Регулятор скорости своими руками – мастер класс своими руками, необходимые детали для самодельного устройства

Основные функции регулятора оборота

Использование таких преобразователей позволяет достичь многих целей, а именно:

• возможность плавного разгона и снижения скорости электродвигателя, что приводит к снижению нагрузок и меньшему потреблению электрической энергии;
• возможен плавный пуск, а при мгновенном максимальном разгоне двигатель получает сверхвысокие нагрузки, перегрев обмотки и других приводов;
• как средство дополнительной защиты электронных механизмов;
• снизить затраты на обслуживание силовых агрегатов и насосов, так как снижается риск поломки станции, а также отдельных механизмов.

Сварочные аппараты, стабилизаторы напряжения, ПК, телевизоры и так далее незаменимы без подобных встроенных устройств

Внешний вид и расположение элементов.

1. Напряжение питания ≈220 В.
2. Нагрузка, коллекторный двигатель.
3. Светодиод индикации перегрузки.
4. Регулировка компенсации нагрузки.
5. Регулировка перегрузки.
6. Резистор управления переменной скоростью двигателя.
7. Регулировка пределов контроля скорости.
8. Джампер для установки режима работы устройства.
9. Шунт R6, амперметр.

Принципиальная электрическая схема	35,8 Кб
Технические характеристики	112,3 Кб
Таблица для расчета шунта R6	422,4 Кб
Технический паспорт U2010B	394,7 Кб

Пошаговая инструкция

Классическая синисторная схема работает по принципу заряда конденсатора через резистор малой емкости. После того, как напряжение между пластинами достигает нужного значения, симистор начинает подавать ток в нагрузку.

Таким образом, можно управлять емкостью конденсатора, изменяя напряжение, подаваемое на нагрузку. Для этого отлично подойдет реостат, который устанавливается вместо резистора.

К сожалению, такая схема быстро нагревается, из-за чего для эффективного отвода тепла необходимо установить дополнительный радиатор.

Более подходящая схема, позволяющая экономить затрачиваемую мощность и более точно контролировать работу, — коммутация токорезисторами. Их работа основана на многократном открытии и закрытии электрической синусоиды в течение определенного периода времени.

Это устройство может работать от внутреннего накопителя 12 В и от внешнего источника 220 В. Однако в этом случае требуется схема пожаротушения.

В этом режиме работы можно изменить пороговую мощность, это напрямую влияет на мощность ротора. Токовые резисторы устанавливают на определенные показания входящего тока, собирая его в нужных объемах.

• 
  Полировка фар своими руками — как и чем правильно полировать фары в домашних условиях (100 фото)
• 
  Замена порога своими руками — советы профессионалов по ремонту днища и порогов (120 фото)
• 
  Регулировка карбюратора своими руками — 120 фото и советы, как правильно настроить и проверить устройство

Введение

Известно, что коллекторные двигатели постоянного и переменного тока имеют одну общую черту: по мере увеличения напряжения, подаваемого на такие двигатели, увеличиваются скорость и крутящий момент. При этом на холостом ходу, то есть без нагрузки на вал, или иначе говоря, при нулевом тормозном моменте, скорость вращения таких двигателей (и особенно двигателей переменного тока) может достигать довольно высоких значений — до десятков тысяч об/мин.

В то же время при сверлении отверстий, например электродрелью, от двигателя требуется повышенный крутящий момент, который тем больше, чем толще сверло. При этом для более точного позиционирования сверла и особенно для приемлемого режима бурения скорость вращения должна быть достаточно низкой (несколько сотен об/мин). В связи с этим в электродрели установлен механический редуктор, который снижает скорость вращения вала и одновременно увеличивает крутящий момент в десятки и даже сотни раз (особенно у дрелей).

Если двигатель используется в инструментах для шлифовки (например, сверл) или резки материалов (например, в циркулярной пиле), то есть на валу установлен шлифовальный или отрезной круг, то сверхвысокие обороты двигателя при холостой ход (например, 30 000 об/мин) может привести к разрушению таких кругов (их можно просто разбить на части, что уже травмоопасно). В связи с этим при эксплуатации таких кругов для них указывается максимальная скорость вращения.

Однако, если скорость двигателя снижается до приемлемого уровня путем подачи на двигатель пониженного напряжения, крутящий момент также будет уменьшен в то же время. А так как тормозной момент круга зачастую на порядок больше соответствующего момента сверла, так как их диаметры могут различаться на порядок, то при малой частоте вращения и, следовательно, малом крутящем моменте при достаточном торможении крутящий момент, такой круг можно просто остановить.

В связи с этим в таких устройствах, а также в электроупражнениях может возникнуть необходимость установки механического редуктора.

Механический редуктор, устанавливаемый, например, в электродрели, представляет собой, как известно, устройство, состоящее из нескольких стальных шестерен, насаженных на валы с подшипниками. Так как редуктор имеет некоторые габариты и вес, габариты и вес таких сверл конечно несколько увеличены (до 2 кг и более), но это не является особой проблемой при сверлении отверстий вручную. Но если для более точных сверлильных работ используется сверлильный станок, то установить в такой станок аналогичную дрель с редуктором – уже проблема.

В основном это связано с относительно большими габаритами и весом таких упражнений, а кроме того, их ручка значительно мешает работе. Здесь более легкая (не более 1 кг) и компактная так называемая мини-дрель вне конкуренции (ее еще называют прямошлифовальной машиной, гравером и т.п.).

Такое устройство представляет собой просто коллекторный электродвигатель (постоянного или переменного тока) без редуктора (и без рукоятки), на валу которого установлен патрон для зажима сверл (или других приспособлений, например, отрезных или заточных шлифовальных кругов). В сверлильном стенде такое приспособление фиксируется специальным зажимом (хомутом).

При этом, как уже было сказано, сверхвысокие частоты вращения электродвигателей таких устройств на холостом ходу и низкий крутящий момент на малых и средних оборотах при сверлении отверстий, при резке (циркулярная пила) или шлифовании (точильный камень) не позволяют использовать их в таких режимах. Однако эту проблему можно решить более простым и эффективным электронным способом.

Этот метод заключается в стабилизации скорости вала двигателя независимо от тормозного момента, или, другими словами, при увеличении тормозного момента на двигатель подается больше мощности, что, соответственно, увеличивает крутящий момент, а заданная скорость вала остается неизменной такой же (или, по крайней мере, стремится к этому).

Электронный стабилизатор скорости вращения коллекторных электродвигателей представляет собой устройство, имеющее простую электронную схему, лежащую в основе электрических эффектов, возникающих в электродвигателях при торможении их вала. Что это за эффекты?

Если, например, в двигателе постоянного тока попытаться затормозить вал, возникнет так называемая противо-ЭДС — дополнительное напряжение определенной формы, которое можно использовать для увеличения подводимой к двигателю мощности.

В работе автора показано, что если такой двигатель питается выпрямленным напряжением 12–18 В частотой 50 Гц (то есть пульсирующим с частотой 100 Гц), а часть этого напряжения используется для подать двигатель с тиристором, на управляющий электрод (УЭ) для подачи импульсов на его открытие в определенное время, в зависимости от противоЭДС, то таким образом можно решить аналогичную задачу, или, другими словами, для стабилизации скорости вращения двигателя.

В схеме входное напряжение подается на двигатель через тиристор, а к аноду и катоду тиристора подключена простейшая RC-цепочка. Напряжение, снимаемое с конденсатора С, подается на базу npn-транзистора, коллектор которого соединен с анодом тиристора, а эмиттер — с тиристором UE.

При торможении вала двигателя возникает противо-ЭДС, которая с помощью транзистора раньше включает тиристор, в результате чего подается большая площадь полусинусоиды (выпрямленное напряжение)) к двигателю, что вызывает увеличение крутящего момента, и, таким образом, скорость вращения вала остается прежней, т.е той, которая была установлена ​​изначально.

А вот коллекторный двигатель переменного тока (его еще называют универсальным, так как он может работать и от постоянного напряжения), который используется в мини-дрелях, работающих от сетевого напряжения ~220 В, устроен иначе, чем двигатель постоянного тока.

Основное различие между этими двигателями заключается в сборке статора. Если в двигателях постоянного тока магнитное поле статора обычно постоянное, так как статор представляет собой постоянный кольцеобразный магнит, то в двигателях переменного тока статор (как и ротор) представляет собой электромагнит.

Часто в таких двигателях в качестве статора используют два электромагнита, обмотки которых соединены последовательно с обмотками ротора (с помощью щеток), или, другими словами, на один конец обмоток подается сетевое напряжение, а другие их концы соединены щетками (коллектором) с ротором.

Направление обмоток статора и ротора выбирают таким образом, чтобы на любой полуволне переменного напряжения магнитное поле заставляло ротор вращаться в одном направлении. Кстати, если изменить направление обмоток статора, вал будет вращаться в обратную сторону.

Это свойство используется в дрелях и шуруповертах для так называемого реверсирования — изменения направления вращения в противоположную сторону. В такой конфигурации двигателя при торможении обратной ЭДС, к сожалению, нет (или есть, но очень слабо). Поэтому все попытки автора применить к такому двигателю схему, описанную в, ни к чему не привели.

К счастью, для стабилизации скорости вращения таких двигателей, работающих от сетевого напряжения ~220 В, в свое время немецкая компания Telefunken (Temic Semiconductors) разработала специализированную микросхему U2010B и ее несколько упрощенный вариант U2008B.

Впоследствии эти микросхемы выпускала компания Atmel, более известная как разработчик микроконтроллеров. В микросхемах U2008B/U2010B используется еще один эффект коллекторных двигателей переменного тока, возникающий при торможении их вала. Этот эффект заключается в том, что при торможении оси увеличивается ток через двигатель.

Если этот ток пропустить через токоизмерительный резистор достаточно малого номинала (десятые доли ома), то измеряется напряжение на этом резисторе, и в зависимости от этого напряжения симистор рано или поздно открывается, так что таким способом довольно легко для стабилизации скорости двигателя.

Фактически на этих микросхемах организован так называемый ПИД-регулятор (Proportional-Integral-Differential Controller), хорошо известный из теории автоматического управления (ТАУ) — устройство в цепи обратной связи, используемое в системах автоматического управления для поддержания установленное значение измеряемого параметра. У такого ПИД-регулятора есть неприятное свойство (но присущее всем ПИД-регуляторам) — так называемый перерегулирование, проявляющееся в том, что при торможении вала двигателя скорость может не только оставаться такой же (как на холостом ходу)), но до и с увеличением (причем очень значительно).

Кроме того, он также может колебаться с небольшой частотой. Все зависит от правильной настройки. Сами микросхемы U2008B/U2010B достаточно распространены, недороги, и в Интернете можно найти множество схем стабилизаторов скорости вращения двигателей переменного тока на основе этих микросхем. Однако все такие схемы используют базовые схемы, приведенные в справочниках на микросхемы U2008B/U2010B, как первые, и дополнительно проектируются (схемы) на устаревшей элементной базе.

Здесь необходимо подчеркнуть, что сами схемы хорошо известны, и самое главное не в самих схемах, а в номиналах и типах входящих в них компонентов, а также в их настройках. В связи с изложенным автором были разработаны конкретные устройства на основе этих схем, показавшие вполне удовлетворительную работу. Описание таких устройств и их конфигурация с конкретными двигателями переменного тока является предметом данной статьи.

Таким образом, дальнейшее изложение будет построено следующим образом. Сначала будут рассмотрены принципиальные схемы устройств — стабилизаторов скорости вращения электродвигателей на микросхемах У2008Б/У2010Б, описан принцип их работы и устройство.

Затем будет приведен дизайн плат, их фото, а также фото самих устройств. Далее будут показаны примеры использования этих агрегатов с конкретными двигателями, а именно: с двигателем, установленным в буровой станине, и с двигателем, на базе которого сконструированы малогабаритная циркулярная пила и болгарка (последние два варианта совмещены в одной общей единице).

Принцип работы контроллера

Любой регулятор скорости коллекторного двигателя может быть встроен как в отдельный корпус, так и вмонтирован в сам инструмент. Автономная версия позволяет использовать его при необходимости с разными инструментами. В любом случае это не влияет на принцип работы регулятора, т.е.:

• на конденсатор будет подаваться ток от общей сети 220 вольт;
• конденсатор полностью заряжен;
• тогда нагрузка будет передаваться как на резистор, так и на нижний кабель;
• электрод у тиристора (который соединен с «+» на конденсаторе) получит нагрузку;
• начинает передаваться заряд напряжения;
• открывается второй полупроводник;
• тиристор пропускает нагрузку, полученную от конденсатора;
• конденсатор полностью разряжен;
• повторение полупериода (чем выше напряжение, тем чаще повторяется цикл).

Такие самодельные электронные регуляторы скорости 220В, изготовленные своими руками, долговечны, надежны, компактны по размеру, бесшумны и в то же время позволяют точно настроить работу всей станции.

Регулировка

Теперь поговорим о том, как регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения двигателя просто зависит от величины подаваемого напряжения, для этого вполне подойдет любая регулировка, способная выполнять эту функцию.

Вот несколько примеров таких вариантов:

1. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
2. Заводские регулировочные доски, используемые в бытовой технике (особенно можно использовать те, что используются в миксерах или пылесосах).
3. Кнопки, используемые в конструкции электроинструмента.
4. Бытовые диммеры с равномерным эффектом.

Однако все вышеперечисленные методы имеют очень важный недостаток. Вместе со снижением скорости снижается и мощность двигателя. В некоторых случаях его можно остановить даже одной рукой. В некоторых случаях это может быть приемлемо, но в большинстве случаев является серьезным препятствием.

Хорошей альтернативой является регулирование скорости с помощью тахогенератора. Обычно он устанавливается на заводе. При отклонениях скорости вращения двигателя уже скорректированное питание, соответствующее требуемой скорости вращения, передается на двигатель через симисторы. Если в эту схему встроено управление вращением двигателя, то потери мощности здесь не будет.

Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространена реостатная регулировка вращения, выполненная на основе использования полупроводников.

В первом случае речь идет о переменном резисторе с механической регулировкой. Он включен последовательно с коллекторным двигателем. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата времени автономной работы. При таком способе регулировки происходит потеря мощности вращения двигателя. Является дешевым решением. Не применимо для достаточно мощных двигателей по указанным причинам.

Во втором случае при использовании полупроводников управление двигателем осуществляется подачей определенных импульсов. Схема может изменять длительность таких импульсов, что в свою очередь изменяет скорость вращения без потери мощности.

Зачем они нужны

Многие бытовые приборы и электроинструменты не обходятся без коллекторного двигателя. Такая популярность такого электродвигателя обусловлена ​​его универсальностью.

Для коллекторного двигателя может использоваться питание от постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент. При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой вращения, что подходит не всем пользователям.

Для обеспечения более плавного пуска и возможности регулировки скорости используется регулятор скорости. Простой регулятор вполне реально сделать своими руками.

Но прежде чем обсуждать схему, нужно сначала разобраться с коллекторными двигателями.

Коллекторные электродвигатели

В конструкцию любого коллекторного двигателя входит несколько основных элементов:

• Коллекционер,
• Кисти,
• Ротор,
• Статор.

Работа стандартного коллекторного двигателя основана на следующих принципах.

1. Питание осуществляется от источника напряжением 220В. Это 220 вольт, что является стандартным бытовым напряжением. Для большинства приборов с электродвигателями требуется не более 220 вольт. Кроме того, ток подается на ротор и статор, которые соединены друг с другом.
2. В результате подачи тока от источника 220В образуется магнитное поле.
3. Под действием магнитного напряжения начинается вращение ротора.
4. Щетки передают напряжение непосредственно на ротор устройства. Также кисти обычно делают на основе графита.
5. Когда направление тока в роторе или статоре меняется на противоположное, вал вращается в противоположном направлении.

Кроме стандартных коллекторных двигателей существуют и другие устройства:

• Электродвигатель последовательного возбуждения. Их устойчивость к перегрузкам более впечатляющая. Обычно встречается в бытовых электроприборах,
• Устройства параллельного возбуждения. Их сопротивление не отличается на высоких скоростях, количество оборотов значительно больше, чем у аналогов,
• Однофазный электродвигатель. Его очень легко сделать самому, мощность на достойном уровне, а вот эффективность оставляет желать лучшего.

Регулятор оборотов асинхронного двигателя

Как уже было сказано, скорость в асинхронных электродвигателях регулируется изменением частоты каждой фазы обмотки. Для замедления число герц уменьшается, если нужно ускорение – увеличивается.

Важна также мощность начального импульса, но длительность здесь не имеет большого значения. Можно использовать методы отдельно друг от друга, со снижением эффекта.

• Очень простая в изготовлении схема, вполне подходящая для работы с бытовыми приборами, питающимися от одной фазы:
• Здесь потенциометр R1 регулирует смещение импульса входной мощности, который, в свою очередь, открывает симистор.
• Для трехфазного двигателя все будет выглядеть немного сложнее, так как подобную схему нужно реализовать для каждой входной линии отдельно.

  Читайте также: Термостат электронный ТРо-02 для подвала, омшаника

Основные детали для сборки

Перед монтажом регулятора необходимо запастись необходимыми элементами и инструментами. Это:

1. Достаточный набор проводов.
2. Схема (взято из технической литературы или из интернета).
3. Паяльник для работы.
4. Конденсаторы, тиристоры, резисторы и т.д.

Обратите внимание на следующее! Качественная регулировка достигается включением в цепи переменных резисторов, обеспечивающих плавное (или ступенчатое) изменение числа витков.

Увеличение мощности регулятора

В тестовом случае использовался симистор ВТ138/800 с максимальным током 12 А, что позволяет управлять нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо контролировать еще более высокие токи нагрузки, рекомендуем установить тиристор вне платы на большой радиатор. Вы также должны помнить о выборе правильного предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Помимо управления скоростью электродвигателей, вы можете использовать схему для регулировки яркости ламп без каких-либо изменений.

Обзор типичных схем

Регулировать вращение вала маломощного электродвигателя можно включением последовательно с отсутствием силового резистора. Однако этот вариант имеет очень низкий КПД и невозможность плавного изменения скорости. Чтобы избежать такой неприятности, следует рассмотреть несколько схем регулирования, которые используются чаще всего.

Особенности первого варианта:

• 
  ШИМ-транзистор имеет генератор пилообразного напряжения с частотой 150 Гц.
• Операционный усилитель работает как компаратор.
• Для изменения скорости используется переменное сопротивление, которое управляет длительностью импульсов.

Как известно, ШИМ имеет постоянную амплитуду импульсов. Кроме того, амплитуда идентична напряжению питания. Поэтому электродвигатель не остановится даже при работе на малых оборотах.

Второй вариант аналогичен первому. Разница лишь в том, что в качестве задающего генератора используется операционный усилитель. Эта составляющая имеет частоту 500 Гц и участвует в развитии импульсов, имеющих треугольную форму. Регулировка также производится переменным резистором.

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Конструкция в основном проста и может быть представлена ​​в элементарной форме резистором или потенциометром (переменное сопротивление), включенным последовательно в цепь питания двигателя.

К сожалению, КПД двигателя при таком подходе сильно снижается.

Существуют более технически совершенные разновидности схем, регулирующих скорость ДПТ, которые не только поддерживают КПД, но и стабилизируют саму скорость вала в зависимости от нагрузки.

• На схеме показан задающий генератор TL074, вырабатывающий треугольный импульс с частотной характеристикой 2 кГц, который используется для привода двигателя.
• В случае снижения или увеличения нагрузки сигнал о произошедшем событии через элементы R12, R11, VD1, С2 возвращается на 14 вывод микросхемы драйвера, управляя длительным периодом импульсов, поступающих на цепь электродвигателя.

Технические характеристики контроллера

В целом такие самоделки соответствуют следующим техническим параметрам:

• поддерживаемый диапазон напряжения = 110 — 240 вольт;
• возможны нагрузки 2,5 кВт;
• использование труда в пределах 300 Вт;
• есть возможность регулировать скорость в диапазоне от 9 до 99%.

Если после прочтения всей информации возник вопрос, как сделать регулятор оборотов для своего двигателя, схемы и советы специалистов непременно помогут вам разобраться в этом нелегком деле. Да и способов несколько: поверхностный монтаж, на поверхность печатной платы или печатной платы.

Возможности «слабых» токов

Различные детские игры, робототехника, домашняя автоматика используют маломощные моторы, которые работают от блоков питания на 12 вольт. Скорость вращения в таких устройствах можно регулировать, включив последовательно в цепь резистор. Но при этом достигается низкий КПД, и нет возможности плавно менять скорость вращения. Иногда при низком напряжении может произойти полная остановка двигателя.

Сделанный своими руками регулятор скорости на 12В будет полностью соответствовать требуемым характеристикам, хотя и включает в себя минимум элементов: транзистор, операционный усилитель, таймер и микросхему.

Если планируется использовать более сильные нагрузки, можно взять более мощный полевой транзистор или собрать более сложные системы с повышенной точностью регулировки (с таймером).

Различные варианты схемы позволяют создавать не только одноканальные, но и двухканальные регуляторы.

Как изготовить своими руками?

Существуют различные возможности для организации адаптации. Рассмотрим один из них подробнее.

Вот план его работы:

Изначально это устройство разрабатывалось для регулировки коллекторного двигателя на электромобилях. Был примерно один, где напряжение питания 24 В, но эту конструкцию можно использовать и на других двигателях.

Слабое место схемы, выявленное при эксплуатационных испытаниях, — плохая пригодность при очень больших токах. Это связано с некоторым снижением работы транзисторных элементов схемы.

Рекомендуется ток не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать ток визуально. Частота коммутации будет 5 кГц, она определяется конденсатором С2 емкостью 20 нФ.

Изменяя ток, эту частоту можно изменить в пределах от 3 кГц до 5 кГц. Переменный резистор R2 используется для регулирования тока. При использовании электродвигателя в домашних условиях рекомендуется использовать стандартный регулятор.

При этом значение R1 рекомендуется выбирать таким образом, чтобы регулятор регулировался правильно. С выхода микросхемы управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее поступает на транзисторы.

Печатная плата имеет размер 50 х 50 мм и выполнена из одностороннего стеклотекстолита:

На этой схеме также указаны 2 резистора по 45 Ом. Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения устройства. При использовании электродвигателя в качестве нагрузки необходимо блокировать цепь блокировочным (снабберным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению напряжения питания.

Эксплуатация устройства при отсутствии такого диода может привести к его повреждению из-за возможного перегрева. В этом случае диод необходимо разместить на радиаторе. Для этого можно использовать металлическую пластину, площадь которой составляет 30 см2.

Клавиши управления работают так, что потери мощности на них совсем небольшие. В исходной схеме использовался стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовался ограничительный резистор номиналом 100 Ом и напряжение питания 24 В.

Собранный агрегат выглядит так:

При изготовлении блока питания (на нижнем рисунке) провода должны быть соединены таким образом, чтобы было минимум изгибов проводов, по которым проходят большие токи. Мы видим, что производство такого агрегата требует определенных профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях есть смысл использовать покупное устройство.

Основные советы мастерам

Прежде чем выбрать наиболее эффективный вариант регулятора, стоит учесть несколько советов:

• одним из важнейших критериев выбора является мощность, которая должна превышать или равняться данным используемого устройства или прибора;
• для коллекторных двигателей чаще выбирают векторные регуляторы, но скалярные надежнее;
• напряжение должно соответствовать допустимому диапазону;
• провода не выбираются слишком длинными;
• надежная пайка стыков и хорошая изоляция;
• так как основным назначением устройства является преобразование частоты, этот аспект выбирается в соответствии с определенными техническими требованиями.

Оказывается, при усердии можно снизить уровень шума вентилятора ПК, уменьшив напряжение и скорость с помощью транзистора и двух резисторов.

Эта несложная контрольная сборка пригодится для приобретения нескольких полезных навыков, кроме того, поможет сэкономить деньги.

Особенности конструкции

Микросхема оснащена всем необходимым для качественного управления двигателем в различных скоростных режимах, от торможения до разгона и вращения на максимальной скорости.

Поэтому его использование значительно упрощает конструкцию, при этом весь привод является универсальным, так как можно выбрать любую скорость при постоянном крутящем моменте на валу и использовать его не только как привод для конвейерной ленты или сверлильного станка, но и для подвижных столов.

С характеристиками микросхемы можно ознакомиться на официальном сайте. Укажем основные функции, необходимые для конструкции инвертора. К ним относятся: интегральная схема преобразования частоты в напряжение, разгонный генератор, устройство плавного пуска, блок обработки сигналов тахогенератора, модуль ограничения тока и так далее. Как видите, схема снабжена рядом защит, которые обеспечат стабильность работы регулятора в разных режимах.

На рисунке ниже показана типовая схема включения микросхемы.

Схема проста, поэтому вполне воспроизводима своими руками. Есть некоторые функции, которые включают ограничения и способ контроля скорости:

• Максимальный ток в обмотках двигателя не должен превышать 10 А (в зависимости от конфигурации, показанной на схеме). Если использовать симистор с большим прямым током, мощность может быть выше. Помните, что нужно изменить сопротивление в цепи обратной связи в меньшую сторону, а также индуктивность шунта.
• Максимальная скорость вращения достигается при 3200 об/мин. Это свойство зависит от типа двигателя. Схема может управлять моторами до 16 тыс об/мин.
• Время разгона до максимальной скорости достигает 1 секунды.
• Нормальный разгон достигается за 10 секунд с 800 до 1300 об/мин.
• В двигателе используется 8-полюсный тахогенератор с максимальным выходным напряжением 30 В при 6000 об/мин. То есть он должен выдавать 8 мВ на 1 об/мин. При 15 000 об/мин на нем должно быть напряжение 12 В.
• Для управления двигателем используется симистор на 15А и максимальное напряжение 600В.

Если нужно организовать реверс двигателя, для этого нужно дополнить схему пускателем, который изменит направление обмотки возбуждения. Вам также нужна схема управления нулевой скоростью, чтобы разрешить реверс. Не показано на картинке.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В

Простейший регулятор скорости в случае коллекторного двигателя переменного тока 220 В будет выглядеть так:

Принцип работы основан на изменении длительности (времени жизни) поступающих импульсов фазы переменного тока обмоток двигателя.

• Задает параметр ШИМ-контроллера U2008. Сигнал, поступающий с восьмого канала микросхемы, открывает тиристор Th1, позволяя току питать двигатель.
• Длительность импульса электронного тока задается переменным резистором Р2, с которого сигнал поступает на третий контакт управления ШИМ.
• Собранную схему настраивать не нужно, достаточно сделать небольшую корректировку в конце установки.

Осуществляется следующим образом: регулятор Р2 переводят в крайнее положение (наименьшее сопротивление), а Р1 качают до уровня, когда двигатель достигает максимальных оборотов.

Устройство регулятора

В мире существует множество схем таких агрегатов. Тем не менее, все можно разделить на 2 группы: стандартные и модифицированные продукты.

Стандартное устройство

Типичными изделиями являются простой в изготовлении идинистор, хорошая надежность при изменении оборотов двигателя. Как правило, такие модели основаны на тиристорных регуляторах. Принцип работы таких схем достаточно прост:

1. Заряд идет на конденсатор.
2. Напряжение пробоя динистора проходит через переменный резистор.
3. Потом он «пробивается».
4. «Открывает» симистор, отвечающий за нагрузку.
5. Чем выше напряжение, тем чаще будет открываться симистор».

Это регулирует скорость коллекторного двигателя. В большинстве случаев подобная компоновка используется в зарубежных бытовых пылесосах. Однако следует знать, что такой регулятор скорости не имеет обратной связи. Поэтому при изменении нагрузки нужно регулировать скорость электродвигателя.

Изменённые схемы

Конечно, стандартный блок устраивает многих любителей регуляторов скорости «поковыряться» в электронике. Но без прогресса и совершенствования продуктов мы до сих пор жили бы в каменном веке. Поэтому постоянно придумывается несколько интересных схем, которыми любят пользоваться многие производители.

Наиболее распространены реостатные и интегральные регуляторы. Как следует из названия, первый вариант основан на схеме реостата. Во втором случае используется встроенный таймер.

Реостаты эффективны для изменения числа оборотов коллекторного двигателя. Высокий КПД обусловлен силовыми транзисторами, которые забирают часть напряжения. Это уменьшает ток, и двигатель работает с меньшим энтузиазмом.

Видео: устройство регулятора оборотов с поддержанием мощности

Основным недостатком такой компоновки является большое количество выделяемого тепла. Поэтому для безотказной работы регулятор необходимо постоянно охлаждать. Также охлаждение устройства должно быть интенсивным.

Другой подход реализован в интегрированном регуляторе, где за нагрузку отвечает встроенный таймер. Как правило, в таких схемах используются транзисторы практически любых наименований. Это связано с тем, что в составе присутствует микросхема, имеющая большие значения выходного тока.

При нагрузке менее 0,1 ампера все напряжение идет напрямую на микросхему, минуя транзисторы. Однако для эффективной работы регулятора необходимо, чтобы напряжение на затворе было 12В. Поэтому электрическая схема и напряжение самого блока питания должны соответствовать этому диапазону.

Обобщенная схема регулятора

Примером регулятора, реализующего принцип управления двигателем без потери мощности, является тиристорный преобразователь. Это пропорционально-интегральные схемы с обратной связью, обеспечивающие жесткое управление характеристиками, от разгона-торможения до реверса. Наиболее эффективным является импульсно-фазовое управление: частота пусковых импульсов синхронизируется с частотой сети. Это позволяет сэкономить момент без увеличения потерь в реактивной составляющей. Обобщенная форма может быть представлена ​​несколькими блоками:

• выпрямитель с регулируемым током;
• блок управления выпрямителем или схема управления импульсной фазой;
• обратная связь по генератору скорости;
• блок управления током в обмотках двигателя.

Прежде чем углубляться в более точное устройство и принцип регулирования, необходимо определиться с типом коллекторного двигателя. От этого будет зависеть форма контроля за исполнением.

Электроника. Почему Atmel U211B?

Аналогичный контроллер на TDA1085 достаточно популярен. Одна и та же схема и карта перепечатаны по всему Интернету, и это работает для всех, кроме меня. К сожалению, мне так и не удалось получить от него что-либо. Такое ощущение, что либо микросхемы были немного поддельные, либо просто руки кривые. Остатки неудачного макета:

Чип U211B от Atmel

Обещали точно такой же функционал, но схема чуть проще, плата чуть проще, настройка намного проще. Посмотреть на себя:

Исключенный фрагмент. Полная версия статьи доступна меценатам и полноправным участникам сообщества. Ознакомьтесь с условиями доступа.

Существуют варианты схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см архив к статье). Для тех, кто хочет углубиться в тему, еще раз отсылаю к даташиту.