Для регулювання частоти обертання малопотужних колекторних електродвигунів зазвичай застосовують резистор, який включають послідовно з двигуном. Але такий спосіб включення забезпечує дуже низький ККД, а найголовніше не дозволяє здійснювати плавне регулювання оборотів (знайти змінний резистор достатньої потужності на кілька десятків Ом зовсім не просто). А найголовніший недолік такого способу, те, що іноді відбувається зупинка ротора при зниженні напруги живлення.

ШИМ-регулятори, мова про які піде в цій статті, дозволяють здійснювати плавне регулювання оборотів без перерахованих вище недоліків. Крім цього ШИМ-регулятори також можна застосовувати і для регулювання яскравості ламп розжарювання.

На рис.1 наведено схему одного з таких ШИМ-регуляторів. Польовий транзистор VT1 є генератором пилкоподібної напруги (з частотою повторення 150 Гц), а операційний підсилювач на мікросхемі DA1 працює як компаратор, що формує ШІМ-сигнал на базі транзистора VT2. Частота обертання регулюється змінним резистором R5, що змінює ширину імпульсів. Завдяки тому, що їхня амплітуда дорівнює напрузі живлення, електродвигун не буде «гальмувати», а крім цього можна досягти повільнішого обертання, ніж у звичайному режимі.

Схема ШИМ регуляторів на рис.2 аналогічна попередньої, але генератор, що задає, тут виконаний на операційному підсилювачі (ОУ) DA1. Цей ОУ функціонує як генератора імпульсів напруги трикутної форми з частотою повторення 500 Гц. Змінний резистор R7 дозволяє здійснювати плавне регулювання обертання.

На рис.3. представлена ​​дуже цікава схема регулятора. Цей ШИМ регуляторвиконаний на інтегральному таймер NE555. генератор, Що Задає, має частоту повторення 500 Гц. Тривалість імпульсів, отже, і частоту обертання ротора електродвигуна можна регулювати в діапазоні від 2 до 98 % періоду повторення. Вихід генератора ШИМ регулятора на таймері NE555підключений до підсилювача струму, виконаному на транзисторі VT1 і управляє власне електродвигуном М1.

Головним недоліком схем розглянутих вище є відсутність елементів стабілізації частоти обертання валу за зміни навантаження. А ось наступна схема, показана на рис.4, допоможе вирішити цю проблему.

Даний ШИМ регулятор, як і більшість аналогічних пристроїв, має генератор імпульсів напруги трикутної форми (частота повторення 2 кГц), що задає, виконаний на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, електронний ключ на транзисторі VT1, а також регулятор шпаруватості імпульсів а по суті частоти обертання електродвигуна - R6. Особливістю схеми є наявність позитивного зворотного зв'язку за допомогою резисторів R12, R11, діода VD1,конденсатора C2 і DA1.4, яка забезпечує постійну частоти обертання валу електродвигуна при зміні навантаження. При підключенні ШИМ регуляторадо конкретного електродвигуна за допомогою резистора R12 проводиться регулювання глибини ПОС, при якій не виникає коливань частоти обертання при збільшенні або зменшенні навантаження на вал двигуна.

Елементна база. У наведених у статті схемах можна використовувати такі аналоги деталей: транзистор КТ117А можна замінити на КТ117Б-Г або варіант на 2N2646; КТ817Б – КТ815, КТ805; мікросхему К140УД7 на К140УД6, або КР544УД1 ТL071, TL081; таймер NE555на С555, або КР1006ВІ1; мікросхеми TL074 на TL064, або TL084, LM324. Якщо необхідно підключити до ШІМ-регулятора більш потужне навантаження ключовий транзистор КТ817 необхідно замінити потужнішим польовим транзистором, як варіант, IRF3905 або подібним. Зазначений транзистор здатний пропускати струми до 50А.

Схема регулятора обертів двигуна постійного струму працює на принципах широтно-імпульсної модуляції та застосовується для зміни обертів двигуна постійного струму на 12 вольт. Регулювання частоти обертання валу двигуна за допомогою широтно-імпульсної модуляції дає більший ККД, ніж при застосуванні простої зміни постійної напруги, що подається на двигун, хоча ці схеми ми теж розглянемо

Регулятор обертів двигуна постійного струму схема на 12 вольт

Двигун підключений в ланцюг до польового транзистора який управляється широтно-імпульсною модуляцією таймері NE555, що здійснюється на мікросхемі, тому і схема вийшла такою простою.

ШИМ регулятор реалізований за допомогою звичайного генератора імпульсів на нестабільному мультивібраторі, що генерує імпульси з частотою проходження 50 Гц і побудованого на популярному таймері NE555. Сигнали, що надходять з мультивібратора, створюють поле зміщення на затворі польового транзистора. Тривалість позитивного імпульсу налаштовується змінним опором R2. Чим вище тривалість позитивного імпульсу польового транзистора, що надходить на затвор, тим більша потужність подається на електродвигун постійного струму. І навпаки чим менше тривалість імпульсу, тим слабше обертається електродвигун. Ця схема чудово працює від акумуляторної батареї на 12 вольт.

Регулювання оборотів двигуна постійного струму схема на 6 вольт

Швидкість 6-вольтового моторчика можна регулюється в межах 5-95%

Регулятор обертів двигуна на PIC-контролері

Регулювання оборотів у цій схемі досягається подачею на електромотор імпульсів напруги різної тривалості. Для цих цілей використовуються ШІМ (широтно-імпульсні модулятори). У разі широтно-импульсное регулювання забезпечується мікроконтролер PIC. Для керування швидкістю обертання двигуна використовуються дві кнопки SB1 та SB2, «Більше» та «Менше». Змінювати швидкість обертання можна лише за натиснутому тумблері «Пуск». Тривалість імпульсу у своїй змінюється, у відсотковому відношенні до періоду, від 30 — 100%.

Як стабілізатор напруги мікроконтролера PIC16F628A, використовується трививідний стабілізатор КР1158ЕН5В, що має низьке падіння напруга «вхід-вихід», всього близько 0,6В. Максимальна вхідна напруга – 30В. Все це дозволяє використовувати двигуни з напругою від 6В до 27В. У ролі силового ключа використовується складовий транзистор КТ829А, який бажано встановити на радіатор.

Пристрій зібрано на друкованій платі розмірами 61х52мм. Завантажити малюнок друкованої плати та файл прошивки можна за посиланням вище. (Дивися в архіві папку 027-el)

ШИМ регулятор обертів двигуна постійного струму

Ця саморобна схема може бути використана як регулятор швидкості для двигуна постійного струму 12 В з номінальним струмом до 5 А або як диммер для 12 В галогенних і світлодіодних ламп потужністю до 50 Вт. Управління йде за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) при частоті проходження імпульсів близько 200 Гц. Звичайно частоту можна за необхідності змінити, підібравши за максимальною стабільністю і ККД.

Більшість подібних конструкцій збирається за більш простою схемою. Тут же представляємо більш удосконалений варіант, який використовує таймер 7555, драйвер на біполярних транзисторах та потужний польовий MOSFET. Така схематика забезпечує покращене регулювання швидкості та працює у широкому діапазоні навантаження. Це дійсно дуже ефективна схема та вартість її деталей при покупці для самостійного складання досить низька.

Схема ШИМ регулятора для двигуна 12 В

У схемі використовується Таймер 7555 до створення змінної ширини імпульсів близько 200 Гц. Він управляє транзистором Q3 (через транзистори Q1 - Q2), який контролює швидкість електродвигуна або ламп освітлення.

Є багато застосувань для цієї схеми, які будуть їсти від 12 В: електродвигуни, вентилятори або лампи. Використовувати її можна в автомобілях, човнах та електротранспортних засобах, у моделях залізниць тощо.

Світлодіодні лампи на 12 В, наприклад LED стрічки, також можна сміливо підключати сюди. Всі знають, що світлодіодні лампи набагато ефективніші, ніж галогенні або розжарювання, вони прослужать набагато довше. А якщо треба - живіть ШІМ-контролер від 24 і більше вольт, тому що сама мікросхема з буферним каскадом мають стабілізатор живлення.

Регулятор швидкості двигуна змінного струму

ШИМ контролер на 12 вольт

Драйвер регулятора постійного струму напівмостовий

Схема регулятора оборотів міні-релі

Схеми та огляд регуляторів оборотів електродвигуна 220В

Для плавності збільшення та зменшення швидкості обертання валу існує спеціальний прилад – регулятор оборотів електродвигуна 220в. Стабільна експлуатація, відсутність перебоїв напруги, тривалий термін служби – переваги використання регулятора обертів двигуна на 220, 12 та 24 вольт.

• Для чого потрібний частотний перетворювач обертів
• Галузь застосування
• Вибираємо пристрій
• Пристрій ПЛ
• Види пристроїв
  • Прилад тріак
• • Процес пропорційних сигналів

Для чого потрібний частотний перетворювач обертів

Функція регулятора в інвертуванні напруги 12, 24 вольт, забезпечення плавності пуску та зупинки з використанням широтно-імпульсної модуляції.

Контролери оборотів входять до структури багатьох приладів, оскільки вони забезпечують точність електричного управління. Це дозволяє регулювати обороти у потрібну величину.

Галузь застосування

Регулятор обертів двигуна постійного струму використовується у багатьох промислових та побутових областях. Наприклад:

• опалювальний комплекс;
• приводи обладнання;
• зварювальний апарат;
• електричні печі;
• пилососи;
• швейні машини;
• пральні машини.

Вибираємо пристрій

Щоб підібрати ефективний регулятор необхідно враховувати характеристики приладу, особливості призначення.

1. Для колекторних електродвигунів поширені векторні контролери, але скалярні є надійнішими.
2. Важливим критерієм вибору є потужність. Вона повинна відповідати допустимою на використовуваному агрегаті. А краще перевищувати безпечну роботу системи.
3. Напруга має бути у допустимих широких діапазонах.
4. Основне призначення регулятора перетворювати частоту, тому цей аспект необхідно вибрати відповідно до технічних вимог.
5. Ще необхідно звернути увагу на термін служби, розміри, кількість входів.

Пристрій ПЛ

• двигун змінного струму; природний контролер;
• привід;
• Додаткові елементи.

Схема контролера обертів обертання двигуна 12 зображена на малюнку. Оберти регулюються за допомогою потенціометра. Якщо на вхід надходять імпульси із частотою 8 кГц, то напруга живлення буде 12 вольт.

Прилад може бути куплений у спеціалізованих точках продажу, а можна зробити самому.

Схема регулятора обертів обертання змінного струму

При пуску трифазного двигуна на всю потужність передається струм, дія повторюється близько 7 разів. Сила струму згинає обмотки двигуна, утворюється тепло протягом тривалого часу. Перетворювач є інвертор, що забезпечує перетворення енергії. Напруга надходить у регулятор, де відбувається випрямлення 220 вольт за допомогою діода, розташованого на вході. Потім відбувається фільтрація струму за допомогою 2 конденсатора. Утворюється ШІМ. Далі імпульсний сигнал передається від обмоток двигуна до певної синусоїди.

Існує універсальний пристрій 12в для безколекторних двигунів.

Для економії на платежах за електроенергію читачі радять «Економій енергії Electricity Saving Box». Щомісячні платежі стануть на 30-50% меншими, ніж були до використання економіка. Він прибирає реактивну складову з мережі, у результаті знижується навантаження і, як наслідок, струм споживання. Електроприлади споживають менше електроенергії, знижуються витрати на її оплату.

Схема складається з двох частин – логічної та силової. Мікроконтролер розташований на мікросхемі. Ця схема й у потужного двигуна. Унікальність регулятора полягає у застосуванні з різними видами двигунів. Живлення схем роздільне, драйверам ключів потрібне живлення 12В.

Види пристроїв

Прилад тріак

Пристрій симістр (тріак) використовується для регулювання освітлення, потужності нагрівальних елементів, швидкості обертання.

Схема контролера на симістор містить мінімум деталей, зображених на малюнку, де С1 - конденсатор, R1 - перший резистор, R2 - другий резистор.

За допомогою перетворювача регулюється потужність шляхом зміни часу відкритого симістора. Якщо він закритий, конденсатор заряджається за допомогою навантаження та резисторів. Один резистор контролює величину струму, а другий регулює швидкість заряду.

Коли конденсатор досягає граничного порогу напруги 12 або 24в, спрацьовує ключ. Симистр перетворюється на відкритий стан. При переході напруги через нуль, симистр замикається, далі конденсатор дає негативний заряд.

Перетворювачі на електронних ключах

Поширені регулятор тиристор, що мають просту схему роботи.

Тиристор працює в мережі змінного струму.

Окремим видом є стабілізатор напруги змінного струму. Стабілізатор містить трансформатор із численними обмотками.

Схема стабілізатора постійного струму

Зарядний пристрій 24 вольт на тиристорі

До джерела напруги 24 вольт. Принцип дії полягають у заряді конденсатора і замкненому тиристорі, а при досягненні конденсатором напруги тиристор посилає струм на навантаження.

Процес пропорційних сигналів

Сигнали, що надходять на вхід системи, утворюють зворотний зв'язок. Докладніше розглянемо за допомогою мікросхеми.

Мікросхема TDA 1085

Мікросхема TDA 1085, зображена вище, забезпечує керування електродвигуном 12в, 24в зворотним зв'язком без втрат потужності. Обов'язковим є зміст таходатчика, що забезпечує зворотний зв'язок двигуна із платою регулювання. Сигнал стаходача йде на мікросхему, яка передає силовим елементам завдання – додати напругу на мотор. При навантаженні на вал плата додає напругу, а потужність збільшується. Відпускаючи вал, напруга зменшується. Оберти будуть постійними, а силовий момент не зміниться. Частота керується у великому діапазоні. Такий двигун 12, 24 вольт встановлюється у пральні машини.

Своїми руками можна зробити прилад для гриндера, токарного верстата по дереву, точила, бетономішалки, соломорізки, газонокосарки, дровокола та багато іншого.

Промислові регулятори, що складаються з контролерів 12, 24 вольт, заливаються смолою, тому не підлягають ремонту. Тому часто виготовляється прилад 12в самостійно. Нескладний варіант із використанням мікросхеми U2008B. У регуляторі використовується зворотний зв'язок струму або плавний пуск. У разі використання останнього необхідні елементи C1, R4 перемичка X1 не потрібна, а при зворотному зв'язку навпаки.

Під час збирання регулятора правильно вибирати резистор. Так як при великому резистори, на старті можуть бути ривки, а при маленькому резистори компенсація буде недостатньою.

Важливо! При регулюванні контролера потужності слід пам'ятати, що всі деталі пристрою підключені до мережі змінного струму, тому необхідно дотримуватися заходів безпеки!

Регулятори оборотів обертання однофазних і трифазних двигунів 24, 12 вольт є функціональним і цінним пристроєм, як у побуті, так і в промисловості.

СХЕМА РЕГУЛЯТОРА ОБОРОТІВ ДВИГУНА

Регулятор для двигуна змінного струму

На основі потужного симістора BT138-600 можна зібрати схему регулятора швидкості обертання двигуна змінного струму. Ця схема призначена для регулювання швидкості обертання електродвигунів свердлувальних машин, вентиляторів, пилососів, болгарок та ін. Швидкість двигуна можна регулювати шляхом зміни опору потенціометра P1. Параметр P1 визначає фазу імпульсу, що запускає, який відкриває симистор. Схема також виконує функцію стабілізації, яка підтримує швидкість двигуна навіть за великого його навантаження.

Принципова схема регулятора електромотора змінного живлення

Наприклад, коли мотор свердлувального верстата гальмує через підвищений опір металу, ЕРС двигуна також зменшується. Це призводить до збільшення напруги R2-P1 і C3 викликаючи більш тривале відкривання симістора, і швидкість відповідно збільшується.

Регулятор для двигуна постійного струму

Найбільш простий та популярний метод регулювання швидкості обертання електродвигуна постійного струму заснований на використанні широтно-імпульсної модуляції ( ШИМ або PWM ). При цьому напруга живлення подається на двигун у вигляді імпульсів. Частота проходження імпульсів залишається постійною, які тривалість може змінюватися — так змінюється і швидкість (потужність).

Для генерації ШІМ сигналу можна взяти схему на основі мікросхеми NE555. Найпростіша схема регулятора обертів двигуна постійного струму показана на малюнку:

Принципова схема регулятора електромотора постійного живлення

Тут VT1 - польовий транзистор n-типу, здатний витримувати максимальний струм двигуна при заданій напрузі та навантаженні на валу. VCC1 від 5 до 16 В, VCC2 більше або дорівнює VCC1. Частоту ШИМ сигналу можна розрахувати за такою формулою:

де R1 у омах, C1 у фарадах.

При номіналах зазначених на схемі вище, частота ШІМ сигналу дорівнюватиме:

F = 1.44 / (50000 * 0.0000001) = 290 Гц.

Варто зазначити, що навіть сучасні пристрої, у тому числі й високій потужності управління, використовують у своїй основі саме такі схеми. Природно з використанням потужніших елементів, що витримують великі струми.

ШИМ - регулятори обертів двигунів на таймері 555

Широке застосування таймер 555 знаходить у пристроях регулювання, наприклад, ШИМ - регулятори обертів двигунів постійного струму.

Всі, хто колись користувався акумуляторним шуруповертом, напевно чули писк, що виходить зсередини. Це свистять обмотки двигуна під впливом імпульсної напруги, що породжується системою ШІМ.

Іншим способом регулювати обороти двигуна, підключеного до акумулятора, просто непристойно, хоча цілком можливо. Наприклад, просто послідовно з двигуном підключити потужний реостат або використовувати регульований лінійний стабілізатор напруги з великим радіатором.

Варіант ШІМ-регулятора на основі таймера 555 показаний на малюнку 1.

Схема досить проста і базується на мультивібраторі, щоправда переробленому в генератор імпульсів з регульованою шпаруватістю, яка залежить від співвідношення швидкості заряду і розряду конденсатора C1.

Заряд конденсатора відбувається за ланцюгом: +12V, R1, D1, ліва частина резистора P1, C1, GND. А розряджається конденсатор ланцюга: верхня обкладка C1, права частина резистора P1, діод D2, виведення 7 таймера, нижня обкладка C1. Обертанням двигуна резистора P1 можна змінювати співвідношення опорів його лівої та правої частини, а отже час заряду і розряду конденсатора C1, і як наслідок шпаруватість імпульсів.

Малюнок 1. Схема ШІМ - регулятора на таймері 555

Схема ця настільки популярна, що випускається вже у вигляді набору, що показано на наступних малюнках.

Рисунок 2. Принципова схема набору ШІМ – регулятора.

Тут же показано часові діаграми, але, на жаль, не показано номіналів деталей. Їх можна підглянути малюнку 1, навіщо він, власне, тут і показаний. Замість біполярного транзистора TR1 без обробки схеми можна застосувати потужний польовий, що дозволить збільшити потужність навантаження.

До речі, на цій схемі з'явився ще один елемент – діод D4. Його призначення в тому, щоб запобігти розряду конденсатора C1, що задає час, через джерело живлення і навантаження - двигун. Тим самим досягається стабілізація роботи частоти ШІМ.

До речі, за допомогою подібних схем можна керувати не тільки оборотами двигуна постійного струму, але й просто активним навантаженням - лампою розжарювання або нагрівальним елементом.

Малюнок 3. Друкована плата набору ШІМ – регулятора.

Якщо докласти трохи праці, то цілком можливо таку відтворити, використовуючи одну з програм для малювання друкованих плат. Хоча, враховуючи нечисленність деталей, один екземпляр буде простіше зібрати навісним монтажем.

Малюнок 4. Зовнішній вигляд набору ШІМ – регулятора.

Щоправда, вже зібраний фірмовий набір виглядає досить симпатично.

Ось тут, можливо, хтось запитає: «Навантаження в цих регуляторах підключено між +12В та колектором вихідного транзистора. А як бути, наприклад, в автомобілі, адже там все вже підключено до маси, корпусу, автомобіля?»

Так, проти маси не попреш, тут можна лише рекомендувати перемістити транзисторний ключ у розрив "плюсового". дроти. Можливий варіант подібної схеми показаний малюнку 5.

На малюнку 6 показаний окремий вихідний каскад на транзисторі MOSFET. Стік транзистора підключений до +12В акумулятора, затвор просто «висить». в повітрі (що не рекомендується), в ланцюг початку включено навантаження, в нашому випадку лампочка. Такий малюнок показаний просто для пояснення, як MOSFET працює транзистор.

Для того, щоб відкрити MOSFET транзистор, достатньо відносно початку подати на затвор позитивну напругу. У цьому випадку лампочка запалиться в повний розжар і світитиме, доки транзистор не буде закритий.

На цьому малюнку найпростіше закрити транзистор, замкнувши коротко затвор з витоком. І таке замикання вручну для перевірки транзистора цілком придатне, але в реальній схемі, тим більше імпульсної доведеться додати ще кілька деталей, як показано на малюнку 5.

Як було сказано вище, для відкриття MOSFET транзистора необхідне додаткове джерело напруги. У нашій схемі його роль виконує конденсатор C1, який заряджається ланцюгом +12В, R2, VD1, C1, LA1, GND.

Щоб відкрити транзистор VT1, його затвор необхідно подати позитивну напругу від зарядженого конденсатора C2. Цілком очевидно, що це станеться лише при відкритому транзисторі VT2. А це можливе лише в тому випадку, якщо закритий транзистор оптрона OP1. Тоді позитивна напруга із плюсової обкладки конденсатора C2 через резистори R4 і R1 відкриє транзистор VT2.

У цей момент вхідний сигнал ШІМ повинен мати низький рівень і шунтувати світлодіод оптрона (таке включення світлодіодів часто називають інверсним), отже, світлодіод оптрона погашено, а транзистор закрито.

Щоб закрити вихідний транзистор, треба з'єднати його затвор із джерелом. У нашій схемі це станеться, коли відкриється транзистор VT3, а для цього потрібно відкрити вихідний транзистор оптрона OP1.

Сигнал ШІМ у цей час має високий рівень, тому світлодіод не шунтується і випромінює належні йому інфрачервоні промені, транзистор оптрона OP1 відкритий, що призводить до відключення навантаження - лампочки.

Як один із варіантів застосування подібної схеми в автомобілі, це денні ходові вогні. У цьому випадку автомобілісти претендують на користування лампами далекого світла, включеними повністю. Найчастіше ці конструкції на мікроконтролері. в інтернеті їх повно, але простіше зробити на таймері NE555.

j&;лектрик Іно — елек ротехніка та елек роніка, домо ня ав оматизація, l&;татті про будову та ремонт дома ній елек ропроводки, роk&; та багато іншого для елек риків і вдома них маl&;терів.

Ін ормація та навчальні ма єріали для по явних електриків.

Кейl&;и, приклад та ехнічні ре шення, обк&;ори цікавих електротехнічних новинок.

Вl&;я ін ормація на l&;айте j&;електрик Ін пропередано в оk&;накомних і поk&;навальних ялинках. За застосування цієї інормації адміністрація l'айту про відповідальність не немає. Сай може l&;отримати ма еріали 12+

Переп ятку ма єріалів l&;айту k&;заборонено.

При використанні електродвигуна в інструментах однією з серйозних проблем є регулювання швидкості їх обертання. Якщо швидкість недостатньо висока, то дія інструменту недостатньо ефективна.

Якщо ж вона зайво висока, це призводить не тільки до суттєвого перевитрати електричної енергії, але і до можливого перепалу інструменту. При надто високій швидкості обертання, робота інструменту може стати також менш передбачуваною. Як це виправити? Для цього прийнято використовувати спеціальний регулятор швидкості обертання.

Двигун для електроінструментів та побутової техніки зазвичай відноситься до одного з 2 основних типів:

1. Колекторні двигуни.
2. Асинхронні двигуни.

У минулому, друга із зазначених категорій мала найбільше поширення. Зараз, приблизно 85% двигунів, що використовуються в електричних інструментах, побутовій або кухонній техніці, належать до колекторного типу. Пояснюється це тим, що вони мають більший ступінь компактності, вони потужніші і процес керування ними простіший.

Дія будь-якого електродвигуна побудовано дуже простому принципі:якщо між полюсами магніту помістити прямокутну рамку, яка може обертатися навколо своєї осі, і пустити по ній постійний струм, то рамка повертатиметься. Напрямок обертання визначається відповідно до «правила правої руки».

Цю закономірність можна використовувати для колекторного двигуна.

Важливим моментом є підключення струму до цієї рамки.Оскільки вона обертається, для цього використовуються спеціальні контакти, що ковзають. Після того, як рамка повернеться на 180 градусів, струм цих контактів потече у зворотному напрямку. Таким чином, напрямок обертання залишиться тим самим. При цьому плавного обертання не вийде. Для досягнення такого ефекту прийнято використати кілька десятків рамок.

Пристрій

Колекторний двигун складається зазвичай з ротора (якоря), статора, щіток та тахогенератора:

1. Ротор- це частина, що обертається, статор - це зовнішній магніт.
2. Щітки, виготовлені з графіту- Це основна частина ковзаючих контактів, через яку на якір подається напруга.
3. Тахогенератор– це пристрій, який відстежує характеристики обертання. У разі порушення рівномірності руху, він коригує напругу, що надходить у двигун, тим самим роблячи його більш плавним.
4. Статорможе містити не один магніт, а, наприклад, 2 (2 пари полюсів). Також замість статичних магнітів тут можуть бути використані і котушки електромагнітів. Працювати такий двигун може як від постійного, так і від змінного струму.

Простота регулювання швидкості колекторного двигуна визначається тим, що швидкість обертання безпосередньо залежить від величини поданої напруги.

Крім цього, важливою особливістю є те, що вісь обертання безпосередньо можна приєднувати до інструменти, що обертається без використання проміжних механізмів.

Якщо говорити про їхню класифікацію, то можна говорити про:

1. Колекторні двигунипостійного струму.
2. Колекторні двигунизмінного струму.

У цьому випадку йдеться про те, яким саме струмом відбувається живлення електродвигунів.

Класифікація може бути зроблена також і за принципом збудження двигуна. У пристрої колекторного двигуна електричне живлення подається і на ротор і на статор двигуна (якщо в ньому використовуються електромагніти).

Різниця полягає в тому, як організовано ці підключення.

Тут прийнято розрізняти:

• Паралельне збудження.
• Послідовне збудження.
• Паралельно-послідовне збудження.

Регулювання

Тепер розповімо про те, як можна регулювати оберти колекторних двигунів. У зв'язку з тим, що швидкість обертання мотора просто залежить від величини напруги, що подається, то будь-які засоби регулювання, які здатні виконувати цю функцію для цього цілком придатні.

Перерахуємо кілька варіантів для прикладу:

1. Автотрансформатор лабораторний(Латр).
2. Заводські плати регулювання, що використовуються в побутових приладах (можна використовувати зокрема ті, що застосовуються в міксерах або пилососах).
3. Кнопки, що використовуються в електроінструментах конструкції.
4. Побутові регуляториосвітлення з плавною дією.

Однак, усі вищеперелічені способи мають дуже важливу ваду. Разом із зменшенням оборотів одночасно зменшується і потужність роботи мотора. У деяких випадках його можна зупинити навіть просто рукою. У деяких випадках, це може бути прийнятно, але здебільшого це серйозна перешкода.

Хорошим варіантом є регулювання оборотів за допомогою використання тахогенератора.Його зазвичай встановлюють заводі. При відхиленнях у швидкості обертання мотора, через мотор передається вже відкориговане електроживлення, що відповідає необхідної швидкості обертання. Якщо в цю схему вбудувати регулювання обертання двигуна, то втрати потужності тут відбуватися не буде.

Як це виглядає конструктивно? Найбільш поширені реостатне регулювання обертання, і зроблене на основі використання напівпровідників.

У першому випадку, мова йде про змінний опір з механічним регулюванням. Вона послідовно підключається до колекторного електродвигуна. Недоліком є ​​додаткове виділення тепла та додаткова витрата ресурсу акумулятора. При такому способі регулювання відбувається втрата потужності обертання мотора. Є дешевим рішенням. Не застосовується для досить потужних двигунів із згаданих причин.

У другому випадку, при використанні напівпровідників відбувається управління мотором шляхом подачі певних імпульсів. Схема може змінювати тривалість таких імпульсів, що змінює швидкість обертання без втрати потужності.

Як виготовити своїми руками?

Існують різні варіанти схем регулювання. Наведемо один із них докладніше.

Ось схема його роботи:

Спочатку цей пристрій був розроблений для регулювання колекторного двигуна на електротранспорті. Йшлося про таке, де напруга живлення становить 24 В, але ця конструкція може бути застосована і для інших двигунів.

Слабким місцем схеми, яке було визначено під час випробувань її роботи, є погана придатність при дуже високих значеннях сили струму.

Це з деяким уповільненням роботи транзисторних елементів схеми.

Рекомендується, щоб струм складав не більше 70 А. У цій схемі немає захисту за струмом та температурою, тому рекомендується вбудувати амперметр і контролювати силу струму візуально. Частота комутації становитиме 5 кГц, вона визначається конденсатором C2 ємністю 20 нф.

При зміні сили струму, ця частота може змінюватися між 3 і 5 кГц. Змінний резистор R2 служить регулювання струму. При використанні електродвигуна у побутових умовах рекомендується використовувати регулятор стандартного типу.

При цьому рекомендується підібрати величину R1 таким чином, щоб правильно налаштувати роботу регулятора. З виходу мікросхеми, що керує імпульс надходить на двотактний підсилювач на транзисторах КТ815 і КТ816, далі йде вже на транзистори.

Друкована плата має розмір 50 на 50 мм і виготовляється з одностороннього склотекстоліту:

Робота пристрою за відсутності такого діода може призвести до поломки внаслідок можливого перегріву.При цьому діод потрібно буде помістити на тепловідведення. Для цього можна скористатися металевою пластиною, яка має площу 30 см2.

Регулюючі ключі працюють так, що втрати потужності на них досить малі. УУ оригінальній схемі, був використаний стандартний комп'ютерний вентилятор. Для його підключення використовувався обмежувальний опір 100 Ом та напруга живлення 24 Ст.

Зібраний пристрій виглядає так:

При виготовленні силового блоку (на нижньому малюнку), дроти повинні бути приєднані таким чином, щоб було мінімум вигинів тих провідників, по яких проходять великі струми. Ми бачимо, що виготовлення такого приладу потребує певних професійних знань та навичок. Можливо, в деяких випадках є сенс скористатися покупним пристроєм.

Критерії вибору та вартість

Для того, щоб правильно вибрати найбільш відповідний тип регулятора, потрібно добре уявляти, які є різновиди таких пристроїв:

1. Різні типи керування.Може бути векторна чи скалярна система управління. Перші застосовуються частіше, а другі вважаються надійнішими.
2. Потужність регуляторамає відповідати максимально можливої ​​потужності двигуна.
3. за напругоюзручно вибирати пристрій, що має найбільш універсальні властивості.
4. Характеристики за частотою.Регулятор, який вам підходить, повинен відповідати найвищій частоті, яку використовує двигун.
5. Інші характеристики.Тут йдеться про величину гарантійного терміну, розміри та інші характеристики.

Залежно від призначення та споживчих властивостей, ціни на регулятори можуть суттєво відрізнятися.

Здебільшого вони знаходяться в діапазоні приблизно від 3,5 тисячі рублів до 9 тисяч:

1. Регулятор оборотів KA-18 ESCпризначений для моделей масштабу 1:10. Коштує 6890 рублів.
2. Регулятор обертів MEGAколекторний (вологозахищений). Коштує 3605 рублів.
3. Регулятор обертів для моделей LaTrax 1:18.Його вартість 5690 рублів.

Здійснювати регулювання швидкості обертання валу колекторного електродвигуна, що має малу потужність, можна послідовно приєднуючи в електроланцюг його живлення . Але цей варіант створює дуже низький ККД, до того ж відсутня можливість здійснювати плавну зміну швидкості обертання.

Основне, що цей спосіб часом призводить до повної зупинки електродвигуна за низької напруги живлення. Регулятор обертів електродвигуна постійного струму, описані у цій статті, немає цих недоліків. Дані схеми можна з успіхом застосовувати і для зміни яскравості світіння ламп розжарювання на 12 вольт.

Опис 4 схем регуляторів обертів електродвигуна

Перша схема

Змінюють швидкість обертання змінним резистором R5, який змінює тривалість імпульсів. Так як, амплітуда ШІМ імпульсів постійна і дорівнює напрузі живлення електродвигуна, він ніколи не зупиняється навіть при дуже малій швидкості обертання.

Друга схема

Вона схожа з попередньою, але в ролі генератора, що задає, застосований операційний підсилювач DA1 (К140УД7).

Цей ОУ функціонує як генератор напруги, що виробляє імпульси трикутної форми і має частоту 500 Гц. Змінним резистором R7 виставляють частоту обертання електродвигуна.

Третя схема

Вона своєрідна, побудована на . генератор, Що Задає, діє з частотою 500 Гц. Ширина імпульсів, а отже, і частоту обертання двигуна можна змінювати від 2% до 98%.

Слабким місцем у всіх вищенаведених схемах є, що в них немає елемента стабілізації частоти обертання при збільшенні або зменшенні навантаження на валу двигуна постійного струму. Вирішити цю проблему можна за допомогою наступної схеми:

Як і більшість схожих регуляторів, схема цього регулятора має генератор напруги, що задає, що виробляє імпульси трикутної форми, частота яких 2 кГц. Вся специфіка схеми - наявність позитивного зворотного зв'язку (ПОС) крізь елементи R12, R11, VD1, C2, DA1.4, що стабілізує частоту обертання валу електродвигуна зі збільшенням або зменшенням навантаження.

При налагодженні схеми з певним двигуном опором R12 вибирають таку глибину ПОС, при якій ще не трапляються автоколивання частоти обертання при зміні навантаження.

Деталі регуляторів обертання електродвигунів

У цих схемах можна застосувати такі заміни радіодеталей: транзистор КТ817Б - КТ815, КТ805; КТ117А можна змінити КТ117Б-Г або 2N2646; Операційний підсилювач К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 - С555, КР1006ВІ1; мікросхему TL074 - TL064, TL084, LM324.

При використанні більш потужного навантаження ключовий транзистор КТ817 можна поміняти потужним польовим транзистором, наприклад, IRF3905 або йому подібний.

Потрібно було зробити регулятор швидкості для пропелера. Щоб дим від паяльника здувати, та морду обличчя вентилювати. Ну і, для приколу, укласти все у мінімальну вартість. Найпростіше малопотужний двигун постійного струму, звичайно, регулювати змінним резистором, але знайти різюк на такий малий номінал, та ще потрібної потужності це треба сильно постаратися, та й коштуватиме він явно не десять карбованців. Тому наш вибір ШІМ+MOSFET.

Ключ я взяв IRF630. Чому саме цей MOSFET? Та просто в мене їх звідкись завелося штук десять. Ось і застосовую, то можна поставити що-небудь менш габаритне і малопотужне. Т.к. Струм тут навряд чи буде більше ампера, а IRF630здатний протягнути крізь себе під 9А. Зате можна буде зробити цілий каскад із вентиляторів, під'єднавши їх до однієї крутилки — потужності вистачить:)

Тепер настав час подумати про те, чим ми робитимемо ШИМ. Відразу напрошується думка мікроконтролером. Взяти якийсь Tiny12 і зробити на ньому. Думку я цю відкинув миттєво.

1. Витрачати таку цінну і дорогу деталь на якийсь вентилятор мені западло. Я для мікроконтролера цікавіше завдання знайду
2. Ще софт під це писати, подвійно западло.
3. Напруга живлення там 12 вольт, знижувати його для живлення МК до 5 вольт це взагалі вже ліниво
4. IRF630не відкриється від 5 вольт, тому тут довелося б ще транзистор ставити, щоб він подавав високий потенціал на затвор польовика. Нафіг нафіг.

Залишається аналогова схема. А що, теж непогано. Налагодження не вимагає, ми ж не високоточний девайс робимо. Деталі також мінімальні. Потрібно тільки прикинути на чому робити.

Операційні підсилювачі можна відкинути одразу. Справа в тому, що у ОУ загального призначення вже після 8-10кГц, як правило, гранична вихідна напругапочинає різко завалюватись, а нам треба полівик дригати. Та ще на надзвуковій частоті, щоб не пищало.

ОУ позбавлені такого недоліку коштують стільки, що на ці гроші можна з десяток найкрутіших мікроконтролерів купити. У топку!

Залишаються компаратори, вони не мають здатність операційника плавно змінювати вихідну напругу, можуть тільки порівнювати дві напруги і замикати вихідний транзистор за підсумками порівняння, але роблять це швидко і без завалу характеристики. Пошарив по засіках і компараторів не знайшов. Засідка! Точніше був LM339але він був у великому корпусі, а впаювати мікросхему більше ніж на 8 ніг на таке просте завдання мені релігія не дозволяє. У лабаз тягнутися теж було влом. Що робити?

І тут я згадав про таку чудову річ як аналоговий таймер - NE555. Являє собою своєрідний генератор, де можна комбінацією резисторів і конденсатором задавати частоту, а також тривалість імпульсу та паузи. Скільки на цьому таймері різної хріні зробили, за його більш ніж тридцятирічну історію… Досі ця мікросхема, незважаючи на поважний вік, штампується мільйонними тиражами і є практично в кожному лабазі за лічені рублі. У нас, наприклад, він коштує близько 5 карбованців. Пірився по засіках і знайшов пару штук. О! Щас і зробимо.

Як це працює
Якщо не глибоко вникати в структуру таймера 555, то нескладно. Грубо кажучи, таймер стежить за напругою на конденсаторі С1, що знімає з виводу THR(THRESHOLD - поріг). Як воно досягне максимуму (кондер заряджений), так відкривається внутрішній транзистор. Який замикає висновок DIS(DISCHARGE – розряд) на землю. При цьому на виході OUTутворюється логічний нуль. Конденсатор починає розряджатися через DISі коли напруга на ньому дорівнюватиме нулю (повний розряд) система перекинеться в протилежний стан - на виході 1, транзистор закритий. Конденсатор починає знову заряджатися і повторюється знову.
Заряд конденсатора С1 йде шляхом: « R4->верхнє плече R1 ->D2«, а розряд шляхом: D1 -> нижнє плече R1 -> DIS. Коли ми крутимо змінний резистор R1, то у нас змінюються співвідношення опорів верхнього і нижнього плеча. Що відповідно змінює відношення довжини імпульсу до паузи.
Частота визначається в основному конденсатором С1 і ще трохи залежить від величини опору R1.
Резистор R3 забезпечує підтяжку виходу до високого рівня - так там вихід з відкритим колектором. Який неспроможний самостійно виставити високий рівень.

Діоди можна ставити будь-які абсолютно, кондер приблизно такого номіналу, відхилення в межах одного порядку не впливають особливо на якість роботи. На 4.7 нанофарадах, поставлених у С1, наприклад, частота знижується до 18кГц, але її майже не чути, мабуть слух у мене вже не ідеальний:(

Покопався в засіках, яка сама розраховує параметри роботи таймера NE555 і зібрав схему звідти, для астабільного режиму з коефіцієнтом заповнення менше 50%, та вкрутив там замість R1 та R2 змінний резистор, яким у мене змінювалася шпаруватість вихідного сигналу. Потрібно лише звернути увагу на те, що вихід DIS (DISCHARGE) через внутрішній ключ таймера підключений на землю, тому не можна було його садити безпосередньо до потенціометра, т.к. при закручуванні регулятора в крайнє положення цей висновок сідав би на Vcc. А коли транзистор відкриється, то буде натуральне КЗ та таймер із гарним пшиком випустить чарівний дим, на якому, як відомо, працює вся електроніка. Як тільки дим залишає мікросхему, вона перестає працювати. Ось так то. Тому беремо та додаємо ще один резистор на один кілоом. Погоди у регулюванні він не зробить, а від перегорання захистить.

Сказано зроблено. Витруїв плату, впаяв компоненти:

Знизу просто.
Ось і печатку додаю, у рідному Sprint Layout.

А це напруга на движку. Видно невеликий перехідний процес. Потрібно кондерчик поставити в паралель на підлогу мікрофаради і його згладить.

Як видно, частота пливе — воно і зрозуміло, адже у нас частота роботи залежить від резисторів і конденсатора, а якщо вони змінюються, то й частота спливає, але це не біда. У всьому діапазоні регулювання вона жодного разу не влазить у чутний діапазон. А вся конструкція обійшлася в 35 рублів, крім корпусу. Так що – Profit!