DC motor speed control LM324 — Схемы&Ремонт — Статьи — Каталог статей
Поступил в ремонт двигатель постоянного тока с платой управления, неисправность не вращается двигатель.
Как любое подобное поступление начинается с «допроса с пристрастием», со слов клиента было установлено,
что данный двигатель стоит на промышленном миксере хлебопекарни, где работает две смены практически
без перерывов на протяжении несколько лет. Специалист, который обслуживает данное оборудование,
сделал заключение вся проблема в плате управления.
Начать ремонт решил с осмотра двигателя, оказалось вал якоря проворачивается с большим усилием. Вывод
подшипники разлетелись или коллектор, щетки, разобрав двигатель, оказалось подгоревший коллектор, пришлось
отдавать на перемотку.
Чтобы проверить плату управления нагрузил 100Вт лампочкой, подключил в сеть, вращением ручки резистора яркость
свечение меняется, значит, блок исправный. К сожалению, проведенный эксперимент не убедил заказчика в том,
что плата рабочая. Приняли решение проверить правильность моих выводов, когда будет отремонтированный двигатель.
и подключенным к ним радиодеталям. Схема и краткое описание, насколько я понимаю назначение узлов, прилагается ниже.
Приведенные в статье показатели напряжение и осциллограммы были сняты при подключенном рабочем двигатели,
ручка скорости вращения в среднем положении.
Силовая часть схемы собрана на тиристорах BT151-600 по мостовой схеме, нагрузкой которой является двигатель постоянного
тока 220В 1.8А, схема управления и защиты выполнено на операционном усилители LM324.
U1.1 LM324 – защита по току. При увеличение тока потребления двигателем возрастает напряжение на измерительном
резисторе R1 на выходе U1.1 напряжение становится равно нолю диод D17 блокирует работу генератора.
Проверить защиту возможно, если изменить сопротивления резистора R1 0.1 Ом больше на 0.5…0.9 Ом.
U1.2 — усилитель обратной связи по напряжению. Датчиком как и для токовой защиты является резистор R1.
Узел проверить можно, если отключить провод двигателя от контакта «+» разъема J2 (WJ25C_2), на выводе 7 U1.2 напряжение
должно быть близко к нолю. Возможно, закоротить резистор R1 эффект будет такой же как описано выше
с отключением провода.
U1.3 – регулировка скорости двигателя с обратной связью подстройки компаратора генератора.
Работу узла проверяют, если нет регулировки оборотов двигателя, при вращении ручки настройки
резистора R16 на выводе 8 U1.3 должно изменяться напряжения. Проверку обратной связи, возможно, проверить
если параллельно R31 подключить резистор 47к на выводе 8 U1.3 напряжение увеличиться.
U1.3,Q1,Q2 – генератор импульсов управления тиристорами. Этот узел желательно проверить осциллографом
но если его нет можно измерить вольтметром сравнив с данными приведенными в таблице напряжений
на выводах LM324. Все измерение и снятые осциллограммы производились относительно минуса конденсатора С1.
LN324N
Pin1 Pin2
Pin3 Pin5
Pin6 Pin7
Pin8 Pin9
Pin10 Pin12
Pin13 Pin14
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| V | 15.7 | 0.022 | 0.34 | 16.9 | 0.02 | 0.02 | 1.0 | 2.4 | 2.9 | 2.75 | 0 | 2.29 | 8.54 | 1.12 |
Datasheet
Похожие темы:
Регулятор мощности двигателя DC Регулятор скорости двигателя постоянного тока
DC motor driver
При использовании материалов сайта, обязательна ссылка на сайт http://vinratel.at.ua
Микросхема LM324 – счетверенный операционный усилитель
Если в схеме нужно использовать сразу несколько операционных усилителей, а особых требований например по частоте, выходному току и т.п. нету, то LM324 прекрасный кандидат: в 14 выводном корпусе размещены 4 операционных усилителя общего применения с общим питанием.
Операционные усилители серии LM324 выпускаются несколькими производителями и параметры микросхем от производителя к производителю могут отличаться. Так же разные производители выпускают модификации серии на разные температурные диапазоны и в разных корпусах:
- для монтажа в отверстия: DIP14;
- для поверхностного монтажа: SO-14, TSSOP-14, QFN16 3×3;
- для расширенного температурного диапазона в керамических корпусах.
Например все эти операционные усилители модификации LM324: LM324A, LM324E, LM124, LM224, LM2902, LM2902E, LM2902V, NCV2902.
Характеристики LM324:
- широкий диапазон питающих напряжений: от 3 до 30В;
- может работать как при однополярном, так и при двуполярном питании;
- большой коэффициент усиления по напряжению: 100дБ;
- широкий частотный диапазон: 1,3МГц;
- низкий потребляемый ток на усилитель: 375мкА;
- низкий входной ток смещения: 2нА;
- низкое входное напряжение смещения, максимум: 5мВ;
- не требует внешних цепей частотной коррекции;
- диапазон входных напряжений от 0 В.
Цоколевка LM324 в DIP-14, SO-14, TSSOP-14.
Внутренняя структура одного канала:
LM324 схемы включения
Итак, где же предлагает использовать LM324 Texas Instruments:
- DVD и блюрей приводы,
- Домашние кинотеатры,
- Различные датчики,
- Мультиметры и осцилографы,
- Управление различными двигателями,
- Телевизоры,
- Весы.
Кстати TI выпускает 324-тые уже более 40 лет – с 1975.
Большое количество операционных усилителей может понадобиться как для схем с большим количеством однотипных каналов, так и в сложных схемах.
Например счетверенный LM324 пригодятся как ни кстати в схеме биквадратного фильтра.
ШИМ-регулятор. Широтно-импульсная модуляция. Схема :: SYL.ru
При работе с множеством различных технологий часто стоит вопрос: как управлять мощностью, которая доступна? Что делать, если её необходимо понизить или повысить? Ответом на эти вопросы служит ШИМ-регулятор. Что он собой представляет? Где применяется? И как самому собрать такой прибор?
Что такое широтно-импульсная модуляция?
Без выяснения значения этого термина продолжать не имеет смысла. Итак, широтно-импульсная модуляция — это процесс управления мощностью, которая подводится к нагрузке, осуществляемая путём видоизменения скважности импульсов, которая делается при постоянной частоте. Существует несколько типов широтно-импульсной модуляции:1. Аналоговый.
2. Цифровой.
3. Двоичный (двухуровневый).
4. Троичный (трехуровневый).
Что такое ШИМ-регулятор?
Теперь, когда мы знаем, что такое широтно-импульсная модуляция, можно поговорить и о главной теме статьи. Используется ШИМ-регулятор для того, чтобы регулировать напряжение питания и для недопущения мощных инерционных нагрузок в авто- и мототехнике. Это может звучать слишком сложно и лучше всего пояснить на примере. Допустим, необходимо сделать, чтобы лампы освещения салона меняли свою яркость не сразу, а постепенно. Это же относится к габаритным огням, автомобильным фарам или вентиляторам. Воплотить такое желание можно путём установки транзисторного регулятора напряжения (параметрический или компенсационный). Но при большом токе на нём будет выделяться чрезвычайно большая мощность и потребуется установка дополнительных больших радиаторов или дополнение в виде системы принудительного охлаждения с использованием маленького вентилятора, снятого с компьютерного устройства. Как видите, данный путь влечёт за собой много последствий, которые необходимо будет преодолеть.Настоящим спасением из данной ситуации стал ШИМ-регулятор, который работает на мощных полевых силовых транзисторах. Они могут коммутировать большие токи (которые достигают 160 Ампер) при напряжении всего в 12-15В на затворе. Следует отметить, что сопротивление у открытого транзистора довольное мало, и благодаря этому можно заметно снизить уровень рассеиваемой мощности. Чтобы создать свой собственный ШИМ-регулятор, понадобится схема управления, которая сможет обеспечить разность напряжения между истоком и затвором в границах 12-15В. Если этого не получится достичь, то сопротивление канала будет сильно увеличиваться и значительно возрастёт рассеиваемая мощность. А это, в свою очередь, может привести к тому, что транзистор перегреется и выйдет из строя.
Выпускается целый ряд микросхем для ШИМ-регуляторов, которые смогут выдержать повышение входного напряжения до уровня 25-30В, при том, что питание будет всего 7-14В. Это позволит включать выходной транзистор в схеме вместе с общим стоком. Это, в свою очередь, необходимо для подключения нагрузки с общим минусом. В качестве примеров можно привести такие образцы: L9610, L9611, U6080B … U6084B. Большинство нагрузок не потребляет ток больше 10 ампер, поэтому они не могут вызвать просадку напряжения. И как результат – использовать можно и простые схемы без доработки в виде дополнительного узла, который будет повышать напряжение. И именно такие образцы ШИМ-регуляторов и будут рассмотрены в статье. Они могут быть построены на основе несимметрического или ждущего мультивибратора. Стоит поговорить про ШИМ-регулятор оборотов двигателя. Об этом далее.
Схема №1
Эта схема ШИМ-регулятора собиралась на инверторах КМОП-микросхемы. Она является генератором прямоугольных импульсов, который действует на 2-х логических элементах. Благодаря диодам здесь отдельно изменяется постоянная времени разряда и заряда частотозадающего конденсатора. Это позволяет менять скважность, которую имеют выходные импульсы, и как результат – значение эффективного напряжения, которое есть на нагрузке. В данной схеме возможно использование любых инвертирующих КМОП-элементов, а также ИЛИ-НЕ и И. В качестве примеров подойдут К176ПУ2, К561ЛН1, К561ЛА7, К561ЛЕ5. Можно использовать и другие виды, но перед этим придётся хорошо подумать о том, как правильно сгруппировать их входы, чтобы они могли выполнять возложенный функционал. Преимущества схемы – доступность и простота элементов. Недостатки – сложность (практически невозможность) доработки и несовершенство относительно изменения диапазона выходного напряжения.Схема №2
Обладает лучшими характеристиками, нежели первый образец, но сложнее в выполнении. Может регулировать эффективное напряжение на нагрузке в диапазоне 0-12В, до которого изменяется с начального значения 8-12В. Максимальный ток зависит от типа полевого транзистора и может достигать значительных значений. Учитывая, что выходное напряжение является пропорциональным входному управляющему, данную схему можно использовать как часть системы регулирования (для поддержки уровня температуры).Причины распространения
Чем привлекает автолюбителей ШИМ-регулятор? Следует отметить стремление к увеличению КПД, когда проводится построение вторичных источников питания для электронной аппаратуры. Благодаря данному свойству можно данную технологию найти также при изготовлении компьютерных мониторов, дисплеев в телефонах, ноутбуках, планшетах и подобной техники, а не только в автомобилях. Также следует отметить значительную дешевизну, которой отличается данная технология при своём использовании. Также, если решите не покупать, а собирать ШИМ-регулятор собственноручно, то можно сэкономить деньги при усовершенствовании своего собственного автомобиля.
Заключение
Что ж, вы теперь знаете, что собой представляет ШИМ-регулятор мощности, как он работает, и даже можете сами собрать подобные устройства. Поэтому, если есть желание поэкспериментировать с возможностями своего автомобиля, можно сказать по этому поводу только одно – делайте. Причем можете не просто воспользоваться представленными здесь схемами, но и существенно доработать их при наличии соответствующих знаний и опыта. Но даже если всё не получится с первого раза, то вы сможете получить очень ценную вещь – опыт. Кто знает, где он может в следующий раз пригодиться и насколько важным будет его наличие.Регулятор оборотов электродвигателя коллекторного типа на ШИМ
Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.
ШИМ-регуляторы, речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.
Рис.1.
На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов. Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.
Рис.2.
Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.
Рис.3.
На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555. Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц. Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора
Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.
Рис.4.
Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя — R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.
Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б — КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.
Подготовлено по материалам статьи: А.В. Тимошенко, Радіоаматор №4, 2008г.
Универсальный ШИМ-регулятор
В радиолюбительской практике часто возникает необходимость регулировать мощность того или иного устройства. Будь то сверлильный станок, светодиодная лента, обычная лампочка или какой-нибудь нагреватель. Можно использовать линейный регулируемый стабилизатор, однако он при большой нагрузке требует приличного радиатора. Да и не рационально это, расходовать драгоценную энергию в тепло. В последнее время особую популярность приобрели так называемые ШИМ-регуляторы, которые также позволяют регулировать мощность, но без выделения внешней тепловой энергии. Аббревиатура ШИМ расшифровывается как «широтно-импульсная модуляция». Принцип работы такого регулятора наглядно представлен на рисунке:
При этом частота ШИМ-сигнала лежит в пределах 20-40 кГц, что находится за пределами слышимости человека, поэтому регулятор работает бесшумно. Переменный резистор позволяет менять скважность импульсов, тем самым регулируя напряжение, поступающее на нагрузку.
Принципиальная схема представлена ниже:
Номиналы на ней следующие:
• R2 – 1 кОм
• R3 – 1 кОм
• R4 – 100 Ом
• С1 – 2.7 нФ
• С2 – 1 нФ
• D3 – 1n4007
• D1 – 1n4148
• D2 – 1n4148
• R1 – 50 кОм (переменный резистор)
• Q1 – IRFZ44N
Напряжение питания схемы – 12 вольт, поэтому её удобно использовать в автомобильной электросети.
Ключевое звено схемы – микросхема NE555, формирующая прямоугольные импульсы. Она управляет полевым транзистором Q1, который, в свою очередь, управляет нагрузкой. Здесь можно применить любой полевой транзистор, например, IRFZ44N, IRF740, IRF730, IRF630 или аналогичные, подходящие по току. Диоды также любые маломощные, номиналы резисторов и конденсаторов могут отклоняться в широких пределах. Частота работы ШИМ-регулятора зависит в первую очередь от конденсатора С1, увеличение его ёмкости приведёт к снижению частоты. Если она окажется в пределах слышимости человека, то схема начнёт издавать неприятный свист. Для стабильности работы схемы конденсаторы лучше применить плёночные, резисторы достаточно взять мощностью 0,125 Вт. Полевой транзистор в этой схеме не должен нагреваться, ведь он находится либо в полностью открытом состоянии, либо в закрытом. Если же происходит его нагрев, значит, он недооткрывается, тогда следует проверить схему на правильность сборки.
Регулировка в данной схеме происходит по минусу, т.е. плюс питания схемы и плюс питания нагрузки соединяются, а минусу подключаются к разным клеммам на плате. Удачной сборки!
Печатная плата находится в этом архиве: pechatnaya-plata.zip [4.09 Kb] (скачиваний: 534)
Фото собранного мной регулятора:
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.