Схема управления двигателем с двумя выходами обеспечивает четыре положения

На Рисунке 1 показано, как позиционировать механическое устройство в четырех дискретных положениях, имея всего два свободных выхода и один свободный вход от системы управления. Положение зависит от набора кулачков и четырех соответствующих концевых выключателей. 24-вольтовый двигатель постоянного тока оснащен червячной передачей. Транзисторы Дарлингтона Q₃–Q₆ и резисторы R₇–R₁₂ образуют H-мост, который управляет двигателем постоянного тока M. Диоды D₃–D₆ защищают эти транзисторы от индуктивных бросков напряжения. Выходы контроллера (не показаны), подключенные к входам КОНТРОЛЬ 1 и КОНТРОЛЬ 2, имеют структуру с открытым коллектором, которая при активации подключает КОНТРОЛЬ 1, КОНТРОЛЬ 2 или оба входа к земле. Если не активированы ни КОНТРОЛЬ 1, ни КОНТРОЛЬ 2, транзисторы Q₃ и Q₅ будут открыты, получая базовые токи через элементы R₇, D₁ и R₁₀, D₂, соответственно. В результате двигатель закорачивается (тормозится). В этом случае транзисторы Q₄ и Q₆ выключены. Оптопары IC₁ и IC₂ включены, тем самым замыкая концевые выключатели M_A и M_B.

Рисунок 1.	Эта простая схема обеспечивает установку двигателя в четыре позиции с помощью двух входов.

Активация только одного управляющего входа (например, КОНТРОЛЬ 1), если кулачок не размыкает соответствующий концевой выключатель E_A, приводит к выключению транзистора Q₃ и включению Q₄, при этом резистор R₈ ограничивает базовый ток. Таким образом, двигатель вращается до тех пор, пока кулачок не разомкнет концевой выключатель E_A (КОНТРОЛЬ 1 на Рисунке 2). Концевой выключатель M_A не оказывает никакого влияния, поскольку при высоком уровне на входе КОНТРОЛЬ 2 оптопара IC₁ закорачивает M_A. Подобная симметричная операция происходит, если активировать (заземлить) вход КОНТРОЛЬ 2. В этом случае двигатель вращается, чтобы разомкнуть концевой выключатель E_B (Позиция 4). Чтобы перевести двигатель в одно из средних положений – скажем, в Позиции 2, – следует выполнить следующую процедуру:

Рисунок 2.	Кулачки управляют концевыми выключателями схемы на Рисунке 1, определяя четыре дискретных положения.

При высоком уровне на входе КОНТРОЛЬ 2 (не подключен) активируйте (заземлите) КОНТРОЛЬ 1. Двигатель вращается до тех пор, пока не разомкнет концевой выключатель E_A. На базах всех транзисторов Q₃–Q₆ будет высокий уровень напряжения.

Активируйте (заземлите) вход КОНТРОЛЬ 2. Напряжения на базах транзисторов Q₅ и Q₆ станут низкими. (M_B и E_B замкнуты). Двигатель вращается в обратном направлении до тех пор, пока не замкнется M_A. В данный момент напряжения на всех базах будут низкими. Транзисторы Q₄ и Q₆ замыкают выводы двигателя на землю, тем самым тормозя его до остановки.

Активация сначала входа КОНТРОЛЬ 2, а затем КОНТРОЛЬ 1 переводит двигатель в Позицию 3, на край кулачка M_B. Оптопара IC₃ остается включенной до тех пор, пока на двигатель подается напряжение. Выход IC₃ подключается к входу обратной связи контроллера. Таким образом, через этот вход можно управлять вращением или остановкой двигателя. F₁ – полимерный самовосстанавливающийся предохранитель – защищает двигатель и схему от перегрузки по току, возникающей, например, при торможении двигателя. Схему, показанную на Рисунке 1, можно установить на небольшом станке, например, на устройстве смены заготовок. Значения номиналов компонентов не критичны. Предпочтительно использовать транзисторы Дарлингтона, которые, как и диоды, должны иметь достаточный запас характеристик, соответствующий напряжению источника питания и току двигателя. (Не забывайте о большой индуктивности двигателя). Компоненты на Рисунке 1 подобраны для двигателя 24 В DC, 2.5 А.

Материалы по теме

1. Datasheet ON Semiconductor 1N4937
2. Datasheet ON Semiconductor BDX33C
3. Datasheet ON Semiconductor BDX34C
4. Datasheet Sharp PC814