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:

Спасение коралловых рифов пересадкой доноров 10.12.2024

Ученые из Университета Бар-Илана предложили пересаживать фрагменты экосистемы здорового коралла на поврежденный. В результате здоровая экосистема помогает кораллу восстановиться. В новом исследовании был применен метод "пересадки экосистемы кораллового рифа". Он заключается в том, что со здорового рифа берется разнообразное сообщество организмов, в том числе беспозвоночных и микробов, выращивается на терракотовой плитке, а потом вместе с плиткой переносится на поврежденный риф. Эксперименты показали заметное улучшение здоровья кораллов: повысилась эффективность фотосинтеза и увеличилась популяция симбиотических водорослей. Результаты показали, что пересадка здоровой экосистемы может значительно повысить жизнестойкость и физиологические функции кораллов. Важным элементом эксперимента являются сами терракотовые плитки. Они повторяют сложную 3D-структуру природных коралловых рифов и обеспечивают удобную среду для разнообразных организмов. Ученые подробно описали проведенный эк ...>>

Разработана долговечная алмазная батарея 10.12.2024

Британские ученые построили уникальную батарею, способную работать тысячелетиями. Это устройство, получившее название алмазной батареи, основано на использовании радиоактивного изотопа углерода-14 и может стать революцией в мире энергетики. Принцип работы алмазной батареи схож с работой солнечных панелей, но с одной важной разницей: вместо света она использует радиоактивный распад углерода-14. Углерод-14 - это радиоактивный изотоп, известный по методу радиоуглеродного датирования, который широко применяется в археологии и геологии для определения возраста органических материалов. При распаде углерода-14 высвобождаются электроны, которые алмазная структура улавливает и преобразует в электрический ток. Этот процесс обеспечивает стабильное и долговечное производство энергии, так как период полураспада углерода-14 составляет около 5700 лет. Алмазная батарея обладает рядом значительных преимуществ: 1. Долговечность: Благодаря стабильности радиоактивного изотопа устройство способ ...>>

Влияние просмотра телевизора на размер мозга 09.12.2024

Продолжительный просмотр телевизора может негативно сказаться на здоровье мозга, снижая объем серого вещества - области, где сосредоточены нейроны, ответственные за обработку информации. Эти данные были получены в рамках исследования, проведенного командой ученых из Школы общественного здравоохранения Блумберга при Университете Джонса Хопкинса. Возглавлял проект Райан Догерти. Ученые анализировали данные крупного долгосрочного исследования "Развитие риска коронарных артерий у молодых взрослых" (CARDIA), начатого в 1985 году при поддержке Национального института сердца, легких и крови США. В исследовании участвовали более 5000 человек из четырех городов Соединенных Штатов, и его цель заключалась в изучении факторов, влияющих на здоровье на протяжении жизни. Один из аспектов, изученных в рамках CARDIA, был связан с привычками участников, включая время, проводимое перед экраном телевизора. Выяснилось, что те, кто смотрел телевизор более 1,4 часа в день, к 50 годам теряли около 0,5% ...>>

Случайная новость из Архива Употребление алкоголя обостряет чувство голода 18.01.2017 Ученые из Института Фрэнсиса Крика (Великобритания) выяснили, что человек может больше есть при опьянении не из-за снижения самоконтроля, а потому, что алкоголь запускает мозговые сигналы о необходимости подкрепиться. Соответствующий механизм показан в экспериментах на мышах, но исследователи считают, что аналогичный есть и у людей. Подопытных мышей поили алкоголем в течение трех дней в дозе, примерно эквивалентной полутора бутылкам вина для человека. Выяснилось, что алкоголь вызывал повышение активности в нейронах, называемых AGRP - эти клетки ответственны за ощущение голода. По факту мыши также ели больше, чем в обычных условиях. При повторном эксперименте ученые лекарственно заблокировали работу нейронов AGRP, и алкоголь не произвел наблюдаемого ранее эффекта, что доказывает их роль в обозначенном процессе. Таким образом, мало того, что сам алкоголь содержит много калорий, его употребление также способствует перееданию, причем часто речь идет не о самой здоровой пище, а в итоге - проблемы с лишним весом.

Другие интересные новости:

▪ Новый вид компьютерного спорта

▪ KnuPath - нейроморфный процессор военного назначения

▪ Интерактивные доски в московских школах

▪ Вакуумные жесткие диски

▪ Поезда на водороде

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта История техники, технологии, предметов вокруг нас. Подборка статей

▪ статья Ужасный век, ужасные сердца. Крылатое выражение

▪ статья С помощью чего можно лопать пузырчатую упаковку в бесконечном режиме? Подробный ответ

▪ статья Камыш лесной. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Магнитная петлевая антенна. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета и стакан. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024