Шим для двигателя постоянного тока 12в

Шим для двигателя постоянного тока 12в

Простейшая схема управления двигателем постоянного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ сигнал. Транзистор в данной схеме выполняет роль электронного ключа, коммутирующего один из выводов двигателя на землю. Транзистор открывается на момент длительности импульса.

Как будет вести себя двигатель в таком включении? Если частота ШИМ сигнала будет низкой (единицы Гц), то двигатель будет поворачиваться рывками. Это будет особенно заметно при маленьком коэффициенте заполнения ШИМ сигнала.
При частоте в сотни Гц мотор будет вращаться непрерывно и его скорость вращения будет изменяться пропорционально коэффициенту заполнения. Грубо говоря, двигатель будет "воспринимать" среднее значение подводимой к нему энергии.

Существует много схем для генерации ШИМ сигнала. Одна из самых простых — это схема на основе 555-го таймера. Она требует минимум компонентов, не нуждается в настройке и собирается за один час.

Напряжение питания схемы VCC может быть в диапазоне 5 — 16 Вольт. В качестве диодов VD1 — VD3 можно взять практически любые диоды.

Если интересно разобраться, как работает эта схема, нужно обратиться к блок схеме 555-го таймера. Таймер состоит из делителя напряжения, двух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.

Вывод питания (VCC) и сброса (Reset) у нас заведены на плюс питания, допустим, +5 В, а земляной (GND) на минус. Открытый коллектор транзистора (вывод DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается ШИМ сигнал. Вывод CONT не используется, к нему подключен конденсатор. Выводы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC цепочке, состоящей из переменного резистора, двух диодов и конденсатора. Средний вывод переменного резистора подключен к выводу OUT. Крайние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который вторым выводом подключен к земле. Благодаря такому включению диодов, конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.

Читайте также:  Что поделать ночью в интернете

В момент включения питания на выводе OUT низкий логический уровень, тогда на выводах THRES и TRIG, благодаря диоду VD2, тоже будет низкий уровень. Верхний компаратор переключит выход в ноль, а нижний в единицу. На выходе триггера установится нулевой уровень (потому что у него инвертор на выходе), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT установиться высокий уровень (потому что у него на инвертор на входе). Далее конденсатор С3 начнет заряжаться через диод VD1. Когда она зарядится до определенного уровня, нижний компаратор переключится в ноль, а затем верхний компаратор переключит выход в единицу. На выходе триггера установится единичный уровень, транзисторный ключ откроется, а на выводе OUT установится низкий уровень. Конденсатор C3 начнет разряжаться через диод VD2, до тех пор, пока полностью не разрядится и компараторы не переключат триггер в другое состояние. Далее цикл будет повторяться.

Приблизительную частоту ШИМ сигнала, формируемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:

где R1 в омах, C1 в фарадах.

При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:

F = 1.44/(50000*0.0000001) = 288 Гц.

Объединим две представленные выше схемы, и мы получим простую схему регулятора оборотов двигателя постоянного тока, которую можно применить для управления оборотами двигателя игрушки, робота, микродрели и т.д.

VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1.

Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный n-p-n транзистор, транзистор дарлингтона, оптореле соответствующей мощности.

Год назад собрал данное устройство для лодочного электромотора но оно может использоваться и для других целей, например для регулировки оборотов двигателей постоянного тока с напряжением до 50 вольт. Нещадно эксплуатировал целый год данное устройство на водоемах, не подвело, работало исправно. В моем случае ток потребления через ШИМ регулятор достигал 30 ампер при напряжении 12 вольт.

Читайте также:  Почему в америке окна открываются вверх

Схема позволяет:
1-плавно регулировать число оборотов электромотора;
2- при помощи встроенного переключателя вкл/выкл электромотор а также подключать его в случае необходимости напрямую к аккумулятору (функция байпаса);
3 – визуально контролировать напряжение аккумулятора и ток нагрузки;
4- имеет звуковое оповещение критического разряда аккумулятора.

Поводом для сборки данного устройства послужило следующее: в моем случае подвесной лодочный электромотор имеет 5 скоростей вперед и 3 назад с максимальным током потребления 30 ампер.

Но принцип изменения оборотов меня никак не устроил. Производитель для уменьшения оборотов использовал балластные сопротивления которые установил непосредственно в самом электромоторе. При движении на какой либо из низших скоростей ручкой управления подключалось последовательно какое либо (в зависимости от скорости) балластное сопротивление и обороты двигателя уменьшались. Нагревающееся от падения на нем напряжения балластное сопротивление охлаждается забортной водой. И получается, что я теряю при этом емкость аккумулятора на нагрев воды в реке или озере. Поэтому я собрал устройство на ШИМ регуляторе в распредкоробке:

Теперь мне достаточно поставить на румпеле моего лодочного электромотора максимальное пятое положение (при этом напряжение напрямую подается к двигателю) и ручкой регулировки ШИМ регулятора плавно подстроить обороты. Ну а на случай выхода из строя ШИМ регулятора присутствует байпас (переключатель).
Ну и еще — прошлогодние испытания показали что неплохо экономится емкость аккумулятора даже просто по ощущению и пройденному на ходу времени.

Для небольшого настольного станка с 12 В питанием, что купил недавно на Али, понадобился модуль регулятора скорости вращения двигателя. В общем решил сделать свою собственную схему, так как снова заказывать этот блок не хотелось, до и дорого будет готовый брать.

Схема ШИМ контроллера 12В

Поразмыслив пришёл к выводу, что нужна схема для регулятора скорости мотора постоянного тока в виде ШИМ-контроллера. Он может сделать гораздо больше, чем просто изменять скорость двигателя. Данная схема имеет выход 12 вольт с различной скважностью и её можно использовать в качестве многих других целей:

  • Регулятор скорости мотора;
  • Светодиодный диммер подсветки;
  • Регулятор тепла для нагреваемого провода;
  • Регулятор напряжения для электролитического травления и т. д.
Читайте также:  Чуть свет в кетерфорт томсон

Все запчасти могут куплены за копейки, или выпаяны со старых плат с деталями. Далее список радиодеталей для сборки схемы:

Детали для регулятора

  • 1 х 0,01 мкФ керамический конденсатор
  • 1 х 0.1 мкФ керамический конденсатор
  • 2 х 1N4001 выпрямительные диоды
  • 1 х 1N4004 выпрямительный диод
  • 1 х IRF530 100 В 14 А полевой транзистор
  • 1 х 100 Ом резистор
  • 1 х 1 кОм резистор
  • 1 х NE555 таймер
  • 1 x 8-контактный разъем под м/с
  • 1 х 100 кОм потенциометр
  • 1 х 70 х 100 односторонняя ПП

На этой картинке показана печатная монтажная плата для сборки ШИМ регулятора, но вы можете разработать свой вариант. При пайке обратите внимание на расположение таймера 555. Все остальные детали вполне понятны куда чего.

Есть 3 перемычки на плате: от GND к С1, с контакта 7 555 на D1 и GND к IRF530.

Также на плате есть сквозное отверстие под транзистор IRF530 — это на теплоотвод.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector