Цифровая схема регулировки мощности коллекторного двигателя с тахометром
Желание собрать радиоуправление у меня созрело достаточно давно. Но дальше поиска схем, с последующим пониманием, что прошивку автор не даст, дело не продвинулось. В итоге, затея была похоронена в стадии развития. Но недавно мне на глаза попались модули, именуемые NRF24L01+ (стоит 0.6$ на Ali), и уже позабытое желание собрать радиоуправление загорелось с новой силой.
В конечном счете, была разработана схема радиоуправления, а так же несколько сопутствующих устройств. Об одном из них и пойдет речь в данной статье. К слову, в следующих статьях будет описано само радиоуправление, а так же зарядное устройство для li-ion аккумуляторов.
Регулятор оборотов двигателя - это название слышал любой моделист, а в особенности те, кто собирал авиа- и судомодели. Это устройство незаменимо, так как оно обеспечивает плавное управление скорость двигателя.
Существует множество вариантов исполнения таких регуляторов: на микроконтроллерах, на жесткой логике и даже на дискретных компонентах. После просмотра уже готовых схем, я понял что придется делать что-то свое - на логике собирать не хотелось, на дискретных компонентах выходило уж очень громоздко. Найденные схемы на микроконтроллерах были в общем-то неплохими, да вот только вариант собирать то, принцип действия чего я не смогу объяснить, меня не привлекал (а прошивку авторы выкладывать не спешили).
После всего этого и была разработана и собрана схема.
Итак, краткие характеристики (при номиналах деталей, указанных на схеме):
- Диапазон питающих напряжений: 7 . 35В
- Максимальный ток: 3А
- Длительность управляющего импульса: 1 . 2мс
- Рекомендованный период импульсов: 20мс
Силовая часть представляет собой Н-мост с дополнительными маломощными управляющими транзисторами. Управление оборотами двигателя производится ШИМ сигналом, генерируемым МК. Скважность ШИМ зависит от длительности импульса, поступающего на вход устройства.
Обработку сигналов и управление транзисторами в этой схеме выполняет микроконтроллер ATtiny2313. Этот выбор ничем не обусловлен, кроме того, что он у меня валялся под рукой на момент проектировки устройства. Изначально, в схеме планировалось использование полевых транзисторов, но позже я от них отказался в пользу более доступных советских биполярников (которых практически у каждого целый ящик). Конечно, это наложило свой отпечаток на параметры: максимальный ток значительно снизился, как и цена девайса.
Как уже упоминалось, напряжение питания устройства может варьироваться от 6 до 30 вольт. Это обусловлено границами напряжения, которое может выдержать интегральный стабилизатор LM7805, а так же двигатель (на него подается напряжение, отличное от питающего примерно на 1 вольт).
Максимальный ток зависит от применяемых транзисторов. В моем варианте - это КТ816/817, максимальный ток коллектора которых равен трем амперам.
В качестве маломощных управляющих транзисторов использованы распространенные КТ315.
Для более точного измерения длительности управляющего (серво) импульса был применен кварцевый резонатор на частоту 8МГц.
Диоды D1 - D4 желательно монтировать. Будет работать и без них, но вопрос в том, как долго.
Печатная плата устройства выполнена на одностороннем фольгированном материале (стеклотекстолит, гетинакс). Дорожки выделенные красным - перемычки с лицевой стороны. В моем варианте транзисторы монтируются вне платы на радиаторе.
Печатная плата устройства (синие проводники - обратная сторона):
Принцип работы
При получении импульса, запускается 16 битный таймер, который останавливается по спаду импульса. Таймер настроен таким образом, что каждый его такт - это 1мкс, что позволяет упростить вычисления. После определения длительности импульса происходит сравнение с заданной величиной. Результат записывается в регистр OCR1A/B в зависимости от положения джампера и длительности импульса.
Исходный код приведен ниже. Так же его можно взять в приложении к статье.
В наладке устройство не нуждается, и должно работать сразу после правильной сборки и прошивки микроконтроллера. С последним будьте осторожны - не отключите ненароком бит RSTDISBL. Это может стоить вам нового микроконтроллера (если у вас конечно нет параллельного программатора).
Транзисторы КТ315 можно заменить любыми маломощными кремниевыми транзисторами структуры n-p-n. КТ816/817 - аналогичными по параметрам (или более мощными). К примеру, КТ818/819 и т.д. Резисторы можно заменить на аналогичные по мощности с допуском 20-30% от номинального сопротивления. Линейный стабилизатор LM7805 можно заменить на отечественный аналог КРЕН5А, а так же применить импульсный стабилизатор, но придется переработать печатную плату.
Фото , а так же видео работы устройства можно увидеть ниже.
Извиняюсь за не очень презентабельный вид платы - изначально это был тестовый вариант "на первое время". Но так как устройство с первого раза заработало так как от него требовалось, то "временный вариант" перерос в постоянный.
Прекрасный для самоделок мотор от стиральной машины имеет слишком высокие обороты, и малый ресурс на максимальных оборотах. Поэтому я применяю простой самодельный регулятор оборотов (без потери мощности). Схема опробована и показала прекрасный результат. Обороты регулируются примерно от 600 до max.
Потенциометр электрически изолирован от сети, что повышает безопасность пользования регулятором.
Симистор необходимо поставить на радиатор.
Оптопара (2 шт) практически любая, но EL814 имеет внутри 2 встречных светодиода, и просится в эту схему.
Высоковольтный транзистор можно поставить, например, IRF740 (от БП компьютера), но жалко такой мощный транзистор ставить в слаботочную цепь. Хорошо работают транзисторы 1N60, 13003, КТ940.
Вместо моста КЦ407 вполне подойдет мост из 1N4007, или любой на >300V, и ток >100mA.
Регулировка от 600 оборотов подходит для большинства самоделок, но для особых случаев предлагается схема с германиевым транзистором. Минимальные обороты удалось снизить до 200.
Минимальные обороты получил 200 об/мин (170-210, электронный тахометр на низких оборотах плохо меряет), транзистор Т3 поставил ГТ309, он прямой проводимости,и их много. Если поставить МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороты должны еще снизиться, но уже не вижу надобности. Главное, что таких транзисторов как грязи, в отличие от МП37 (смотри форум).
Плавный пуск прекрасно работает, Правда на валу мотора пусто, но от нагрузки на валу при пуске, подберу R5 при необходимости.
R5 = 0-3к3 в зависимости от нагрузки;; R6 = 18 Ом - 51 Ом - в зависимости от симистора, у меня сейчас этого резистора нет;; R4 = 3к - 10к - защита Т3;; RР1 = 2к-10к - регулятор скорости, связан с сетью, защита от сетевого напряжения оператора обязательна. Есть потенциометры с пластмассовой осью, желательно использовать. Это большой недостаток данной схемы, и если нет большой необходимости в малых оборотах, советую использовать V17 (от 600 об/мин).
С2 = плавный пуск, = время задержки включения мотора;; R5 = заряд С2, = наклон кривой заряда, = время разгона мотора;; R7 - время разряда С2 для следующего цикла плавного пуска (при 51к это примерно 2-3 сек)
Имеется в наличии вот такой двигатель от стиральной машины.
- Плавное включение.
- Тахометр на 4х значном LED индикаторе
- Регулировка оборотов производится переменным резистором.
- Управление кнопками Кн1 , Кн2 "СТАРТ - СТОП"
- Заданная мощность работы двигателя, при изменении нагрузки на двигатель, компенсируется через обратную связь , от встроенного таходатчика.
- Возможность установить расчетное количество оборотов , для показаний тахометра.
( зависит от соотношения редукции шкивов )
с - скорость выхода на установленное задание оборотов
n - для показаний тахометра на дисплее, расчетный коэффициент деления.
A - выбор варианта при включении схемы, пуск двигателя автоматический или отложенный.
Есть возможность,симуляции программы в протеусе
FUSE - установлены под внешний кварц
В архиве прошивка, fuse, proteus, и вариант печатной платы в архиве.
Вложенный файл:
Делал регулятор для подобного движка на ИМС TDA1085. Естественно, без индикации
Довольно простая и живучая схема.
Тоже два раза собирал на TDA1085 к такому движку.Счас опять знакомый просит плату управления.Ета идея привлекла наличием на борту показометра оборотов.Да и по цене мега 8 почти втрое дешевле TDA1085.Если проект будет продвигаться то готов собрать и тестировать.Правда мотора пока нет на руках но до того времени думаю уже будет.
двигатель не просто так подключен, LC тут вопросов нет, но там же задействован и диодный мост.
Почему то используют выпрямленное напряжение, по схеме сразу не понять как оно там подключено, все нагромаждено там, но нужно над этим вопросом еще подумать, может и себе нужно запитать через диодный мост.
Думаю питание постоянкой или переменкой будет тока зависить от примененного двигла.Вот когда то собрал подборку по ТДАшке
yadi.sk/d/eqgnRBLG3CosUd
.
Да ,приходилось подстраиваться под каждый новый движок,для етого не жалел подстроечников что б пользователь не сидел над головой а сам себе накручивал под свой движок.
В сети встречал скан книги "Ремонт СМА". Там достаточно просто и точно описаны работа и подключение коллекторных двигателей от стиралок. Если найду у себя - выложу.
Мысль немного не в тему, но. Было бы неплохо наподобие этой темы сделать тему про частотник для трёхфазного двигателя от однофазной сети. Достаточно интересно и востребовано. Тем более, что специализированная ИМС MC3PHAC уже в дефиците. Я бы с удовольствием поучаствовал в реализации и отладке.
Одно дело запустить, другое работать 8 часов в сутки, это слишком упрощенная схема, естественно рабочая, только это еще не все что она рабочая, уже есть опыт что к таким схемам нужно делать нормальную обвязку, иначе светодиодные светильники не только у вас начнут гореть без конца , но и у соседей..
куко пишет:
Спасибо, но по ссылке ничего нельзя посмотреть.
Вот кстати как я написал выше, при сборке по упрощенной схеме, придется подстраивать режимы под каждую местную энерго компанию.
rossich пишет:
Было бы неплохо наподобие этой темы сделать тему про частотник для трёхфазного двигателя от однофазной сети.
Вложение дс1.PNG не найдено
Это уже ближе к схеме производителя, но все равно чуточку не так.
Думаю в этом диодном мосте все же смысл какой то есть.
Спасибо, но по ссылке ничего нельзя посмотреть.
.[/quote]
Поправил ссылку.Схему включения движка от стиралки привел лиш потому как покупал б\у движки и надо было как то проверить на шум,работоспособность.По поводу светодиодных ламп не знаю,люди пользуються в столярных мастерских,а там я точно светодиодных ламп не видел.
Чуть сократил рисунок схемы, стало более менее понятно, как оно подключено в стиральной машинке.
В рисунке силовой части схемы много не выдумывал, просто скопировал существующую схемотехнику, там где был подключен данный двигатель.
На фото сетевой фильтр, и часть силовой платы от стиралки, которые использовались при составлении схемы.
Сделал осциллограмму , работы формирователя импульсов тахометра, показания сняты при 10000 об/мин. якоря мотора.
Желтый луч - на входе тахометра.
Синий луч выход тахометра на порт МК.
Нумерация в разъеме подключения двигателя
Oto
Подскажите по возможности,что собой представляет дроссель в оригинале на 0,36 млГн на аноде тирика?Материал, размеры и толщина провода.
два одинаковых дросселя, намотано проводом 1.0 мм, 1 слой виток к витку , второй слой добавлено с десяток витков , можно сказать навалом ( через витки видно, что кольцо окрашено в желтый цвет, никаких дополнительных цветных полосок не просматривается ),
индуктивность измерял транзистортестером , показало примерно 360 мкГн 0.3 Ома.
Айнцвайдрайченко
Понятно что без сердешный получиться громадный.Тут скорее всего что он мотан на распыленке,может быть и 26 матерниал или 52.Но на 26-ом в один слой и еще пару витков трудно получить 360 мкГн.(сердечник жолтый с белой полосой).А вот 52-й зеленый з синей полосой может дать такую индуктивность
на видео первые испытания, основная цель которого
убедиться в правильности сборки задуманной схемы.
Мои поздравления В последней ревизии вашей схемы ничего не поменялось?
в которой у меня детали силовой части, как и сама часть силовой схемы , позаимствована с донора -стиральной машины "SAMSUNG".
И если бы "SAMSUNG" не укомплектовал мою схему деталями,
возможно я бы просто собрал по такой схеме
оно бы тоже работало.
В том что оно будет работать я не сомневаюсь, но предполагаю что качество работы схемы №1 будет лучше.
Так что нет проблем, в каком варианте делать, выбор делайте сами.
Не имею опыта использования схемы с TDA1085 , а сейчас нужно сделать оценочное сравнение как там со стабильностью на TDA1085 и сравнить с этой схемой.
Можно описание на словах, идеальный вариант, был бы видео, с поведением управляющего импульса на симистор.
В данный момент собранной платки на TDA1085 нет,что б провести опыты.Есть в инете видео по ее использованию с мотором от стиралки.Там акцентируеться в основном внимание на поддержание мощности на валу при регулировке оборотов и ето думаю главное.Oto проясните немного об двух кнопках присутствующих на схеме.Ето к тому что если соберу ,то что б знать от чего отталкиваемся при первом включении и настройке.
Есть в инете видео по ее использованию с мотором от стиралки.Там акцентируеться в основном внимание на поддержание мощности на валу при регулировке оборотов и ето думаю главное.
Поддержание мощности это главное везде, но те видео которые я находил, не имеют никакой технической пользы, там ни кто не занимался изучением вопроса насколько стабильно поддержание мощности.
±1 об/мин? ±30 об/мин? ±1000 об/мин?
Поскольку пока проект в стадии разработки, я бы предложил внести изменения в схему (и, соответственно, в алгоритм). Две кнопки уже есть. Вместо резистора добавить третью. Или все это вместе заменить на энкодер. Тогда уже можно будет создать меню, сделать более удобным управление и настройки.
Для общего представления работы программы, снял небольшое видео
с несколькими режимами работы схемы управления.
Спасибо Soir за очередной шедевр, управление прекрасное.
Программа настолько хороша, что если добавить в программу еще одно лишь предложение
Wash+Rinse+Spin>Prewash+Wash+Spin>Spin>Rinse(1 time )+Spin>Rinse(2 times )+Spin>Rinse(3 times )+Spin
Получилась бы, опять стиральная машина :) .
Мотор и вся комплектуха на руках,но заметил что последний вариант,так сказать боевой с индикаторами с общим Анодом.Когда заказывал, то если не изменяет память изначально в схеме на МК стоял джампер на вид примененного индикатора.
Soir
Есть ли у вас возможность и время сделать прошивку для индикатора с общим катодом?
Oto
Смотрю вашу выложенную печатку сверяя со схемой с первого поста.Хотел спросить о части схемы синхронизации з сетью.Вариант первоначальный где сигнал брался после низковольтного транса не прошол и пришлось сделать от сети напрямую,или вами был применен импульсный блок питания и ето стало следствием изменения схемы?
Архив в первом посту обновил , там есть две прошивки для ОА и ОК.
В том посте, где Soir писал что схему стоит модернизировать, это относилось только к кнопкам, и обговаривался вариант с энкодером , и схему предварительно нарисовали, но самой программой пока никто не занимался, у меня например все планы на схему с резистором, а с энкодером это можно попробовать чисто из спортивного интереса, но просто интерес, это не совсем то чтобы заняться воплощением этой схемы в жизнь.
Имеется в наличии вот такой двигатель от стиральной машины.
- Плавное включение.
- Тахометр на 4х значном LED индикаторе
- Регулировка оборотов производится переменным резистором.
- Управление кнопками Кн1 , Кн2 "СТАРТ - СТОП"
- Заданная мощность работы двигателя, при изменении нагрузки на двигатель, компенсируется через обратную связь , от встроенного таходатчика.
- Возможность установить расчетное количество оборотов , для показаний тахометра.
( зависит от соотношения редукции шкивов )
с - скорость выхода на установленное задание оборотов
n - для показаний тахометра на дисплее, расчетный коэффициент деления.
A - выбор варианта при включении схемы, пуск двигателя автоматический или отложенный.
Есть возможность,симуляции программы в протеусе
FUSE - установлены под внешний кварц
В архиве прошивка, fuse, proteus, и вариант печатной платы в архиве.
Вложенный файл:
Делал регулятор для подобного движка на ИМС TDA1085. Естественно, без индикации
Довольно простая и живучая схема.
Тоже два раза собирал на TDA1085 к такому движку.Счас опять знакомый просит плату управления.Ета идея привлекла наличием на борту показометра оборотов.Да и по цене мега 8 почти втрое дешевле TDA1085.Если проект будет продвигаться то готов собрать и тестировать.Правда мотора пока нет на руках но до того времени думаю уже будет.
двигатель не просто так подключен, LC тут вопросов нет, но там же задействован и диодный мост.
Почему то используют выпрямленное напряжение, по схеме сразу не понять как оно там подключено, все нагромаждено там, но нужно над этим вопросом еще подумать, может и себе нужно запитать через диодный мост.
Думаю питание постоянкой или переменкой будет тока зависить от примененного двигла.Вот когда то собрал подборку по ТДАшке
yadi.sk/d/eqgnRBLG3CosUd
.
Да ,приходилось подстраиваться под каждый новый движок,для етого не жалел подстроечников что б пользователь не сидел над головой а сам себе накручивал под свой движок.
В сети встречал скан книги "Ремонт СМА". Там достаточно просто и точно описаны работа и подключение коллекторных двигателей от стиралок. Если найду у себя - выложу.
Мысль немного не в тему, но. Было бы неплохо наподобие этой темы сделать тему про частотник для трёхфазного двигателя от однофазной сети. Достаточно интересно и востребовано. Тем более, что специализированная ИМС MC3PHAC уже в дефиците. Я бы с удовольствием поучаствовал в реализации и отладке.
Одно дело запустить, другое работать 8 часов в сутки, это слишком упрощенная схема, естественно рабочая, только это еще не все что она рабочая, уже есть опыт что к таким схемам нужно делать нормальную обвязку, иначе светодиодные светильники не только у вас начнут гореть без конца , но и у соседей..
куко пишет:
Спасибо, но по ссылке ничего нельзя посмотреть.
Вот кстати как я написал выше, при сборке по упрощенной схеме, придется подстраивать режимы под каждую местную энерго компанию.
rossich пишет:
Было бы неплохо наподобие этой темы сделать тему про частотник для трёхфазного двигателя от однофазной сети.
Вложение дс1.PNG не найдено
Это уже ближе к схеме производителя, но все равно чуточку не так.
Думаю в этом диодном мосте все же смысл какой то есть.
Спасибо, но по ссылке ничего нельзя посмотреть.
.[/quote]
Поправил ссылку.Схему включения движка от стиралки привел лиш потому как покупал б\у движки и надо было как то проверить на шум,работоспособность.По поводу светодиодных ламп не знаю,люди пользуються в столярных мастерских,а там я точно светодиодных ламп не видел.
Чуть сократил рисунок схемы, стало более менее понятно, как оно подключено в стиральной машинке.
В рисунке силовой части схемы много не выдумывал, просто скопировал существующую схемотехнику, там где был подключен данный двигатель.
На фото сетевой фильтр, и часть силовой платы от стиралки, которые использовались при составлении схемы.
Сделал осциллограмму , работы формирователя импульсов тахометра, показания сняты при 10000 об/мин. якоря мотора.
Желтый луч - на входе тахометра.
Синий луч выход тахометра на порт МК.
Нумерация в разъеме подключения двигателя
Oto
Подскажите по возможности,что собой представляет дроссель в оригинале на 0,36 млГн на аноде тирика?Материал, размеры и толщина провода.
два одинаковых дросселя, намотано проводом 1.0 мм, 1 слой виток к витку , второй слой добавлено с десяток витков , можно сказать навалом ( через витки видно, что кольцо окрашено в желтый цвет, никаких дополнительных цветных полосок не просматривается ),
индуктивность измерял транзистортестером , показало примерно 360 мкГн 0.3 Ома.
Айнцвайдрайченко
Понятно что без сердешный получиться громадный.Тут скорее всего что он мотан на распыленке,может быть и 26 матерниал или 52.Но на 26-ом в один слой и еще пару витков трудно получить 360 мкГн.(сердечник жолтый с белой полосой).А вот 52-й зеленый з синей полосой может дать такую индуктивность
на видео первые испытания, основная цель которого
убедиться в правильности сборки задуманной схемы.
Мои поздравления В последней ревизии вашей схемы ничего не поменялось?
в которой у меня детали силовой части, как и сама часть силовой схемы , позаимствована с донора -стиральной машины "SAMSUNG".
И если бы "SAMSUNG" не укомплектовал мою схему деталями,
возможно я бы просто собрал по такой схеме
оно бы тоже работало.
В том что оно будет работать я не сомневаюсь, но предполагаю что качество работы схемы №1 будет лучше.
Так что нет проблем, в каком варианте делать, выбор делайте сами.
Не имею опыта использования схемы с TDA1085 , а сейчас нужно сделать оценочное сравнение как там со стабильностью на TDA1085 и сравнить с этой схемой.
Можно описание на словах, идеальный вариант, был бы видео, с поведением управляющего импульса на симистор.
В данный момент собранной платки на TDA1085 нет,что б провести опыты.Есть в инете видео по ее использованию с мотором от стиралки.Там акцентируеться в основном внимание на поддержание мощности на валу при регулировке оборотов и ето думаю главное.Oto проясните немного об двух кнопках присутствующих на схеме.Ето к тому что если соберу ,то что б знать от чего отталкиваемся при первом включении и настройке.
Есть в инете видео по ее использованию с мотором от стиралки.Там акцентируеться в основном внимание на поддержание мощности на валу при регулировке оборотов и ето думаю главное.
Поддержание мощности это главное везде, но те видео которые я находил, не имеют никакой технической пользы, там ни кто не занимался изучением вопроса насколько стабильно поддержание мощности.
±1 об/мин? ±30 об/мин? ±1000 об/мин?
Поскольку пока проект в стадии разработки, я бы предложил внести изменения в схему (и, соответственно, в алгоритм). Две кнопки уже есть. Вместо резистора добавить третью. Или все это вместе заменить на энкодер. Тогда уже можно будет создать меню, сделать более удобным управление и настройки.
Для общего представления работы программы, снял небольшое видео
с несколькими режимами работы схемы управления.
Спасибо Soir за очередной шедевр, управление прекрасное.
Программа настолько хороша, что если добавить в программу еще одно лишь предложение
Wash+Rinse+Spin>Prewash+Wash+Spin>Spin>Rinse(1 time )+Spin>Rinse(2 times )+Spin>Rinse(3 times )+Spin
Получилась бы, опять стиральная машина :) .
Мотор и вся комплектуха на руках,но заметил что последний вариант,так сказать боевой с индикаторами с общим Анодом.Когда заказывал, то если не изменяет память изначально в схеме на МК стоял джампер на вид примененного индикатора.
Soir
Есть ли у вас возможность и время сделать прошивку для индикатора с общим катодом?
Oto
Смотрю вашу выложенную печатку сверяя со схемой с первого поста.Хотел спросить о части схемы синхронизации з сетью.Вариант первоначальный где сигнал брался после низковольтного транса не прошол и пришлось сделать от сети напрямую,или вами был применен импульсный блок питания и ето стало следствием изменения схемы?
Архив в первом посту обновил , там есть две прошивки для ОА и ОК.
В том посте, где Soir писал что схему стоит модернизировать, это относилось только к кнопкам, и обговаривался вариант с энкодером , и схему предварительно нарисовали, но самой программой пока никто не занимался, у меня например все планы на схему с резистором, а с энкодером это можно попробовать чисто из спортивного интереса, но просто интерес, это не совсем то чтобы заняться воплощением этой схемы в жизнь.
Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей
Коллекторные двигатели часто можно встретить в бытовых электроприборах и в электроинструменте: стиральная машина, болгарка, дрель, пылесос и т. д. Что совсем не удивительно, ведь коллекторные двигатели позволяют получать и высокие обороты, и большой крутящий момент (в том числе высокий пусковой момент) — что и нужно для большинства электроинструментов.
При этом коллекторные двигатели могут питаться как постоянным током (в частности - выпрямленным), так и переменным током от бытовой сети. Для управления скоростью вращения ротора коллекторного двигателя применяют регуляторы оборотов, о них и пойдет речь в данной статье.
Для начала вспомним устройство и принцип работы коллекторного двигателя. Коллекторный двигатель включает в себя обязательно следующие части: ротор, статор и щеточно-коллекторный коммутационный узел. Когда питание подается на статор и на ротор, их магнитные поля начинают взаимодействовать, ротор начинает в итоге вращаться.
Питание на ротор подается через графитовые щетки, плотно прилегающие к коллектору (к ламелям коллектора). Для изменения направления вращения ротора, необходимо изменить фазировку напряжения на статоре или на роторе.
Обмотки ротора и статора могут питаться от разных источников или же могут быть соединены параллельно либо последовательно друг с другом. Так различаются коллекторные двигатели параллельного и последовательного возбуждения. Именно коллекторные двигатели последовательного возбуждения можно встретить в большинстве бытовых электроприборов, поскольку такое включение позволяет получить устойчивый к перегрузкам двигатель.
Говоря о регуляторах оборотов, прежде всего остановимся на самой простой тиристорной (симисторной) схеме (смотрите ниже). Данное решение применяется в пылесосах, стиральных машинах, болгарках, и показывает высокую надежность при работе в цепях переменного тока (особенно от бытовой сети).
Работает данная схема достаточно незатейливо: на каждом периоде сетевого напряжения конденсатор заряжается через резистор до напряжения отпирания динистора, присоединенного к управляющему электроду основного ключа (симистора), после чего симистор открывается и пропускает ток к нагрузке (к коллекторному двигателю).
Регулируя время зарядки конденсатора в цепи управления открыванием симистора, регулируют среднюю мощность подаваемую на двигатель, соответственно регулируют обороты. Это простейший регулятор без обратной связи по току.
Симисторная схема похожа на обычный диммер для регулировки яркости ламп накаливания, обратной связи в ней нет. Чтобы появилась обратная связь по току, например чтобы удерживать приемлемую мощность и не допускать перегрузок, необходима дополнительная электроника. Но если рассмотреть варианты из простых и незатейлевых схем, то за симисторной схемой следует реостатная схема.
Реостатная схема позволяет эффективно регулировать обороты, но приводит к рассеиванию большого количества тепла. Здесь требуется радиатор и эффективный отвод тепла, а это потери энергии и низкий КПД в итоге.
Более эффективны схемы регуляторов на специальных схемах управления тиристором или хотя бы на интегральном таймере. Коммутация нагрузки (коллекторного двигателя) на переменном токе осуществляется силовым транзистором (или тиристором), который открывается и закрывается один или несколько раз в течение каждого периода сетевой синусоиды. Так регулируется средняя мощность, подаваемая на двигатель.
Схема управления питается от 12 вольт постоянного напряжения от собственного источника или от сети 220 вольт через гасящую цепь. Такие схемы подходят для управления мощными двигателями.
Принцип регулирования с микросхемами на постоянном токе — это конечно ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Транзистор, например, открывается с строго заданной частотой в несколько килогрец, но длительность открытого состояния регулируется. Так, вращая ручку переменного резистора, устанавливают скорость вращения ротора коллекторного двигателя. Данный метод удобен для удержания малых оборотов коллекторного двигателя под нагрузкой.
Более качественное управление — именно регулировка по постоянному току. Когда ШИМ работает на частоте порядка 15 кГц, регулируя ширину импульсов, управляют напряжением при примерно одном и том же токе. Скажем, регулируя постоянное напряжение в диапазоне от 10 до 30 вольт, получают разные обороты при токе порядка 80 ампер, добиваясь требуемой средней мощности.
Если вы хотите изготовить простой регулятор для коллекторного двигателя своими руками без особых запросов к обратной связи, то можно выбрать схему на тиристоре. Потребуется лишь паяльник, конденсатор, динистор, тиристор, пара резисторов и провода.
Если же нужен более качественный регулятор с возможностью поддержания устойчивых оборотов при нагрузке динамического характера, присмотритесь к регуляторам на микросхемах с обратной связью, способным обрабатывать сигнал с тахогенератора (датчика скорости) коллекторного мотора, как это реализовано например в стиральных машинах.
Читайте также: