Un regolatore di velocità di rotazione affidabile e di alta qualità per motori elettrici a commutatore monofase può essere realizzato utilizzando parti comuni letteralmente in 1 sera. Questo circuito ha un modulo di rilevamento del sovraccarico integrato, fornisce un avvio graduale del motore controllato e uno stabilizzatore della velocità di rotazione del motore. Questa unità funziona con tensioni sia di 220 che di 110 volt.
Parametri tecnici del regolatore
- Tensione di alimentazione: 230 volt CA
- campo di regolazione: 5…99%
- tensione di carico: 230 V / 12 A (2,5 kW con radiatore)
- potenza massima senza radiatore 300 W
- basso livello di rumore
- stabilizzazione della velocità
- inizio morbido
- dimensioni tavola: 50×60 mm
Diagramma schematico
Schema del regolatore del motore su triac e U2008 Il circuito del modulo del sistema di controllo si basa su un generatore di impulsi PWM e un triac di controllo del motore: un design circuitale classico per tali dispositivi. Gli elementi D1 e R1 assicurano che la tensione di alimentazione sia limitata a un valore sicuro per alimentare il microcircuito del generatore. Il condensatore C1 è responsabile del filtraggio della tensione di alimentazione. Gli elementi R3, R5 e P1 sono un partitore di tensione con possibilità di regolazione, che viene utilizzato per impostare la quantità di potenza fornita al carico. Grazie all'utilizzo della resistenza R2, direttamente inclusa nel circuito di ingresso alla fase m/s, le unità interne sono sincronizzate con il triac VT139.
Scheda a circuito stampato La figura seguente mostra la disposizione degli elementi su un circuito stampato. Durante l'installazione e l'avvio, è necessario prestare attenzione a garantire condizioni operative sicure: il regolatore è alimentato da una rete a 220 V e i suoi elementi sono direttamente collegati alla fase.
Aumentare il potere del regolatore
Nella versione di prova è stato utilizzato un triac BT138/800 con una corrente massima di 12 A, che permette di controllare un carico superiore a 2 kW. Se è necessario controllare correnti di carico ancora maggiori, si consiglia di installare il tiristore all'esterno della scheda su un grande dissipatore di calore. Dovresti anche ricordarti di selezionare il fusibile FUSE corretto in base al carico.
Oltre a controllare la velocità dei motori elettrici, puoi utilizzare il circuito per regolare la luminosità delle lampade senza alcuna modifica.
In qualche modo ho deciso di realizzare un regolatore automatico di velocità per il mio motore, che utilizzo per fare buchi nei circuiti stampati; ero stanco di premere costantemente il pulsante. Bene, penso che sia chiaro regolare secondo necessità: nessun carico - bassa velocità, il carico aumenta - la velocità aumenta.
Ho iniziato a cercare uno schema online e ne ho trovati diversi. Vedo che le persone spesso si lamentano del fatto che il PDM non funziona con i motori, beh, penso che nessuno abbia abrogato la legge della meschinità: fammi vedere cosa ho. Esattamente: DPM-25. Ok, poiché ci sono problemi, non ha senso ripetere gli errori degli altri. Ne farò di “nuovi”, ma miei.
Ho deciso di iniziare ottenendo i dati iniziali, ovvero con misurazioni attuali in varie modalità operative. Si è scoperto che il mio motore al minimo (al minimo) richiede 60 mA e con un carico medio - 200 mA e anche di più, ma è allora che inizi a rallentarlo in modo specifico. Quelli. modalità operativa 60-250 mA. Ho notato anche questa caratteristica: la velocità di questi motori dipende fortemente dalla tensione, ma la corrente dipende dal carico.
Ciò significa che dobbiamo monitorare il consumo di corrente e modificare la tensione in base al suo valore. Mi sono seduto e ho pensato, ed è nato qualcosa come questo progetto:
Secondo i calcoli, il circuito avrebbe dovuto aumentare la tensione sul motore da 5-6 V al minimo a 24-27 V con un aumento della corrente a 260 mA. E di conseguenza abbassarlo quando diminuisce.
Naturalmente non ha funzionato subito, ho dovuto armeggiare con la selezione dei valori della catena di integrazione R6, C1. Introdurre diodi aggiuntivi VD1 e VD2 (come si è scoperto, l'LM358 non svolge bene le sue funzioni quando le tensioni di ingresso si avvicinano al limite superiore della tensione di alimentazione). Ma, fortunatamente, il mio tormento è stato ricompensato. Il risultato mi è piaciuto molto. Il motore girava silenziosamente al minimo e resisteva molto attivamente ai tentativi di rallentarlo.
L'ho provato in pratica. Si è scoperto che a tali velocità era possibile mirare bene anche senza colpire, e anche con una piccola presa... Inoltre, il margine di regolazione era così ampio che il numero di giri dipendeva dalla durezza del materiale. L'ho provato su diversi tipi di legno, se era morbido non raggiungevo la velocità massima, se era duro l'ho girato al massimo. Di conseguenza, si è scoperto che, indipendentemente dal materiale, la velocità di perforazione era approssimativamente la stessa. In breve, perforare è diventato molto comodo.
Il transistor VT2 e il resistore R3 si sono riscaldati fino a 70 gradi, inoltre il primo si è riscaldato a XX e il secondo sotto carico. Un radiatore simbolico a forma di stagno (noto anche come custodia) ha ridotto la temperatura del transistor a 42 gradi. Per ora ho lasciato la resistenza in questa modalità; se si brucia la sostituirò con 2 pezzi da 5,1 Ohm in serie.
Ecco una foto del dispositivo ricevuto:
Se qualcuno non avesse capito dalla foto, il corpo è una latta di una corona usata.
Sì, inoltre, non fornire più di 30 V al circuito: questa è la tensione massima per LM358. Meno è possibile: ho forato normalmente a 24 V.
È tutto. Se qualcuno ha un motore più potente, è necessario ridurre la resistenza R3 all'incirca della stessa quantità: quante volte di più è la tua corrente a vuoto. Se la tensione massima è inferiore a 27V è necessario ridurre la tensione di alimentazione ed il valore della resistenza R2. Questo non è stato testato in pratica, non ho altri motori, ma secondo i calcoli dovrebbe essere così. La formula è riportata accanto al diagramma. Il coefficiente 100 è corretto per i valori di R1, R2 e R3 indicati nel diagramma. Con gli altri tagli sarà così: R2*R3/R1.
Di conseguenza, se i parametri del tuo motore differiscono in modo significativo dal mio, potresti dover selezionare R6 e C1. I segnali sono i seguenti: se il motore funziona a scatti (la velocità aumenta e poi diminuisce), è necessario aumentare i valori, se il circuito è molto accurato (ci vuole molto tempo per accelerare, ci vuole molto tempo per ridurre la velocità al variare del carico), i valori nominali devono essere ridotti.
Grazie per l'attenzione, ti auguro il successo nel ripetere il disegno.
Il sigillo è allegato.
Regolatori per la foratura manuale di schede elettroniche.
Un saluto ai radioamatori. E non lasciare che il tuo saldatore si raffreddi. In linea di principio Internet è pieno di diversi circuiti di regolazione, scegli in base ai tuoi gusti, ma per non soffrire a lungo nella ricerca, abbiamo deciso di portare alla tua attenzione diverse opzioni di circuiti in un unico articolo. Facciamo subito una prenotazione che non descriveremo il principio di funzionamento di ciascun circuito, ti verrà fornito uno schema elettrico del regolatore, nonché un relativo circuito stampato in formato LAY6. Quindi, cominciamo.
La prima versione del regolatore è costruita sul microcircuito LM393AN, l'alimentazione viene fornita dallo stabilizzatore integrato 78L08, l'amplificatore operazionale controlla un transistor ad effetto di campo, il cui carico è il motore di un mini trapano portatile. Diagramma schematico:
La velocità viene regolata utilizzando il potenziometro R6.
Tensione di alimentazione 18 Volt.
La scheda in formato LAY6 per il circuito LM393 si presenta così:
Vista fotografica della scheda in formato LAY6:
Dimensioni tavola 43 x 43 mm.
La piedinatura del transistor ad effetto di campo IRF3205 è mostrata nella figura seguente:
La seconda opzione è abbastanza diffusa. Si basa sul principio della regolazione dell'ampiezza dell'impulso. Il circuito si basa sul chip timer NE555. Gli impulsi di controllo dal generatore vengono inviati al cancello del campo. Nel circuito possono essere installati transistor IRF510...640. Tensione di alimentazione 12 Volt. Diagramma schematico:
La velocità del motore è regolata dal resistore variabile R2.
La piedinatura dell'IRF510...640 è la stessa dell'IRF3205, immagine sopra.
Il circuito stampato in formato LAY6 per il circuito NE555 si presenta così:
Vista fotografica della scheda in formato LAY6:
Dimensioni tavola 20 x 50 mm.
La terza versione del circuito del regolatore di velocità non è meno popolare tra i radioamatori di PWM, la sua caratteristica distintivaè che la regolazione della velocità avviene automaticamente e dipende dal carico sull'albero motore. Cioè, se il motore gira al minimo, la sua velocità di rotazione è minima. Quando il carico sull'albero aumenta (al momento della perforazione di un foro), la velocità aumenta automaticamente. Questo diagramma può essere trovato su Internet cercando "regolatore Savov". Schema schematico di un regolatore di velocità automatico:
Dopo il montaggio è necessario effettuare una piccola regolazione del regolatore; per questo, al minimo del motore, la resistenza di trimming P1 viene regolata in modo che la velocità sia minima, ma in modo che l'albero ruoti senza strappi. P2 serve per adeguare la sensibilità del regolatore all'aumento del carico sull'albero. Con alimentazione a 12 Volt installare elettroliti a 16 Volt, 1N4007 sono sostituibili con simili da 1 Ampere, qualsiasi LED, ad esempio AL307B, LM317 può essere posizionato su un piccolo dissipatore di calore, il circuito stampato è predisposto per l'installazione di un termosifone. Resistore R6 – 2 W. Se il motore gira a scatti aumentare leggermente il valore del condensatore C5.
Il circuito stampato del regolatore automatico di velocità è mostrato di seguito:
Visualizzazione foto del formato LAY6 della scheda del regolatore automatico di velocità:
Dimensioni tavola 28 x 78 mm.
Tutte le tavole di cui sopra sono realizzate in fibra di vetro con lamina unilaterale.
Scaricamento schemi elettrici regolatori di velocità per un mini trapano portatile, nonché circuiti stampati nel formato LAY6 è possibile utilizzare un collegamento diretto dal nostro sito Web, che apparirà dopo aver fatto clic su qualsiasi riga del blocco pubblicitario sottostante ad eccezione della riga "Pubblicità a pagamento". Dimensione del file: 0,47 Mb.
È possibile regolare la velocità di rotazione dell'albero di un motore a commutatore di bassa potenza collegandolo in serie al suo circuito di alimentazione. Ma questa opzione crea un'efficienza molto bassa e inoltre non è possibile modificare in modo fluido la velocità di rotazione.
La cosa principale è che questo metodo a volte porta all'arresto completo del motore elettrico a bassa tensione di alimentazione. Regolatore di velocità del motore elettrico I circuiti DC descritti in questo articolo non presentano questi svantaggi. Questi circuiti possono essere utilizzati con successo anche per modificare la luminosità delle lampade a incandescenza da 12 volt.
Descrizione di 4 circuiti di controllo della velocità del motore elettrico
Primo schema
La velocità di rotazione viene modificata dal resistore variabile R5, che modifica la durata degli impulsi. Poiché l'ampiezza degli impulsi PWM è costante e pari alla tensione di alimentazione del motore elettrico, questo non si ferma mai anche a velocità di rotazione molto basse.
Secondo schema
È simile al precedente, ma l'amplificatore operazionale DA1 (K140UD7) viene utilizzato come oscillatore principale.
Questo amplificatore operazionale funziona come un generatore di tensione che produce impulsi di forma triangolare e con una frequenza di 500 Hz. Il resistore variabile R7 imposta la velocità di rotazione del motore elettrico.
Terzo schema
È unico, costruito su di esso. L'oscillatore principale funziona con una frequenza di 500 Hz. L'ampiezza dell'impulso, e quindi la velocità del motore, può essere modificata dal 2% al 98%.
Il punto debole di tutti gli schemi sopra menzionati è che non hanno un elemento per stabilizzare la velocità di rotazione quando il carico sull'albero del motore DC aumenta o diminuisce. È possibile risolvere questo problema utilizzando il seguente diagramma:
Come la maggior parte dei regolatori simili, il circuito di questo regolatore ha un generatore di tensione principale che produce impulsi triangolari con una frequenza di 2 kHz. L'intera specificità del circuito è la presenza di feedback positivo (POS) attraverso gli elementi R12, R11, VD1, C2, DA1.4, che stabilizza la velocità di rotazione dell'albero del motore elettrico quando il carico aumenta o diminuisce.
Quando si configura un circuito con un motore specifico, resistenza R12, scegliere una profondità PIC alla quale non si verificano auto-oscillazioni della velocità di rotazione quando cambia il carico.
Parti di controllori di rotazione del motore elettrico
In questi circuiti è possibile utilizzare le seguenti sostituzioni di componenti radio: transistor KT817B - KT815, KT805; KT117A può essere sostituito con KT117B-G o 2N2646; Amplificatore operazionale K140UD7 su K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; temporizzatore NE555 - S555, KR1006VI1; microcircuito TL074 - TL064, TL084, LM324.
Quando si utilizza un carico più potente, il transistor a chiave KT817 può essere sostituito con un potente transistor ad effetto di campo, ad esempio IRF3905 o simile.
Per eseguire molti tipi di lavori su legno, metallo o altri tipi di materiali, non sono necessarie velocità elevate, ma una buona trazione. Sarebbe più corretto dire: il momento. È grazie a lui che il lavoro pianificato può essere completato in modo efficiente e con perdite di potenza minime. A tale scopo, come dispositivo di azionamento vengono utilizzati motori CC (o a commutatore), in cui la tensione di alimentazione viene raddrizzata dall'unità stessa. Quindi, per ottenere le caratteristiche prestazionali richieste, è necessario regolare la velocità del motore del collettore senza perdita di potenza.
Caratteristiche del controllo della velocità
È importante sapere, quanto consuma ciascun motore durante la rotazione non solo potenza attiva, ma anche reattiva. In questo caso, il livello di potenza reattiva sarà maggiore, a causa della natura del carico. In questo caso, il compito di progettare dispositivi per regolare la velocità di rotazione dei motori a collettore è quello di ridurre la differenza tra potenza attiva e potenza reattiva. Pertanto, tali convertitori saranno piuttosto complessi e non è facile realizzarli da soli.
Puoi costruire solo una parvenza di regolatore con le tue mani, ma non ha senso parlare di risparmio energetico. Cos'è il potere? In termini elettrici, è la corrente assorbita moltiplicata per la tensione. Il risultato darà un certo valore che include componenti attivi e reattivi. Per isolare solo quello attivo, cioè ridurre a zero le perdite, è necessario modificare la natura del carico in attivo. Solo i resistori a semiconduttore hanno queste caratteristiche.
Quindi, è necessario sostituire l'induttanza con un resistore, ma questo è impossibile, perché il motore si trasformerà in qualcos'altro e ovviamente non metterà in moto nulla. L’obiettivo della regolazione senza perdite è mantenere la coppia, non la potenza: cambierà comunque. Solo un convertitore può far fronte a un compito del genere, che controllerà la velocità modificando la durata dell'impulso di apertura dei tiristori o dei transistor di potenza.
Circuito di controllo generalizzato
Un esempio di controller che implementa il principio di controllo di un motore senza perdita di potenza è un convertitore a tiristori. Si tratta di circuiti integrati proporzionali a feedback che forniscono regolamentazione severa caratteristiche, che vanno dall'accelerazione e frenata alla retromarcia. Il più efficace è il controllo a fasi di impulso: la frequenza di ripetizione degli impulsi di sblocco è sincronizzata con la frequenza di rete. Ciò consente di mantenere la coppia senza aumentare le perdite nella componente reattiva. Il diagramma generalizzato può essere rappresentato in più blocchi:
- raddrizzatore controllato in potenza;
- unità di controllo del raddrizzatore o circuito di controllo della fase di impulso;
- feedback della dinamo tachimetrica;
- centralina di controllo corrente negli avvolgimenti del motore.
Prima di approfondire il dispositivo e il principio di regolazione più precisi, è necessario decidere il tipo di motore a collettore. Lo schema di controllo delle sue caratteristiche prestazionali dipenderà da questo.
Tipi di motori a collettore
Sono noti almeno due tipi di motori a collettore. Il primo comprende dispositivi con un'armatura e un avvolgimento di eccitazione sullo statore. Il secondo comprende dispositivi con armatura e magneti permanenti. È anche necessario decidere, per quale scopo è necessario progettare un regolatore:
Progettazione del motore
Strutturalmente, il motore della lavatrice Indesit è semplice, ma quando si progetta un controller per controllarne la velocità, è necessario tenere conto dei parametri. I motori possono avere caratteristiche diverse, motivo per cui cambierà anche il controllo. Viene presa in considerazione anche la modalità operativa, che determinerà la progettazione del convertitore. Strutturalmente, il motore del commutatore è costituito dai seguenti componenti:
- Un'armatura, ha un avvolgimento posto nelle scanalature del nucleo.
- Collettore, un raddrizzatore meccanico della tensione di rete alternata, attraverso il quale viene trasmessa all'avvolgimento.
- Statore con avvolgimento di campo. È necessario creare un permanente campo magnetico, in cui l'ancora ruoterà.
Quando la corrente nel circuito del motore, collegato secondo il circuito standard, aumenta, l'avvolgimento di campo è collegato in serie con l'armatura. Con questa inclusione aumentiamo anche il campo magnetico che agisce sull'armatura, il che ci consente di ottenere la linearità delle caratteristiche. Se il campo rimane invariato, sarà più difficile ottenere una buona dinamica, per non parlare delle grandi perdite di potenza. È meglio utilizzare tali motori a basse velocità, poiché sono più convenienti da controllare con piccoli movimenti discreti.
Organizzando il controllo separato dell'eccitazione e dell'armatura, è possibile ottenere un'elevata precisione di posizionamento dell'albero motore, ma il circuito di controllo diventerà quindi notevolmente più complicato. Daremo quindi uno sguardo più da vicino al controller, che permette di modificare la velocità di rotazione da 0 al valore massimo, ma senza posizionamento. Questo potrebbe tornare utile, se dal motore di una lavatrice verrà realizzato un trapano a tutti gli effetti con la capacità di tagliare i fili.
Selezione dello schema
Avendo scoperto tutte le condizioni in cui verrà utilizzato il motore, puoi iniziare a produrre un regolatore di velocità per il motore a commutatore. Dovresti iniziare scegliendo uno schema adatto che ti fornirà tutte le caratteristiche e capacità necessarie. Dovresti ricordarli:
- Regolazione della velocità da 0 al massimo.
- Fornire una buona coppia a basse velocità.
- Controllo fluido della velocità.
Osservando molti schemi su Internet, possiamo concludere che poche persone creano tali "unità". Ciò è dovuto alla complessità del principio di controllo, poiché è necessario organizzare la regolazione di molti parametri. Angolo di apertura del tiristore, durata dell'impulso di controllo, tempo di accelerazione-decelerazione, velocità di aumento della coppia. Queste funzioni sono gestite da un circuito sul controller che esegue calcoli e trasformazioni integrali complessi. Consideriamo uno degli schemi più popolari tra gli artigiani autodidatti o tra coloro che vogliono semplicemente sfruttare al meglio il vecchio motore di una lavatrice.
Tutti i nostri criteri sono soddisfatti da un circuito per il controllo della velocità di rotazione di un motore a spazzole, assemblato su un microcircuito specializzato TDA 1085. Si tratta di un driver completamente pronto per il controllo dei motori che consente di regolare la velocità da 0 al valore massimo , garantendo il mantenimento della coppia attraverso l'utilizzo di una dinamo tachimetrica.
Caratteristiche del progetto
Il microcircuito è dotato di tutto il necessario per un controllo del motore di alta qualità in vari modi Limiti di velocità, partendo dalla frenata, terminando con l'accelerazione e la rotazione alla massima velocità. Pertanto, il suo utilizzo semplifica notevolmente la progettazione, facendo allo stesso tempo tutto azionamento universale, poiché è possibile scegliere qualsiasi velocità con una coppia costante sull'albero e utilizzarla non solo come azionamento per un nastro trasportatore o una perforatrice, ma anche per spostare la tavola.
Le caratteristiche del microcircuito possono essere trovate sul sito ufficiale. Indicheremo le caratteristiche principali che saranno necessarie per costruire il convertitore. Questi includono: un circuito integrato di conversione da frequenza a tensione, un generatore di accelerazione, un avviatore statico, un'unità di elaborazione del segnale tachimetrica, un modulo di limitazione di corrente, ecc. Come puoi vedere, il circuito è dotato di una serie di protezioni che garantiranno un funzionamento stabile del regolatore in diverse modalità.
La figura seguente mostra uno schema elettrico tipico per il collegamento di un microcircuito.
Lo schema è semplice, quindi può essere completamente riproducibile con le tue mani. Ci sono alcune funzionalità che includono valori limite e metodo di controllo della velocità:
Se è necessario organizzare l'inversione del motore, per questo sarà necessario integrare il circuito con un avviatore che cambierà la direzione dell'avvolgimento di eccitazione. Avrai anche bisogno di un circuito di controllo della velocità zero per dare il permesso alla retromarcia. Non mostrato nella foto.
Principio di controllo
Quando la velocità di rotazione dell'albero motore viene impostata da un resistore nel circuito di uscita 5, in uscita viene formata una sequenza di impulsi per sbloccare il triac di un certo angolo. La velocità di rotazione è monitorata da una dinamo tachimetrica, che avviene in formato digitale. Il driver converte gli impulsi ricevuti in una tensione analogica, motivo per cui la velocità dell'albero è stabilizzata su un unico valore, indipendentemente dal carico. Se la tensione della dinamo tachimetrica cambia, il regolatore interno aumenterà il livello del segnale di controllo in uscita del triac, che porterà ad un aumento della velocità.
Il microcircuito può controllare due accelerazioni lineari, consentendo di ottenere la dinamica richiesta dal motore. Uno di questi è installato sul pin Ramp 6 del circuito. Questo regolatore viene utilizzato dagli stessi produttori di lavatrici, quindi ha tutti i vantaggi per essere utilizzato per scopi domestici. Ciò è garantito dalla presenza dei seguenti blocchi:
Utilizzo schema simile fornisce il pieno controllo del motore del commutatore in qualsiasi modalità. Grazie al controllo dell'accelerazione forzata è possibile raggiungere la velocità di accelerazione richiesta ad una determinata velocità di rotazione. Un tale regolatore può essere utilizzato per tutti i moderni motori di lavatrici utilizzati per altri scopi.