузки и плавный старт одновременно. Светодиод D2 индицирует перегрузку электродвигателя. Переключатель SA1 «Mode» обеспечивает возможность выбора действий при перегрузке на двигателе в трех режимах: Положение А — индикация перегрузки и последующий сброс на минимальные обороты. Для восстановления рабочих оборотов, необходимо выключить инструмент.
Рис. 2
Положение В — индикация перегрузки, последующий сброс на минимальные обороты, после снятие нагрузки с инструмента, восстанавливаются установленные обороты, т.е. происходит авто старт.
Положение С — только индикация перегрузки, без остановки двигателя и защиты.
Подбором ёмкости конденсатора СЗ от 1 до 10 мкФ можно изменять длительность и плавность пуска двигателя.
Настройка регулятора
В техническом описании к ИМС U2010B в схеме подключения обозначено только падение напряжение на R6 в 250 мВ и не указано, каким именно должен быть этот резистор.
Рассчитать сопротивление R6 можно исходя из мощности двигателя по формуле:
R6 = UR6/(Рдвиг/Uпит),
где:
UR6 — напряжение на R6 (250 мВ),
Рдвиг — мощность двигателя,
UПИТ — напряжение питания сети.
Например, для двигателя мощностью 750 Вт рассчитываем: R6= 0,25/(750/220) = 0,07 Ом.
Номиналы резисторов R6 и R11, в зависимости от мощности электродвигателя, приведены в таблице.
| R11 Мощность, Вт | R6*, Ом | Нихром, D 1 мм | Нихром, D 0,8 мм | R11*, кОм |
| 250 | 0,22 | 30 | 19 | 180-270 |
| 300 | 0,18 | 27 | 17 | 180-220 |
| 550 | 0,1 | 25 | 16 | 180 |
| 700 | 0,08 | 20 | 14 | 160 |
| 850 | 0,07 | 17 | 11 | 150 |
| 1000 | 0,055 | 15 | 10 | 100-120 |
| 1200 | 0,047 | 13 | 9 | 90-110 |
| 1500 | 0,04 | 12 | 8 | 80-100 |
| 1800 | 0,03 | 10 | 7 | 70-100 |
| 2000 | 0,028 | 8 | 6 | 65-90 |
| 2200 | 0,025 | 7 | 5 | 65-90 |
Главное правильно подбирать резистор R6 под мощность двигателя. Выше представленная формула правильная, но на практике может потребоваться некоторая коррекция по поведению двигателя под нагрузкой. Если резистор великоват, то двигатель довольно резко стартует (т.е. происходит большая компенсация нагрузки, чем надо), а потом отключается, а если резистор будет мал, то не будет обеспечиваться компенсация нагрузки.
В Datasheet к ИМС U2010B ёмкость конденсатора С2 указана 0,01 мкФ, но она рассчитана на 60-герцовую сеть, и при использования ИМС в сети 50 Гц за период выдавалось несколько импульсов управления. В итоге, обороты электродвигателя практически не регулировались и двигатель работал на полную мощность. Для сети с частотой 50 Гц нужно ёмкость конденсатора С2 увеличить до 0,015 мкФ.
Первый пуск
Переменный резистор Р1 (регулятор оборотов) нужно установить на минимальные обороты двигателя, по схеме движок потенциометра должен быть повернут в сторону резистора R13. Затем подстроенный резистор R10 (компенсация нагрузки) установить в среднее положение, а на место R11 (перегрузка) временно подпаять постоянный резистор сопротивлением 62 кОм. Потом включить регулятор в сеть 220 В / 50 Гц и подстроенным резистором R8 выставить самые минимальные обороты двигателя.
Нужно сделать так, чтобы при включении двигатель начинал вращаться на минимальных оборотах. Если настроить устройство так, чтобы совсем не было напряжения на электродвигателе, то тогда становится слишком нелинейная зависимость управления резистором Р1 — при его повороте сначала двигатель не крутится, а потом резко стартует без плавного пуска.
Далее нужно подключить вольтметр с диапазоном измерения 300 В к выводам двигателя, включить двигатель и на средних оборотах, зажимая вал или привод двигателя через тряпку рукой, выставить такое положение резистора R10, чтобы обороты электродвигателя не менялись при изменении нагрузки на его валу. Одновременно с этим нужно смотреть на вольтметр, подключенный к двигателю. При увеличении нагрузки на валу электродвигателя регулятор прибавляет напряжение, и двигатель крутится с одинаковыми оборотами, независимо от нагрузки.
И вот в последнюю очередь настраивается резистор R11 (перегрузка). Постоянный резистор номиналом 62 кОм выпаиваем и вместо него ставим подстроенный или переменный резистор номиналом 220 кОм. На оборотах двигателя чуть больше минимальных, сильно зажимая вал или привод двигателя, стараемся почти заклинить вал двигателя, и по степенно изменяем величину резистора R11, пока не начнет срабатывать защита, и не станет светиться VD2. Затем измерьте сопротивление переменного резистора тестером и запаяйте в устройство соответствующий резистор. В таблице указано приблизительные значения сопротивления R11,
Детали регулятора
Купить микросхемы U2008B, U2010B можно через сайт AliExpress (www.ru.aliexpress.com) в Китае с бесплатной доставкой на Украину, а далее посылка бесплатно отправляется через «Укрпочту» в любое почтовое отделение на территории Украины. Доставка на Украину производится на протяжении 25-40 дней. Например, цена 1 шт. микросхемы U2010B зависит от корпуса исполнения, примерно 0,9 USD в корпусе S016 и 1,2 USD в корпусе DIP16, а симистора ВТА24-800 — 0,4 USD.
Печатная плата устройства изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм.
Симистор VS1 лучше использовать с изолированной площадкой под радиатор серии ВТА, например BTA12-800, BTA16-800, BTA24-800, или применить другие. При мощности двигателя до 400 Вт, VS1 можно не устанавливать на радиатор. Все SMD детали типоразмера 1206, их можно запаять обычным паяльником с тонким жалом.
Подстроенные резисторы — типа СП3-19а или другой малогабаритный. Переменный резистор Р1 любой на 47-50 кОм, можно малогабаритные СП4-1, СП3-9. Резистор R1 мощностью не менее 2 Вт, например, типа MЛT-2 или др. Резистор R6 изготовлен из нихромовой проволоки диаметром 0,7 — 1 мм. Автор использовал нихромовый провод из старого блока сопротивлений для зажигания автомобилей ГАЗ с маркировкой 1402.3729. Все электролитические конденсаторы на напряжение не менее 50 В. Диод D1 — типа 1N4007 или КД208, также можно использовать диод в SMD исполнении. Светодиод D2 любой малогабаритний диаметром 3-5 мм красного света. Переключатель SA1 любой малогабаритный 3-х позиционный. Если нужен только один режим перегрузки, тогда вместо него можно установить перемычку.
Литература:
- Бирюков С. Автомат плавного пуска коллекторных электродвигателей. // Радио. — 1997. — №7. — С.40-42.
Печатная плата для схемы показанной на рисунке 2:
[hidepost]Скачать[/hidepost]
Автор: Валентин Шипляк, г. Ужгород
Возможно, вам это будет интересно:
meandr.org
регулятор оборотов с поддержанием мощности
Здравствуйте дорогие мои посетители. Хочу сегодня продолжить тему о коллекторных электродвигателях, а именно как подключить двигатель от стиральной машины с помощью платы регулирования оборотов с поддержкой мощности. Как вы, видели, я затрагивал уже эту тему. Снимал по этому поводу видео «Подключение и регулировка оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины-автомат». Это видео стало очень популярным на моём канале, зрители оставили множество разных комментариев по этой теме. Также я там выложил источник, где я взял схему регулятора оборотов с поддержкой мощности коллекторных электродвигателей. И как мне показалось на тот момент, что человек скачает себе этот файл и соберет себе такую же схему как у меня, и будет её использовать. Но нет, оказалось не все так просто как мне этого хотелось, посыпалась, куча вопросов от людей не только гуманитариев, но и совсем не плохих радиолюбителей. Были даже предложения о покупке плат регулирования оборотов. Что бы сразу ответить на многие вопросы, Вам, мои дорогие читатели, и появилась эта статья.
В следующем окне обратно жмем «Загрузить»
У нас скачивается архив, разархивировав который, видим в нем несколько файлов (два варианта схем для управления двигателями постоянного и переменного тока с монтажными платами), нам для двигателя переменного тока нужны PSD файлы с пометкой «АС»
Распечатав их (принципиальная, монтажная и печатная плата), я отнес их своему очень хорошему товарищу Игорю , который мне спая регулятор оборотов с поддержкой мощности (сам я, к сожалению, не люблю работу с паяльником). Я испытал регулятор оборотов электроинструмента на TDA1085 на своей «болгарке». К счастью мой товарищ оказался хорошим радиолюбителем и нашел некоторые неточности в этих схемах и исправил их.
Я не могу вам сейчас сказать что этот регулятор оборотов коллекторных электродвигателей панацея, возможно, есть что-то и лучше я не знаю. Как поведет она себя на высоких или даже средних оборотах, честно сказать я не знаю( здесь уже можно посмотреть тест этой платы в разных режимах). Эта схема отлично ведет себя на низких оборотах, и вот уже целый год отлично себя показывает на Самодельном лобзиковом станке , приводом там служит та самая «болгарка» на которой я испытывал регулятор оборотов.
Если Вы уже собрались делать себе регулятор оборотов, давайте немного разберем его:
К клеммам «Фаза и Ноль» подключаем напряжение 220 Вольт
(фазировка не влияет на работу схемы), светодиод «HL» служит нам индикатором питания платы
регулятора оборотов, к клеммам « М1» подключаем наш электродвигатель,
«таходатчик» который выдает постоянный ток подключаем к «Х3» а если же у вас он
выдает переменный ток или импульсы, то к «Х2» (Как сделать таходатчик).
К контактам «Х4» можно подключить тумблер (выключатель) который будет отключать
наш двигатель, его ставить не обязательно, можно также отключать двигатель с
помощью регулятора оборотов «R1» который подключается к
контактам «Х1». У Bogdana на этой схеме не был указан конденсатор «С
100µF х25V»
хотя он присутствует на монтажной плате (забыл указать). Также у него в схеме
находится очень мощный симистор «ВТА41 800V» который подходит для управления
мощными коллекторными электродвигателями, а для нас подойдет совсем другой на
10…16 Ампер (по цене будет на много дешевле). Симистор должен обязательно
быть с радиатором (вся эта схема построена для управления этим симистором, который в
свою очередь управляет непосредственно нашим электродвигателем). Ниже симистора
на схеме указаны два мощных сопротивления «R31» и «R33»
рассчитанные на 0,1 Ом и мощностью 5 Ватт каждый. Под каждые электродвигатель
нужно индивидуально настраивать плату регулятора оборотов (как это сделать). Регулируется
схема с помощью подстрочных сопротивлений «R3» и «R21».
Построечный резистор «R3»
регулирует плавность пуска двигателя, а «R21» служит для быстроты реагирования на нагрузку электродвигателя
(в зависимости отнего схема будет реагировать плавно или резко на нагрузку).Для лучшего удобства я подготовил Вам список всех деталей, которые применяются в этом регуляторе оборотов с поддержкой мощности («+» обозначены полярные конденсаторы):
20кОм | Пременное 1шт | |
20кОм | Подстроечное 1шт | R3 |
| 1,2кОм 0,25-0,125W | 3шт | R4;5;9 |
| 160кОм 0,25-0,125W | 2шт | R6;8 |
| 24 Ом 0,25-0,125W | 1шт | R7 |
| 1м 0,25-0,125W | 1шт | R10 |
| 120кОм 0,25-0,125W | 1шт | R11 |
| 47кОм 0,25-0,125W | 1шт | R12 |
| 470кОм 0,25-0,125W | 1шт | R13 |
| 220кОм 0,25-0,125W | 1шт | R14 |
| 51 Ом 0,25-0,125W | 4шт | R15;19;25;30 |
| 2,2кОм 0,25-0,125W | 2шт | R16;22 |
| 68кОм 0,25-0,125W | 1шт | R17 |
| 820 Ом 0,25-0,125W | 1шт | R18 |
| 2,7кОм 0,25-0,125W | 1шт | R20 |
10кОм | Подстроечное 1шт | R21 |
| 390кОм 0,25-0,125W | 4шт | R23;24;28;29 |
1шт | R26 | |
1шт | R27 | |
1шт | 32 | |
2шт | R31;33 | |
1шт | R34 | |
1шт | 35 | |
3шт | С1;5;неуказанный | |
3шт | C2;8;9 | |
3шт | С3;4;7 | |
820р | 1шт | С6 |
1шт | С10 | |
1шт | С11 | |
1шт | С12 | |
1шт | С13 | |
1шт | С14 | |
1шт | С15 | |
| 1шт Микросхема | МС1 | |
ВТА41 800V (не обязат) | 1шт Семистор | Т1 |
1шт стабилитрон | ||
1шт стабилитрон | ||
1шт диод | ||
1шт предохранитель | FU1 | |
На 3В | 1шт светодиод |
Изначально автор Bogdan на монтажной плате регулятора оборотов не указал буквенные обозначения всех деталей, но благодаря моему товарищу (огромное ему спасибо) он расставил все обозначения и исправил все неточности которые были у Bogdanа
ВНИМАНИЕ!!! В расположении деталей ОШИБКА! Сопротивление R21 обозначено как R27. Будьте внимательны!
Ссылки для скачивания:
ОЧЕНЬ интересные видео по теме!!!
Агрессивные тесты.
Добавлено Анатолием:
Я думаю Александр не обидится если я в его теме выскажу несколько своих соображений.Собрал уже не одну плату и могу сказать со сто процентной уверенностью. Если у кого то что то не работает, то проверяйте качество изготовления платы, качество и правильность монтажа, исправность элементов и двигателя. Все причины не работы (некорректной работы) кроются только в этом. Печатки и схемы выложенные в нете рабочие. Сам недавно столкнулся с подобным, две разные платы, а проявление неисправности одно и тоже. При включении и добавлении оборотов двигатель раскручивается рывками было ощущение как будто семистор работает на одном полупериоде. Оказалось на одной плате при травлении исчезла дорожка к конденсатору С10 на 47,0х16V, во втором случае этот же конденсатор был высохший.
Попутно убедился, что если уменьшить С11 идущий на 14 ногу микросхемы до 22Н, то двигатель стартует, набирает максимальные обороты и обороты не регулируются. Поэтому с ним тоже нельзя ошибаться 47Н и точка.
Теперь по поводу замеров напряжения.
Я собираю платы с отдельным блоком питания, поэтому промеры даю для этого случая.
Исходные условия, к плате подключен двигатель с таходатчиком, регулятор оборотов в нулевом положении (минимум до конца), блок питания в розетку включён, 220В на плату не подаётся.
1-0,17В
2-0,17В
3-2,63В
4-0
5-0
6-2,4В
7-0,05В
8-0
9-14,65В
10-13,7В
11-12,83В
12-0,55В
13-0
14-11,34В
15-0,03В
16-0,03В
Условия те-же, но подключено 220В и регулятор стоит на небольших оборотах. Двигатель медленно вращается.
1-0,25В
2-0,3В
3-2,62В
4-0,55В
5-0,55В
6-2,4В
7-1,14В
8-0
9-14,2В
10-14,2В
11- не измеряется.
12-0,74В
13-0,69В
14-4,8В при касании щупом двигатель ускоряется.
15-0,73В
16-0,58В
Отличия могут быть но не очень большие. Напряжение на ноге 3 устанавливается регулятором R21.
Кроме этого советовал бы увеличить резистор R9 вместо 1,2 кОм ставить 20кОм. Этим уменьшается напряжение с таходатчика. И R17 вместо 68кОм ставить 27кОм. Ну и диод для защиты микросхемы само собой.
Пару слов по немецкой схеме. При правильной сборке, правильно выполненной печатке и исправных деталях всё работает без вопросов. Рекомендовал бы такую последовательность действий. Собрали плату, проверили сборку, микросхему не ставим. В панельку микросхемы подключаем на ноги 8-9 резистор 1,6кОм 1Вт, подключаем питание 220В, двигатель и таходатчик не подключен (это не принципиально), и меряем напряжение на подключённом резисторе. Должно быть 15-17В. Ставим микросхему, подключаем мотор и таходатчик и наслаждаемся работой. В немецкую схему советую внести следующее изменение. На регуляторе частоты вращения, на центральном отводе, запаять резистор 1,2кОм и второй конец этого резистора на клемму Х2-2, по семе. Боковую ногу регулятора которая раньше шла на центральный отвод, подключаем на корпус. Что это даёт. Раньше, при выведенном в ноль регуляторе, двигатель продолжал вращаться, теперь стоит как ему и положено. А методика настройки простая. Регулятор на ноль, включили, добавили немного оборотов, крутим Р1 пока обороты не станут красивыми на слух и визуально, обороты на максимум, крутим ограничение максимальных оборотов Р3, наслаждаемся своим мастерством.
shenrok.blogspot.com
Регулятор вращения электродвигателя 220 вольт с обратной связью
Наконец, начали «доходить» руки до самодельного точильного станка. В наличии был универсальный коллекторный электродвигатель УВ 051-Ц. Скорость его 7000 об/мин, что в двое больше, чем нужно для электроточила. Вдобавок, хотелось иметь регулировку оборотов (желательно с обратной связью). Пришлось собирать схему, которая отвечала всем запросам.
Итак, как я пришел к тому, что скорость нужно снизить вдвое. На точильных камнях, обычно, есть надпись на какой максимальной скорости они могут работать. Чаще всего – это 25-30 м/с. Чтобы рассчитать необходимое количество оборотов электродвигателя для точильного станка – есть формула. Количество оборотов = (допустимые обороты на камне / диаметр точильного круга (в метрах) *3,14 )*60 секунд. Итого, максимальное количество оборотов электродвигателя для камня, который я приобрел = (25/0.15+3.14)*60, что приблизительно равно 3185 об/мин. Вывод: скорость 7000 об/мин электродвигателя УВ 051-Ц нужно снизить вдвое.
В результате поисков, наткнулся на простую схему регулятора оборотов коллекторного электродвигателя 220 вольт с обратной связью. Информации по ней было не много, т.к., возможно, мало кто ее собирал, сомневаясь в ее работоспособности, видя насколько она примитивна. Я же ее собрал на кусочке монтажной платы, произвел отладку, убедился в работоспособности.
Теперь пересказ принципа действия схемы регулятора оборотов коллекторного электродвигателя с обратной связью. R1+R2+C1 – формирует опорное напряжение, задающее скорость вращения двигателя. В момент приложения нагрузки, скорость вращения падает, снижается крутящий момент. Возникающая в двигателе и приложенная между управляющим контактом и катодом тиристора противо-ЭДС уменьшается. Пропорционально уменьшению противо-ЭДС увеличивается напряжение на управляющем контакте тиристора. Такое увеличение напряжение заставляет тиристор срабатывать при меньшем фазовом угле, и в следствии, подавать на двигатель больший ток.
Тиристор нужно подбирать в зависимости от мощности электродвигателя. Мне хватило MCR100-8, в оригинальной схеме – КУ202Н. Под тиристор подбирается сопротивление резистора R3. Если тиристор КУ202Н – R3 можно не ставить. Диоды можно заменить на любые с аналогичными параметрами Д226, 1N4007 и т.д. С1 может быть в пределах 0,1-2uF, им устраняются рывки двигателя на малых оборотах. Конденсаторы с рабочим напряжением 250 вольт.
best-chart.ru
Регулятор частоты вращения коллекторного двигателя Как известно, нагрузочная характеристика (зависимость частоты вращения якоря от момента нагрузки) широко применяемых в быту (в кухонных машинах, электроинструментах, швейных машинах и т.д.) коллекторных двигателей с последовательным возбуждением резко нелинейна. При работе двигателя на холостом ходу, т.е. при отсутствии полезной механической нагрузки, частота вращения якоря максимальна. Приэтом возникает сильное воздействие двигателя на механическую передачу от якоря к рабочему органу, что приводит к ее быстрому изнашиванию. В то же время, частотой вращения коллекторных двигателей довольно легко управлять изменением напряжения на них с помощью ; фазоимпульсноготиристорного [1] илисими-сторного [2J регуляторов. Однако регуляторы без обратной связи не позволяют автоматически поддерживать постоянной частоту вращения двигателя при изменении нагрузки. Точнее всего поддерживать частоту вращения двигателя можно с помощью регуляторов с индуктивными или фотодатчиками [31, но их схемы достаточно сложны, а сопряжение датчиков с двигателями в домашних условиях предсташгает собой трудную конструкторскую задачу. : Проще всего использовать для регулировки тот факт, что при увеличении нагрузки происходит увеличение тока двигателя [4] и снижение напряжения на его якоре [5]. Схема двигателя с ОС по току наиболее проста. В то же время, этой схеме присущи некоторые недостатки. В цепи обратной связи для конкретного двигателя и необходимого диапазона скоростей требуется подбор низкоомного резистора 2…6 Ом с довольно большой мощностью—до 5… 10 Вт. Падающее на резисторе напряжение 2…7 В требует для эффективной работы схемы управления применения в регуляторе низковольтного стабилитрона на 5…8 В, что, в свою очередь, затрудняет надежную работу регулятора с широко распространенными тиристорами КУ 201, КУ202, которые включаются при амплитудном значении импульса отпирающего напряжения на управляющем электроде равном 5… б В [6].
ния двигателя при изменении нагрузки путем изменения угла включения тиристора V6. ; В качестве двигателя использовался двигатель с потребляемой мощностью до 300 Вт, т.е. с полезной механической мощностью до 150…180 Вт. Двигатель Ml питается от сети 220 В пульсирующим током через диодный мостик на диодах VI …V4 и тиристор V6. Диод У5 обеспечивает разряд индуктивностей статора и якоря двигателя при запертом тиристоре V6. Питание+16 В схемы управления осуществляется при помощи параметрического стабилизатора на резисторе R1 и стабилитронах V7, V8. Отпирающий тиристор V6 ключ собран на элементах V9, V10, R2, R5…R7, СЗ, V11.R11. Элементы V9, VI О, R6, R7 представляют собой аналог однопереходного транзистора. При заряде конденсатора СЗ и достижении напряжения, определяемого делителем R6 и R7, транзи-, сторы V9, VI0 переходят в проводящее состояние, конденсатор СЗ разряжается и включает через резистор R2 тиристор V6.
Ток транзистора VI2 становится больше, больше падение напряжения на резисторе Rl 2, что приводит к увеличению тока заряда конденсатора СЗ и соответственно — к уменьшению угла включения тиристора V6 (т.е. увеличению времени открытого состояния тиристора). Как следствие этого увеличивается напряжение на якоре двигателя. Снижение частоты вращения при увеличении нагрузки компенсируется, таким образом, увеличением частоты вращения из-за повышения напряжения на якоре при работе цепи обратной связи. Резистор R5 задает минимальное напряжение на двигателе не более 50 В при отключенной обратной связи.
на напряжение 63 В и 160 В соответственно. Наладку схемы можно проводить измеряя напряжение на двигателе (диоде V5) вольтметром переменного тока. Подбором величины резистора R8 при верхнем по схеме положении движка резистора R9 добиваются минимального напряжения 80 В на двигателе при отсутствии механической нагрузки. При установке резистора R9 в нижнее положение на двигателе будет максимальное напряжение. Коэффициент передачи цепи обратной связи подбирают резистором,R26 так, чтобы при увеличении механической нагрузки на двигатель напряжение на нем увеличивалось.
сти при работе с электроустановками. | Всем привет, наверно многие радиолюбители, также как и я, имеют не одно хобби, а несколько. Помимо конструирования электронных устройств занимаюсь фотографией, съемкой видео на DSLR камеру, и видео монтажом. Мне, как видеографу, был необходим слайдер для видео съемки, и для начала вкратце объясню, что это такое. Ниже на фото показан фабричный слайдер. Слайдер предназначен для видеосъемки на фотоаппараты и видеокамеры. Он являются аналогом рельсовой системы, которая используется в широкоформатном кино. С его помощью создается плавное перемещение камеры вокруг снимаемого объекта. Другим очень сильным эффектом, который можно использовать при работе со слайдером, – это возможность приблизиться или удалиться от объекта съемки. На следующем фото изображен двигатель, который выбрал для изготовления слайдера. В качестве привода слайдера используется двигатель постоянного тока с питанием 12 вольт. В интернете была найдена схема регулятора для двигателя, который перемещает каретку слайдера. На следующем фото индикатор включения на светодиоде, тумблер, управляющий реверсом и выключатель питания. При работе такого устройства важно, чтоб была плавная регулировка скорости, плюс легкое включение реверса двигателя. Скорость вращения вала двигателя, в случае применения нашего регулятора, плавно регулируется вращением ручки переменного резистора на 5 кОм. Возможно, не только я один из пользователей этого сайта увлекаюсь фотографией, и кто-то ещё захочет повторить это устройство, желающие могут скачать в конце статьи архив со схемой и печатной платой регулятора. На следующем рисунке приведена принципиальная схема регулятора для двигателя: Схема регулятораСхема очень простая и может быть легко собрана даже начинающими радиолюбителями. Из плюсов сборки этого устройства могу назвать его низкую себестоимость и возможность подогнать под нужные потребности. На рисунке приведена печатная плата регулятора: Но область применения данного регулятора не ограничивается одними слайдерами, его легко можно применить в качестве регулятора оборотов, например бор машинки, самодельного дремеля, с питанием от 12 вольт, либо компьютерного кулера, например, размерами 80 х 80 или 120 х 120 мм. Также мною была разработана схема реверса двигателя, или говоря другими словами, быстрой смены вращения вала в другую сторону. Для этого использовал шестиконтактный тумблер на 2 положения. На следующем рисунке изображена схема его подключения: Средние контакты тумблера, обозначенные (+) и (-) подключают к контактам на плате обозначенным М1.1 и М1.2, полярность не имеет значения. Всем известно, что компьютерные кулеры, при снижении напряжения питания и, соответственно, оборотов, издают в работе намного меньший шум. На следующем фото, транзистор КТ805АМ на радиаторе:
Выводы двигателя зашунтированы диодом в обратном включении, это было сделано для защиты транзистора в моменты включения — отключения схемы, так как двигатель у нас нагрузка индуктивная. Также, в схеме предусмотрена индикация включения слайдера на светодиоде, включенном последовательно с резистором.
Плата регулятора была изготовлена методом ЛУТ. Увидеть, что получилось в итоге, можно на видеоролике. Видео работыВ скором времени, как будут приобретены недостающие части, в основном механика, приступлю к сборке устройства в корпусе. Статью прислал Алексей Cитков. Форум |
agk-sport.ru
Простой регулятор скорости для коллекторного двигателя. — Паркфлаер
Предлагаю простой самодельный регулятор скорости для коллекторного двигателя, который можно сделать буквально за один вечер. Схема выполнена на широкодоступной элементной базе и легко повторяема. Регулятор многократно был мною изготовлен и использовался детишками в простых моделях автомашин, танков, кораблей. Сразу хочу сказать, что микроконтроллер (а так же прошивки и программатор) в этом регуляторе НЕ используются в целях облегчения повторения конструкции, так как не все моделисты имеют такую возможность, особенно в небольших городах. И вообще, акцент статьисделан на энтузиастов паяльника.
Регулятор скорости коллекторного электродвигателя предназначен для работы с любой аппаратурой пропорционального управления и служит для плавного регулирования оборотов двигателя от
минимальных до максимальных. Подключается к приемнику, как обычно, к каналу № 3. С КРЕНки регулятора поступает напряжение + 5….6 Вольт для питания приемника и рулевых машинок.
Принцип работы регулятора следующий. На микросхемы К561ЛА7 собран формирмирователь разностного импульса. На элементах 1 и 2 микросхемы собран ждущий мультивибратор. Он запускается PPM импульсом приходящим с канала 3 приемника. С выхода приемника импульс
имеет положительную полярность, а ждущий мультивибратор срабатывает по спаду
положительного импульса, поэтому на транзисторе КТ3102 собран инвертер импульса.
При появлении на входе схемы РРМ сигнала, синхронно с ним запускается ждущий мультивибратор,
который генерирует импульс фиксированной длительности – 1 мс. Его длительность (1 мс) задается
подбором резистора *150 Ком. Длительность импульса ждущего мультивибратора всегда постоянна и
равна 1 мс. А длительность КИ, поступающего с приемника, изменяется пропорционально положению
ручки ГАЗ передатчика. На элементах 3 и 4 МС К561ЛА7 собран формирователь разностного импульса. Этот импульс появляется на выводе 10 МС при превышении входным КИ, длительности импульса, сформированного ждущим мультивибратором. При отклонении ручки ГАЗ от минимального до максимального положения, длительность разностного импульса с выхода 10 МС изменяется от 1 мс до 2 х мс. Это изменение длительности разностного импульса управляет компаратором на МС К157УД2. Принцип его работы следующий — через делитель на резисторах по 100 Ком заряжается конденсатор 0,1 мкф, соединяющий анод диода КД522 с общим проводом, до напряжения порядка 3х Вольт.
Это напряжение прикладывается к выводу 5 МС К157УД2. Подстроечным резистором 22 Ком на
выводе 6 устанавливается пороговое напряжение срабатывания компаратора. Оно чуть менее 3 х
Вольт, порядка 2,7 Вольт. Катод диода подключен в к выводу 10. Когда на выводе 10 возникает
разностный импульс отрицательной полярности, конденсатор начинает разряжаться через диод и
внутреннее сопротивление выходного транзистора микросхемы. Таким образом степень разряда конденсатора (величина уменьшения напряжения на нем) зависит от длительности (ширины) разностного импульса, что в конечном счете определяет время нахождения компаратора во
включенном состоянии и ширину импульса на его выходе – вывод 9. Через резистивный делитель
10 ком –100 ком выходные импульсы компаратора управляют затвором полевого транзистора.
В цепи его стока и + шины питания 12 Вольт включен коллекторный электродвигатель.
В результате при переводе ручки ГАЗ передатчика из положения минимум в положение максимум изменяется ширина разностного импульса, степень разряда конденсатора 0,1 мкф, время нахождения компаратора в открытом состоянии и изменяются обороты электродвигателя.
На плату подается напряжение 12 Вольт от бортового аккумулятора. КРЕНка стабилизатора 5 вольтовая, но наличие в минусовом выводе резистора, позволяет подобрать на выходе стабилизатора
напряжение в пределах 5…..6 Вольт. Без резистора напряжение равно +5 Вольт. Ток нагрузки 1 Ампер. Этого более чем достаточно для питания приемника и рулевых машинок.
Ключевой транзистор – полевой MOSFET.
Принципиальная схема узла выделения командного импульса.
Принципиальная схема регулятора скорости.
Рисунок печатной платы со стороны деталей.
Рисунок печатной платы со стороны дорожек.
Монтажка.
Регулятор скорости установлен на модель.
Файл разводки печатной платы
(Регулятор хода КД.lay)
www.parkflyer.ru
коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки
Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.
Виды двигателей и принцип работы
Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.
Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.
Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.
Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.
На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.
Устройство коллекторного двигателя
Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая
вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.
По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.
Типы регулировки
Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:
- Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
- Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
- Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.
Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.
Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.
Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.
При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.
К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.
Схема выглядит следующим образом.
Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.
Регуляторы мощности постоянного тока
Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.
Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В. Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.
Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А. В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом. Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.
Асинхронный двигатель и регулятор оборотов
Как правило, этот тип применяется на различных производствах, начиная от шахт и заканчивая металлообрабатывающими отраслями. Например, в угольных шахтах для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель АПМ, в который встроено устройство на тиристорах, позволяющее плавно запустить конвейер. Асинхронный однофазный двигатель применяется также в автомобилях, вентиляторах печек, двигателях, которые приводят в движение дворники, бытовых вентиляторах, питающихся от напряжения 220 В. В машине двигатели работают от постоянного напряжения 12 вольт, но плавный запуск в них не предусмотрен.
Для регулировки оборотов асинхронного двигателя применяются так называемые частотные преобразователи. Эти преобразователи позволяют кардинально менять форму и частоту сигнала. Как правило, такие преобразователи собраны на базе мощных полупроводниковых транзисторов и импульсных модуляторов, а всеми элементами управляет ШИМ-контроллер.
Следует помнить: чем плавней разгон двигателя, тем меньше он испытывает перегрузок. Это касается редукторов, конвейеров, мощных насосов, лифтов. Вот одна схема регулятора оборотов асинхронного двигателя 220 В.
С помощью этой схемы можно регулировать обороты двигателей, мощность которых не превышает 1 тыс. Вт. При сборке этой схемы есть нюансы, которые необходимо учесть:
- Тип соединения «треугольник».
- Необходим драйвер трехфазного моста IR2133.
- Микроконтроллер AT90SPWM3B.
- Для прошивки микроконтроллера необходим программатор.
- Мощные транзисторы IRG4BC30W или их аналоги.
- ЖК-дисплей в качестве индикатора.
- Импульсный блок питания, который можно купить или собрать собственноручно.
Из-за значительного нагрева диодный мост и силовые транзисторы необходимо установить на радиатор. Если предполагается подключение двигателя мощностью до 400 Вт, то термодатчик ставить необязательно, а для управления можно использовать опторазвязку.
Чтобы увеличить срок службы различных видов двигателей, рекомендуется пользоваться регуляторами оборотов, решающими большое количество проблем.
chebo.pro
Регулятор оборотов коллекторных двигателей.
- Подробности
- Категория: Электроника в быту
В конструкции регулятора оборотов коллекторных двигателей применена специализированная интегральная схема фирмы TELEFUNKEN U2008.
Система предназначена для регулирования оборотов коллекторных двигателей, питаемых от сети 220 В. Хорошо работает с электродвигателями, используемыми в инструментах (дрели, шаговой пилы, лобзика и т. п.), а также работает с двигателями от пылесосов, делая возможным регулировку тяги. Встроенный контур «мягкого старта» значительно увеличивает срок службы двигателей. Устройство можно также использовать для регулировки мощности обогревателей и лампочек.
Правильно смонтированная схема регулятора оборотов коллекторных двигателей работает без дополнительной регулировки. Единственное, что необходимо сделать, – установить потенциометр Р1 в таком положении, чтобы в одном из крайних положений потенциометра Р2 получить минимальные обороты двигателя.
Рис. 1. Схема блоков и основной вид схемы U2008
Резистор R1 следует впаять на несколько сантиметров над печатной платой для лучшего отвода тепла. При работе с небольшими нагрузками тиристор может работать без радиатора. При нагрузке более 200 Вт его следует оборудовать радиатором площадью несколько квадратных сантиметров.
Поскольку на элементы устройства поступает полное напряжение сети, все пробы должны производиться с соблюднием требований безопасности. Все виды регулировки должны производиться при отключенном напряжении питания.
После настройки регулятора оборотов коллекторных двигателей печатную плату следует поместить в корпус из изоляционного материала, а ось потенциометра оборудовать ручкой.
| US1 | U2008 | R2 | 680 кОм |
| Th2 | TIC226, BT 136/600 | R3 | 220 кОм |
| D1 | 1N4007 | R4 | 68 кОм |
| C2 | 4,7 мкФ | P1 | 470 кОм (монтажный) |
| C3 | 100 нФ MKT | P2 | 47 кОм |
| C4 | 10 нФ MKT | R1 | 22 кОм |
Рис. 2. Схема электрическая принципиальная
Рис. 3. Монтажная схема
Добавить комментарий
radiofanatic.ru