Stabilizzatore di velocità di rotazione per motori elettrici di tipo DPR, DPM ed altri. Schema, descrizione

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Stabilizzatore di velocità di rotazione per motori elettrici di tipo DPR, DPM e altri. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Molto spesso, in vari dispositivi di meccanica, automazione, è necessario stabilizzare in modo molto accurato la velocità di rotazione di un motore elettrico CC (EM). La maggior parte dei dispositivi che si possono trovare in letteratura offre la stabilizzazione della velocità di rotazione dell'ED modificando la corrente da essa consumata durante un aumento del carico sull'albero. Contemporaneamente viene accesa una resistenza in serie all'ED. Questo è accettabile se la potenza dell'ED è bassa. Se l'ED è più potente e la corrente da esso consumata è superiore a 1 A, le perdite sul resistore saranno elevate. Inoltre, un tale schema stabilizza la velocità in una gamma ristretta di variazioni del carico sull'albero.

Lo stabilizzatore di velocità DC EM da me proposto non presenta gli svantaggi di cui sopra ed è in grado di mantenere la velocità sull'albero EM con altissima precisione. Consente di collegare ED con tensione di alimentazione e consumo energetico diversi. Tale stabilizzazione è assicurata dal feedback dal sensore posto sull'albero EM, nonché dal fatto che con un aumento del carico sull'albero, il circuito aumenta la tensione sull'EM fino al massimo e con un aumento di la velocità EM (per qualsiasi motivo), la tensione su di essa diminuisce. Pertanto, si verifica un processo oscillatorio, a seguito del quale viene stabilita la tensione ottimale sull'EM a un determinato carico. Lo stabilizzatore è stato utilizzato con un motore elettrico di fabbricazione polacca con una potenza di circa 30 W (non ne conosco il nome), nonché con un motore elettrico di tipo DLM-30, e in entrambi i casi ha mostrato buoni risultati.

Il diagramma schematico dello stabilizzatore di velocità è mostrato in Fig.1. Si basa sul microcircuito KR1108PP1A, acceso in modalità convertitore digitale-analogico (DAC).

(clicca per ingrandire)

Il segnale dal sensore di velocità (Fig. 2) viene inviato attraverso un generatore di impulsi stabile, realizzato sul chip DD1.1, all'ingresso del DAC.

Stabilizzatore di velocità di rotazione per motori elettrici di tipo DPR, DPM ed altri

All'uscita del DAC (pin 13 DA1) si ottiene una tensione a dente di sega, la cui ampiezza è tanto maggiore quanto maggiore è la frequenza all'ingresso DA1. Questa tensione viene ridotta tre volte, livellata dalla catena R6, R7, C7 e alimentata all'ingresso diretto dell'amplificatore operazionale DA2. Una tensione esemplare viene fornita all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale, prelevata dal divisore sui resistori R8, R9, R10 e dallo stabilizzatore DA5. La tensione di riferimento viene confrontata con la tensione del DAC DA1. Se la tensione di ingresso dell'amplificatore operazionale è inferiore a quella esemplare, viene impostato un livello basso all'uscita di quest'ultimo, che viene alimentato al transistor VT1 attraverso il diodo VD1 (proteggendo il transistor VT1 dalla tensione negativa). Il transistor rimane chiuso e la corrente del resistore R13 attraverso il circuito di livellamento R3, C8 apre i transistor VT2, VT3. La tensione massima viene applicata all'ED e inizia a ruotare.

Man mano che l'EM accelera, la frequenza del segnale dal sensore aumenta e, di conseguenza, la tensione di ingresso all'ingresso diretto dell'amplificatore operazionale. Non appena sarà uguale a quello esemplare, verrà impostato un livello alto all'uscita dell'amplificatore operazionale e il transistor VT1 si aprirà, ei transistor VT2, VT3 inizieranno a chiudersi mentre il condensatore C8 si sta caricando. La velocità ED diminuirà. Si ottiene così un processo oscillatorio decrescente (della durata di circa 0,5 s, dipendente dalla capacità del condensatore C8), dopodiché verrà impostata la velocità EM alla quale la velocità di rotazione permette di ottenere una tensione pari a quello esemplare all'ingresso diretto dell'amplificatore operazionale. All'uscita dell'amplificatore operazionale durante il funzionamento, viene impostato un certo ciclo di lavoro degli impulsi, che varia a seconda della velocità di rotazione e del carico sull'albero EM. Questi impulsi sono attenuati dal condensatore C8. In linea di principio, non possono essere livellati, ma il funzionamento di un ED con una tensione variabile su di esso, e non un ciclo di lavoro, mi è sembrato più preferibile.

Il circuito è alimentato da una tensione non stabilizzata di ~20 V e stabilizzata +30 V rispetto al filo comune. La tensione di +30 V può essere variata in un range molto ampio, necessario per il tipo di EM utilizzato. Se dovesse superare la tensione di ingresso massima consentita dello stabilizzatore DA3 e dei transistor VT1-VT3, è necessario sostituire i transistor con altri (con una tensione collettore-emettitore più consentita) e alimentare DA3 da un separato +20 V non stabilizzato fonte.

Il sensore di velocità è un disco di materiale opaco (è molto conveniente farlo di textolite), in cui sono praticati 30-60 fori in un cerchio (Fig. 3).

Stabilizzatore di velocità di rotazione per motori elettrici di tipo DPR, DPM ed altri

Il disco è fissato sull'albero ED. Il circuito mostrato in Fig. 2 converte la rotazione del disco in impulsi rettangolari. Se si utilizza un disco con 60 fori, è possibile collegare all'uscita del sensore un frequenzimetro con un tempo di misurazione di 1 s. Mostrerà la velocità di rotazione in RPM.

Il circuito stampato è mostrato in Figura 4. Contiene tutti gli elementi della Fig. 1, ad eccezione del transistor VT3 e del potenziometro R9.

Stabilizzatore di velocità di rotazione per motori elettrici di tipo DPR, DPM ed altri

I pin inutilizzati del microcircuito DD1 sono collegati a terra e una fonte di alimentazione (non mostrata nello schema). Il transistor VT3 dovrebbe essere posizionato sul radiatore, la cui superficie viene scelta in base alla potenza dell'ED. Quando si utilizza un ED del tipo DPM-30, ho utilizzato una piastra di alluminio con dimensioni di 50x100 mm, curvata con la lettera P. I resistori e i condensatori fissi sono di dimensioni planari 1206 (ad eccezione di R8, R10 tipo C3-23 o MLT-0,125 resistenze). Condensatori elettrolitici tipo K50-35. Resistore trimmer tipo SP-16v o altra dimensione idonea.

È preferibile utilizzare il resistore R9 di tipo SP5-35a, sebbene sia possibile qualsiasi altro. Come stabilizzatore di tensione ho usato il circuito descritto nella rivista "Radio" 2/1981, pp. 44-46. Come sensore (vedi Fig. 2), è possibile utilizzare qualsiasi altro circuito che emette impulsi con un'ampiezza di 12 ... 15 V in uscita.

Per sintonizzare il circuito, invece dei resistori R8, R10, è conveniente installare due resistori di sintonizzazione. Innanzitutto, sono impostati sulla resistenza minima. Il cursore del resistore R9 è impostato nella posizione inferiore (secondo lo schema) e la resistenza R5 è selezionata come massima. Dopo aver collegato l'ED, ruotare il regolatore R9, aumentando la velocità di rotazione. In questo caso è necessario controllare la tensione al pin 13 DA1 con un voltmetro. Se la tensione su di esso raggiunge 10 V e la velocità di rotazione dell'ED è ancora insufficiente, la resistenza R5 viene ridotta in modo tale che alla massima velocità di rotazione dell'albero dell'ED, la tensione sul pin 13 DA1 sia 10 ... 10,5 V. Quindi, utilizzando i resistori R8 e R10 impostare rispettivamente i limiti massimo e minimo, regolati dal resistore R9. Successivamente, le resistenze R8, R10 vengono misurate e sostituite da costanti. Questo completa la configurazione.

Dettagli. Invece del chip KR1108PP1A, puoi usare il KR1108PP1B. OU KR140UD6 può essere sostituito da qualsiasi altro, ad esempio KR140UD7, KR544UD1. Lo stabilizzatore di tensione KR142EN8E può essere sostituito con KR142EN8V; 79L15 - KR1168EN15, 78L05 - KR1170EN5, KR1157EN502.

Il chip K561LA7 può essere sostituito con il K561LE5. Nel circuito del sensore (vedi Fig. 2), invece del microcircuito K561TL1, è possibile utilizzare K561LA7, K561LE5 (in questo caso è preferibile accendere tre dei loro inverter in serie).

Autore: I.A. Korotkov

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