تم استكشاف دارتين بسيطتين للتحكم في المحرك ثنائي الاتجاه

الدائرة التي تسمح للمحرك المتصل بالعمل في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة من خلال مشغلات الإدخال البديلة تسمى دائرة تحكم ثنائية الاتجاه.

يناقش التصميم الأول أدناه دائرة تحكم محرك ثنائي الاتجاه تعتمد على جسر كامل أو جسر H باستخدام 4 opamps من IC LM324. في المقالة الثانية نتعرف على دائرة تحكم المحرك ثنائية الاتجاه ذات عزم الدوران العالي باستخدام IC 556

مقدمة

عموما، مفاتيح ميكانيكية اعتادوا على ضبط اتجاه دوران محرك DC. ضبط قطبية الجهد المستخدم ويدور المحرك في الاتجاه المعاكس!

من ناحية ، قد يكون لهذا العيب أن مفتاح DPDT يتطلب إضافته لتغيير قطبية الجهد ، لكننا تعاملنا فقط مع مفتاح يجعل الإجراء سهلًا للغاية.

ومع ذلك ، قد يكون لدى DPDT مشكلة خطيرة واحدة ، لا يوصى بعكس الجهد بشكل مفاجئ فوق محرك DC أثناء حركته الدورانية. قد يؤدي هذا إلى ارتفاع التيار ، مما قد يؤدي إلى حرق وحدة التحكم في السرعة المرتبطة.

علاوة على ذلك ، يمكن أن يؤدي أي نوع من الضغط الميكانيكي أيضًا إلى حدوث مشكلات مماثلة. هذه الدائرة تتغلب على هذه التعقيدات بسهولة. يتم التلاعب بالاتجاه والسرعة بمساعدة مقياس الجهد الانفرادي. يؤدي تدوير الوعاء في اتجاه محدد إلى بدء دوران المحرك.

إن تبديل الوعاء في الاتجاه المعاكس يتيح للمحرك الدوران في الحركة العكسية. يعمل الوضع الأوسط في الوعاء على إيقاف تشغيل المحرك ، مما يضمن أن المحرك يبطئ أولاً ثم يتوقف قبل بذل جهد لتغيير الاتجاه.

المواصفات الفنية

الجهد االكهربى: تستفيد الدائرة والمحرك من مصدر الطاقة المشترك. هذا يعني أنه نظرًا لأن أعلى جهد عمل لـ إل إم 324 هو 32VDC وهذا أيضًا يصبح أقصى جهد يمكن الوصول إليه لتشغيل المحرك.

تيار: تم تصميم IRFZ44 MOSFET لـ 49A سيكون IRF4905 قادرًا على التعامل مع 74A. ومع ذلك ، فإن مسارات PCB التي تمتد من دبابيس MOSFET إلى كتلة طرف المسمار يمكنها فقط إدارة حوالي 5A. يمكن تحسين ذلك عن طريق لحام قطع الأسلاك النحاسية فوق مسارات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

في هذه الحالة ، تأكد من أن وحدات MOSFET لا تصبح شديدة السخونة - إذا حدث ذلك ، فستكون هناك حاجة إلى خافضات حرارة أكبر لتركيبها على هذه الأجهزة.

LM324 Pinouts

التحكم الثنائي في محركات التيار المستمر باستخدام LM324

في الأساس ، ستجد 3 طرق ضبط سرعة محركات التيار المستمر :

1. باستخدام التروس الآلية للوصول إلى التسارع المثالي: غالبًا ما يكون هذا النهج فوق راحة غالبية المتحمسين الذين يمارسون ورش العمل المنزلية.

اثنين. إنقاص جهد المحرك من خلال المقاوم المتسلسل. يمكن أن يكون هذا غير فعال بالتأكيد (ستتبدد الطاقة في المقاوم) ويؤدي أيضًا إلى تقليل عزم الدوران.

يزداد التيار الذي يستهلكه المحرك أيضًا مع زيادة الحمل على المحرك. تعني زيادة التيار انخفاضًا أكبر للجهد فوق المقاوم المتسلسل وبالتالي انخفاض الجهد للمحرك.

ثم يبذل المحرك جهدًا لسحب كمية أكبر من التيار ، مما يتسبب في توقف المحرك.

3. من خلال تطبيق جهد الإمداد بالكامل على المحرك في نبضات قصيرة: هذه الطريقة تتخلص من تأثير السقوط المتسلسل. يشار إلى هذا باسم تعديل عرض النبضة (PWM) وهي الاستراتيجية الموجودة في هذه الدائرة. تسمح النبضات السريعة للمحرك بتشغيل النبضات الممتدة ببطء مما يسمح للمحرك بالعمل بسرعة أكبر.

كيف وظائفه (الرجوع إلى التخطيطي)

يمكن تقسيم الدائرة إلى أربع مراحل:

1. التحكم في المحرك - IC1: أ
2. مولد موجة المثلث- IC1: B.
3. مقارنات الجهد - IC1: C و D
4. محرك - Q3-6

دعنا نبدأ بمرحلة سائق المحرك ، التي تتمحور حول MOSFETs Q3-6. يبقى اثنان فقط من هذه الدوائر في حالة التنشيط في أي لحظة من الوقت. بينما Q3 و Q6 هما قيد التشغيل ، يتحرك التيار عبر المحرك ويتسبب في تدويره في اتجاه واحد.

بمجرد أن يكون Q4 و Q5 في حالة التشغيل ، يتم عكس الدورة الحالية ويبدأ المحرك في الدوران في الاتجاه المعاكس. تتعامل IC1: C و IC1: D مع وحدات MOSFET التي يتم تشغيلها.

يتم توصيل Opamps IC1: C و IC1: D كمقارنات جهد. يتم إنتاج الجهد المرجعي لهذه opamps بواسطة مقسم جهد المقاوم لـ R6 و R7 و R8.

لاحظ أن الجهد المرجعي لـ IC1: D متصل بإدخال '+' ولكن بالنسبة إلى IC1: C فهو مقترن بالمدخل '-'.

هذا يعني أن IC1: D يتم تنشيطه بجهد أعلى من مرجعه بينما يُطلب IC1: C بجهد أقل من مرجعه. Opamp IC1: B تم تكوينه كمولد موجة مثلث ويزود إشارة التنشيط لمقارنات الجهد ذات الصلة.

التردد هو تقريبًا معكوس ثابت الوقت لـ R5 و C1 - 270 هرتز للقيم المستخدمة.

يؤدي تقليل R5 أو C1 إلى زيادة التردد ، سيؤدي أي منهما إلى تقليل التردد ، ويكون مستوى خرج الموجة المثلثية من الذروة إلى الذروة أقل بكثير من الفرق بين مرجعي الجهد.

لذلك من الصعب للغاية تنشيط كلا المقارنين في نفس الوقت. وإلا ستبدأ جميع MOSFETs الأربعة في التوصيل ، مما يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي وتدمير كل منهم.

شكل الموجة المثلث منظم حول جهد إزاحة التيار المستمر. تؤدي زيادة أو تقليل جهد الإزاحة إلى تغيير موضع النبض لموجة المثلث بشكل مناسب.

يؤدي تبديل موجة المثلث إلى الأعلى إلى تمكين المقارنة IC1: D من تنشيط تقليلها مما يؤدي إلى تنشيط IC1: C للمقارنة. عندما يكون مستوى الجهد لموجة المثلث في منتصف مرجعي الجهد ، فلن يتم تحريض أي من المقارنات. يتم تنظيم جهد إزاحة التيار المستمر بواسطة مقياس الجهد P1 عبر IC1: A ، والذي تم تصميمه على أنه تابع للجهد.

هذا يعطي مصدر جهد مقاومة خرج منخفض ، مما يسمح لجهد إزاحة التيار المستمر بأن يكون أقل عرضة لتأثير تحميل IC1: B.

عندما يتم تبديل 'الوعاء' ، يبدأ جهد إزاحة التيار المستمر بالتغير ، إما لأعلى أو لأسفل بناءً على اتجاه قلب الوعاء. يقدم الثنائي D3 حماية قطبية عكسية لوحدة التحكم.

يعتبر المقاوم R15 والمكثف C2 مرشح تمرير منخفض بسيط. يهدف هذا إلى تنظيف أي طفرات في الجهد تسببها MOSFETs أثناء تشغيلها طاقة إمداد المحرك.

قائمة الاجزاء

2) التحكم في المحرك ثنائي الاتجاه باستخدام IC 556

السرعة والتحكم ثنائي الاتجاه لمحركات التيار المستمر سهل التنفيذ نسبيًا. بالنسبة للمحركات التي يتم تنشيطها بشكل مستقل ، فإن السرعة ، من حيث المبدأ ، هي وظيفة خطية لجهد الإمداد.المحركات ذات المغناطيس الدائم هي فئة فرعية من المحركات النشطة بشكل مستقل ، وغالبًا ما تستخدم في الألعاب والنماذج.

في هذه الدائرة ، يتنوع جهد إمداد المحرك عن طريق تعديل عرض النبضة (PWM) والذي يضمن كفاءة جيدة بالإضافة إلى عزم دوران مرتفع نسبيًا عند سرعات المحرك المنخفضة. يتيح جهد التحكم الفردي المترابط بين 0 و +10 فولت عكس سرعة المحرك وتنويعها من الصفر إلى الحد الأقصى في كلا الاتجاهين.

تم إعداد IC متعدد الهزاز المستقر كمذبذب 80 هرتز ، ويحدد تردد إشارة PWM. رسوم المصدر الحالي T1 Ca. تتم مقارنة جهد سن المنشار عبر هذا المكثف بجهد التحكم في 1C2 ، والذي ينتج إشارة PWM إلى المخزن المؤقت N1-Na أو NPN1. سائق المحرك الذي يتخذ من دارلينجتون مقراً له عبارة عن دائرة جسر قادرة على قيادة أحمال تصل إلى 4 أمبير ، بشرط بقاء تيار التشغيل أقل من 5 أمبير ، ويتم توفير التبريد الكافي لترانزستورات الطاقة T1 -Ts. توفر الثنائيات D1 و D5 الحماية ضد الاندفاعات الحثية من المحرك Switch S1 مما يجعل من الممكن عكس اتجاه المحرك على الفور.

صور النموذج