2 מעגלי בקרת מנוע דו-כיווניים פשוטים שנחקרו

מעגל המאפשר למנוע מחובר לפעול בכיוון השעון ולא בכיוון השעון באמצעות טריגרי כניסה חלופיים נקרא מעגל בקר דו כיווני.

התכנון הראשון שלהלן דן במעגל בקר מנוע דו-כיווני מבוסס גשר מלא או H באמצעות 4 המנורות מה- IC LM324. במאמר השני אנו למדים על מעגל בקרת מנוע דו כיווני מומנט גבוה באמצעות IC 556

מבוא

בדרך כלל, מתגים מכניים רגילים להתאים את כיוון הסיבוב של מנוע DC. כוונון קוטביות המתח המנוצל והמנוע מסתובב בכיוון ההפוך!

מצד אחד זה עשוי להיות החיסרון שמצריך להוסיף מתג DPDT כדי לשנות את הקוטביות של המתח, אבל יש לנו להתמודד עם מתג בלבד שמקל על ההליך.

עם זאת ל- DPDT עשויה להיות בעיה רצינית אחת, לא מומלץ להפוך את המתח בפתאומיות במנוע DC במהלך תנועת הסיבוב שלו. זה עלול לגרום לעלייה נוכחית, שעלולה לשרוף את בקר המהירות המשויך.

יתר על כן, כל סוג של לחץ מכני יכול גם לגרום לבעיות דומות. מעגל זה מכה את הסיבוכים הללו בקלות. מכוונים את הכיוון והמהירות בעזרת פוטנציומטר בודד. סיבוב הסיר בכיוון מוגדר גורם למנוע להתחיל להסתובב.

החלפת הסיר בכיוון ההפוך מאפשרת למנוע להסתובב בתנועה לאחור. המיקום האמצעי בסיר מכבה את המנוע, ומבטיח שהמנוע יאט תחילה ואז נעצר לפני שנעשה מאמץ לשנות את הכיוון.

מפרט טכני

מתח: המעגל והמנוע משתמשים באספקת החשמל הנפוצה. זה מרמז כי מכיוון שמתח העבודה הגבוה ביותר של LM324 הוא 32VDC זה גם הופך למתח המרבי הנגיש להפעלת המנוע.

נוֹכְחִי: ה- IRFZ44 MOSFET מיועד ל- 49A, ה- IRF4905 יוכל להתמודד עם 74A. עם זאת, מסלולי ה- PCB שעוברים מסיכות MOSFET ועד לגוש המסוף יכולים פשוט לנהל כ- 5A. ניתן לשפר זאת על ידי הלחמת חתיכות חוטי נחושת על פסי PCB.

במקרה כזה יש לוודא כי ה- MOSFET לא הופכים חמים מדי - אם כן, יהיה צורך להתקין מכשירי קירור גדולים יותר בהתקנים אלה.

LM324 Pinouts

שליטה דו כיוונית של מנועי DC המשתמשים ב- LM324

ביסודו של דבר, תוכלו למצוא 3 דרכים התאם את המהירות של מנועי DC :

1. באמצעות הילוכים ממוכנים כדי להשיג את התאוצה האידיאלית: גישה זו לרוב מעבר לנוחותם של רוב המתלהבים המתאמנים בסדנאות ביתיות.

שתיים. הפחתת מתח המנוע באמצעות נגד סדרתי. זה בהחלט יכול להיות לא יעיל (הספק יתפוגג בנגד) וגם לגרום להפחתת המומנט.

הזרם הנצרך על ידי המנוע גובר גם ככל שעומס המנוע גדל. זרם מוגבר פירושו ירידת מתח רבה יותר על פני הנגד הסדרה ומכאן מתח ירד עבור המנוע.

לאחר מכן המנוע עושה מאמץ למשוך עוד יותר זרם גבוה יותר, מה שגורם למנוע להיתקע.

3. על ידי הפעלת כל מתח האספקה ​​על המנוע בפולסים קצרים: שיטה זו נפטרת מאפקט הצניחה של הסדרה. זה מכונה אפנון רוחב הדופק (PWM) והוא האסטרטגיה המצויה במעגל זה. פעימות מהירות מאפשרות למנוע לפעול פעימות לאט לאט מאפשרות לפעול במהירות רבה יותר.

כיצד זה פועל (עיין בתרשים)

ניתן לחלק את המעגל בארבעה שלבים:

1. בקרת מנוע - IC1: א
2. מחולל גלי משולש - IC1: B
3. משוואי מתח - IC1: C ו- D.
4. כונן מנוע - Q3-6

בואו נתחיל בשלב הנהג המנוע, שבמרכזו MOSFETs Q3-6. רק כמה מ- MOSFET אלה נשארים במצב מופעל בכל רגע ורגע. בעוד ש- Q3 ו- Q6 הם פועלים זרם זרם דרך המנוע וגורם לו להסתובב בכיוון אחד.

ברגע ש- Q4 ו- Q5 נמצאים במצב פעולה, זרימת הדם הנוכחית הפוכה והמנוע מתחיל להסתובב בכיוון ההפוך. IC1: C ו- IC1: D מתמודדים עם הפעלת MOSFET.

Opamps IC1: C ו- IC1: D מחוברים כמשוואי מתח. מתח הייחוס למנורות אלה מיוצר על ידי מחלק מתח הנגד R6, R7 ו- R8.

שימו לב שמתח הייחוס עבור IC1: D מחובר לכניסת '+' אך עבור IC1: C הוא מצורף לכניסה '-'.

משמעות הדבר היא IC1: D מופעל עם מתח גבוה יותר מההתייחסות שלו ואילו IC1: C מתבקש עם מתח נמוך יותר מההתייחסות שלו. Opamp IC1: B מוגדר כמחולל גלי משולש ומספק את אות ההפעלה למשוואי המתח הרלוונטיים.

התדר הוא בערך ההפוך של קבוע הזמן של R5 ו- C1 - 270 הרץ לערכים המועסקים.

ירידה ב- R5 או C1 מגדילה את התדירות המגדילה את אחת מהן הולכת להפחית את התדר. רמת הפלט של הפסגה לשיא של גל המשולש היא הרבה פחות מההפרש בין שתי הפניות המתח.

לכן קשה מאוד להפעיל את שני ההשוואות בו זמנית. אחרת כל 4 MOSFETs יתחילו להתנהל, יובילו לקצר חשמלי ויהרסו את כולם.

צורת הגל המשולש בנויה סביב מתח קיזוז DC. הגדלה או ירידה במתח הקיזוז משתנה כראוי את מיקום הדופק של גל המשולש.

החלפת גל המשולש כלפי מעלה מאפשרת להשוות IC1: D להפעיל את הקטנתו וכתוצאה מכך להפעיל את השוואה IC1: C. כאשר רמת המתח של גל המשולש נמצאת באמצע שתי הפניות המתח, אף אחד מהמשווים אינו נגרם. מתח ההיסט של DC מווסת על ידי הפוטנציומטר P1 דרך IC1: A, המתוכנן כחסיד מתח.

זה נותן מקור מתח עכבה פלט נמוך, המאפשר למתח הקיזוז DC להיות פחות פגיע להשפעת הטעינה של IC1: B.

כאשר מועבר 'הסיר' מתח ההיסט של DC מתחיל להשתנות, כלפי מעלה או מטה בהתבסס על כיוון הפיכת הסיר. דיודה D3 מציגה אבטחת קוטביות הפוכה לבקר.

הנגד R15 והקבל C2 הם פילטר נמוך לעבור פשוט. זה נועד לנקות את כל קוצי המתח המופעלים על ידי ה- MOSFET כאשר הם מפעילים את כוח האספקה ​​למנוע.

רשימת חלקים

2) בקרת מנוע דו כיוונית באמצעות IC 556

הבקרה המהירה והשני-כיוונית עבור מנועי DC פשוטים יחסית ליישום. עבור מנועים בעלי אנרגיה עצמאית המהירות היא, באופן עקרוני, פונקציה ליניארית של מתח האספקה ​​מנועים עם מגנט קבוע הם תת-קטגוריה של מנועים בעלי אנרגיה עצמאית, והם משמשים לעתים קרובות בצעצועים ובדגמים.

במעגל זה, מתח אספקת המנוע משתנה באמצעות אפנון רוחב הדופק (PWM) המבטיח יעילות טובה כמו גם מומנט גבוה יחסית במהירויות מנוע נמוכות. מתח בקרה יחיד בין 0 ל- +10 V מאפשר להפוך את מהירות המנוע ולהשתנה מאפס למקסימום בשני הכיוונים.

IC רב-ויברטורי אסטטי מוגדר כמתנד של 80 הרץ, וקובע את תדירות אות ה- PWM. המקור הנוכחי T1 גובה Ca. מתח השיניים על פני קבל זה מושווה למתח הבקרה ב- 1C2, שמפיק את אות ה- PWM למאגר N1-Na או NPN1. נהג המנוע מבוסס דרלינגטון הוא מעגל גשר המסוגל להניע עומסים עד 4 אמפר, בתנאי שזרם הריצה יישאר מתחת ל -5 אמפר, ומסופק קירור מספיק לטרנזיסטורי הכוח T1 -Ts. דיודות D1, D5 מעניקות הגנה מפני נחשולי אינדוקציה מהמנוע. מתג S1 מאפשר להפוך את כיוון המנוע באופן מיידי.

תמונות אב טיפוס