Το κύκλωμα DC MOTOR SPEED CONTROL είναι κυρίως ένα κύκλωμα PWM (Pulse Width Modulation) 555 IC που αναπτύχθηκε για τη λήψη μεταβλητής τάσης έναντι σταθερής τάσης. Η μέθοδος PWM εξηγείται εδώ. Εξετάστε ένα απλό κύκλωμα όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Εάν πατηθεί το κουμπί εάν το σχήμα, τότε ο κινητήρας θα αρχίσει να περιστρέφεται και θα είναι σε κίνηση μέχρι να πατηθεί το κουμπί. Αυτή η πίεση είναι συνεχής και αντιπροσωπεύεται στο πρώτο κύμα του σχήματος. Εάν, για μια περίπτωση, το κουμπί θεωρήματος πατηθεί για 8ms και ανοίξει για 2ms σε έναν κύκλο 10ms, κατά τη διάρκεια αυτής της περίπτωσης ο κινητήρας δεν θα βιώσει την πλήρη τάση μπαταρίας 9V καθώς το κουμπί πατάται μόνο για 8ms, έτσι η τάση τερματικού RMS ο κινητήρας θα είναι περίπου 7V. Λόγω αυτής της μειωμένης τάσης RMS ο κινητήρας θα περιστραφεί αλλά με μειωμένη ταχύτητα. Τώρα ο μέσος όρος ενεργοποίησης για περίοδο 10ms = Χρόνος ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ / (Χρόνος ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ + Χρόνος απενεργοποίησης), αυτό ονομάζεται κύκλος λειτουργίας και είναι 80% (8 / (8 + 2)).
Σε δεύτερη και τρίτη περίπτωση, το κουμπί πατάται ακόμη λιγότερο χρόνο σε σύγκριση με την πρώτη περίπτωση. Εξαιτίας αυτού, η τάση τερματικού RMS στους ακροδέκτες κινητήρα μειώνεται ακόμη περισσότερο. Λόγω αυτής της μειωμένης τάσης, η ταχύτητα του κινητήρα μειώνεται ακόμη περισσότερο. Αυτή η μείωση της ταχύτητας με συνεχή κύκλο λειτουργίας συμβαίνει μέχρι ένα σημείο, όπου η τάση του ακροδέκτη του κινητήρα δεν θα είναι αρκετή για την περιστροφή του κινητήρα.
Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το PWM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μεταβολή της ταχύτητας του κινητήρα.
Πριν προχωρήσουμε περαιτέρω, πρέπει να συζητήσουμε το H-BRIDGE. Τώρα αυτό το κύκλωμα έχει κυρίως δύο λειτουργίες, πρώτον είναι να οδηγήσει έναν κινητήρα DC από σήματα ελέγχου χαμηλής ισχύος και το άλλο είναι να αλλάξει την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα DC.
Φιγούρα 1
Σχήμα 2
Σχήμα 3
Όλοι γνωρίζουμε ότι για έναν κινητήρα DC, για να αλλάξουμε την κατεύθυνση περιστροφής, πρέπει να αλλάξουμε τις πολικότητες της τάσης τροφοδοσίας του κινητήρα. Έτσι, για να αλλάξουμε τις πολικότητες χρησιμοποιούμε το H-Bridge. Τώρα στο παραπάνω σχήμα1 έχουμε διακόπτες Fours. Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, για την περιστροφή του κινητήρα Α1 και Α2 είναι κλειστά. Εξαιτίας αυτού, το ρεύμα ρέει μέσω του κινητήρα από δεξιά προς τα αριστερά, όπως φαίνεται στο 2 nd μέρος της Σχήμα 3. Προς το παρόν θεωρήστε ότι ο κινητήρας περιστρέφεται δεξιόστροφα. Τώρα, εάν οι διακόπτες A1 και A2 είναι ανοιχτοί, οι B1 και B2 είναι κλειστοί. Το ρεύμα μέσω του κινητήρα ροές από αριστερά προς τα δεξιά όπως φαίνεται στο 1 stμέρος του σχήματος3. Αυτή η κατεύθυνση ροής ρεύματος είναι αντίθετη από την πρώτη και έτσι βλέπουμε ένα αντίθετο δυναμικό στον ακροδέκτη του κινητήρα από το πρώτο, έτσι ο κινητήρας περιστρέφεται κατά το ρολόι. Έτσι λειτουργεί ένα H-BRIDGE. Ωστόσο, οι κινητήρες χαμηλής ισχύος μπορούν να κινηθούν από ένα H-BRIDGE IC L293D.
Το L293D είναι ένα H-BRIDGE IC που έχει σχεδιαστεί για την οδήγηση κινητήρων DC χαμηλής ισχύος και φαίνεται στην εικόνα. Αυτό το IC αποτελείται από δύο γέφυρες h και έτσι μπορεί να οδηγήσει δύο κινητήρες DC. Έτσι, αυτό το IC μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κίνηση κινητήρων ρομπότ από τα σήματα του μικροελεγκτή.
Τώρα, όπως συζητήθηκε προηγουμένως, αυτό το IC έχει τη δυνατότητα να αλλάξει την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα DC. Αυτό επιτυγχάνεται με τον έλεγχο των επιπέδων τάσης στα INPUT1 και INPUT2.
|
Ενεργοποίηση καρφίτσας |
Pin Pin 1 |
Καρφίτσα εισαγωγής 2 |
Κατεύθυνση κινητήρα |
|
Υψηλός |
Χαμηλός |
Υψηλός |
Στρίψτε δεξιά |
|
Υψηλός |
Υψηλός |
Χαμηλός |
Στρίψτε αριστερά |
|
Υψηλός |
Χαμηλός |
Χαμηλός |
Να σταματήσει |
|
Υψηλός |
Υψηλός |
Υψηλός |
Να σταματήσει |
Έτσι, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, για την περιστροφή δεξιόστροφα 2Α πρέπει να είναι υψηλή και 1Α πρέπει να είναι χαμηλή. Ομοίως για αριστερόστροφα 1Α πρέπει να είναι υψηλό και 2Α πρέπει να είναι χαμηλό.
Εξαρτήματα κυκλώματος
- + 9v τροφοδοτικό
- Μικρός κινητήρας DC
- 555 χρονόμετρο IC
- 1Κ, 100R αντιστάσεις
- L293D IC
- 100K -220K προκαθορισμένη ή κατσαρόλα
- IN4148 ή IN4047 x 2
- Πυκνωτής 10nF ή 22nF
- Διακόπτης
Διάγραμμα κυκλώματος
Το κύκλωμα συνδέεται σε ψωμί σύμφωνα με το διάγραμμα κυκλώματος ελέγχου ταχύτητας κινητήρα DC που φαίνεται παραπάνω. Το δοχείο εδώ χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα. Ο διακόπτης πρόκειται να αλλάξει την κατεύθυνση περιστροφής του κινητήρα. Ο πυκνωτής εδώ δεν πρέπει να έχει σταθερή τιμή. ο χρήστης μπορεί να πειραματιστεί με αυτό για ένα σωστό.
Εργαζόμενος
Όταν παρέχεται τροφοδοσία, το 555 TIMER παράγει σήμα PWM με αναλογία λειτουργίας με βάση την αναλογία αντίστασης δοχείου. Λόγω του δοχείου και του ζεύγους διόδων, εδώ ο πυκνωτής (που ενεργοποιεί την έξοδο) πρέπει να φορτίσει και να εκφορτώσει μέσω διαφορετικού συνόλου αντίστασης και εξαιτίας αυτού, ο πυκνωτής χρειάζεται διαφορετικό χρόνο φόρτισης και εκφόρτισης. Δεδομένου ότι η έξοδος θα είναι υψηλή όταν ο πυκνωτής φορτίζει και είναι χαμηλός όταν ο πυκνωτής εκφορτώνεται, έχουμε μια διαφορά στην υψηλή έξοδο και τους χαμηλούς χρόνους εξόδου, και έτσι το PWM.
Αυτό το PWM του χρονοδιακόπτη τροφοδοτείται στον πείρο σήματος της γέφυρας L239D h για τη μετάδοση του κινητήρα DC. Με την ποικίλη αναλογία PWM παίρνουμε ποικίλη τάση τερματικού RMS και έτσι την ταχύτητα. Για να αλλάξετε την κατεύθυνση περιστροφής, το PWM του χρονοδιακόπτη συνδέεται με τη δεύτερη ακίδα σήματος.