Собираем схему плавного пуска двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока имеют немалое количество положительных свойств. При этом возникают определенные трудности в их эксплуатации. К ним можно отнести потребление заметно большего тока при запуске, чем в режиме нормальной работы. Зачастую это приводит к перегрузке блока питания. Заметим, что работающие с ним механические элементы вообще не терпят «рывков». Рассматриваемые решения устраняют эти проблемы.

Схема плавного пуска двигателя постоянного тока

Схема «мягкого пуска» на микросхеме NE555 представлена на картинке ниже. Мультивибратор на таймере US2 включен в стандартном применении и генерирует сигнал прямоугольной формы на частоте примерно 2 кГц при коэффициенте заполнения примерно 85%. Элементы R3 и C5 представляют из себя интегрирующую цепь, которая путем преобразования прямоугольной волны, создает последовательность треугольных импульсов.

Форма сигнала не важна, он должен лишь иметь четко выраженный подъем и спуск. В таком виде сигнал поступает на неинвертирующий вход компаратора US3. К его инвертирующему входу подключен делитель напряжения, создающий уровень примерно 4,5 В. Конденсатор С6 подключен к верхнему плечу делителя. При включении блока питания он шунтирует резистор R4 током заряда и создает на неинвертирующем входе US3 уровень, близкий напряжению питания (9 В), которое затем медленно падает до 4,5 В.

Компаратор, работающий с разомкнутым контуром обратной связи, характеризуется огромным коэффициентом усиления, в результате чего на его выходе образуется сигнал прямоугольной формы с очень крутыми наклонами. Методом «сравнивания» падающего напряжения на инвертирующем входе и сигнала треугольной формы на неинвертирующем входе, на выходе формируется прямоугольная последовательность с коэффициентом заполнения, увеличивающимся от 0 до 100%. Зависимость заполнения сигнала от времени в опытном образце представлена на следующей картинке.

Поскольку конденсатор С6 играет фундаментальную роль в определении заполнения, не следует удивляться, что форма этой кривой имеет экспоненциальный характер. Примерно через 7 секунд после подачи питания на вход, при наличии питания рабочий цикл составляет 100%, и полевой транзистор постоянно открыт.

Схема плавного пуска собрана на односторонней печатной плате размерами 23×50 мм, размещение элементов на плате представлена на следующем рисунке. Все элементы, за исключением транзистора Т1 и двунаправленного защитного диода D2, имеют поверхностный монтаж. К транзистору рекомендуется прикрутить небольшой радиатор. Напряжение питания схемы находится в диапазоне 12…35 В, потребляемый ток порядка 10 мА.

 

Схема подключения платы управления между источником питания и двигателем представлена ​​на рисунке ниже.

Блок-схема подключения платы плавного пуска

Данная схема плавного пуска позволяет управлять двигателями с более значительным током потребления и/или более высоким напряжением питания, если заменить транзистор на другой, с соответствующими параметрами. Важно, чтобы электропитание схемы находилось в заданном диапазоне, чтобы ее можно было запустить от отдельного источника питания.

При использовании элементов, примененных в опытном образце, можно управлять коллекторными двигателями постоянного тока с напряжением примерно до 40 В и рабочим током примерно до 20 А за счет мощности, теряемой в транзисторе. Рекомендуется нарастить дорожки, подходящие к истоку и стоку транзистора.

Перечень элементов:

  • R1 — 820 Ом (SMD 1206);
  • R2 — 4,7 кОм (SMD 1206);
  • R3, R6 — 2,2 кОм (SMD 1206);
  • R4, R5 — 330 кОм (SMD 1206);
  • C1, C2, C4, C5 — 100 нФ (SMD 1206);
  • C3, C6 — 22 мкФ/16 В (SMD «B»);
  • D1 — LL4148 (выпрямительный диод SMD);
  • D2 — 1,5KE43CA;
  • T1 — IRF3205 TO-220;
  • US1 — 78L09 TO-92;
  • US2 — NE555 SO-8;
  • US3 — LM311 SO- 8.

Представленный модуль можно использовать не только для запуска двигателей. Его также можно использовать для включения лампочек или других приемников, которые следует защитить от скачков тока, возникающих при включении питания. Время нарастания заполнения на выходе можно регулировать, изменяя емкость конденсатора С6 и/или сопротивления R4 и R5, следя за тем, чтобы они имели одинаковое значение.

«Мягкий пуск» нагрузки постоянного тока 12-24 В

Этот вариант модуля плавного пуска может использоваться по тому же назначению, что и предыдущий. Схема рассчитана для работы с нагрузкой с питанием 12…24 В и максимальным током до 10 А.

Принципиальная схема плавного пуска представлена ​​на рисунке выше. Модуль подключается между источником питания и приемником. Диод D1 обеспечивает защиту от неправильной поляризации напряжения питания. Входное напряжение подается на стабилизатор IC1 типа 78L05, конденсаторы C1…C4 обеспечивают его фильтрацию.

Работа модуля начинается сразу после включения напряжения питания. Исполнительным элементом является транзистор Т1 типа IRL3705, управляемый сигналом ШИМ с частотой примерно 500 Гц. Основу устройства составляет микроконтроллер IC2 ATtiny25.

Продолжительность функции плавного переключения можно регулировать с помощью потенциометра PR1 в диапазоне от 0 до примерно 15 секунд. Процесс плавного включения сигнализирует мигание светодиода LED1, а по завершении запуска светодиод будет светиться непрерывно. Диод D2 защищает силовой транзистор от последствий работы с индуктивными нагрузками, например, двигателями.

Модуль собран на печатной плате размерами 35×57 мм, сборка которой представлена ​​на рисунке выше. Монтаж начинают с впаивания в плату резисторов и других мелких элементов, а заканчивают установкой панельки для микросхемы, электролитических конденсаторов, разъемов и транзистора с защитным диодом. Поскольку транзистор Т1 и диод D2 смонтированы на общем теплоотводе, их необходимо изолировать друг от друга с помощью силиконовых шайб и изолирующих гильз.

После сборки и установки запрограммированного микроконтроллера схема сразу готова к работе. Требуется только регулировка продолжительности функции плавного пуска с помощью потенциометра PR1.

Перечень элементов устройства:

  • R1, R3 — 2,2 кОм;
  • R2 — 1 кОм;
  • PR1 — 10 кОм (подстроечный);
  • C1, C2 — 100 мкФ;
  • C3, C4 — 100 нФ;
  • D1 — 1N4007;
  • D2 — MUR1620;
  • LED1 — светодиод 3 мм;
  • IC1 — 78L05;
  • IC2 — ATtiny25;
  • T1 — IRL3705;
  • X1, X2 — DG365-7,5/2.
Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: