Как управлять мотором

66 просмотров

Различные двигатели используются практически во всех областях нашей жизни, в том числе и в различных радиолюбительских конструкциях. Поэтому сегодня я хочу разобраться как это делать.

Самый простой вариант, это вращение мотора в одном направлении, т.е. просто включено/выключено:

вращение мотора в одном направлении

Я выбрал не самый простой способ, как видно из картинки выше, но я все объясню.

реклама

По порядку:

  • диод D1 – электромотор это индуктивность в магнитном поле, поэтому после остановки мотора в индуктивности возникает самоиндукция, и для её “уничтожения” нужен этот диод
  • диод D2 – тоже самое делает, что и диод D1, только по отношению к катушке реле
  • конденсаторы С1 и С2 нужны, если используется коллекторный моторчик, для гашения помех возникающих между щетками и вращающейся частью двигателя, во время смены контактных ламелей, т.е. могут проскакивать искры (что чаще всего и происходит), а это помеха
  • реле нужно, что бы сберечь контакты кнопки от подгорания если электромотор большой мощности, т.е. дает возможность маленькой слаботочной кнопкой коммутировать серьезную нагрузку, если моторчик маленький и контакты кнопки позволяют коммутировать такой ток, то реле конечно не нужно (этот же относится к остальным схемам в которых я нарисую реле)

И все просто – кнопку нажал – моторчик закрутился. Крутится он будет всегда в одну сторону.

Второй вариант Изменяемое направление вращения:

реклама
изменяемое направление вращения электромотора

Я не стал тут рисовать диоды защищающие от самоиндукции для двигателя и для реле, и конденсаторы защиты от искровых помех, что бы не загромождать схему.

Диоды D1-D4, это диоды развязки.

При нажатии на кнопку 1, срабатывают сразу два реле: одно подключает плюс питания, второе минус, за счет диодов замыкания не происходит. При нажатии на кнопку 2, выполняется такая же коммутация как и в первом случае, но полярность питания на моторчике будет обратной и как результат он будет крутится в обратную сторону.

Конечно вместо 4-х реле можно применить всего 2, но они должны иметь по 2 пары контактов, я такое количество реле тут нарисовал для наглядности.

Эту схему можно трансформировать в более простую:

изменяемое направление вращения электромотора

Роль реле тут выполняют транзисторы, и за счет разной структуры есть возможность менять полярность питания электромотора и ничего не щелкает))

Вместо кнопок можно подавать внешний сигнал и управлять дистанционно или по команде.

изменяемое направление вращения электромотора по внешнему сигналу

Можно пойти конечно еще дальше, но все равно это будет одна и та же схема, только сигнал управления тут может быть инверсный.

Но биполярные транзисторы имеют ряд недостатков, особенно когда от них требуется работать в полностью открытом состоянии.

Полевые транзисторы этих недостатков лишены

В данном случае на схеме предусматривается индивидуальное управление каждым мосфетом, а для запуска электромотора в любом направлении должно быть как. и на схемах выше, открыто 2 транзистора, причем по “диагонали” т.е. если открыт транзистор Q1, то должен быть еще открыт транзистор Q4.

Однако вопрос не в этом, кроме этого, в схеме присутствует избыточность.

На самом деле транзистор выглядит так, а это значит, что диоды развязки можно удалить из схемы, они как бы уже тут есть.

Но у этой схемы есть тоже один существенный недостаток – использование транзисторов разной структуры N-канальных и P-канальных. И вопрос тут не только в том, что нужно подбирать пары, но тот факт что рабочие характеристики этих транзисторов тоже существенно отличаются. Поэтому при смене полярности нельзя просто поменять N-канальный на Р-канальный полевик, как это делается обычно с биполярными транзисторами. Поэтому правильным решение будет использования транзисторов одинаковой структуры и желательно использовать N-канальные, что бы избежать дополнительного нагрева.

Однако управлять этой конструкцией нужно уже с помощью микроконтроллера, или с помощью специализированного драйвера NCP5901B.

Конечно NCP5901B это не самый простой и не единственный вариант драйвера для управления, существуют драйверы которые уже имеют в своем составе силовые ключи и до определенной величины нагрузки, там нет необходимости устанавливать дополнительные полевые транзисторы.

Кроме такого простого примера электродвигателей, есть другие варианты, хотя бы трехфазные или шаговые. Но принцип управления остается тот же самый, только меняется последовательность включения обмоток или время на которое необходимо подать на ту или иную обмотку мотора напряжение.

Большинство из нас сталкивалось с мотрчиками и моторами в своей практике и даже не раз, поэтому я думаю в комментариях меня сейчас еще и дополнят простыми и не очень, схемами управления. Но общая концепция процесса я думаю понятна.

Поделится