Датчик оборотов электродвигателя: Какой датчик отвечает за обороты двигателя у автомобиля?

• Убедитесь, что он подходит, введя номер своей модели.
• Страна происхождения: Китай
• Высота упаковки продукта 2,48 дюйма
• Длина упаковки продукта 5,58 дюйма
• Ширина упаковки продукта составляет 3 дюйма.25 дюймов

— обзор

11.7.2 Гидравлически-электрическая антиблокировочная тормозная система (ABS), подходящая для автомобилей (Bosch) (рис. 11.40 и 11.41)

Датчик скорости и возбудитель (рис. 11.40) В датчике скорости используется принцип магнитного измерения с переменным магнитным сопротивлением, в результате чего цилиндрический постоянный Магнитопровод с намотанной на него проволокой катушки, установленный на неподвижном держателе ступицы, кожухе оси или задней пластине, создает магнитное поле (поток), которое перекрывает вращающееся кольцо возбудителя. Возбудитель может быть типа зубчатого кольца или кольца с ребром-пазом, прикрепленного к ступице вращающегося колеса или ведущему валу.Ряд зубцов или пазов расположены радиально, которые в зависимости от скорости вращения опорного колеса определяют частоту сигнала, передаваемого на электронный блок управления. При вращении колеса и возбудителя зубцы и зазоры или ребра и пазы возбудителя проходят через магнитное поле датчика. Катушка, намотанная вокруг магнитного конуса, воспринимает изменяющуюся напряженность магнитного поля, когда зубцы или ребра проходят через силовые линии, и поэтому в катушке индуцируется переменное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращающегося колеса.Напряжение передается на блок управления всякий раз, когда опорные катки вращаются, независимо от того, задействованы ли тормоза.

Рис. 11.40. Магнитный датчик скорости и возбудитель

Скорость ходового колеса, измеренная датчиком скорости, обеспечивает сигналы замедления и ускорения колес для электронного блока управления. Объединение и обработка сигналов отдельных датчиков скорости колеса блоком управления обеспечивает единую опорную скорость, которая приблизительно равна скорости транспортного средства.Сравнение любой скорости отдельного колеса с эталонной скоростью подает сигнал о пробуксовке колеса (колесо стремится заблокироваться).

Электронный блок управления (Рис. 11.41 (a)) Функцией электронного блока управления является получение, усиление, обработка, вычисление и включение отдельных электромагнитных регулирующих клапанов. То есть, чтобы оценить минимальное замедление и максимальное ускорение колеса для оптимального торможения и, соответственно, подать ток питания на отдельные электромагнитные регулирующие клапаны, чтобы они могли регулировать необходимое давление в трубопроводе цилиндра колеса.

Рис. 11.41 (а – в). Антиблокировочная тормозная система (АБС) для автомобилей

Гидро / электрический модулятор (рис. 11.41 (а)) Этот блок объединяет в себе электромагнитные регулирующие клапаны; по одному на каждое колесо, гидроаккумулятор для каждой из цепей двойного тормоза и двухцилиндровый насос обратного потока, приводимый в действие электродвигателем. Электромагнитный клапан частично или полностью включается и выключается через полупроводниковые цепи блока управления, в результате чего подача жидкости из главного цилиндра в колесный цилиндр прерывается много раз в секунду.Аккумулятор пониженного давления быстро сбрасывает давление в трубопроводе трубопровода колесного цилиндра, когда соленоидный клапан открывает обратный канал, так как пространство камеры диафрагмы мгновенно увеличивается, чтобы поглотить вытекающую жидкость. Насос обратного потока с его впускным и выпускным шаровыми клапанами перекачивает жидкость под давлением из гидроаккумулятора редуктора на выход главного цилиндра, ведущий к тормозным цилиндрам. Таким образом, давление жидкости в колесном цилиндре согласовывается с оптимальной жесткостью торможения в зависимости от состояния дорожного покрытия.

В нижеследующем описании работы системы противоскольжения для простоты рассматривается только одно колесо.

Нормальные условия торможения (Рис. 11.41 (a)) При нормальных условиях торможения соленоид отключен, а клапан якоря удерживается в крайнем нижнем положении возвратной пружиной. Когда тормоза задействованы, жидкость неограниченно течет из главного цилиндра в колесный цилиндр через центральный канал клапана якорного типа с поршневым соленоидом. Это продолжается до тех пор, пока необходимое повышение давления на поршне суппорта не приведет к желаемому торможению автомобиля.

Удержание давления (Рис. 11.41 (b)) Когда замедление колеса приближается к некоторому заданному значению, датчик скорости сообщает блоку управления компьютера об опасности блокировки колеса. Блок управления немедленно реагирует пропусканием небольшого электрического тока на соответствующий электромагнитный клапан. Соответственно, катушка соленоида частично находится под напряжением. Это поднимает клапан якоря до тех пор, пока он не блокирует поток жидкости, проходящей от главного цилиндра к трубопроводу колесного цилиндра.Давление жидкости в трубопроводе теперь поддерживается постоянным (рис. 11.42).

Рис. 11.42. Типичное давление антиблокировочной тормозной системы (ABS), характеристики колеса и скорости автомобиля во времени

Снижение давления (рис. 11.41 (c)) Если датчик колеса все еще сигнализирует об аномально быстром снижении скорости, которое может привести к блокировке колеса , блок управления увеличивает подачу тока к электромагнитной катушке, заставляя клапан якоря подниматься еще дальше до положения, при котором он открывает канал обратного потока.Давление в «удерживающей» линии мгновенно падает, потому что жидкость под высоким давлением может уйти в аккумулятор редуктора. В то же время, когда аккумулятор заряжается, излишки жидкости всасываются из аккумулятора в насос обратного потока через впускной клапан, откуда она сбрасывается обратно в соответствующий находящийся под давлением выпускной трубопровод главного цилиндра. Следовательно, уменьшение давления (рис. 11.42) позволяет колесу снова ускориться и восстановить сцепление с поверхностью дороги.Пока жидкость закачивается обратно в выходной трубопровод главного цилиндра, водитель ощущает легкую пульсацию давления на ножной педали из-за циклического нагнетания насоса.

Повышение давления (Рис. 11.41 (a)) После того, как вращательное движение колеса изменилось с замедления на ускорение, датчик подает сигнал блоку управления на отключение подачи тока на электромагнитный клапан. Возвратная пружина мгновенно переводит электромагнитный клапан в самое нижнее положение, и снова восстанавливается канал для жидкости между выходным трубопроводом главного цилиндра и трубопроводом цилиндра суппорта колеса, что приводит к повторному включению тормоза (рис.11,42). Чувствительность и время отклика электромагнитного клапана таковы, что пульсирующее регулирование происходит от четырех до десяти раз в секунду.

Датчик оборотов двигателя | efignition

Датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя является наиболее важным датчиком системы управления двигателем. Помимо скорости, этот датчик вместе со спусковым колесом определяет положение коленчатого вала.

Помимо датчика положения коленчатого вала можно также использовать датчик фазы распредвала.

Датчики доступны в 3 вариантах.

• Датчик переменного сопротивления
• Датчик эффекта Холла
• Датчик OPTO

Датчик VR

Этот датчик состоит из магнита, вокруг которого намотана катушка. При перемещении металлического предмета к датчику магнитное поле изменится. То же самое происходит, когда мы отрываем металл от датчика. Изменяющееся магнитное поле в катушке датчика будет генерировать напряжение.Если металлический предмет движется к нему, напряжение будет положительным, если металлический предмет удалится от него, напряжение будет отрицательным. Таким образом, сигнал, поступающий от датчика, представляет собой переменное положительное и отрицательное напряжение. Переменное напряжение. Мы видим новую пазуху на каждый зуб спускового колеса.

Напряжение, создаваемое этим датчиком, отличается. При начальной скорости это будет примерно 1 Вольт (измерено в положении переменного тока). Оно может достигать 100 вольт, если двигатель делает много оборотов.

Датчик VR

Датчик эффекта Холла

Реагирует на магнетизм. Этот датчик имеет собственный магнит, а также часть электроники, которая реагирует на приближение магнита. В случае датчика ХОЛЛа со встроенным магнитом металл спускового колеса гарантирует, что магнетизм достигает датчика. Большинство датчиков ЗАЛА переключаются на землю, если поблизости есть металл. Этот сигнал прерывается, если поблизости нет металла. Таким образом, датчик не генерирует синусоидальную волну, и напряжение не может быть измерено.Для подачи сигнала переключения требуется «подтягивающий» резистор.

Датчик HALL

Датчик VR или HALL

Обычно мы используем датчик VR в качестве датчика коленчатого вала. В качестве датчика фазы распредвала мы обычно используем датчик ЗАЛ. Иногда мы можем видеть разницу между этими датчиками, но вы можете точно измерить ее.

Датчик ЗАЛА ВСЕГДА имеет 3 подключения. А именно питание (+), масса (-) и сигнал (0).

Датчик VR иногда имеет 2 соединения, а если это тип с проводом, он обычно имеет 3 соединения.Вы можете измерить катушку между двумя соединениями. Это даст сопротивление от 150 до 1200 Ом. На третьем потоке ничего не меряешь. Это экранирование провода. Экран гарантирует отсутствие помех в сигнале из-за влияния другой проводки. В случае с ЭБУ этот экран должен быть заземлен. Мы измеряем гораздо более высокие значения сопротивления с помощью датчика ЗАЛ.

Датчик OPTO

Это датчик блокировки света. Это встречается в некоторых японских автомобилях.Например, в системе Mitsubishi 4G63, которая использовалась, в частности, в первой Mazda MX-5. С точки зрения подключения при идентификации он ведет себя так же, как датчик ЗАЛ.

Датчик OPTO

AB-026: Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

Введение

Скорость двигателя — это параметр двигателя постоянного тока, который часто измеряется и регулируется, обычно с помощью дополнительных датчиков и с обратной связью по замкнутому контуру.Для этого метода управления скоростью требуется датчик скорости определенного типа, обычно устанавливаемый на валу двигателя. Некоторые из наших двигателей постоянного тока и мотор-редукторов имеют задние валы специально для этой цели, например, 212-109.

Эта блок-схема представляет собой типичную систему управления с обратной связью, которая может быть разработана для работы в аналоговом или цифровом режиме.

-го обычно используются с цифровыми контроллерами, в то время как аналоговые схемы часто используют тахогенераторы.С помощью ШИМ-управления можно достичь хорошей точности, гибкости и снизить потери мощности. Однако это происходит за счет дополнительного компонента и, возможно, модификации механической конструкции, если вы планируете использовать его в существующем продукте.

Для щеточных двигателей постоянного тока можно измерять и регулировать скорость без каких-либо датчиков на двигателе, используя основную характеристику — напряжение обратной ЭДС, зависящее от скорости.

Бессенсорное аналоговое измерение скорости двигателя

Двигатель постоянного тока моделируется как последовательное соединение внутреннего сопротивления и источника напряжения обратной ЭДС.Напряжение на клеммах двигателя складывается из обратной ЭДС и падения напряжения на сопротивление катушки.

Связаться

Поговорите с членом нашей команды.

Каталог двигателей

Ищете нашу продукцию?

Надежные и экономичные миниатюрные механизмы и двигатели, отвечающие вашим требованиям.

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении якоря зависит от тока двигателя (и, следовательно, от момента нагрузки).Невозможно измерить скорость напрямую, измеряя только напряжение на клеммах двигателя.

Сопротивление обмотки Ra обычно постоянно — хотя оно имеет небольшую температурную зависимость, мы можем компенсировать его, чтобы падение напряжения на якоре двигателя было пропорционально току двигателя.

Поскольку невозможно измерить обратную ЭДС напрямую, нам необходимо рассчитать ее по следующему уравнению: 𝑉𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 + (𝐼𝑎 × 𝑅𝑎)

К сожалению, напрямую измерить напряжение якоря также невозможно — однако мы можем подключить дополнительный (внешний) резистор последовательно с двигателем.Измерение падения напряжения на этом последовательном резисторе позволяет нам определить обратную ЭДС.

Если мы установим значение последовательного резистора равным сопротивлению в двигателе, мы гарантируем, что любое изменение падения напряжения на последовательном резисторе будет равно падению напряжения в якоре: 𝑉𝑎 = 𝐼𝑎 × 𝑅𝑎𝑉𝑠 = 𝐼𝑎 × 𝑅𝑠𝑅𝑠 = 𝑅𝑎𝑉𝑠 = 𝑉𝑎

Итак, нам сначала нужно узнать или измерить сопротивление якоря двигателя. Это можно сделать путем измерения сопротивления на клеммах двигателя с помощью омметра или путем измерения тока остановки с известным напряжением питания.При использовании последнего предпочтительнее использовать низкое напряжение питания, чтобы избежать повреждения из-за перегрузки по току.

Например, при питании двигателя 1,2 В и измерении 100 мА во время остановки сопротивление якоря рассчитывается как: = 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙 × 𝑅𝑎𝑅𝑎 = 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑅𝑎 = 1,2𝑉100𝑚𝐴𝑅𝑎 = 12 Ом

При использовании омметра для измерения оконечного сопротивления снимите среднее значение нескольких показаний при различных положениях ротора.

Напряжение питания будет равно напряжению последовательного резистора, напряжению сопротивления якоря и напряжению обратной ЭДС.𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 = 𝑉𝑠 + 𝑉𝑎 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓

Мы можем рассчитать напряжение обратной ЭДС, вычтя удвоенное падение напряжения на последовательном резисторе из напряжения питания. = 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦– (2 × 𝑉𝑠)

Чтобы уменьшить потери мощности, мы можем использовать более низкое значение последовательного сопротивления, но резистор в конечном итоге снизит напряжение, воспринимаемое двигателем. Используя мостовую схему, мы можем сохранить высокую чувствительность измерения и компенсировать потери мощности в двигателе:

Правая опора моста состоит из последовательно включенных электродвигателя M и резистора Rs .Левая ножка — последовательное соединение резисторов R1 и R2 , каждая ножка подключена к источнику питания. Напряжение обратной ЭДС измеряется между точками A и B .

Rload представляет входное сопротивление нашей измерительной цепи. Поскольку он будет состоять из операционного усилителя, его входное сопротивление будет намного больше, чем другие сопротивления в этой схеме (идеальные операционные усилители имеют бесконечное входное сопротивление).

Нам необходимо убедиться, что напряжение между точками A, и B не зависит от тока двигателя и напряжения питания и зависит только от скорости двигателя и входного сопротивления измерительной цепи ( Rload ).

Начнем с анализа цепи без обратной ЭДС, т.е. когда двигатель остановлен. Для балансировки моста напряжение между точками A, и B, должно быть равно нулю. Это происходит до тех пор, пока соотношение между R1 и R2 такое же, как Rs и Ra : 𝑅2𝑅1 = 𝑅𝑎𝑅𝑠

h — коэффициент усиления нашего моста: ℎ = 𝑅1𝑅2 = 𝑅𝑠𝑅𝑎

Если мы выведем двигатель из состояния остановки, напряжение обратной ЭДС пропорционально скорости: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑘𝑒 × 𝑛

, где ke — электрическая постоянная для нашего двигателя, а n — скорость двигателя.

Если двигатель может вращаться со скоростью холостого хода, для идеального двигателя мы ожидаем, что Ia равно 0. Это потому, что идеальные двигатели игнорируют сопротивление воздуха и трение подшипников. Напряжение на скорости холостого хода: 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 = 𝑘𝑒 × 𝑛𝑁𝐿

Отсюда Vbemf можно подписать как: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝑛𝑛𝑁𝐿 = 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾

Где K — коэффициент пропорциональности между Vbemf и V_rpm в нашей схеме.

Теперь мы можем составить систему уравнений для нашей схемы:

Решение для I5 : 𝐼5 = ℎ (ℎ + 1) 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾2ℎ (𝑅𝑎 + 𝑅2) + (ℎ + 1) 2 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑

Таким образом, выходное напряжение равно: 𝑉𝑟𝑝𝑚 = 𝐼5 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 = ℎ (ℎ + 1) × 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾2ℎ (𝑅𝑎 + 𝑅2) + (ℎ + 1) 2 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑

А для работы без нагрузки: 𝑉𝑟𝑝𝑚 = ℎℎ + 1 × 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾

Выходное напряжение между точками A, и B не зависит от источника питания и тока двигателя, как без нагрузки, так и при работе под нагрузкой.Он зависит от х , и при увеличении выходное напряжение тоже увеличивается.

Как упоминалось ранее, сопротивление якоря будет изменяться в зависимости от температуры, что приводит к разбалансировке моста и влияет на выходную мощность В об / мин . Чтобы свести к минимуму этот эффект, мост следует настраивать, когда двигатель находится при рабочей температуре.

Этот метод стабилизации скорости был популярным решением для контроллеров скорости вращения ротора регулятора, используемых в магнитофонах, использующих аналоговую электронику.В эпоху магнитофонов многие компании производили микросхемы для управления двигателем постоянного тока, чтобы лента двигалась с постоянной скоростью. Это было интересное решение, потому что оно работало линейно и не создавало шума, как контроллеры на основе ШИМ.

включают LA5586, TDA7274, BA6220 и AN6550. К сожалению, производство большинства из них было снято с производства, и теперь их можно приобрести только на вторичном рынке. Схемы в микросхемах немного отличались, но принцип работы по-прежнему основан на мостовой схеме, описанной выше.

Обратите внимание, что эквивалентная схема нарисована с источниками тока и постоянным коэффициентом тока. Коэффициент текущей ликвидности составляет от 20 до 40, в зависимости от конкретной ИС, и обозначен как K . В интегральных схемах легко сделать два источника тока с одинаковыми температурными параметрами.

Двигатель подключен к одной ветви моста, а вторая ветвь содержит резистор, значение которого в K в раз превышает внутреннее сопротивление двигателя.

В установившемся режиме ток двигателя в K в раз больше, чем ток через Rt . Отрицательный вход операционного усилителя подключен к источнику напряжения, поэтому падение напряжения на резисторе Rt всегда будет ниже, чем напряжение двигателя. Разница составит Vref . Напряжение в точке A (относительно земли) всегда будет выше, чем напряжение в точке B .

Без Rs , ток через Rt в 40 раз меньше тока двигателя. Когда нагрузка двигателя увеличивается, напряжение в точке B увеличивается, а также увеличивается выходное напряжение усилителя. Более высокое напряжение усилителя вызывает более высокий ток двигателя, что увеличивает крутящий момент двигателя. Регулировка скорости может быть достигнута путем добавления шунтирующего резистора — напряжение между точками A, и B всегда равно опорному напряжению, поэтому легко контролировать дополнительный ток, добавленный к Rt .

Эта схема будет сбалансирована, когда напряжение двигателя равно сумме напряжений на Rt и Rs ( Vref ). Уравнение установившегося состояния: 𝐼𝑚 × 𝑅𝑚 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝐼𝑚𝐾 + 𝑉𝑟𝑒𝑓

Отсюда уравнение для обратной ЭДС: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + (1 + 1𝐾) × 𝑅𝑇 × 𝐼𝑠 + 𝑅𝑇𝐾 – 𝑅𝑚 × 𝐼𝑚

Предположим: 𝐾 × 𝑅𝑚 = 𝑅𝑇

, то количество оборотов, определенное Vbemf , составляет: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + 𝑅𝑇 × (1 + 1𝐾) × 𝐼𝑠

Важно, чтобы во всех случаях значение Rt было меньше K x Rm , в противном случае схема будет чрезмерно компенсированной и нестабильной.

Аналоговый регулятор скорости с отрицательным сопротивлением

Увеличение нагрузки на двигатель приводит к увеличению потребляемого тока и падению скорости. Обратная ЭДС и напряжение на двигателе также снижаются, этот метод управления известен как регулятор отрицательной клеммы.

В этом случае мы используем операционный усилитель для управления скоростью, поэтому наша R_load будет на тысячи больше, чем другое сопротивление в этой цепи, и снова может быть опущена.

Из предыдущего раздела мы знаем, что напряжение источника питания не изменилось на В об / мин , что позволяет нам запитать нашу схему от мощного операционного усилителя или добавить транзистор к выходу стандартного операционного усилителя. .Подключив инвертирующий вход к ножке моста между двигателем и последовательным резистором, мы можем управлять источником питания моста с помощью напряжения, подключенного к неинвертирующему выходу.

Входное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, а инвертирующий вход подключается непосредственно к клемме двигателя. Мы пока не можем контролировать скорость с помощью схемы, в связи с чем наш усилитель работает как буфер (или повторитель напряжения) с коэффициентом усиления равным 1.По сути, входное напряжение определяет напряжение двигателя.

Можно изменить скорость двигателя, установив напряжение Vin, но это не поддерживает постоянную скорость при изменении нагрузки. При постоянном входном напряжении двигатель будет вращаться быстрее при малых нагрузках и медленнее при увеличении нагрузки. Нам нужно еще несколько компонентов для стабилизации скорости двигателя.

Падение напряжения на Rs пропорционально падению напряжения на сопротивлении якоря двигателя, мы будем использовать это напряжение для компенсации падения напряжения на сопротивлении якоря.Это можно сделать, добавив модификацию схемы к приведенной ниже — добавив R1 и R2 и подключив их среднюю точку к неинвертирующему входу операционного усилителя.

Соотношение R1 и R2 должно быть таким же, как Rs и Ra , чтобы обеспечить стабилизацию скорости. На изображении выше показана полная схема и ее эквивалент для руководства, управляющее напряжение должно быть таким же, как напряжение обратной ЭДС при желаемой скорости.

Коэффициент компенсации определяется значением Rs , но удобнее использовать стандартное значение сопротивления, а затем изменить R1 или R2 соответственно.

Если скорость двигателя уменьшается при приложении нагрузки, следует увеличить значение R2 (или уменьшить R1 ). Если скорость двигателя начинает колебаться (или имеет тенденцию к увеличению) при приложении нагрузки, следует уменьшить R2 или ( R1 следует увеличить).

Чтобы спроектировать эту схему, нам нужно знать, какое значение обратной ЭДС при желаемой скорости:

1. Чтобы найти напряжение обратной ЭДС на желаемой скорости, вал двигателя может быть установлен на бурильщик и приведен в движение. После достижения желаемой скорости (проверенной тахометром) измерьте напряжение на клеммах двигателя с помощью высокоомного вольтметра.
2. Измерить внутреннее сопротивление обмотки с помощью омметра на клеммах двигателя. Хорошо взять среднее значение из нескольких различных измерений положения ротора.
3. Выберите значение Rs из стандартных значений, оно может быть меньше сопротивления двигателя.
4. Выберите R1 и R2 , чтобы соотношение было таким же, как соотношение между Rs и Ra . Фактические значения резистора должны быть больше Rs и Ra для экономии тока. Поскольку эквивалентное сопротивление плеч моста будет другим, операционный усилитель должен быть с низким входным током.
5. Подайте управляющее напряжение, равное желаемой обратной ЭДС.
6. Проверить скорость и соответственно компенсировать (указано в абзаце перед этим списком).

Для температурной компенсации можно выбрать Rs с тем же температурным коэффициентом, что и обмотки двигателя — для меди это 3400 ppm. Этот резистор следует размещать как можно ближе к двигателю, чтобы поддерживать тот же температурный режим.

Простая схема стабилизации скорости двигателя также может быть выполнена только на транзисторах:

В этой схеме T2 работает как выходной каскад, а T1 как усилитель ошибки.Сигнал на коллекторе T1 является выходным сигналом, эмиттер работает как инвертирующий вход, а база как неинвертирующий вход.

Сигнал напряжения на двигателе подключен к неинвертирующему входу, потому что выходной каскад инвертирует этот сигнал, что означает, что больший сигнал на коллекторе вызывает меньший ток двигателя.

D1 и D2 создают опорное напряжение, напряжение на эмиттере T1 всегда ниже, чем напряжение на выводах двигателя.Напряжение компенсации берется из R3 и вычитается из напряжения питания моста, которое измеряется делителем напряжения R4 , R5 и R1 .

R7 и C2 — это схема запуска, помогающая преодолеть статическое трение, а C1 — конденсатор компенсации частоты, предотвращающий высокочастотные колебания.

Поскольку нам необходимо точное измерение обратной ЭДС, которое зависит от контактного сопротивления между коммутатором и щетками, лучше всего использовать двигатели с металлическими щетками.Большинство двигателей Precision Microdrive имеют металлические щетки и подходят для этого метода управления скоростью.

Регулятор скорости со специализированным IC

Эта схема основана на AN6651, специализированном контроллере двигателя, который ранее был популярен в магнитофонах.

AN6651 работает по тому же принципу, что и описанный выше LA5586. Контакты 2 и 4 являются выходами источника тока, соотношение между управляющим выходом (контакт 2) и выходом двигателя (контакт 4) составляет 40: 1.

Сопротивление R1 , подключенное между контактом 2 и источником питания, должно быть в 40 раз больше внутреннего сопротивления двигателя для того же падения напряжения на R1 , что и на внутреннем сопротивлении двигателя: 𝐾 = 40𝑅1 = 𝐾 × 𝑅𝑚

AN6651 работает по тому же принципу, что и описанный выше LA5586.Контакты 2 и 4 являются выходами источника тока, соотношение между управляющим выходом (контакт 2) и выходом двигателя (контакт 4) составляет 40: 1.

Сопротивление R1 , подключенное между контактом 2 и источником питания, должно быть в 40 раз больше внутреннего сопротивления двигателя для того же падения напряжения на R1 , что и на внутреннем сопротивлении двигателя: 𝐾 = 40𝑅1 = 𝐾 × 𝑅𝑚

Например, используя стандартное значение 390 Ом для R1 (меньшее значение снижает склонность к возникновению колебаний), нам нужно найти значения для последовательного соединения R2 и R3.Давайте возьмем двигатель постоянного тока 132-100 и установим целевую скорость 2400 об / мин. Для начала нам нужны некоторые технические детали:

• Сопротивление двигателя, = 10 Ом
• Входное напряжение без нагрузки при скорости 2400 об / мин, 𝑉𝑚 = 3,87𝑉
• Ток без нагрузки при скорости 2400 об / мин, 𝐼𝑚 = 23𝑚𝐴

Мы можем рассчитать падение напряжения на внутреннее сопротивление как: 23𝑚𝐴 × 10Ω = 0,23𝑉

, и мы также можем вычислить Vbemf как: 3,87𝑉 − 0,23𝑉 = 3,65𝑉

В установившемся режиме, когда цепь сбалансирована, уравнение цепи имеет следующий вид: × 𝑅𝑚 + 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑅1 × (𝐼𝑅2𝑅3 + 𝐼𝑅2𝑅3 + 𝐼𝑚𝐾 + 𝑉𝑟𝑒𝑓

Из этого уравнения мы можем вычислить обратную ЭДС: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 = 𝑉𝑟𝑒𝑓 + 𝑅1 × (1 + 140) × 𝐼𝑅2𝑅3

Как мы знаем из даташита Vref = 1V, поэтому: 𝐼𝑅2𝑅3 = 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓 – 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅1 × (1 + 140)

Для нашего мотора имеем: 𝐼𝑅2𝑅3 = 3.64–1390 × (1 + 140) 𝐼𝑅2𝑅3 = 0,0051𝐴 = 5,1𝑚𝐴

Используя это значение, мы можем рассчитать последовательное сопротивление R2 и R3 : 𝐼𝑅2𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅2 + 𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝐼𝑅2𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 195 Ом

Мы можем использовать постоянный стандартный резистор 150 Ом плюс потенциометр 100 Ом, что дает нам диапазон для точной настройки. Расчетные значения являются приблизительными, в реальной цепи ток внутреннего источника опорного напряжения также является значительным (между 0,8 — 2 мА для AN6651), это приведет к изменению тока двигателя.

Добавление потенциометра позволяет установке регулировать скорость и должна быть откалибрована через некоторое время, чтобы двигатель прогрелся до рабочей температуры, чтобы минимизировать результирующий сдвиг сопротивления.

Регулятор скорости с дискретным операционным усилителем

Это улучшенная версия схемы операционного усилителя, описанной выше, с использованием специальной ИС.Основным улучшением является работа при низком напряжении благодаря использованию опорного сигнала с малой шириной запрещенной зоны. Использование этого дискретного компонента минимизирует размер схемы, что идеально подходит для современных небольших корпусов.

В этой схеме напряжение компенсации снимается с последовательного резистора R8 , значение которого меньше внутреннего сопротивления двигателя для уменьшения потерь мощности. Вторая опора моста образована из R6 и R7 . Соотношение этих резисторов должно быть таким же, как R8 и сопротивление обмотки двигателя.В качестве типичного значения можно выбрать R8 , тогда для компенсации внутреннего падения напряжения следует выбрать R6 и R7 . Для стабильной работы коэффициент R7 / R6 должен быть больше Rm / R8 .

Эта схема должна подходить для небольших двигателей с номинальным напряжением 1 В ~ 2 В.

Регулятор скорости на транзисторах

Эта недорогая схема построена на транзисторах для управления скоростью двигателя, хотя она не обеспечивает такой же точности, как операционный усилитель, ее можно сделать очень компактной и полезной для недорогих приложений.

В этой схеме опорное напряжение составляет 1,2 В, и D1 работает как опорное напряжение. Обратная ЭДС двигателя больше опорного напряжения — в зависимости от делителя напряжения R2 , R3 и R4 :

1. Во-первых, нам нужно установить коэффициент делителя напряжения, наше опорное напряжение составляет 1,2 В, а когда желаемая обратная ЭДС составляет 3,6 В, делитель напряжения R2 , R3 и R4 должен иметь коэффициент: 3.61,2 = 3
2. Итак, у нас есть максимальный диапазон для точной настройки схемы, это нужно делать, когда потенциометр ( R3 ) находится в среднем положении. Теперь нам нужно разделить оставшееся значение между каждым из других резисторов.
3. Когда мы знаем наш коэффициент делителя напряжения, выбрать R6 и R8 легко. У нас должно быть одинаковое соотношение между делителем напряжения R6 , R8 и внутренним сопротивлением двигателя.

Этот контур разработан для одной постоянной скорости, и изменение скорости с помощью триммера влияет на компенсацию скорости.Таким образом, триммер следует использовать только для настройки этой схемы в диапазонах очень низких скоростей. Чтобы использовать эту схему с широким диапазоном настройки скорости, нам необходимо внести некоторые изменения:

Эта схема работает по тем же правилам, что и предыдущая версия с двумя транзисторами, но основным улучшением является увеличение коэффициента усиления для опорного напряжения транзистором Q2 . Это позволяет нам использовать микромощный источник опорного напряжения с шириной запрещенной зоны, который более стабилен, чем стандартные диоды.Еще одно улучшение от добавления Q2 — это температурная компенсация Vbe между транзисторами Q1 и Q2 .

Расчет этой схемы начинается с задания напряжения обратной ЭДС. В этой схеме опорное напряжение равно LM385 — 2,5 В и напряжение Vbe для Q2 : 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 𝑉𝑏𝑔𝑟𝑒𝑓 + 𝑉𝑏𝑒 = 1,2𝑉 + 0,7𝑉 = 1,9𝑉

Если нам нужно, чтобы Vbemf было 3,8 В, коэффициент делителя напряжения R2 , R4 и R3 должен быть 2: 1.Потенциометр ( R3 ) предназначен для точной настройки этого напряжения, но в этой схеме изменение скорости с помощью триммера вызовет изменение компенсации. Таким образом, R3 предназначен только для окончательной настройки скорости в небольшом диапазоне, скажем, 5% или меньше, и должен использоваться только для компенсации допуска других значений компонентов.

После установки этого делителя напряжения выбрать значение R6 и R7 легко, когда мы знаем внутреннее сопротивление двигателя. Эквивалентное параллельное соединение R6 , R7 и сопротивление двигателя должны иметь такое же соотношение, что и делитель напряжения R2 , R3 и R4 (с потенциометром R3 , установленным в среднее положение).

Режим переключения аналоговый регулятор скорости

В этой заметке по применению описывается простая реализация аналогового регулятора скорости двигателя, основанная на измерении обратной ЭДС и управляющем сигнале ШИМ.

При использовании ШИМ с двигателем постоянного тока все еще можно управлять скоростью двигателя без каких-либо датчиков. Используя типичный недорогой драйвер с одним полевым МОП-транзистором, можно измерить обратную ЭДС, когда двигатель вращается, а транзистор выключен.

Этот контроллер состоит из модулятора ШИМ, выходного транзистора и схемы «выборки и удержания» (иногда известной как схемы «слежения и удержания»). Модулятор PWM имеет управляющий вход, который позволяет изменять рабочий цикл. Если вы не знакомы, это может показаться сложным, но общая идея довольно проста:

• , когда транзистор включен, напряжение питания подключено к клеммам двигателя, ток двигателя Im протекает через двигатель, заставляя его ускоряться
• , когда транзистор выключен, двигатель действует как генератор и Вм равно до Vbemf , который пропорционален скорости двигателя.Срабатывает схема выборки и хранения, которая сохраняет выборку Vbemf в конденсаторе

Узел суммирования затем вычисляет разность между желаемой скоростью и текущей скоростью, поскольку обе представлены напряжением (желаемое напряжение и Vbemf соответственно). Это напряжение ошибки используется для управления скоростью двигателя путем увеличения или уменьшения рабочего цикла модулятора ШИМ.

Из-за индуктивного характера двигателей постоянного тока измерение обратной ЭДС невозможно сразу после выключения транзистора.Когда транзистор переключается, генерируется сильный индуктивный всплеск, и индуктивный рециркуляционный ток Ir протекает через реверсивный диод. Необходима небольшая задержка, пока напряжение обратной ЭДС не станет стабильным:

Этот метод управления может быть выполнен с использованием только аналоговых компонентов или с помощью цифрового микроконтроллера. Практическая реализация контроллера, основанного на этом методе и использующего двигатель постоянного тока 132-100, показана ниже:

В этой схеме напряжение на R2 представляет желаемую скорость, IC1A работает как усилитель ошибки и ПИД-регулятор.

Схема ШИМ-модулятора построена на IC1B и IC2 , где IC1B работает как генератор треугольных волн с частотой, определенной R12 и C4 .

IC2 действует как компаратор, который сравнивает напряжение треугольного сигнала с выхода IC2 с установочным напряжением от потенциометра R15 . Когда напряжение сигнала треугольника ниже, чем напряжение от R15 , выход компаратора высокий, и двигатель запитан.

Схема выборки и удержания состоит из C3 , R10 , D2 , Q1 , R13 . Когда двигатель запитан от T1 , Q2 включен, а узел R13 и D2 замкнут на землю, что не позволяет ему сделать выборку, когда Vcc подается на двигатель. Диод D2 предотвращает разряд C3 при включенном Q1 .

Когда T1 выключен, Q2 также выключен, и Vbemf может заряжать конденсатор C3 .Напряжение на C3 находится на неинвертирующем входе усилителя ошибки, IC1A . Этот усилитель вычитает текущее напряжение скорости из желаемого напряжения скорости (устанавливается потенциометром R2 ). Когда обратная ЭДС увеличивается, выходное напряжение на IC1A также увеличивается — это смещает уровень сигнала треугольника вверх пропорционально ошибке скорости. Если уровень сигнала треугольника увеличивается, то время, когда выходной транзистор включен, уменьшается, и коэффициент заполнения ШИМ также уменьшается.

Этот усилитель ошибки работает как схема ПИД-регулирования, где коэффициент усиления определяется как 5𝑅5 + 𝑅10, а постоянная времени определяется как R5 и C2 .

Схема выборки и хранения очень проста, потому что время выборки равно состоянию выключения в рабочем цикле ШИМ, поэтому напряжение выборки напрямую зависит от рабочего цикла. Кроме того, это менее важно, если схема используется для управления приложением, которое не использует полный диапазон скорости двигателя.Его также можно уменьшить по выбору, изменив значения R10 , C3 и R13 , которые позволяют изменить время заряда / разряда C3 .

Диапазон изменения рабочего цикла ШИМ (от приложенного напряжения ошибки) определяется соотношением R7 к R8 || R9 , однако, поскольку схема Sample & Hold настолько проста, этот диапазон не должен быть очень широким.

Эта схема предназначена для работы в малом диапазоне ШИМ, максимальная нагрузка ШИМ снижается за счет задержки индуктивной нагрузки двигателя, и с ограничением схемы выборки и удержания этот метод не следует использовать для широкого диапазона. диапазон регулирования скорости.

Это демонстрирует принцип работы, поэтому для практического использования настоятельно рекомендуется улучшить простую схему выборки и хранения. Например, схема на основе недорогого LF398 может обеспечить время выборки 10 мкс.

По сравнению с аналоговой схемой отрицательной обратной связи этот метод:

• снижает потери мощности
• может быть более стабильным, так как температура не влияет на напряжение обратной ЭДС (за счет изменения сопротивления обмотки)

Однако это также:

• не подходит для двигателей с высокой индуктивностью
• имеет узкий диапазон регулирования скорости
• имеет тенденцию к колебаниям

Информационный бюллетень

Подпишитесь, чтобы получать новые блоги, тематические исследования и ресурсы — прямо на ваш почтовый ящик.

Узнать больше

Ресурсы и руководства

Откройте для себя наши примечания по применению продуктов, руководства по дизайну, новости и тематические исследования.

Примеры из практики

Изучите нашу коллекцию тематических исследований, примеры нашей продукции в различных областях применения.