Стабилизатор скорости вращения электродвигателей типов ДПР, ДПМ и других. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Довольно часто в различных устройствах механики, автоматики требуется очень точно стабилизировать скорость вращения электродвигателя (ЭД) постоянного тока. Большинство устройств, которые можно найти в литературе, предлагают стабилизацию скорости вращения ЭД за счет изменения потребляемого им тока во время возрастания нагрузки на валу. При этом последовательно с ЭД включают сопротивление. Это допустимо, если мощность ЭД невелика. Если же ЭД более мощный и потребляемый им ток свыше 1 А, то потери на резисторе будут велики. К тому же подобная схема стабилизирует скорость в нешироких пределах изменения нагрузки на валу.

Предлагаемый мной стабилизатор скорости ЭД постоянного тока не имеет вышеперечисленных недостатков и способен с очень высокой точностью поддерживать скорость на валу ЭД. Он позволяет подключать ЭД с различным напряжением питания и потребляемой мощностью. Подобная стабилизация обеспечивается обратной связью с датчиком, расположенным на валу ЭД, а также тем, что при возрастании нагрузки на валу схема увеличивает напряжение на ЭД вплоть до максимального, а при увеличении скорости ЭД (по какой-либо причине) напряжение на нем уменьшается. Таким образом происходит колебательный процесс, в результате которого устанавливается оптимальное напряжение на ЭД при определенной нагрузке. Стабилизатор использовался с ЭД польского производства мощностью около 30 Вт (не знаю его названия), а также с ЭД типа ДЛМ-30 и в обоих случаях показал хорошие результаты.

Принципиальная схема стабилизатора скорости показана на рис.1. Основой ее служит микросхема КР1108ПП1А, включенная в режиме цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

(нажмите для увеличения)

Сигнал с датчика частоты вращения (рис.2) поступает через формирователь стабильных импульсов, выполненный на микросхеме DD1.1, на вход ЦАП.

На выходе ЦАП (вывод 13 DA1) получается напряжение пилообразной формы, амплитуда которого тем выше, чем выше частота на входе DA1. Это напряжение понижается в три раза, сглаживается цепочкой R6, R7, C7 и поступает на прямой вход ОУ DA2. На инвертирующий вход ОУ поступает образцовое напряжение, снимаемое с делителя на резисторах R8, R9, R10 и стабилизатора DA5. Образцовое напряжение сравнивается с напряжением, поступающим от ЦАП DA1. Если входное напряжение ОУ меньше образцового, то на выходе последнего устанавливается низкий уровень, который через диод VD1 (защищающий транзистор VT1 от отрицательного напряжения) поступает на транзистор VT1. Транзистор остается закрытым, и ток резистора R13 через сглаживающую цепочку R3, C8 открывает транзисторы VT2, VT3. К ЭД прикладывается максимальное напряжение, и он начинает вращаться.

По мере разгона ЭД увеличивается частота сигнала с датчика и соответственно входное напряжение на прямом входе ОУ. Как только оно сравняется с образцовым, на выходе ОУ установится высокий уровень и транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 начнут закрываться по мере зарядки конденсатора С8. Скорость ЭД уменьшится. В результате получается убывающий колебательный процесс (длительностью примерно 0,5 с, зависящий от емкости конденсатора С8), по окончании которого скорость ЭД установится такой, при которой частота вращения дает возможность получить на прямом входе ОУ напряжение, равное образцовому. На выходе ОУ в процессе работы устанавливается определенная скважность импульсов, изменяющаяся в зависимости от скорости вращения и нагрузки на валу ЭД. Эти импульсы сглаживаются конденсатором С8. В принципе их можно и не сглаживать, но работа ЭД с изменяющимся напряжением на нем, а не скважностью мне показалась более предпочтительной.

Схема питается нестабилизированным напряжением ~20 В и стабилизированным +30 В относительно общего провода. Напряжение +30 В можно изменять в очень широких пределах, необходимых для используемого типа ЭД. Если оно должно превышать максимально допустимое входное напряжение стабилизатора DA3 и транзисторов VT1-VT3, то необходимо заменить транзисторы другими (с более допустимым напряжением коллектор-эмиттер), а DA3 запитать от отдельного нестабилизированного источника +20 В.

Датчиком частоты вращения служит диск из непрозрачного материала (очень удобно сделать его из текстолита), в котором просверлены 30-60 отверстий по кругу (рис.3).

Диск закрепляют на валу ЭД. Схема, показанная на рис.2, преобразует вращение диска в импульсы прямоугольной формы. Если использовать диск с 60 отверстиями, то к выходу датчика можно подключить частотомер с временем измерения 1 с. Он будет показывать скорость вращения в оборотах в минуту.

Печатная плата показана на рис.4. На ней расположены все элементы с рис.1, кроме транзистора VT3 и потенциометра R9.

Неиспользованные выводымикросхемы DD1 подключены к "земле" и источнику питания (на схеме не показаны). Транзистор VT3 должен располагаться на радиаторе, площадь поверхности которого выбирают в зависимости от мощности ЭД. При использовании ЭД типа ДПМ-30 я применил пластину из алюминия размерами 50Ч100 мм, изогнутую буквой П. Постоянные резисторы и конденсаторы - планарные типоразмера 1206 (кроме резисторов R8, R10 типа С3-23 или МЛТ-0,125). Электролитические конденсаторы типа К50-35. Подстроечный резистор типа СП-16в или другой, подходящий по размерам.

Резистор R9 желательно использовать типа СП5-35а, хотя можно и любой другой. В качестве стабилизатора напряжения я использовал схему, описанную в журнале "Радио" 2/1981, с.44-46. В качестве датчика (см. рис.2) можно использовать любую другую схему, выдающую на выходе импульсы амплитудой 12...15 В.

Для настройки схемы вместо резисторов R8, R10 удобно установить два подстроечных резистора. Вначале их устанавливают на минимальное сопротивление. Движок резистора R9 устанавливают в нижнее (по схеме) положение, а сопротивление R5 выбирают максимальным. Подключив ЭД, вращают регулятор R9, увеличивая скорость вращения. При этом нужно контролировать напряжение на выводе 13 DA1 при помощи вольтметра. Если напряжение на нем достигнет 10 В, а скорость вращения ЭД еще недостаточна, то уменьшают сопротивление R5 с таким расчетом, чтобы при максимальной скорости вращения вала ЭД напряжение на выводе 13 DA1 равнялось 10...10,5 В. Затем при помощи резисторов R8 и R10 устанавливают соответственно максимальный и минимальный пределы, регулируемые резистором R9. После этого замеряют сопротивления R8, R10 и заменяют их постоянными. На этом настройка закончена.

Детали. Вместо микросхемы КР1108ПП1А можно использовать КР1108ПП1Б. ОУ КР140УД6 можно заменить любым другим, например КР140УД7, КР544УД1. Стабилизатор напряжения КР142ЕН8Е можно заменить КР142ЕН8В; 79L15 - КР1168ЕН15, 78L05 - КР1170ЕН5, КР1157ЕН502.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить К561ЛЕ5. В схеме датчика (см. рис.2) вместо микросхемы К561ТЛ1 можно использовать К561ЛА7, К561ЛЕ5 (при этом желательно включить три их инвертора последовательно).

Автор: И.А. Коротков

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Флуоресцентные датчики укажут на органические загрязнители воды 03.10.2016 Исследовательская группа Гонконгского университета науки и технологии разработала флуоресцентные датчики, способные обнаруживать ряд органических загрязнителей в воде. Современные методы, используемые для обнаружения летучих органических соединений в воде, таких как ксилолы, отнимает много времени и требует сложного оборудования. Новая методика, основанная на флуоресцентных нанолистах, может изменить это. Новые д датчики полагаются на гидрофильные молекулы циклодекстрина, привязанные к флуоресцентных группам tetraphenylethene. При добавлении к водному раствору, эти структуры самостоятельно собираются в наноскопические многослойные листы толщиной около 4 нм. Два слоя циклодекстрина окружают начинку из tetraphenylethene. Хотя внешний слой круговых молекул циклодекстрина является гидрофильным, они имеют гидрофобные внутренние полости. Эти полости собирают и направляют летучие органические молекулы к слою tetraphenylethene. После того, как загрязняющие вещества попадают на соединение, происходит флуоресценция. Эксперты в этой области говорят, что работа китайской команды обеспечивает очень хороший пример применения твердотельной флуоресценции в развитии современных оптических датчиков. Флуоресцентные нанолисты чрезвычайно чувствительны к ароматическим ксилолам с пределом обнаружения 5 мкг/л, говорят изобретатели. Чувствительность может быть результатом размера углеводородов. Другие поллютанты, такие как гексан, ацетон и метанол, также обнаруживаются датчиками, но не так эффективно, как ксилолы. Исследователи продолжают разрабатывать детекторы для различных загрязнителей.

Другие интересные новости:

▪ Самовосстанавливающийся материал высокой прочности

▪ Транзистор с затвором 0,34-нм

▪ Полезные свойства моркови для кожи и организма

▪ Перец чили помогает худеть

▪ Микросхемы высоковольтных DC-DC-преобразователей напряжения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Жизнь замечательных физиков. Подборка статей

▪ статья Видеосъемка с имитацией под кино. Искусство видео

▪ статья Откуда у улиток их раковины? Подробный ответ

▪ статья Валериана лекарственная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Безотказная электронная зажигалка для газовой плиты. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Фокус с кольцом. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026