Ovaj DIY krug može se koristiti kao regulator brzine za 12V DC motor s nazivnom strujom do 5A ili kao prigušivač za 12V halogene i LED žarulje do 50W. Upravljanje se provodi pomoću modulacije širine pulsa (PWM) pri brzini ponavljanja impulsa od oko 200 Hz. Naravno, frekvencija se može promijeniti ako je potrebno, odabirom za maksimalnu stabilnost i učinkovitost.
Većina ovih struktura sastavljena je po mnogo većoj cijeni. Ovdje predstavljamo napredniju verziju koja koristi mjerač vremena 7555, upravljački program bipolarnog tranzistora i moćni MOSFET. Ovaj dizajn omogućuje poboljšanu kontrolu brzine i radi u širokom rasponu opterećenja. Ovo je doista vrlo učinkovita shema, a cijena njegovih dijelova kada se kupuje za samomontažu je prilično niska.
Krug koristi mjerač vremena 7555 za stvaranje varijabilne širine impulsa od oko 200 Hz. Upravlja tranzistorom Q3 (preko tranzistora Q1 - Q2), koji upravlja brzinom elektromotora ili žarulja.
Postoje mnoge primjene za ovaj krug koji će se napajati s 12V: električni motori, ventilatori ili svjetiljke. Može se koristiti u automobilima, čamcima i električnim vozilima, u modelima željeznica i tako dalje.
Ovdje se također mogu sigurno spojiti LED svjetiljke od 12 V, na primjer LED trake. Svi znaju da su LED žarulje puno učinkovitije od halogenih ili žarulja sa žarnom niti i da će trajati puno duže. A ako je potrebno, napajajte PWM kontroler od 24 volta ili više, budući da sam mikro krug s međuspremnikom ima stabilizator snage.
Svaki moderni električni alat ili kućanski aparat koristi kolektorski motor. To je zbog njihove svestranosti, tj. sposobnosti rada na izmjeničnom i istosmjernom naponu. Još jedna prednost je učinkovit startni moment.
Međutim, velika brzina kolektorskog motora ne odgovara svim korisnicima. Za glatko pokretanje i mogućnost promjene brzine rotacije, izumljen je regulator, koji je sasvim moguće napraviti vlastitim rukama.
Princip rada i vrste kolektorskih motora
Svaki elektromotor sastoji se od komutatora, statora, rotora i četkica. Princip njegovog rada je prilično jednostavan:
Osim standardnog uređaja, tu su i:
Regulatorski uređaj
U svijetu postoji mnogo shema takvih uređaja. Ipak, svi se mogu podijeliti u 2 skupine: standardni i modificirani proizvodi.
Standardni uređaj
Tipični proizvodi odlikuju se jednostavnošću izrade idinistora i dobrom pouzdanošću pri promjeni brzine motora. U pravilu se takvi modeli temelje na tiristorskim regulatorima. Princip rada takvih shema je prilično jednostavan:
Tako se podešava brzina kolektorskog motora. U većini slučajeva slična se shema koristi u stranim usisavačima za kućanstvo. Međutim, trebali biste znati da takav regulator brzine nema povratnu vezu. Stoga, kada se opterećenje promijeni, morat ćete prilagoditi brzinu elektromotora.
Promijenjene sheme
Naravno, standardni uređaj odgovara mnogim ljubiteljima regulatora brzine da "kopaju" u elektroniku. No, bez napretka i usavršavanja proizvoda još uvijek bismo živjeli u kamenom dobu. Stoga se stalno izmišljaju zanimljivije sheme, koje mnogi proizvođači rado koriste.
Najčešće se koriste reostatski i integralni regulatori. Kao što naziv implicira, prva opcija temelji se na krugu reostata. U drugom slučaju koristi se integralni mjerač vremena.
Reostatski su učinkoviti u mijenjanju broja okretaja kolektorskog motora. Visoka učinkovitost je zbog tranzistora snage, koji preuzimaju dio napona. Time se strujni tok smanjuje i motor radi s manje napora.
Video: uređaj za kontrolu brzine s održavanjem snage
Glavni nedostatak ove sheme je velika količina proizvedene topline. Stoga se za nesmetan rad regulator mora stalno hladiti. Štoviše, hlađenje uređaja mora biti intenzivno.
Drugačiji pristup implementiran je u integralnom regulatoru, gdje je integralni mjerač vremena odgovoran za opterećenje. U pravilu se u takvim krugovima koriste tranzistori gotovo bilo kojeg tipa. To je zbog činjenice da sadrži mikro krug s velikim vrijednostima izlazne struje.
Ako je opterećenje manje od 0,1 ampera, tada sav napon ide izravno u mikro krug, zaobilazeći tranzistore. Međutim, za učinkovit rad regulatora potrebno je da na vratima postoji napon od 12 V. Stoga električni krug i sam napon napajanja moraju odgovarati ovom rasponu.
Pregled tipičnih sklopova
Rotaciju osovine elektromotora male snage možete regulirati serijskim spajanjem otpornika snage s br. Međutim, ova opcija ima vrlo nisku učinkovitost i nemogućnost glatke promjene brzine. Da biste izbjegli takvu smetnju, trebali biste razmotriti nekoliko krugova regulatora koji se najčešće koriste.
Kao što znate, PWM ima konstantnu amplitudu impulsa. Osim toga, amplituda je identična naponu napajanja. Posljedično, elektromotor se neće zaustaviti čak ni kada radi pri malim brzinama.
Druga opcija je slična prvoj. Jedina je razlika u tome što se kao glavni oscilator koristi operacijsko pojačalo. Ova komponenta ima frekvenciju od 500 Hz i proizvodi impulse trokutastog oblika. Podešavanje se također provodi pomoću promjenjivog otpornika.
Kako ga sami napraviti
Ako ne želite trošiti novac na kupnju gotovog uređaja, možete ga sami napraviti. Na taj način ne samo da možete uštedjeti novac, već i steći korisno iskustvo. Dakle, za izradu tiristorskog regulatora trebat će vam:
- lemilo (za provjeru funkcionalnosti);
- žice;
- tiristor, kondenzatori i otpornici;
- shema.
Kao što se može vidjeti iz dijagrama, regulator kontrolira samo 1 poluciklus. Međutim, za testiranje performansi na običnom lemilu to će biti sasvim dovoljno.
Ako nemate dovoljno znanja za dešifriranje dijagrama, možete se upoznati s tekstualnom verzijom:
Korištenje regulatora omogućuje ekonomičnije korištenje elektromotora. U određenim situacijama takav se uređaj može napraviti samostalno. Međutim, za ozbiljnije svrhe (na primjer, nadzor opreme za grijanje), bolje je kupiti gotov model. Srećom, na tržištu postoji širok izbor takvih proizvoda, a cijena je prilično pristupačna.
Visokokvalitetan i pouzdan regulator brzine vrtnje za jednofazne kolektorske elektromotore može se izraditi od uobičajenih dijelova u doslovno 1 večeri. Ovaj krug ima ugrađeni modul za otkrivanje preopterećenja, osigurava meki start kontroliranog motora i stabilizator brzine vrtnje motora. Ova jedinica radi s naponom od 220 i 110 volti.
Tehnički parametri regulatora
- Napon napajanja: 230 volti AC
- raspon regulacije: 5…99%
- napon opterećenja: 230 V / 12 A (2,5 kW s radijatorom)
- maksimalna snaga bez radijatora 300 W
- niska razina buke
- stabilizacija brzine
- meki start
- dimenzije ploče: 50×60 mm
Shematski dijagram
Shema regulatora motora na triaku i U2008 Krug modula upravljačkog sustava temelji se na PWM generatoru impulsa i trijaku za upravljanje motorom - klasičnom dizajnu sklopa za takve uređaje. Elementi D1 i R1 osiguravaju da je napon napajanja ograničen na vrijednost koja je sigurna za napajanje mikro kruga generatora. Kondenzator C1 je odgovoran za filtriranje napona napajanja. Elementi R3, R5 i P1 su razdjelnik napona s mogućnošću njegove regulacije, pomoću kojeg se podešava količina snage koja se dovodi potrošaču. Zahvaljujući upotrebi otpornika R2, koji je izravno uključen u ulazni krug do faze m/s, unutarnje jedinice su sinkronizirane s triakom VT139.
Isprintana matična ploča Sljedeća slika prikazuje raspored elemenata na tiskanoj pločici. Tijekom instalacije i pokretanja treba obratiti pozornost na osiguravanje sigurnih radnih uvjeta - regulator se napaja mrežom od 220 V, a njegovi elementi su izravno spojeni na fazu.
Povećanje snage regulatora
U testnoj verziji korišten je triac BT138/800 s maksimalnom strujom od 12 A, što omogućuje kontrolu opterećenja većeg od 2 kW. Ako trebate kontrolirati još veće struje opterećenja, preporučujemo ugradnju tiristora izvan ploče na veliki hladnjak. Također ne zaboravite odabrati odgovarajući osigurač FUSE ovisno o opterećenju.
Osim upravljanja brzinom elektromotora, možete koristiti krug za podešavanje svjetline svjetiljki bez ikakvih izmjena.
Brzinu rotacije osovine kolektorskog motora male snage možete podesiti serijskim spajanjem na njegov strujni krug. Ali ova opcija stvara vrlo nisku učinkovitost, a osim toga ne postoji mogućnost glatke promjene brzine rotacije.
Glavna stvar je da ova metoda ponekad dovodi do potpunog zaustavljanja elektromotora pri niskom naponu napajanja. Regulator brzine elektromotora Istosmjerni krugovi opisani u ovom članku nemaju te nedostatke. Ovi se sklopovi također mogu uspješno koristiti za promjenu svjetline 12-voltnih žarulja sa žarnom niti.
Opis 4 kruga regulatora brzine elektromotora
Prva shema
Brzina vrtnje mijenja se promjenjivim otpornikom R5, koji mijenja trajanje impulsa. Budući da je amplituda PWM impulsa konstantna i jednaka naponu napajanja elektromotora, on se nikada ne zaustavlja čak ni pri vrlo maloj brzini vrtnje.
Druga shema
Sličan je prethodnom, ali se kao glavni oscilator koristi operacijsko pojačalo DA1 (K140UD7).
Ovo operacijsko pojačalo funkcionira kao generator napona koji proizvodi impulse trokutastog oblika i ima frekvenciju od 500 Hz. Promjenjivi otpornik R7 postavlja brzinu vrtnje elektromotora.
Treća shema
Jedinstven je, izgrađen na njemu. Glavni oscilator radi s frekvencijom od 500 Hz. Širina impulsa, a time i brzina motora, može se mijenjati od 2% do 98%.
Slaba točka u svim navedenim shemama je da nemaju element za stabilizaciju brzine vrtnje kada se opterećenje na osovini istosmjernog motora povećava ili smanjuje. Ovaj problem možete riješiti pomoću sljedećeg dijagrama:
Kao i većina sličnih regulatora, krug ovog regulatora ima glavni generator napona koji proizvodi trokutaste impulse frekvencije 2 kHz. Cjelokupna specifičnost kruga je prisutnost pozitivne povratne veze (POS) kroz elemente R12, R11, VD1, C2, DA1.4, koja stabilizira brzinu vrtnje osovine elektromotora kada se opterećenje povećava ili smanjuje.
Prilikom postavljanja kruga s određenim motorom, otpor R12, odaberite dubinu PIC-a na kojoj se ne pojavljuju samooscilacije brzine vrtnje pri promjeni opterećenja.
Dijelovi regulatora vrtnje elektromotora
U ovim krugovima moguće je koristiti sljedeće zamjene radio komponenti: tranzistor KT817B - KT815, KT805; KT117A se može zamijeniti s KT117B-G ili 2N2646; Operacijsko pojačalo K140UD7 na K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; mjerač vremena NE555 - S555, KR1006VI1; mikro krug TL074 - TL064, TL084, LM324.
Kada koristite snažnije opterećenje, ključni tranzistor KT817 može se zamijeniti snažnim tranzistorom s efektom polja, na primjer, IRF3905 ili sličnim.
PWM kontroler dizajniran je za regulaciju brzine vrtnje polarnog motora, svjetline žarulje ili snage grijaćeg elementa.
Prednosti:
1 Jednostavnost izrade
2 Dostupnost komponenti (cijena ne prelazi 2 USD)
3 Široka primjena
4 Za početnike, vježbajte još jednom i ugodite sebi =)
Jednog dana trebao mi je "uređaj" za podešavanje brzine vrtnje hladnjaka. Ne sjećam se zašto točno. Od početka sam probao preko običnog promjenjivog otpornika, jako se zagrijao i to mi nije bilo prihvatljivo. Kao rezultat toga, nakon što sam pretražio Internet, pronašao sam krug temeljen na već poznatom mikro krugu NE555. Ovo je bio krug konvencionalnog PWM regulatora s radnim ciklusom (trajanjem) impulsa jednakim ili manjim od 50% (kasnije ću dati grafikone kako to radi). Pokazalo se da je krug vrlo jednostavan i nije zahtijevao konfiguraciju; glavna stvar je bila ne pokvariti vezu dioda i tranzistora. Prvi put kad sam ga sastavio na matičnoj ploči i testirao, sve je radilo unutar pola okreta. Kasnije sam postavio malu tiskanu pločicu i sve je izgledalo urednije =) Pa, pogledajmo sada sam krug!
Krug PWM regulatora
Iz njega vidimo da se radi o običnom generatoru s regulatorom radnog ciklusa impulsa sastavljenom prema krugu iz podatkovne tablice. S otpornikom R1 mijenjamo ovaj radni ciklus, otpornik R2 služi kao zaštita od kratkih spojeva, budući da je pin 4 mikro kruga spojen na masu preko unutarnjeg prekidača vremena i kada je R1 u krajnjem položaju, jednostavno će se zatvoriti. R3 je pull-up otpornik. C2 je kondenzator za podešavanje frekvencije. Tranzistor IRFZ44N je N kanalni mosfet. D3 je zaštitna dioda koja sprječava kvar sklopke polja kada je opterećenje prekinuto. Sada malo o radnom ciklusu impulsa. Radni ciklus impulsa je omjer njegovog perioda ponavljanja (ponavljanja) i trajanja impulsa, odnosno nakon određenog vremena doći će do prijelaza iz (grubo rečeno) plusa u minus, točnije iz logičnog jedan do logičke nule. Dakle, ovaj vremenski period između impulsa je isti radni ciklus.
Omjer opterećenja u srednjem položaju R1
Radni ciklus na krajnjem lijevom položaju R1
Omjer opterećenja u krajnjem desnom položaju R
Ispod su tiskane ploče sa i bez položaja dijelova
Sada malo o detaljima i njihovom izgledu. Sam mikro krug izrađen je u paketu DIP-8, keramičkim kondenzatorima male veličine i otpornicima od 0,125-0,25 vata. Diode su obične ispravljačke diode 1A (najpovoljnija je 1N4007, ima ih svugdje dosta). Mikro krug se također može instalirati na utičnicu ako ga u budućnosti želite koristiti u drugim projektima i ne odlemiti ga ponovno. Ispod su fotografije detalja.
