При разработке систем, включающих небольшие электромоторы, может оказаться полезным простой двунаправленный контроллер двигателя с регулировкой скорости. Схема такого контроллера показана на Рисунке 1. В ней используются обычные компоненты, допуски и номиналы которых не критичны, если они поддерживают требуемые уровни напряжения, тока и мощности. Преимуществами схемы являются низкая стоимость, небольшие размеры, гибкость и доступность компонентов. Ее можно собрать менее чем за час на плате размером примерно 75 × 100 мм; ее высота меньше 12 мм. Транзисторный H-мост позволяет двигателю вращаться в двух направлениях. Верхним плечом H-моста управляет импульсный модулятор, позволяющий регулировать скорость вращения. Для запуска вращения в одном направлении необходимо один из входов (CW или CCW) соединить с шиной 0 В. Это можно сделать, например, с помощью переключателей, транзисторов или ТТЛ-схем с открытым коллектором. При высоких уровнях напряжения на обоих входах (нет команды) транзисторы Q2 и Q4 закрыты, и двигатель останавливается. При этом двигатель испытывает небольшое тормозящее воздействие от переключающихся транзисторов Q1 и Q3.
 |
|
| Рисунок 1. | С помощью этой простой схемы можно устанавливать скорость и направление вращения двигателя. |
При низком уровне на одном из входов (вход подключен к 0 В), например, на CW или CCW, открывается один из транзисторов Q2 или Q4, базовые токи которых ограничиваются резисторами R1 и R4. Импульсный управляющий сигнал, подаваемый на базу транзистора Q1 или Q3, замыкает базу на землю, выключая соответствующий транзистор. В противоположном плече транзистор Q4 или Q2 закрыт, но на базу Q3 или Q1 через диод D2 или D1 и резистор R6 или R5 поступают импульсы от модулятора. Таким образом, Q3 или Q1 открываются каждый раз, тогда включается транзистор Q5. В модуляторе использована микросхема таймера 555 (IC1), включенного автоколебательным мультивибратором. Стабилитрон D7 и резистор R10 ограничивают напряжение питания микросхемы IC1 максимально допустимым значением 15 В. Времязадающий конденсатор C2 заряжается через резистор R11, верхнюю часть потенциометра R12 и стабилитрон D7. Разряд происходит через нижнюю часть потенциометра R12. Если для обозначения позиции движка R12 ввести величину β (β = 0.5 – середина, β = 0 – верх, β = 1 – низ), время заряда будет выражаться как
а время разряда
Таким образом, общий период импульсов равен
Выходной сигнал на выводе 3 представляет собой прямоугольные импульсы с почти фиксированной частотой и регулируемым коэффициентом заполнения. На Рисунке 2а движок потенциометра находится в крайнем нижнем положении (β = 0). На Рисунке 2б движок потенциометра находится в крайнем верхнем положении (β = 1). Q5 и Q6 смещают уровень импульсов для управления базами транзисторов Q1 и Q3, которые открываются только в то время, когда напряжение на выходе таймера 555 (вывод 3) имеет высокий уровень (TON). Длительность их открытого состояния задает скорость вращения. Диоды D3-D6 защищают транзисторы Q1-Q4 от индуктивных бросков напряжения. Предохранитель F1 защищает всю схему от токовой перегрузки. Конденсатор C3 между шиной VCC и землей предназначен для фильтрации пиков тока. Схема помогала определять скорости или передаточные отношения редукторов во время испытаний и настройки прототипов на небольших станках.
 |
|
| Рисунок 2. | Положение движка потенциометра управления скоростью определяет коэффициент заполнения импульсов модулятора. (а) – β = 0, движок в самом внизу; (б) – β = 1, движок вверху. |
Предпочтительнее использовать транзисторы Дарлингтона, выбирая их в соответствии с напряжением источника питания и током мотора. (И не забывайте о большой индуктивности двигателя). Сопротивление резистора R10 и рабочее напряжение стабилитрона выбирают, исходя из напряжения источника питания VCC.
Купить LM555 на РадиоЛоцман.Цены
