Alalisvoolumootori astmeline juhtimine. Transistormootorite juhtimine mikrokontrolleri ahelates. Diagramm keskpunktiga

Volodymyr Rentyuk, Zaporožje, Ukraina

Artiklis antakse põgus ülevaade ja analüüs populaarsetest alalisvoolukollektormootorite juhtimiseks mõeldud vooluringidest, samuti pakutakse originaalseid ja vähetuntud vooluahelalahendusi.

Elektrimootorid on ilmselt üks populaarsemaid elektrotehnika tooteid. Nagu kõiketeadja Wikipedia meile ütleb, on elektrimootor elektrimasin (elektromehaaniline muundur), milles elektrienergia muundatakse mehaaniliseks energiaks. Selle ajaloo alguseks võib pidada avastust, mille Michael Faraday tegi juba 1821. aastal, tuvastades magnetväljas pöörleva juhi võimaluse. Kuid esimene enam-vähem praktiline pöörleva rootoriga elektrimootor ootas oma leiutamist 1834. aastani. Selle leiutas Königsbergis töötades Moritz Hermann von Jacobi, meile rohkem tuntud kui Boriss Semenovitš. Elektrimootoreid iseloomustavad kaks peamist parameetrit - võlli (rootori) pöörlemiskiirus ja võllil arenev pöördemoment. Üldiselt sõltuvad mõlemad need parameetrid mootorile antud pingest ja selle mähistes olevast voolust. Praegu on elektrimootoreid üsna palju ja kuna, nagu märkis meie kuulus kirjandustegelane Kozma Prutkov, ei saa piiritust omaks võtta, peatume alalisvoolumootorite juhtimise funktsioonide käsitlemisel (edaspidi: elektrimootorid).

Alalisvoolumootoreid on kahte tüüpi – need on meile tuttavad kommutaatormootorid ja harjadeta (samm)mootorid. Esimeses moodustatakse vahelduv magnetväli, mis tagab mootori võlli pöörlemise, rootori mähiste abil, mis saavad toite harjakommutaatori - kollektori kaudu. See suhtleb staatori pideva magnetväljaga, pöörates rootorit. Selliste mootorite tööks pole väliseid lüliteid vaja, nende rolli mängib kollektor. Staatorit saab valmistada nii püsimagnetisüsteemist kui ka elektromagnetitest. Teist tüüpi elektrimootorite puhul moodustavad mähised mootori fikseeritud osa (staatori) ja rootor on valmistatud püsimagnetitest. Siin tekitatakse vahelduv magnetväli staatori mähiste ümberlülitamisega, mida teostab väline juhtahel. Sammmootorid (inglise keeles "stepper motor") on palju kallimad kui kollektormootorid. Need on üsna keerukad seadmed, millel on oma eripärad. Nende täielik kirjeldus nõuab eraldi avaldamist ja ei kuulu käesoleva artikli ulatusse. Lisateavet seda tüüpi mootorite ja nende juhtimisskeemide kohta leiate näiteks aadressilt.

Kollektormootorid (joonis 1) on odavamad ja üldjuhul ei vaja keerulisi juhtimissüsteeme. Nende toimimiseks piisab toitepinge (alaldatud, konstantse!) toitest. Probleemid hakkavad tekkima siis, kui on vaja reguleerida sellise mootori võlli pöörlemiskiirust või spetsiaalses pöördemomendi juhtimisrežiimis. Sellistel mootoritel on kolm peamist puudust - väike pöördemoment madalatel pööretel (seetõttu on sageli vaja käigukasti ja see mõjutab kogu konstruktsiooni maksumust), kõrgetasemeliste elektromagnetiliste ja raadiohäirete tekitamine (tingituna kollektori liugkontaktile) ja madal töökindlus (täpsemalt väike ressurss; põhjus samas kollektoris). Kollektormootorite kasutamisel tuleb arvestada, et nende rootori voolutarve ja pöörlemiskiirus sõltuvad võlli koormusest. Harjatud mootorid on mitmekülgsemad ja laialdasemalt kasutatavad, eriti madalate kuludega rakendustes, kus hind on määravaks teguriks.

Kuna kollektori mootori rootori pöörlemiskiirus sõltub ennekõike mootorile antud pingest, on loomulik kasutada selle juhtimiseks ahelaid, millel on võimalus väljundpinget seadistada või reguleerida. Sellised Internetist leitavad lahendused on reguleeritavatel pingeregulaatoritel põhinevad vooluringid ja kuna diskreetsete regulaatorite ajastu on ammu möödas, on selleks soovitatav kasutada näiteks odavaid integreeritud kompensatsiooniregulaatoreid. Sellise skeemi võimalikud valikud on näidatud joonisel 2.

Skeem on primitiivne, kuid tundub väga edukas ja mis kõige tähtsam, odav. Vaatame seda inseneri vaatevinklist. Esiteks, kas mootori pöördemomenti või voolu on võimalik piirata? See lahendatakse täiendava takisti paigaldamisega. Joonisel 2 on see tähistatud R LIM . Selle arvutus on spetsifikatsioonis olemas, kuid see halvendab vooluringi jõudlust pingeregulaatorina (selle kohta lähemalt allpool). Teiseks, milline kiiruse reguleerimise võimalustest on parem? Joonisel 2a olev valik annab mugava lineaarse juhtimiskarakteristiku, mistõttu on see populaarsem. Joonisel 2b kujutatud valikul on mittelineaarne reaktsioon. Kuid esimesel juhul, kui muutuva takisti kontakt on katki, saame maksimaalse kiiruse ja teisel - minimaalse. Milline neist valida, sõltub konkreetsest rakendusest. Nüüd kaaluge ühte tüüpiliste parameetritega mootori näidet: tööpinge 12 V; maksimaalne töövool 1 A. LM317 IC, olenevalt sufiksitest, on maksimaalse väljundvooluga 0,5 A kuni 1,5 A (vt spetsifikatsiooni; on sarnaseid suurema voolutugevusega IC-sid) ja täiustatud kaitse (ülekoormuse ja ülekuumenemise eest). Sellest vaatevinklist sobib see meie ülesandega suurepäraselt. Probleemid on peidetud, nagu alati, detailides. Kui mootor viiakse maksimaalsele võimsusele, mis on meie rakenduse jaoks väga realistlik, siis IC-l, isegi kui sisendpinge V IN ja väljundi V OUT vaheline minimaalne lubatud erinevus on 3 V, hajub võimsus vähemalt

P = (V IN - V OUT) × I = 3 × 1 = 3 vatti.

Seega on radiaatorit vaja. Taas on küsimus – millisele võimsuse hajutamisele? 3 vati juures? Ja siin seda ei ole. Kui te pole liiga laisk ja arvutate IC-koormuse graafiku sõltuvalt väljundpingest (seda on Excelis lihtne teha), siis saame, et meie tingimustes hajub IC-i maksimaalne võimsus mitte maksimaalse väljundpinge korral. regulaatorist, kuid väljundpingel 7,5 V (vt joonis 3) ja see on peaaegu 5,0 W!

Nagu näete, selgub, et midagi pole enam odav, vaid väga tülikas. Seega sobib see lähenemisviis ainult väikese võimsusega mootoritele, mille töövool ei ületa 0,25 A. Sel juhul on reguleeriva IC võimsus 1,2 W tasemel, mis on juba vastuvõetav.

Väljapääs on kasutada juhtimiseks impulsi laiuse modulatsiooni (PWM) meetodit. See on tõepoolest kõige levinum. Selle olemus on ühepolaarsete ristkülikukujuliste impulsside andmine mootorile, mille kestus on moduleeritud. Signaaliteooria kohaselt on sellise jada struktuuris konstantne komponent, mis on võrdeline suhtega τ/T, kus: τ on impulsi kestus ja T on jada periood. Just tema juhib mootori kiirust, mis eristab teda selle süsteemi integraatorina. Kuna PWM-põhise regulaatori väljundaste töötab võtmerežiimis, ei vaja see soojuse eemaldamiseks reeglina suuri radiaatoreid isegi suhteliselt suure mootorivõimsuse korral ja sellise regulaatori kasutegur on võrreldamatult kõrgem kui eelmisel. üks. Mõnel juhul saate kasutada buck või boost DC / DC muundureid, kuid neil on mitmeid piiranguid, näiteks väljundpinge reguleerimissügavuse ja minimaalse koormuse osas. Seetõttu on reeglina levinumad muud lahendused. Sellise regulaatori "klassikaline" vooluahela disain on näidatud joonisel 4. Seda kasutatakse professionaalses mudelraudtee gaasihoovana (regulaatorina).

Esimesele operatiivvõimendile on kokku pandud ostsillaator, teisele komparaator. Kondensaatori C1 signaal suunatakse komparaatori sisendisse ja reageerimislävi reguleerides moodustub ristkülikukujuline signaal soovitud suhtega τ/T (joonis 5).

Reguleerimisvahemik määratakse trimmitakistite RV1 (kiirem) ja RV3 (aeglasemalt) abil ning kiiruse reguleerimine ise toimub takisti RV2 (kiirus) abil. Juhin lugejate tähelepanu asjaolule, et sarnane skeem ringleb Internetis venekeelsetes foorumites, kus on vead võrdlusaluse läve määrava jagaja hinnangutes. Mootorit juhitakse otse seda tüüpi võimsa väljatransistori võtme kaudu. Selle MOSFET-tüüpi transistori omadused on suur töövool (30 A DC ja kuni 120 A impulss), ülimadal avatud kanali takistus (40 mΩ) ja sellest tulenevalt minimaalne võimsuskadu avatud olekus.

Millele tuleks selliste skeemide kasutamisel esimese asjana tähelepanu pöörata? Esiteks on see juhtimisahela täitmine. Siin skeemil (joonis 4) on väike viga. Kui aja jooksul on probleeme muutuva takisti liikuva kontaktiga, saame mootori täieliku peaaegu hetkelise kiirenduse. See võib meie seadet kahjustada. Mis on vastumürk? Paigaldage IC väljundist 5 ühisele juhtmele täiendav piisavalt suure takistusega takisti, näiteks 300 kΩ. Sel juhul, kui regulaator ebaõnnestub, peatatakse mootor.

Teine probleem selliste regulaatoritega on väljundaste või mootoridraiver. Sellistes ahelates saab seda teostada nii väljatransistoritel kui ka bipolaarsetel; viimased on võrreldamatult odavamad. Kuid nii esimese kui ka teise variandi puhul on vaja arvestada mõne olulise punktiga. MOSFET-tüüpi väljatransistori juhtimiseks on vaja selle sisendmahtuvust laadida ja tühjendada ning see võib olla tuhandeid pikofaradi. Kui väravaseeria takistit (R6 joonisel 4) ei kasutata või väärtus on liiga madal, võib operatsioonivõimendi suhteliselt kõrgete sageduste korral üles öelda. Kui kasutate suure nimiväärtusega R6, siis jääb transistor oma ülekandekarakteristiku aktiivsesse tsooni kauemaks ja seetõttu suurenevad meil kaod ja võtme kuumenemine.

Veel üks märkus skeemi kohta joonisel 4. Täiendava dioodi D2 kasutamine on mõttetu, kuna BUZ11 transistori struktuuril on juba oma sisemine kaitsekiire diood, mille omadused on kavandatust paremad. Diood D1 on samuti selgelt üleliigne, transistor BUZ11 võimaldab toidet paisuallika pingega ± 20 V ja polaarsuse ümberpööramine juhtahelas ühepolaarse toiteallikaga, samuti pinged üle 12 V on võimatu.

Kui kasutatakse bipolaarset transistori, tekib probleem piisava baasvoolu tekitamisega. Nagu teate, peab bipolaarse transistori lüliti küllastamiseks selle baasvool olema vähemalt 0,06 koormusvoolust. On selge, et operatsioonivõimendi ei pruugi sellist voolu pakkuda. Sel eesmärgil kasutatakse sarnases tegelikult regulaatoris, mida kasutatakse näiteks ettevõtte populaarses minigraveris PT-5201, transistorit, milleks on Darlingtoni vooluring. Siin on huvitav punkt. Need minigraveerijad ebaõnnestuvad mõnikord, kuid mitte transistori ülekuumenemise tõttu, nagu võiks arvata, vaid IC-i ülekuumenemise tõttu (maksimaalne töötemperatuur +70 ° C) väljundtransistori poolt (maksimaalne lubatud temperatuur +150 ° C) . Artikli autori kasutatud toodetes suruti ta IC korpuse lähedale ja pandi peale liimi, mis lubamatult soojendas IC-d ja peaaegu blokeeris jahutusradiaatori. Kui puutute kokku sellise jõudlusega, on parem transistor IC-st lahti ühendada ja seda nii palju kui võimalik painutada. Selle oskusteabe eest autasustas artikli autor Pro'sKiti tööriistakomplekti. Nagu näete, tuleb kõik lahendada tervikuna - vaadake mitte ainult vooluringi, vaid olge tähelepanelik ka regulaatori kui terviku kujundusele.

Lihtsamate PWM-kontrollerite jaoks on veel mõned huvitavad vooluringid. Näiteks kaks vooluahelat, mis põhinevad ühel draiveril operatsioonivõimendil, on avaldatud [

Alustuseks vaatame lähemalt tavalist alalisvoolumootorit. Igal mootoril on kaks põhiosa - rootor ja staator. Kollektorimootoris on staator fikseeritud osa, koosneb püsimagnetitest (või võimsamatel elektromagnetmootoritel). Rootor (armatuur) - pöörleb, on ühendatud mootori võlliga ja koosneb paljudest mähistest (vähemalt kolmest). Kollektor (harja-kollektori koost) vastutab rootori poolide väljundite lülitamise eest. Sellise mootori vool juhitakse rootori poolidesse libisevate kontaktide (või harjade) kaudu. Korraga on ühendatud ainult üks mähis ja see tekitab läbiva voolu tõttu mootori pöördemomendi.

Skeemi põhielementide seisukohast võib mis tahes mootorit kujutada järgmise samaväärse vooluahelana:

Kui mootor on ühendatud alalisvooluallikaga ja pole veel pöörlema ​​hakanud, on see tavaline takistus. See tähendab, et vool läbib seda vastavalt Ohmi seadusele ja selle mähise takistusele. Domineerib komponent R. Induktiivsus hakkab mõjuma siis, kui pinge ei ole konstantne, näiteks kui mootorit toidab PWM signaal.

Rootori takistus ja induktiivsus on üldiselt väga väikesed. Seda saab mõõta tavalise multimeetriga. Väikeste mudelite mootorite takistus on 1-10 oomi. Seetõttu ületab mootori käivitamisel (kui see pole veel pöörlema ​​hakanud) vool oluliselt mootori töövoolu ja kui mootor on pikka aega paigal (jääb kinni), siis nii kõrge vool võib põhjustada mootori ülekuumenemise ja rikke.

Rootori poolide induktiivsus püüab hoida mähiste kaudu voolavat voolu konstantsena. Selle mõju on märgatav ainult pinge muutumisel. Kui mootor hakkab pöörlema, hakkab kollektor rootori pooli ümber lülitama, mis põhjustab pinge muutust. Induktiivsus püüab nendel hetkedel hoida mootorit läbivat voolu pinge tõttu konstantsel tasemel.

Rootori pooli pöörlemise ajal hakkavad nad voolu tekitama (nagu generaator) - tekib tagumine EMF. Mida kiiremini rootor pöörleb, seda suurem on mähistes tekkiv tagumine EMF ja kuna see on suunatud vastu toitepinget, siis mootori poolt tarbitav vool väheneb.

Järgnevalt vajame järgmisi järeldusi.

kuni mootor pöörlema ​​hakkab, on see takistus

kui rakendate mootorile muutuvat pinget (näiteks PWM), siis on induktiivsusel suur mõju, see peab vastu mootorit läbiva voolu muutumisele

kui mootor pöörleb, on see generaator ja tänu sellele väheneb voolutarve (saadud pinge on V - Vbemf).

Kuidas ühendada mootor MK-ga

Selles artiklis saame aru, kuidas kasutada MK-d tavapärase alalisvoolumootori kiiruse ja pöörlemissuuna juhtimiseks.

Selleks, et alalisvoolukollektori mootor pöörlema ​​hakkaks, piisab, kui sellele teatud pinge rakendada. Selle pinge polaarsus määrab selle pöörlemise suuna ja pinge suurus - pöörlemiskiiruse. Pinge ei saa lõputult muuta. Iga mootor on ette nähtud teatud pingevahemiku jaoks. Kui pinge tõuseb, suureneb mootori läbiv vool ning see hakkab üle kuumenema ja võib läbi põleda. Järgmine teatud mootori graafik näitab selgelt selle peamiste näitajate vahelist seost.

Maksimaalne võimsus (pöördemoment - pöördemoment), mille mootor saavutab maksimaalse voolu korral. Ja voolu ja pöördemomendi sõltuvus on lineaarne. Mootor saavutab maksimaalse kiiruse koormuse puudumisel (tühikäigul), koormuse suurenemisel pöörlemiskiirus langeb. Mootori nimitööpinge on märgitud passis ja see graafik on antud ka selle kohta. Kui vähendate pinget, langevad ka pöörlemiskiirus ja kõik muud näitajad. Reeglina lakkab mootor pöörlemast alla 30-50% nimipingest. Kui mootor ei saa võlli pöörata (see on kinni kiilunud), muutub see tegelikult takistuseks ja tarbitav vool saavutab maksimaalse väärtuse, sõltuvalt selle mähiste sisemisest takistusest. Tavaline mootor ei ole ette nähtud selles režiimis töötama ja võib läbi põleda.

Vaatame, kuidas muutub vool tegeliku R380-2580 mootori koormusest.

Näeme, et selle mootori tööpinge on 12V, voolutarve koormuse all 1,5A. Mootori seiskamisvool tõuseb 8A-ni ja tühikäigul on voolutarve vaid 0,8A.

Nagu me teame, ei saa mikrokontrolleri port edastada rohkem kui 50 mA ja 12 V toitepinge on selle jaoks liiga kõrge. Mootorite juhtimiseks vajame elektroonilist võtit - transistori, võtke tavaline NPN bipolaarne transistor ja ühendage see vastavalt järgmisele. vale skeem.

Et mootor hakkaks pöörlema, tuleb panna transistori alusele väike vool, siis avaneb transistor ja suudab endast palju rohkem voolu ja pinget läbi lasta - mootor hakkab pöörlema. Väärib märkimist, et kui me sellise skeemi kokku paneme, siis transistor läheb rikki väga ruttu, kui mitte kohe. Et seda ei juhtuks, tuleb seda kaitsta.

Nagu me juba teame, peab mootori üks komponente - induktiivsus - voolu muutumisele vastu. Seega, kui sulgeme transistori mootori väljalülitamiseks, suureneb transistori takistus järsult ja see lõpetab voolu läbilaskmise. Kuid induktiivsus peab sellele vastu ja voolu samal tasemel hoidmiseks hakkab Ohmi seaduse kohaselt transistori kollektori pinge järsult tõusma (see võib ulatuda isegi 1000 V-ni, kuigi väga lühikeseks ajaks aeg) ja transistor põleb läbi. Selle vältimiseks on vaja mootori mähistega paralleelselt panna diood, mis avab tee pöördpingele ja sulgeb selle mootori mähisele, kaitstes sellega transistori.

Samuti on kõigil püsimootoritel üks häda veel - pöörlemise ajal ei ole mehaaniline kontakt kollektoris ideaalne, harjad sädevad töö käigus tekitades häireid, mis võib viia mikrokontrolleri rikkeni. Nende häirete vähendamiseks on vaja kasutada väikeseid kondensaatoreid, mis on ühendatud paralleelselt mootori juhtmetega (võimalikult lähedal mootorile endale). Siin on finaal õige vooluring (diood ei pruugi olla Schottky, kuid see on eelistatud).

Bipolaarsed transistorid avatud olekus käituvad nagu dioodid (neile langeb umbes 0,7 V). Ja see omakorda põhjustab nende kuumenemist suure voolu korral ja vähendab mootori juhtimisahela efektiivsust. Seetõttu on parem juhtida mootoreid väljatransistoridega (MOSFET). Praegu on need üsna levinud ja madala hinnaga. Nende madal sisselülitustakistus võimaldab neil minimaalsete kadudega lülitada väga suuri voolusid. Siiski on neil ka omad miinused. Kuna MOSFET-id on pinge-, mitte vooluajamiga (ja tavaliselt 10 V), peate kas valima kohandatud loogilised MOSFET-id, mida saab juhtida kuni 1,8...2,5 V, või kasutama kohandatud pingepumba ahelaid (FET-draiverid). Kuidas valida oma vooluringi jaoks MOSFET, käsitleme teistes artiklites konkreetsete seadmete kohta.

Nüüd, varustades mikrokontrolleri väljundisse loogilise üksuse, paneme mootori pöörlema ​​ja loogiline null peatub. Kuid see pöörleb püsiva kiirusega ja ainult ühes suunas. Tahaks muuta mootori pöörlemissuunda ja ka kiirust. Mõelge, kuidas seda mikrokontrolleri abil saavutada.

H-Bridge - muutke mootori pöörlemissuunda

Mootori pöörlemissuuna juhtimiseks on spetsiaalne ahel, mida nimetatakse H-sillaks (ahel näeb välja nagu täht H).

H-silla ahelas kasutatakse alumiste transistoridena alati N-kanalit, kuid ülemised võivad olla kas N- või P-kanalilised. Ülemises võtmes olevaid P-kanaliga transistore on lihtsam juhtida, piisab, kui teha paisule eelpingetaseme vooluahel. Selleks võite kasutada väikese võimsusega N-kanaliga väljaefekti või bipolaarset transistorit. Alumist transistori saab juhtida otse MK-st, kui valite spetsiaalse loogikaväljatransistori.

Kui teie vooluring kasutab kõrgepinge alalisvoolumootorit (üle 24 V) või võimsat mootorit, mille voolutugevus on suurem kui 10 A, siis on parem kasutada spetsiaalseid mikroskeeme - MOSFET-transistori draivereid. Draivereid juhitakse reeglina mikrokontrolleri signaalidega vahemikus 2 kuni 5 V ja väljundis loovad nad MOSFET-transistoride täielikuks avamiseks vajaliku pinge - tavaliselt 10-15 V. Draiverid pakuvad ka suurt impulssvoolu, mis on vajalik väljatransistoride avanemise kiirendamiseks. Draiverite abil on lihtne korraldada ülemise N-kanaliga transistori juhtimist. Väga hea draiver on ST L6387D kiip. See kiip on hea, kuna see ei vaja pingepumba ahela jaoks dioodi. Nii on see ühendatud H-silla juhtimiseks 2 N-kanaliga transistoril.

N-kanaliga väljatransistorid on odavamad kui P-kanalilised ja neil on ka madalam sisselülitatud takistus, mis võimaldab lülitada suuri voolusid. Kuid neid on üleval positsioonil keerulisem juhtida. N-kanaliga transistori kasutamise probleem ülemises lülitis on see, et selle avamiseks peate rakendama allika suhtes 10 V pinget ja nagu diagrammil näha, võib kogu mootori toitepinge olla, mitte 0 volti. Seega tuleb alusele panna 10V + mootori toitepinge. Pinge suurendamiseks vajate spetsiaalset alglaadimisahelat. Tavaliselt kasutatakse nendel eesmärkidel kondensaatoril ja dioodil pingepumba ahelat. Selline ahel töötab aga ainult siis, kui kondensaatorit pidevalt laadite - alumise transistori avamise, sulgemise teel (PWM-juhtimises). Ülemise transistori pidevaks lahtihoidmiseks on vaja vooluahelat veelgi keerulisemaks muuta - lisada välise kondensaatori toiteahel. Siin on näide N-kanaliga transistori juhtimisahelast ilma draiveri IC-sid kasutamata.

Liigume edasi mootori pöörlemiskiiruse reguleerimise juurde.

PWM signaal - kontrollige mootori pöörlemiskiirust

Alalisvoolumootoritel on pöörlemiskiiruse ja rakendatud pinge vahel lineaarne seos. Seega on pöörlemiskiiruse vähendamiseks vaja rakendada vähem pinget. Kuid me peame meeles pidama, et pinge langusega mootori võimsus langeb. Seetõttu saab praktikas mootori kiirust reguleerida ainult 30–50% ulatuses mootori täiskiirusest. Mootori kiiruse juhtimiseks ilma võimsuse kadumiseta on vaja mootorilt tagasisidet pöörlemiskiiruse kohta, näiteks nagu elektrilise kruvikeeraja puhul. See juhtimisrežiim nõuab keerukamat vooluahelat. Kaalume lihtsat võimalust - mootori kiiruse reguleerimist ilma tagasisideta.

Seega peame muutma mootorile antud pinget. Meie käsutuses on MOSFET-transistor. Peame meeles, et meie mootoril on induktiivsus. Induktor peab vastu voolu muutumisele. Ja kui lülitate mootori pinge kiiresti sisse ja välja, siis väljalülitamise hetkel jätkub vool induktiivsuse tõttu. Ja mootor jätkab pöörlemist inertsist ega peatu. Kuid loomulikult pöörleb see aeglasemalt, selle mähiste keskmine pinge on madalam.

Mikrokontroller, mis on lihtsalt võimeline genereerima impulss-PWM (PWM) signaali. Ja mootor suudab selle signaali (keskmise) integreerida tänu mähiste induktiivsusele ja rootori inertsile. Mootori poolt vastuvõetav keskmine pinge ja seega ka kiirus sõltuvad PWM-signaali töötsüklist (töötegurist).

Millist PWM sagedust on mootori paremaks juhtimiseks vaja? Vastus on väga lihtne, mida rohkem, seda parem. Minimaalne sagedus sõltub mootori induktiivsusest, samuti rootori massist ja mootori võlli koormusest. Kui simuleerida PWM-mootori juhtimist elektrilises simulaatoris (näiteks PROTEUS), on näha, et mida kõrgem on PWM-i sagedus, seda ühtlasem on vool läbi mootori (pulsatsioonivool - väheneb sageduse suurenedes). Madal sagedus:

kõrgsagedus:

Kui sagedus langeb alla teatud taseme, muutub vool katkendlikuks (langeb nullini) ja selle tulemusena ei saa mootor pöörlema.

Suurepärane, see on lihtne! Teeme PWM-i sageduse kõrgemaks, näiteks 1 MHz, ja igale mootorile piisab. Elus pole kõik nii lihtne. Kõigi võimalike probleemide mõistmiseks võime lihtsalt ideaalseks kondensaatoriks võtta MOSFET-i värava. Et transistor täielikult avaneks, tuleb kondensaator laadida 10V peale (tegelikult vähem). Mida rohkem voolu saame kondensaatorisse pumbata, seda kiiremini see laeb, mis tähendab, et transistor avaneb kiiremini. Transistori avamise käigus on sellel maksimaalne vool ja pinge ning mida kauem see aeg, seda rohkem transistor soojeneb. Andmelehel on tavaliselt selline parameeter nagu Qgate – täislaeng, mis tuleb transistorile üle kanda, et see täielikult avaneks.

Mootorite induktiivsus pole nii väike ja nii kõrgeid sagedusi pole vaja. Alalisvoolumootorite juhtimiseks piisab 8 kHz, eelistatavalt umbes 20 kHz (väljaspool helivahemikku).

Lisaks väärib märkimist, et käivitusvoolu vähendamiseks on vaja PWM-i sagedust käivitamisel sujuvalt tõsta. Ja veel - mootori käivitusvoolu on parem juhtida vooluandurite abil.

PWM mootori juhtimine hõlmab väga kiiret pinge muutust nullist maksimumini, mis tekitab suuri probleeme plaadi jälgimisel. Loetleme lühidalt reeglid, mida tuleb tahvli jälgimisel järgida.

Mootorite ja mikrokontrolleri juhtimise maandused peavad olema eraldatud, ühendatud ühes kohas peenikese, näiteks 0,3 mm juhiga, võimalikult lähedal kogu vooluahela toitejuhtmetele.

MOSFET-draiverid peaksid olema MOSFET-idele endile võimalikult lähedal.

Juhtimisala täitmine on tingimata kahepoolne, eelistatavalt ühel küljel maakihiga. Impulssjuhtimisel tekivad elektromagnetilised häired, nende vähendamiseks peab maapealne kiht olema läheduses.

Kindlasti peab olema kondensaator võimalikult lähedal suurte impulssvoolude läbimise tsoonile. Kui sellist kondensaatorit pole, langeb elektriliini pinge tugevalt ja mikrokontroller lähtestub pidevalt. Samuti võib ilma sellise kondensaatorita toitejuhtmete induktiivsuse tõttu pinge elektriliinil tõusta mitu korda ja komponendid lähevad rikki!

Üksikasjalikumalt kaalume, kuidas need reeglid konkreetsetes seadmetes töötavad.

PWM signaal H-sillas

Vaatame, kuidas juhtahel mõjutab meie elektrooniliste võtmete kuumutamist. Oletame, et me juhime mootorit PWM signaaliga, mille töötsükkel on 50% ja mootor pöörleb ühes suunas.

Lihtsaim võimalus on rakendada PWM-signaali ühele kahest transistorist ja jätta teine ​​kogu aeg lahti. Tavaliselt rakendatakse PWM-i sel juhul madalamale transistorile (N-tüüpi), mis on tavaliselt kiirem. Sel juhul on alumise kuumenemine transistori lülitamisel vabaneva soojushulga võrra suurem kui ülemine. Skoori võrdsustamiseks võite vaheldumisi rakendada PWM-signaali kas ülemisele (kui need on samad), siis alumisele transistorile. PWM-i on võimalik rakendada ka mõlemale transistorile korraga, kuid transistoride erinevuse tõttu ei ole see efektiivne ning suurendab transistoride ümberlülitamisega ka kuumutamist. Selle juhtimisskeemi korral töötavad ülejäänud kaks transistorit dioodidena. Õnneks on kõrgeim dioodi läbiv vool kõrgeima PWM-i töötsükliga, samas kui diood töötab väga lühikest aega.

Olulist kuumenemist tekitavate dioodide kaudu voolu kõrvaldamiseks ei saa te kunagi mootorit pingest lahti ühendada, vaid selle asemel pöörata seda vastupidises suunas. Seega peame näiteks 70% PWM-signaalist pöörama paremale ja 30% vasakule. Selle tulemuseks on kokku 70%-30%=40% kiirus paremale. Kuid dioodid ei osale. Seda juhtimismeetodit nimetatakse komplementaarseks. Sellise vooluringi jaoks on vaja elektriliinil suurt kondensaatorit, samuti toiteallikat, mis suudab voolu tõmmata (näiteks aku).

Mootori eri suundades pööramise asemel saab aidata dioode - nimelt aeglustada mootorit, avada madala PWM signaalitaseme hetkel kaks ülemist transistorit. Praktikas ei muuda kõik need meetodid oluliselt mootori pöörete arvu, kuid võimaldavad teil tõhusalt juhtida väljatransistoride kuumenemist. Lisateavet erinevate juhtimisskeemide funktsioonide kohta leiate sellest artiklist.

Sellega on meie artikkel mootorite kohta lõpetatud. Nüüd saame edasi harjutada – me teeme seda roboti jaoks.

Varem kasutasid veosüsteemid alalisvoolumootorite juhtimiseks impulssjuhtimisega avatud ahelaga kontrollereid. Praegu kasutatakse veosüsteemides peamiselt ainult asünkroonseid mootoreid.

Madala võimsusega süsteemides ja eriti servosüsteemides on suletud ahelaga impulssjuhtimine tavaline. Kõige laialdasemalt kasutatavad püsimagnetitega alalisvoolumootorid. On ka sõltumatu ergutusega mootoreid, kuid selles artiklis käsitletakse ainult püsimagnetmootoreid.

Püsimagnetiga alalisvoolumootor

Väikestes alalisvoolumootorites tekitavad magnetvälja tavaliselt keraamilised püsimagnetid. On selge, et selliste mootorite omadused on sarnased väljamähisega mootorite omadustega. Kuid püsimagnetmootoritel on parem jõudlus:

Märkus: Pöördemomendi-kiiruse kõver (joonis 1).

Alalisvoolumootorite jaoks saab määrata järgmised sõltuvused:

Sellel viisil:

Alalisvoolumootorite puhul on see konstantne väärtus, seega:

Ühe kvadrandi ajam

Alalisvoolumootori juhtimisahel kasutab PWM-inverterit koos kontrolleriga.

Riis. 2. Kontrollitud ühe kvadrandi ajam

Kahe kvadrandi töö

Joonisel fig. 3 kujutab sillaahelat alalisvoolumootori juhtimiseks. Sellist skeemi kasutatakse sageli jõufaasis servomootorite ja samm-mootorite juhtimiseks. Sildahelat saab kasutada ka lineaarsetes servovõimendites, kuid tõhususe huvides kasutatakse seda tõesti ainult väikeste mootorite käitamiseks. Põhimõtteliselt töötavad transistorid nagu lülitid ja neid juhib servovõimendi PWM.

Need lülitid töötavad paaris: T1-T4 ja T2-T3. Kui T1-T4 on suletud ja T1-T3 on avatud, liigub armatuuri vool paremale. Mootor pöörleb näiteks päripäeva. Kui T2-T3 on suletud ja T1-T4 avatud, pöörleb mootor vastupäeva. Sild juhirežiimis võib töötada kahes suunas.

Riis. 3. Silla alalisvoolumootori juhtimisahel

Põhimõtteliselt on alalisvoolumootori juhtimise sillaahelal kaks võimalust, mida nimetatakse unipolaarseks ja bipolaarseks PWM-iks. Joonisel fig. 4 on kujutatud unipolaarse PWM-i võimalikku lainekuju.

Mootori pinge ühe tsükli jooksul varieerub vahemikus 0 kuni V (+ kuni +V ja 0 kuni -V). Kasutatakse kahte lülitit: T1-T4 või T2-T3.

Bipolaarse PWM-signaaliga (joonis 5) kasutatakse mootori ühe pöörlemissuuna jaoks nelja lülitit. Mootori pinge varieerub vahemikus +V kuni -V, pinge keskmine väärtus määrab mootori pöörlemissuuna.

Riis. 4. DC mootori juhtimine - unipolaarne PWM signaal.

Riis. 5. Alalisvoolumootori juhtimine - bipolaarne PWM signaal.

Näitena vaatleme sillaahela tööd alalisvoolumootori juhtimiseks, kasutades laialdaselt kasutatavat unipolaarset PWM-i.

Riis. 6(a) illustreerib juhtu, kus T1-T4 on suletud ja mootor pöörleb päripäeva. Nüüd on transistori juhtimiseks kaks võimalust: kas üks lüliti jääb suletuks (näiteks T1) ja teist juhitakse impulsi laiuse reguleerimisega (T4) või mõlemat lülitit (T1 ja T4) juhitakse PWM-regulatsiooniga - joon. 6(c). Alustuseks kaaluge toimimist, kui T1 on suletud ja T4 juhitakse PWM-regulatsiooniga.

Kui T4 on avatud – joon. 6(b) – meil on:

Selle transistori jaoks on vaja kasutada kaitsedioode. Joonisel fig näidatud juhul. 6(b), annab EMF e voolu läbi D3 ja T1. Diood D3 kaitseb transistori T4. Teiste lülitusvõimaluste korral on vaja kaitsta teisi transistore, st. kõigil neljal transistoril on kaitsedioodid: D1, D2, D3, D4.

Teine võimalus on see, kui mõlemad lülitid T1 ja T4 on samal ajal välja lülitatud (kontrollitakse PWM regulatsiooniga). Transistoride sulgemise hetkel - joon. 6(c) – EMF e paneb energia voolama läbi dioodide D2 ja D3 Vcc allikasse. See kehtib ka joonisel fig. 6(b) hetkel, kui T1 avaneb (samaaegselt T4-ga). Ilmselgelt on vaja dioodi D2.

Mootori pöörlemise juhtimine vastupidises suunas on sarnane, kuid T1-T4 asemel töötavad transistorid T2-T3.

Märge:

1. Alalisvoolumootori sillaahelast, mis on näidatud joonisel fig. 6 (a, b, c), võib märkida kahekvadrandi juhtimise võimaluse.
2. Bipolaarse PWM-i kasutamisel on võimalik kiiresti muuta mootori pöörlemissuunda, hea dünaamika. Unipolaarne PWM tagab mootori armatuuris väiksema voolu pulsatsiooni sama kandesageduse ja keskmise vooluväärtuse juures.

Riis. 6. Sillaahel alalisvoolumootori juhtimiseks, kasutades unipolaarset PWM-i

Jadaergutusega alalisvoolumootori impulssjuhtimine

Kuni 1990. aastani kasutati alalisvoolumootoreid paljudes riikides veoajamina (rongid, trammid, metrood). Juhtimiseks kasutati invertereid, alalis- ja vahelduvvooluallikaid ning juhitavaid alaldeid. Lisaks veomootori juhtimise põhiülesandele kasutati invertereid ka väliste abiseadmetega töötamiseks (näiteks veomootorite jahutamiseks mõeldud ventilaatorite juhtimiseks). Inverterite võimsus ulatus sadadest kilovattidest mitme megavatini.

Kaasaegsetes süsteemides kasutatakse elektri lülitamiseks ja veomootorite juhtimiseks IGBT-sid (Isolated Gate Bipolar Transistors). Mootori juhtimine toimub mikrokontrollerite abil. Peamiselt kasutatakse kolmefaasilisi asünkroonmootoreid.

Veojõusüsteemid

Joonisel fig. 7 kujutab inverterit mehaanilise lülitina. Inverteri töörežiim δ määrab keskmise väärtuse:

Määrab mootori pöörlemiskiiruse.

Riis. 7. Alalisvoolumootori juhtimise skemaatiline skeem inverteri abil.

Praegune muutus Δi on määratletud väljendiga:

See on ilmne Δi a= 0 at δ = 0 või kell δ = 1.

Maksimaalne väärtus Δi a kuidas sõltumatut kogust leida:

Kell δ = 0,5 ja = inverteri sagedus, saame:

(1)

Valemist (1) järeldub, et mootori voolu vahemik pulseerub (Δi a)max on väiksem, kui:

1. Inverteri sagedus on suurem
2. Eneseinduktsiooni saab olema rohkem

Liiga madala sagedusega inverterite kasutamisel tuleb ahelasse lisada suured ja kallid elektridrosselid.
Inverteri kõrge sagedus suurendab kadusid:

• Pooljuhtides, millest inverter on valmistatud;
• nende pooljuhtide kaitseahelates;
• Mootoris endas (kaod muutuva voolukomponendi tõttu).

Türistori inverteri tavapärasel kasutamisel peaks väljalülitusaeg olema vähemalt viis korda suurem kui türistori tühiaeg.

Liiga kõrge inverteri sageduse kasutamisel on δ maksimaalne väärtus piiratud. Sel juhul ei saa enamikku toiteallikast saadavast elektrist mootorile tarnida.

Märge:

Tavaliselt toimib pidurdamise ajal jadamisi keritud alalisvoolumootor generaatorina.

Line filter

Kui toiteallikana kasutatakse patareisid (sisetakistus = 0), saab inverterit probleemideta toita.

Kui toide rakendatakse kontaktjuhtme kaudu, siis iseinduktsioon LR läbi selle juhtme:

1. piirata oluliselt inverterlüliti voolu tõusuaega;
2. genereerida inverterlülitile kõrge iseinduktsioonipinge.

Nende negatiivsete nähtuste neutraliseerimiseks on vaja vooluahelasse lisada vähemalt üks induktiiv-mahtuvusfilter (L1C1 joonisel 8).

Riis. 8. Iseinduktsioon kontaktjuhtmel ja veoseadme sisendfiltril.

MahutavusC1: võimaldab absorbeerida voolu lainetust ilma vooluringi iseinduktsioonita, piirates voolu tõusu kiirust. Paak töötab energiasalvestina. Lisaks vähendab mahtuvus inverteri sisendis ülepinge taset. See ülepinge võib tekkida kahel põhjusel:

1. kontaktjuhtmel võib olla ülepinge;
2. ülepinge, mis tuleneb inverteri voolu väljalülitamisest.

MähisL1 : võimaldab piirata kontaktliini kõikumisi nii, et selle kontaktliini teised tarbijad ei kogeks probleeme, mis võivad katkendliku töö käigus tekkida voolu lainetusest. Sellised katkendlikud voolud õhujuhtmes ja rööbastes võivad häirida telekommunikatsiooni juhtimisahelaid.

Mahtuvus C1 koos induktiivsusega LR+L1 moodustab resonantssagedusega jadaresonantsahela:

(2)

Jagatud inverteri sagedusega fc, mis on võrdne sagedusega või sellest väiksem f1, võib see sagedus põhjustada suuri pingekõikumisi. Praktikas juhtub see siis, kui fc > 2*f1 või isegi fc > 3*f1.

Lisaks tuleb arvestada asjaoluga, et LR on muutuja, mis sõltub peajaotla ja tarbija vahelisest kaugusest.

Selleks, et alalisvoolumootor hakkaks pöörlema, peab see tagama õige koguse energiat. Reeglina piisab väikese võimsusega mootorite jaoks mõnest vatist. Juhtseade (mikrokontroller), mis teeb otsuseid mootori käivitamise kohta, ei saa mootorit otseselt juhtida, st anda selle väljundist vajalikku võimsust. Selle põhjuseks on asjaolu, et mikrokontrolleri pordid on väga piiratud kandevõimega (maksimaalne vool mikrokontrolleri väljundis ei ületa tavaliselt 20 mA).

Seetõttu on vaja võimsusvõimendit – seadet, mis suudab genereerida oma väljundis signaali, mille võimsus on suurem kui sisendi võimsus. Need seadmed on transistor ja relee, mis sobivad suurepäraselt alalisvoolumootori juhtimiseks.

Lihtsaim viis mootori juhtimiseks on näidatud allpool:

Sammmootori juhtimine

Sammmootorid, nagu kommutaatormootorid, koosnevad peamiselt mähistest. See tähendab, et pöörlemiseks peate voolu läbi mähiste juhtima. Seega saab kasutada kõiki esitatud mootori juhtimisskeeme. (kõik peale H-silla)
Sammmootorite võimsusvõimendi skeemide erinevus seisneb selles, et seal on veidi erinevad pinged ja voolud ning see nõuab ka põhimõtteliselt 4 lülitit mootori kohta (kui mootoril on viis kontakti).

Tööpinge nimipinge jääb peamiselt vahemikku 9 - 24 V. Selliste mitte väikeste pingete puhul on meil tegemist ka suure vooluga: 0,3 - 1A faasi kohta! Allpool on näide 5-kontaktilise samm-mootori ühendamisest:

Võtmete rollis saame kasutada ka MOSFETe – transistore. See on veelgi lihtsam lahendus.
Kuna meil on vaja kuni 4 transistorit, mis võtavad plaadil päris palju ruumi, siis hea lahendus oleks kiibi kasutamine.

Elektrimootor on masin, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks. Esimesed elektrimootorid ilmusid 19. sajandi keskel. Edu nende arendamisel seostatakse selliste silmapaistvate füüsikute ja inseneride nimedega nagu N.Tesla, B.Jacobi, G.Ferraris, W.Siemens.

Seal on alalis- ja vahelduvvoolu elektrimootorid. Esimese eelis seisneb võlli pöörlemissageduse säästliku ja sujuva reguleerimise võimaluses. Viimase eeliseks on suur erivõimsus kaaluühiku kohta. Mikrokontrolleri praktikas kasutatakse sageli madalpinge alalisvoolu mootoreid, mida kasutatakse majapidamises ja arvuti ventilaatorites (tabel 2.13). Samuti on olemas võrgumootoritega kujundused.

Tabel 2.13. Sunoni fännide parameetrid

Mootori mähist tuleks vaadelda kui suure induktiivsusega mähist, nii et seda saab lülitada tavaliste transistorlülititega (joon. 2.78, a ... t). Peaasi, et ärge unustage kaitset iseinduktsiooni EMF-i eest.

Alalisvoolumootorites on võimalik muuta rootori pöörlemissuunda olenevalt tööpinge polaarsusest. Sellistel juhtudel kasutatakse laialdaselt sillaahelaid "H-sild" (joonis 2.79, a ... ja).

(Alusta):

a) ventilaatori M1 õhuvoolu juhtimine. Kondensaator C/ vähendab raadiosageduslikke häireid. Diood VD1 kaitseb transistori VT1 pinge tõusude eest. Takisti R1 määrab G77 transistori küllastusastme ja takisti R2 sulgeb selle, kui MK taaskäivitatakse. PWM-impulsside sagedus MC väljundis peab olema vähemalt 30 kHz, s.o. väljaspool heliulatust, et kõrvaldada ebameeldiv "vilisemine". Elemendid C/ ja R2 võivad puududa;

b) mootori võlli M1 pöörlemiskiiruse sujuv reguleerimine läbi PWM kanali. Kondensaator C/ on primaarne ja kondensaator C2 on PWM-signaalide sekundaarne filter; O

Riis. 2.78. Elektrimootorite ühendusskeemid läbi transistorlülitite

(jätk):

c) kollektori koguvoolu suurendamiseks on paralleelselt ühendatud transistorid VT1, VT2. Takistid R1, R2 tagavad mõlemale transistorile ühtlase võimsuskoormuse, mis on seotud nende koefitsientide JA 2] E ja VAC baas-emitteri üleminekute hajutamisega;

d) M1 mootoril (Airtronics) on "digitaalne" juhtimissisend, mis võimaldab ühendada MK otse sellega. Transistori võtmed (draiverid) on mootori sees;

e) kaks eraldi toiteallikat võivad oluliselt vähendada M1 mootori tekitatava elektrimüra mõju MK-le. Süsteem töötab stabiilsemalt. GB1 on väikese võimsusega liitiumaku, GB2, GB3 on AA patareid, mille kogupinge on 3,2 V ja millel on piisavalt võimsust mootori käivitamiseks ja käivitamiseks M1\

f) Paralleeltakistid R2, R3 toimivad mootori M1 voolu piirajatena. Lisaks stabiliseerivad nad koormuse voolu, kui transistor VT1 on aktiivses režiimis või küllastusrežiimi sisenemise äärel;

g) MK lülitab mootori M1 sisse/välja. Takisti R3 reguleerib oma võlli kiirust. Stabilisaatoriks on Panasonicu "lindi" kiip DA1. Selle abiga hoitakse M1 mootori klemmidel konstantseid parameetreid, mis praktiliselt ei sõltu temperatuuri ja toitepinge kõikumisest;

h) drosselid L7, L2 ja kondensaatorid C7, C2 filtreerivad mootori poolt tekitatud raadiohäireid. Samal eesmärgil asetatakse mootor maandatud varjestatud korpusesse;

Riis. 2.78. Elektrimootorite ühendusskeemid läbi transistorlülitite

(jätk):

i) Vibratsioonimootor M1 on tugevate elektromagnetiliste ja raadiosageduslike häirete allikas. Elemendid L/, L2, C1 toimivad filtritena. Takisti R2 piirab käivitusvoolu läbi kahe avatud transistori VT1 Dioodid VD1, UA2 katkestavad impulssmüra tipud;

j) Elemendid VD1, C1 ja VD2, &2 filtreerivad mootori M1 tekitatud toiteallika müra MK suunas. Mootori võlli kiirust saab sujuvalt reguleerida PWM-kanali MK kaudu, samas kui eraldi madalpääsfiltrit pole vaja, kuna mootoril on suur inerts ja see silub seda läbivaid RF-vooluimpulsse;

l) klahvi kasutamine väljatransistoril VT1 suurendab efektiivsust võrreldes bipolaarse transistori võtmega, kuna äravooluallika takistus on väiksem. Takisti R1 piirab nende pikapide amplituudi, mis võivad töötavast mootorist M1 "lekkida" transistori VT1 "värava äravoolu" mahtuvuse kaudu sisemistesse ahelatesse MK;

l) transistor VT2 on võimas toitelüliti, mis varustab ML-mootorit ja transistor VT1 on siiber, mis pärast väljalülitamist aeglustab kiiresti võlli pöörlemist. Takisti R1 vähendab väljatransistoride VT1, VT2 paisu mahtuvuse laadimisel MK väljundi koormust. Takisti R2 lülitab mootori M1 välja, kui MK taaskäivitatakse;

m) transistoride VT1, VT2 võti on kokku pandud Darlingtoni vooluringi järgi ja sellel on suur võimendus. Mootori M1 võlli pöörlemiskiiruse reguleerimiseks saab kasutada PWM-meetodit või faasiimpulssjuhtimist. Süsteemil puudub tagasiside, mistõttu pöörlemiskiiruse vähenemisel välise pidurdamise tõttu väheneb võlli töövõimsus;

Riis. 2.78. Elektrimootorite ühendusskeemid läbi transistorlülitite

(jätk):

l) MK kinnistamine olemasolevasse teekonda mootori võlli Ml pöörlemiskiiruse reguleerimiseks. See tee hõlmab kõiki ahela elemente, välja arvatud takisti R2. Takisti R4 määrab "jäme" kiiruse. Peenhäälestus toimub MK-väljundi impulsside abil. Võimalik on korraldada tagasisidet, kui MK jälgib mis tahes parameetrit ja reguleerib dünaamiliselt pöörlemiskiirust sõltuvalt toitepingest või temperatuurist;

o) mootori võlli M1 pöörlemiskiiruse määrab alumisest väljundist MK genereeritud PWM-kanalis olevate impulsside töötsükkel. Peamine lülitusvõti on transistor VT2.2, ülejäänud transistorlülitid on kaasatud mootori M1 kiirseiskamisse KÕRGE taseme signaaliga ülemisest väljundist MK;

n) mootori võlli M1 kiiruse sujuvat reguleerimist teostab takisti R8. OU TSh toimib pinge stabilisaatorina kahekordse tagasisidega elementide R1, R8, C2 ja R9, R10, C1 kaudu. Kolme väljundi MK (DAC) tasemete kombinatsioon võib astmeliselt muuta mootori võlli M1 pöörlemiskiirust (täpne valik takistitega R2 ... R4). DAC-i "sammude" arvu suurendamiseks saab MK-liinid panna sisendrežiimi ilma "tõmbetakistita";

Riis. 2.78. Skeemid elektrimootorite ühendamiseks transistorklahvide kaudu (lõpp):

p) vahelduvvoolu mootori M1 impulsi faasi juhtimine. Mida rohkem aega võrgupinge perioodi jooksul on transistor VT1 avatud, seda kiiremini pöörleb mootori võll;

c) võimas vahelduvvoolumootor Ml lülitatakse sisse optotüristori KS7 kaudu, mis tagab galvaanilise isolatsiooni MK-ahelatest;

r) sarnane joonisele fig. 2,78, n, kuid ühe tagasisiderõngaga läbi elementide C7, R6, R8. Takisti R4 reguleerib mootori võlli kiirust Ml sujuvalt ja MK diskreetselt.

Riis. 2.79. Sillaskeemid elektrimootorite ühendamiseks MK-ga (algus):

a) mootori võlli Ml pöörlemissuunda muudetakse silla "mehaanilise" ahelaga kahel releekontaktide rühmal KL1, K1.2. Relee kontaktide lülitussagedus peab olema madal, et ressurss kiiresti ei ammenuks. Induktiivpoolid L7, L2 vähendavad releede lülitamisel lülitusvoolusid ja vastavalt kiirgavate elektromagnetiliste häirete taset;

b) MK ülemisel ja madalal tasemel MK alumises väljundis avanevad transistorid K77 ... kuni TK ja transistorid KG4 ... KG6 sulguvad ja vastupidi. Kui mootori toitepolaarsus Ml on vastupidine, pöörleb selle rootor vastupidises suunas. MCU kahe väljundi signaalid peaksid olema faasivastased, kuid impulsside vahelise väikese pausiga, et sulgeda mõlemad käed (elimineerida läbivoolud). Dioodid VD1..VD4 vähendavad pinge hüppeid, kaitstes seeläbi transistore rikke eest;

c) sarnane joonisele fig. 2.79, b, kuid elementide muude väärtustega, samuti riistvarakaitsega ühe käe transistoride samaaegse avamise eest dioodide VD3, VD4 abil. Dioodid VD1, KD2 suurendavad mürakindlust suurel kaugusel MK-st. Kondensaator C/ vähendab mootori Ml tekitatud "sädeme" impulssraadiohäireid;

Riis. 2.79. Sillaskeemid elektrimootorite ühendamiseks MK-ga (jätkub):

d) sarnane joonisele fig. 2.79, b, kuid transistoride VT2, VT4 baasahelates puuduvad lukustustakistid. Arvutatakse, et mootori mähis L / / on piisavalt madala takistusega, seetõttu ei suuda MK taaskäivitamisel välised häired transistoride VT1 VT2, VT4, VT6 "õhus rippuvatel" alustel neid avada. kollektori ristmikud;

e) sarnane joonisele fig. 2.79, b, kuid skeemi maksimaalse lihtsustamisega. Soovitatav seadmetele, mis täidavad sekundaarseid funktsioone. Toitepinge on +E ja peab ühtima mootori tööpingega M1\

f) erinevalt eelmistest ahelatest on transistorid VT1 ... VT4 sisse lülitatud vastavalt ühisele emitteri ahelale ja neid juhitakse HIGH / LOW tasemega otse MK-väljunditest. Mootor M1 peab olema konstrueeritud tööpingele 3 ... 3,5 V. Dioodid VD1 ... VD4 vähendavad pinge hüppeid. LL C1 filter vähendab M1 mootori toiteallika siirdeid, mis võivad põhjustada MK talitlushäireid. Olemasolevad varuosad: VT1 VT3- KT972; VT2, VT4-KT973; VD1…VD4-KD522B, R x = 3,3 kOhm; R 2 \u003d 3,3 kOhm;

g) p-p-p struktuuri neljal juhttransistoril VT1 VT2, VT4, VT5 põhinev sillaahel. Häälestustakisti R4 reguleerib mootori pinget Ml ja seega ka kiirust rootori kahes pöörlemissuunas korraga;

Riis. 2.79. Sillaskeemid elektrimootorite ühendamiseks MK-ga (ots):

h) sillaahel võimsa mootori Ml (24 V, 30 A) juhtimiseks. Mootori pinge polaarsuse muutmine toimub keskmistes MK-väljundites antifaasitasemete abil ning pöörlemiskiirus PWM-meetodil ülemises ja alumises MK-väljundis;

i) transistorid VT2, VT5 annavad toite silla mootori juhtahelale Ml. Nende paralleelsus võimaldab ühendada VD1 dioodiga teise sama vooluahela.