Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2017
Jean-Bernard Guiot
EDN
Управление небольшим двигателем постоянного тока без регулирования скорости кажется тривиальной задачей: для этого должно быть достаточно выключателя или реле. Тем не менее, такой подход сопровождается некоторыми проблемами. Первая – это выключатель, поскольку индуктивный характер нагрузки и низкое стартовое сопротивление мотора приводят к его преждевременному износу со всеми вытекающими неприятностями, связанными с искрением и электромагнитными помехами. Вторая заключается в том, что при выключении питания мотор продолжает вращаться в течение некоторого времени, зависящего от начальной скорости и инерционности ротора.
Изображенная на Рисунке 1 схема может оказаться полезной для торможения двигателей в устройствах, не нуждающихся в точном управлении скоростью или положением останова. Схема состоит из двух частей. Q1 коммутирует питание мотора. Диод D2 защищает транзистор Q1 от индуктивных выбросов. Резистор R2 удерживает Q1 в закрытом состоянии, пока разомкнут выключатель S1. R1 ограничивает базовый ток Q1 при замкнутом выключателе S1. На практике функцию S1 могут выполнять ручной выключатель, контакты реле, оптоизолятор или транзистор. При замыкании S1, открывается транзистор Q1, и мотор начинает вращаться.
 |
||
| Рисунок 1. | Эта схема выполняет функции включения и торможения двигателя. |
|
Q2, D1 и R3 образуют схему торможения. Эта схема похожа на выходной каскад логического элемента ТТЛ. Диод D3 защищает транзистор Q2 от индуктивных бросков напряжения. При замыкании выключателя S1 транзистор Q1 открывается, и напряжение в точке A становится высоким (близким к VCC). Из-за падения напряжения на диоде D1 напряжение на базе транзистора Q2 будет выше, чем на эмиттере, и транзистор будет закрыт. Если при вращающемся моторе разомкнуть выключатель S1, транзистор Q1 закроется, и напряжение в точке A приблизится к нулю. Напряжение противо-ЭДС двигателя воспринимается как замыкание транзистора Q2, эмиттер которого становится более положительным, чем база, и транзистор открывается. Замыкание мотора приводит к его торможению. Чем выше скорость мотора, тем эффект торможения будет сильнее.
Для снижения последовательного сопротивления проводов Q2 следует устанавливать как можно ближе к мотору. Паразитное сопротивление ограничивает тормозящий ток и, соответственно, увеличивает время останова. Схема на транзисторе Q1 может располагаться на удалении от двигателя. Разделительная черта между двумя частями схемы проходит через точку A. Эта конструкция устанавливается на двигателях устройств смены инструмента небольших станков, и отлично работает там на протяжении многих лет. Номиналы компонентов для этой схемы некритичны. Желательно использовать составные транзисторы Дарлингтона, характеристики которых, так же, как и характеристики диодов, должны соответствовать напряжению питания и току мотора. (Однако не забывайте о большой индуктивности двигателя). К примеру, схема на Рисунке 1 подходит для 24-вольтового мотора с током 3.5 А.
