Регулятор оборотов электродвигателя

Регулятор оборотов двигателя-01

Что такое регулятор оборотов двигателя электродрели? Этот портативный электрический прибор для регулировки скорости сверления печатных плат. Очень прост в сборке и использует всего несколько компонентов.

Ручной регулятор оборотов двигателя дрели для печатных плат

По сути, это ШИМ-контроллер собранный на базе Arduino Uno, который работает на относительно высокой частоте. Он обеспечивает почти 0-100% регулировку скорости двигателя постоянного тока. При этом сохраняет довольно стабильную частоту широтно-импульсной модуляции. Он также имеет OLED-дисплей для отображения рабочего цикла ШИМ!

Регулятор оборотов двигателя-1

Как вы уже догадались, регулятор оборотов двигателя здесь работает путем быстрого включения и выключения питания, подаваемого на двигатель постоянного тока. Напряжение привода преобразуется в сигнал прямоугольной формы, чередующийся между полным включением и полным выключением, что дает двигателю серию импульсов мощности.

Регулируя рабочий цикл ШИМ-сигнала (модулируя ширину импульса), можно изменять среднюю мощность и, следовательно, скорость двигателя. Обратите внимание, что если частота переключения достаточно высока, двигатель работает с постоянной скоростью.

Регулятор оборотов двигателя-02

Теперь давайте взглянем на скетч Arduino.

[code]

#include <SPI.h>

#include <Wire.h>

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

 

#define SCREEN_WIDTH 128

#define SCREEN_HEIGHT 64

 

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire);

 

int   pwm = 0;

 

void setup()

{

 

 
display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //OLED I2C Address = 0x3C

  display.clearDisplay();

  display.display();

 

  delay(800);

 

}

 

 

void loop()

{

 

  display.setTextSize(2);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(30, 0);

  display.clearDisplay();

  display.print(“DRIVE”);

  display.setTextSize(2);

  display.setTextColor(WHITE);

  display.setCursor(40, 20);

  display.print(pwm);

  display.print(“%”);

  display.display();

  delay(100);

 

  pwm = map(analogRead(A0), 0, 1023,
0, 255); //Trimpot Input = A0

  analogWrite(5, pwm); //PWM Output
= D5

  pwm = map(pwm, 0, 255, 0, 100);
//0-100%

Читайте также:  Что такое RCA разъем

 

}

 

[/code]

Этот код передает одноканальный сигнал привода двигателя с широтно-импульсной модуляцией через вывод D5 ШИМ платы Arduino Uno. Рабочий цикл управляющего сигнала можно изменять через пользовательский интерфейс, который представляет собой не что иное, как линейный потенциометр, подключенный к аналоговому входному контакту A0 микроконтроллера Arduino Uno.

Регулятор оборотов двигателя-2

Частота привода регулятора оборотов двигателя приблизительно равна 976 Гц (см. ниже осциллограммы). Стоит отметить, что точная частота ШИМ для D5 составляет 976,56 Гц (по умолчанию).

Регулятор оборотов двигателя-3

В качестве транзистора драйвера двигателя я использовал полевой МОП-транзистор IRL520N. Его легко найти, он недорогой и имеет всего 0,27 Ом RDS (включено) при 5V VGS. Поэтому вы очень мало теряете от источника питания на полной скорости. Подойдет большинство N-канальных мощных полевых МОП-транзисторов «логического уровня», ищите низкий RDS(on) и адекватную способность выдерживать ток. Радиатор не требуется при умеренных нагрузках, таких как наш регулятор оборотов двигателя электрической дрели для печатных плат.

Вы можете видеть, что в приведенной ниже настройке есть обычный выпрямительный диод, установленный антипараллельно индуктивной нагрузке (двигателю постоянного тока), который мы питаем. Обратите внимание, что каждый раз, когда вы включаете двигатель, это необходимо, так как когда вы прекращаете подачу питания на двигатель, вредное обратное напряжение возвращается назад, но диод направляет его обратно к двигателю, а не к чувствительной схеме драйвера двигателя.

Регулятор оборотов двигателя-4

Сначала я попробовал свой образец с двигателем RS-555 12 В постоянного тока, который работал просто великолепно!

Регулятор оборотов двигателя-5

Для тестирования использовалась батарея 6F22 9 В для маломощной установки Arduino и отдельный источник питания 12 В постоянного тока/2 А для мощного двигателя (оба имели общую шину заземления).

Однако было замечено, что при установке минимальной скорости мой тестовый двигатель работал нормально, но не запускался с остановки. Кроме того, ШИМ-привод на полной мощности будет вращать двигатель на немного низкой скорости, чем эквивалентное постоянное напряжение постоянного тока.

Читайте также:  ChatGPT что это?

Также имейте в виду, что мосфеты часто генерируют радиочастотные помехи при переключении. Поэтому, если вы обнаружите какие-либо признаки радиопомех, их можно погасить с помощью небольшой ферритовой бусинки, надетой на вывод резистора затвора, ближе к MOSFET.

Более того, когда дело доходит до теории переключения двигателя, то, по AFAIK наилучшие условия переключения — это когда частота переключения намного выше, чем динамика двигателя. Из-за различных ссылок частота должна быть как минимум в 5 раз выше скорости вращения двигателя (такая более высокая частота также позволяет избежать шума от двигателя в звуковом диапазоне).

Я не особо думаю об этих недостатках, но внесу некоторые изменения в следующую версию.

Позже я предпринял вторую попытку со своей старой (купленной на месте) ручной электрической дрелью для печатных плат, питаемой от собственного адаптера SMPS 12 В постоянного тока/1 А (см. Ниже). Он все еще работает и в настоящее время, когда я пишу этот пост он используется.

Регулятор оборотов электродвигателя

И, наконец, вот вам понятная схема, которую вы можете использовать:

Регулятор оборотов электродвигателя

Итак, теперь у вас есть бюджетная замена старомодному ШИМ-контроллеру на основе таймера 555 для регулирования скорости двигателя постоянного тока. Небольшое количество деталей, панель дисплея для отображения уровня привода и пространство для творческих улучшений путем настройки прошивки делают его гораздо лучшей альтернативой. Конечно, управление регулятора оборотов двигателя скоростью электродрели — не единственное применение такого мощного ШИМ-драйвера, так что используйте его, как вам угодно. Веселиться!

Фирменные усилители мощности