3 circuitos simples do controlador de velocidade do motor DC explicados

Um circuito que permite ao usuário controlar linearmente a velocidade de um motor conectado girando um potenciômetro conectado é chamado de circuito controlador de velocidade do motor.

Aqui estão 3 circuitos controladores de velocidade fáceis de construir para motores DC, um com MOSFET IRF540, o segundo com IC 555 e o terceiro conceito com IC 556 com processamento de torque.

Projeto # 1: Controlador de velocidade do motor DC baseado em Mosfet

Um circuito controlador de velocidade do motor CC muito simples e fácil pode ser construído usando um único mosfet, um resistor e um pote, como mostrado abaixo:

Controle de velocidade do motor DC com mosfet simples com modo de drenagem comumUsando um seguidor de emissor BJT

controle de velocidade do motor usando o circuito seguidor de emissor BJTComo você pode ver, o mosfet foi projetado como seguidor de origem ou modo de drenagem comum. Para obter mais informações sobre essa configuração, consulte este post que discute uma versão do BJT; no entanto, o princípio de funcionamento ainda é o mesmo.

No projeto do controlador de motor CC acima, o ajuste do potenciômetro cria uma diferença de potencial variável no portão do mosfet, e o pino de origem do mosfet simplesmente segue o valor dessa diferença de potencial e ajusta a tensão para através do motor em conformidade.

Isso implica que a fonte sempre estará 4 ou 5V atrás da tensão da porta e variará para cima / baixo com essa diferença, apresentando uma tensão variável entre 2V e 7V através do motor.

Quando a tensão do portão é de cerca de 7V, o pino da fonte fornecerá um mínimo de 2V ao motor, causando uma volta muito lenta no motor, e 7V estarão disponíveis através do pino da fonte quando a configuração do potenciômetro gerar 12V completo através do portão Mosfet

Aqui podemos ver claramente que o alfinete da fonte mosfet parece estar “seguindo” a porta e, portanto, o nome do seguidor da fonte.

Isso acontece porque a diferença entre o portão e o pino da fonte do mosfet deve sempre estar em torno de 5V, para permitir que o mosfet se conduz de maneira ideal.

Independentemente disso, a configuração acima ajuda a impor um controle suave da velocidade no motor, e o design pode ser construído de forma relativamente barata.

Um BJT também pode ser usado no lugar do mosfet e, de fato, um BJT produziria uma faixa de controle mais alta de cerca de 1V a 12V através do motor.

Vídeo de demonstração

Quando se trata de controlar a velocidade do motor de maneira uniforme e eficiente, um controlador baseado em PWM se torna a escolha ideal. Aqui aprenderemos mais sobre um circuito simples para implementar esta operação.

Projeto # 2: Controle de Motor DC PWM com IC 555

O design de um simples controlador de velocidade do motor usando PWM pode ser entendido da seguinte maneira:
Inicialmente, quando o circuito é energizado, o pino de disparo está em uma posição lógica baixa, pois o capacitor C1 não está carregado.

As condições acima iniciam o ciclo de oscilação, fazendo com que a saída mude para um alto nível lógico.
O alto desempenho agora força o capacitor a carregar através de D2.

Ao atingir um nível de tensão que é 2/3 da fonte, pino nº 6, que é o limite para os disparadores de IC.
No momento, o pino n é ativado. ° 6, pino n. ° 3 e pino n. 7 retornam à lógica baixa.

Com o pino 3 baixo, C1 novamente começa a descarregar através de D1 e, quando a tensão em C1 cai abaixo do nível que é 1/3 da tensão de alimentação, os pinos 3 e 7 novamente eles ficam chapados, fazendo o ciclo continuar e se repetir.

É interessante notar que C1 possui duas rotas discretamente estabelecidas para o processo de carga e descarga através dos diodos D1, D2 e ​​através dos braços de resistência estabelecidos pelo barco, respectivamente.

Isso significa que a soma dos resistores encontrados por C1 durante o carregamento e descarregamento permanece a mesma, independentemente de como o canister esteja configurado; portanto, o comprimento de onda do pulso de saída é sempre o mesmo.

No entanto, como os períodos de carga ou descarga dependem do valor de resistência encontrado em suas rotas, o barco define discretamente esses períodos de acordo com suas configurações.

Como os períodos de carga e descarga estão diretamente conectados ao ciclo de trabalho de saída, ele varia de acordo com a configuração do potenciômetro, moldando os pulsos variáveis ​​de PWM esperados na saída.

O resultado médio da relação marca / intervalo resulta na saída PWM que, por sua vez, controla a velocidade CC do motor.

Os pulsos PWM são alimentados no portão por um mosfet que reage e controla a corrente do motor conectado em resposta à configuração do pote.

O nível de corrente através do motor decide sua velocidade e, portanto, implementa o efeito de controle através do barco.

A frequência da saída do IC pode ser calculada com a fórmula:

F = 1,44 (VR1 * C1)

O mosfet pode ser selecionado de acordo com o requisito ou a corrente de carregamento.

O diagrama de circuito proposto do controlador de velocidade do motor CC pode ser visto abaixo:

Controlador de velocidade do motor CC baseado em potenciômetro IC 555

Protótipo:

imagem prática do protótipo do controlador de velocidade do motor CCTeste de prova de vídeo:

No videoclipe acima, podemos ver como o design baseado em IC 555 é usado para controlar a velocidade de um motor CC. Como você pode ver, embora a lâmpada funcione perfeitamente em resposta a PWMs e varie em intensidade de baixo brilho a baixo máximo, o motor não.

O mecanismo inicialmente não responde a PWMs estreitos, mas começa com um empurrão depois que os PWMs são ajustados para larguras de pulso significativamente mais altas.

Isso não significa que o circuito esteja com problemas, é porque a armadura do motor DC é mantida firme entre um par de ímãs. Para iniciar uma partida, a armadura precisa pular sua rotação pelos dois pólos do ímã, o que não pode acontecer com um movimento lento e suave. Tem que começar com um empurrão.

Essa é exatamente a razão pela qual o motor requer inicialmente configurações mais altas para o PWM e, uma vez iniciada a rotação, a armadura ganha um pouco de energia cinética e agora é possível alcançar uma velocidade mais lenta através de PWMs mais estreitos.

Ainda assim, no entanto, conseguir rotação em um estado lento e pouco móvel pode ser impossível pela mesma razão explicada acima.

Fiz o possível para melhorar a resposta e obter o controle PWM mais lento possível, fazendo algumas modificações no primeiro diagrama, como mostrado abaixo:

Circuito de controle de motor CC pwm modificado  data-lazy-srcset=Dito isto, o motor pode mostrar melhor controle em níveis mais lentos se o motor estiver conectado ou amarrado com uma carga por meio de engrenagens ou sistema de polias.

Isso pode acontecer porque a carga atuará como um amortecedor e ajudará a fornecer movimento controlado durante ajustes de velocidade mais lenta.

Projeto nº 3: Uso do IC 556 para melhor controle de velocidade

A variação da velocidade do motor CC pode não parecer tão difícil e você pode encontrar muitos circuitos para isso.

No entanto, esses circuitos não garantem níveis de torque constantes em velocidades mais baixas do motor, tornando a operação bastante ineficiente.

Além disso, em velocidades muito baixas devido ao torque insuficiente, o motor tende a parar.

Outra desvantagem séria é que uma função de inversão do motor não está incluída nesses circuitos.

O circuito proposto está completamente livre das deficiências acima e é capaz de gerar e manter altos níveis de torque, mesmo nas velocidades mais baixas possíveis.

Operação em circuito

Antes de discutir o circuito controlador de motor PWM proposto, gostaríamos também de aprender a alternativa mais simples que não é tão eficiente. No entanto, isso pode ser considerado razoavelmente bom, desde que a carga no motor não seja alta e contanto que a velocidade não seja reduzida a níveis mínimos.

A figura mostra como um único 556 IC pode ser usado para controlar a velocidade de um motor conectado; não entraremos em detalhes; a única desvantagem notável dessa configuração é que o torque é diretamente proporcional à velocidade do motor.

Voltando ao projeto de circuito do controlador de velocidade de alto torque proposto, aqui usamos dois 555 ICs em vez de um ou melhor, um único IC 556 IC contendo dois 555 ICs em um pacote.

Diagrama de circuito

Principais características

Resumidamente, a proposta Controlador de motor DC inclui os seguintes recursos interessantes:

A velocidade pode variar continuamente de zero a máxima, sem parar.

O torque nunca é afetado pelos níveis de velocidade e permanece constante, mesmo em níveis mínimos de velocidade.

A rotação do motor pode ser invertida ou invertida em uma fração de segundo.

A velocidade é variável nos dois sentidos de rotação do motor.

Os dois 555 circuitos integrados eles são atribuídos com duas funções separadas. Uma seção é configurada como um multivibrador astável que gera relógios de onda quadrada de 100 Hz que são alimentados na seção 555 acima na embalagem.

A frequência acima é responsável por determinar a frequência do PWM.

O transistor BC 557 é usado como uma fonte de corrente constante que mantém o capacitor adjacente carregado em seu braço coletor.

Isso desenvolve uma tensão de dente de serra através do capacitor acima, que é comparada dentro do 556 IC com a tensão de amostra aplicada externamente na pinagem mostrada.

A tensão de amostra aplicada externamente pode ser derivada de um circuito simples de fonte de alimentação de tensão variável de 0-12V.

Essa tensão variável aplicada ao 556 IC é usada para variar o PWM dos pulsos na saída e, em última análise, é usada para a regulação da velocidade do motor conectado.

O interruptor S1 é usado para reverter instantaneamente a direção do motor quando necessário.

Lista de peças

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 ohms,
  • R7, R8, R9, R10 = 470 ohms,
  • C1 = 0,1uF,
  • C2, C3 = 0,01uF,
  • C4 = 1uF / 25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = DICA127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC547,
  • D1 — D4 = 1N5408,
  • Z1 = 4V7 400mW
  • IC1 = 556,
  • S1 = chave seletora SPDT

O circuito acima foi inspirado no seguinte circuito controlador de motor que foi publicado há muito tempo na revista eletrônica Elecktor India.

Controle de torque com IC 555

usando 2 IC 555 para obter um excelente controle de velocidade em motores de corrente contínua  data-lazy-srcset=O primeiro diagrama de controle do motor pode ser bastante simplificado usando uma chave DPDT para operação de inversão do motor e usando um transistor seguidor de emissor para implementação do controle de velocidade, conforme mostrado abaixo:

Circuito do controlador de velocidade do motor via chaves DPDT


FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

Status (Não Revisado)

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