Хитрый и полезный чип Atmel U211B нам в помощь. У кого имеется старый движок без дела — смело к паяльнику. Далее описана практическая реализация контроллера для его запуска и регулировки оборотов.
↑ Интро
Всё началось с удачного приобретения: маленького токарного станочка. Точный, не раздолбанный грубым обращением, но вот с приводной частью была беда. Предыдущий владелец использовал, по всей видимости, обычный асинхронный двигатель, а обороты регулировал перекидыванием ремня с одной пары шкивов на другую. Это лучше, чем ничего, но всё-таки далеко не самый правильный подход.
Нам хотелось иметь возможность регулировать обороты в широких пределах, что позволяет обрабатывать заготовки разных диаметров с одинаковой лёгкостью.
Простейшая схема регулятора
Ориентируйтесь на эту схему. Чтобы уменьшить обороты электродвигателя, необходим ШИМ модулятор, он же симистор. Это микросхема, которая модулирует ШИМ-сигнал, позволяющий задать собственное частоту.
В этой схеме роль модулятора играет микросхема U2008B. Это недорогая плата предназначена специально для регулировки оборотов асинхронного двигателя.
Как пишет Сайт компании электрические системы, также понадобится диод и резистор, чтобы снизить напряжение. На схеме они изображены со знаками D1 и R1. Также, чтобы отфильтровать поступающее электричество, необходим силовой конденсатор, обозначенный С1.
Р1, R5 и R3 – это делители напряжения, предназначенные для регулирования напряжения. Второй резистор необходим, чтобы синхронизировать внутренние блоки двигателя с симистором.
Чтобы частотный регулятор был безопасным, рекомендуется установить обычный плавкий предохранитель на 1,5 ампера.
Если вы хотите сделать профессиональную плату, возьмите эту схему для печати:
Останется только перенести ее на фольгированный текстолит и вытравить. Посмотреть инструкцию можно здесь. Цена вопроса такого регулятора – 200 рублей.
↑ Мой двигатель от стиралки
В современных стиральных машинах применяются двигатели, которые отлично подходят для решения этой задачи. Существует много моделей, но все их объединяют некоторые конструктивные особенности: они щеточные, с последовательным возбуждением и имеют датчик оборотов
! А ещё шкив под поликлиновый ремень. Такие разные и такие одинаковые… Мне попался такой, итальянский, 350-14000 оборотов:
ВНИМАНИЕ! Нельзя включать двигатели с последовательным возбуждением без нагрузки и без регулятора оборотов.
У них теоретически нет такого понятия, как обороты холостого хода. Двигатель может раскручиваться до чудовищных оборотов, т. е. уходить вразнос. Если хотите проверить работоспособность двигателя, можно ткнуть
на секунду
. Надолго оставлять нельзя!
Схема регулятора оборотов для электродвигателя
Конечно, регулятор оборотов электродвигателя на 220в можно купить в магазине, но:
- В магазинах сложно найти платы для сетевого напряжения (основная часть рынка – регуляторы до 35 вольт).
- Те, что продаются для сетевых двигателей имеют посредственное качество. Мощность и скорость они не поддерживают, поэтому для станков (например, токарного) они не подходят в принципе.
- Промышленные контроллеры с поддержанием скорости и мощности очень дороги, и купить их сложно.
Почему бы тогда не собрать? Все детали продаются в любом радиомагазине, к тому же программировать или прошивать ничего не понадобится, хоть и понадобится микросхема.
↑ Датчик оборотов
С обратной стороны видим датчик оборотов.
Внутри он выглядит примерно так: Это просто маленький генератор переменки. Задача состоит в том, чтобы подсчитать количество импульсов, если по каким-то причинам они следуют слишком медленно, контроллер «поддает газу» пока обороты не придут в норму. Благодаря обратной связи можно крутить двигатель даже очень медленно, не теряя в крутящем моменте.
Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.
Регулятор оборотов электродвигателя стиральной машины
Подключение регулятор оборотов электродвигателя для стиральной машины в первую очередь рекомендуется разобрать и проверить наличие симистора — силовой элемент. Он должен стоять на радиаторе. Если его нет, следует дополнительно установить, чтобы регулятор не перегревался. Радиатор смазывают термопастой для лучшего термоотделения.
После это регулятор собирают и подключают к двигателю согласно схеме, приведенной на корпусе. Это дает возможность регулировать, стабилизировать обороты, увеличивая амплитуду напряжения. При этом возрастает мощность устройства.
↑ Электроника. Почему Atmel U211B?
Довольно популярен похожий контроллер на TDA1085. Одну и ту же схему и плату перепечатывают по всему интернету, и у всех она работает, кроме меня. К сожалению, мне так и не удалось ничего от него добиться. Похоже, или микросхемы были слегка поддельные, или просто руки кривые. Останки неудачного макета:
Микросхема U211B от Atmel
обещала точно такой же функционал, но схема немного проще, плата немного проще, настройка существенно проще. Смотрите сами:
Исключён фрагмент. Полный вариант доступен меценатам и полноправным членам сообщества.
Существуют версии схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см. архивы к статье). Тех, кто хочет глубже разобраться в теме, ещё раз отсылаю к даташиту.
Способы, как подключить регулятор оборотов
Как же подключить регулятор оборотов? Рассмотрим Motor Speed Controller 400W по 3 причинам:
- Это наиболее популярный контроллер скоростей.
- С его подключением возникают проблемы, из-за разметки на китайском языке.
- Подключение почти не отличается от того, чтобы был собран своими руками.
Для начала, стоит изучить схему подключения, напечатанная на боковинке регулятора или паспорте устройства.
Теперь необходимо воспользоваться распиновкой на задней панели. Понадобится выбрать необходимые выводы. Контакты CCW и COM всегда закорочены, трогать их не нужно. Для подключения понадобится задействовать 3 нижних контакта. АС ~ АС – это ноль и фаза (провода устанавливаются произвольно, все же ток переменный). В FG вставляется провод заземления, если оно есть.
В общем, на этом подготовка закончена. Остается только вставить штекер от регулятора к клеммнику двигателя.
Рекомендуется в разрыв фазного провода поставить конденсатор.
Он поможет сгладить поступающее напряжение. Также не помешает установить ферритовый фильтр. Оно поможет сгладить помехи при работу.
↑ Настройка контроллера оборотов и защиты
Честно говоря, нельзя наверняка сказать, что эта схема идеально подойдет вашему двигателю. Дело в том, что двигатели всё-таки, при всей своей похожести, разные и чтобы всё работало правильно, нужно внимательно вчитаться в даташит и высчитать каждый номинал. Каюсь, я не стал этого делать. Уже надоела вся эта возня с TDA1085, хотелось просто включить и услышать наконец работу мотора! Я внес изменения только в той части, которая отвечает за вход с датчика и подобрал R3, R16, R17 и С11. Прокатило, как ни странно.
Резистор R4 (0,47 Ома 2 Вт) играет роль токового шунта, по нему защита определяет перегрузку. Он выбирается в зависимости от мощности двигателя по формуле из даташита. У меня резистор набран из двух 5-ваттных «белых кирпичей» по 0,22 Ома последовательно. Уж что было под рукой в момент сборки.
Подстроечник R8 задаёт чувствительность защиты. Мне пришлось его открутить почти до конца вправо, похоже номинал R4 всё-таки великоват. На среднем положении R8 двигатель вообще не стартовал.
Подбором R16, R17 устанавливаются минимальные и максимальные обороты.
Подстроечник R10 задаёт минимальное напряжение на двигателе. Если вы даже закоротите R16 и переменником R15 выставите обороты в ноль, мотор будет продолжать крутиться от этого напряжения, но без стабилизации оборотов.
Если вал двигателя остановить, контроллер это поймет и попытается его перезапустить импульсами полной мощности. Сначала короткими, потом более длинными.
С11 — задающий элемент преобразователя частоты в напряжение. В зависимости от того, сколько импульсов на 1 оборот дает датчик, он может отличаться в очень широких пределах. В нашем случае 22 нФ работает нормально.
Технические характеристики контроллера
Схема будет иметь следующие характеристики:
- Рабочее напряжение – от 110 до 230 вольт.
- Возможности регулировки – 9 – 99%. В целом, этот показатель зависит от выбранного димера.
- Нагрузка – до 2,5 киловатт.
- Рабочая мощность – 300 ватт без радиатора. Если установить хорошее охлаждение, можно ее увеличить на 20-25%.
Эта схема регулятора оборотов коллекторного двигателя на 220в достаточно тихая и имеет плавный пуск. Собрать же ее достаточно просто.
↑ Электродвигатель в работе, фото и видео
С этими номиналами всё крутится отлично, двигатель испытан в реальной работе.
На видео есть попытка дать нагрузку на вал рукой. Не повторяйте такого хулиганства, не нарушайте ТБ!
