3 Penjelasan Sirkuit Pengontrol Kecepatan Motor DC Sederhana

3 Penjelasan Sirkuit Pengontrol Kecepatan Motor DC Sederhana

Sirkuit yang memungkinkan pengguna untuk mengontrol kecepatan motor yang terhubung secara linier dengan memutar potensiometer yang terpasang disebut sirkuit pengontrol kecepatan motor.

3 rangkaian pengontrol kecepatan yang mudah dibuat untuk motor DC disajikan di sini, satu menggunakan MOSFET IRF540, kedua menggunakan IC 555 dan konsep ketiga dengan IC 556 yang menampilkan pemrosesan torsi.



Desain # 1: Pengontrol Kecepatan Motor DC berbasis MOSFET

Rangkaian pengontrol kecepatan motor DC yang sangat keren dan mudah dapat dibangun hanya dengan menggunakan satu mosfet, resistor, dan pot, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:



Kontrol kecepatan motor DC dengan mosfet tunggal dengan mode drainase umum

Menggunakan Pengikut Emitor BJT

Kontrol kecepatan motor menggunakan sirkuit pengikut emitor BJT

Seperti yang dapat dilihat, mosfet dicurangi sebagai pengikut sumber atau mode pembuangan umum, untuk mempelajari lebih lanjut tentang konfigurasi ini Anda dapat lihat posting ini , yang membahas tentang versi BJT, namun prinsip kerjanya tetap sama.



Dalam desain pengontrol motor DC di atas, penyesuaian pot menciptakan perbedaan potensial yang bervariasi di seluruh gerbang MOSFET, dan pin sumber MOSFET hanya mengikuti nilai perbedaan potensial ini dan menyesuaikan tegangan di motor yang sesuai.

Ini menyiratkan bahwa sumber akan selalu 4 atau 5V tertinggal di belakang tegangan gerbang dan bervariasi naik / turun dengan perbedaan ini, menghadirkan tegangan yang bervariasi antara 2V dan 7V di motor.

Ketika tegangan gerbang sekitar 7V, pin sumber akan mensuplai minimal 2V ke motor yang menyebabkan putaran yang sangat lambat pada motor, dan 7V akan tersedia di pin sumber ketika penyetelan pot menghasilkan 12V penuh melintasi gerbang mosfet.



Di sini kita dapat dengan jelas melihat bahwa pin sumber MOSFET tampaknya 'mengikuti' gerbang dan karenanya menjadi pengikut sumber nama.

Hal ini terjadi karena perbedaan antara gerbang dan pin sumber MOSFET harus selalu sekitar 5V, agar MOSFET dapat bekerja secara optimal.

Bagaimanapun, konfigurasi di atas membantu menegakkan kontrol kecepatan yang mulus pada motor, dan desainnya dapat dibuat dengan cukup murah.

BJT juga dapat digunakan sebagai pengganti mosfet, dan pada kenyataannya BJT akan menghasilkan rentang kendali yang lebih tinggi sekitar 1V hingga 12V di seluruh motor.

Video Demo

https://youtu.be/W762NTuQ19g

Untuk mengontrol kecepatan motor secara seragam dan efisien, pengontrol berbasis PWM menjadi pilihan yang ideal, di sini kita akan mempelajari lebih lanjut, mengenai rangkaian sederhana untuk mengimplementasikan operasi ini.

Desain # 2: Kontrol Motor DC PWM dengan IC 555

Perancangan pengontrol kecepatan motor sederhana dengan menggunakan PWM dapat dipahami sebagai berikut:
Awalnya saat rangkaian dinyalakan, pin pemicu berada dalam posisi logika rendah karena kapasitor C1 tidak diisi.

Kondisi di atas memulai siklus osilasi, membuat keluaran berubah menjadi logika tinggi.
Output tinggi sekarang memaksa kapasitor untuk mengisi daya melalui D2.

Saat mencapai level tegangan yang 2/3 dari supply, pin # 6 yang merupakan ambang pemicu IC.
Saat pin # 6 terpicu, pin # 3 dan pin # 7 kembali ke logika rendah.

Dengan pin # 3 rendah, C1 sekali lagi mulai melepaskan melalui D1, dan ketika tegangan di C1 turun di bawah level 1/3 dari tegangan suplai, pin # 3 dan pin # 7 kembali menjadi tinggi, menyebabkan siklus mengikuti dan terus ulangi.

Menarik untuk dicatat bahwa, C1 memiliki dua jalur yang diatur secara terpisah untuk proses pengisian dan pengosongan melalui dioda D1, D2 dan melalui lengan resistensi yang ditetapkan oleh pot masing-masing.

Ini berarti jumlah resistansi yang dihadapi oleh C1 saat pengisian dan pengosongan tetap sama tidak peduli bagaimana pot diatur, oleh karena itu panjang gelombang pulsa keluaran selalu tetap sama.

Namun, karena periode waktu pengisian atau pemakaian tergantung pada nilai resistansi yang ditemui di jalurnya, pot dengan hati-hati mengatur periode waktu ini sesuai dengan penyesuaiannya.

Karena periode waktu pengisian dan pengosongan secara langsung terhubung dengan siklus kerja keluaran, itu bervariasi sesuai dengan penyesuaian pot, memberikan bentuk pulsa PWM yang bervariasi yang dimaksudkan pada keluaran.

Hasil rata-rata dari mark / space ratio menghasilkan keluaran PWM yang pada gilirannya mengontrol kecepatan DC motor.

Pulsa PWM diumpankan ke gerbang mosfet yang bereaksi dan mengontrol arus motor yang terhubung sebagai respons terhadap pengaturan pot.

Level saat ini melalui motor menentukan kecepatannya dan dengan demikian menerapkan efek pengontrolan melalui pot.

Frekuensi keluaran dari IC dapat dihitung dengan rumus:

F = 1,44 (VR1 * C1)

MOSFET dapat dipilih sesuai kebutuhan atau arus beban.

Diagram rangkaian pengontrol kecepatan motor DC yang diusulkan dapat dilihat di bawah ini:

IC 555 pengontrol kecepatan motor DC berbasis potensiometer

Prototipe:

Gambar prototipe pengontrol kecepatan motor DC praktis

Bukti Pengujian Video:

https://youtu.be/M-F7MWcSiFY

Dalam klip video di atas kita dapat melihat bagaimana desain berbasis IC 555 digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor DC. Seperti yang dapat Anda saksikan, meskipun bohlam bekerja dengan sempurna sebagai respons terhadap PWM dan intensitasnya bervariasi dari cahaya minimum ke rendah maksimum, motor tidak.

Motor awalnya tidak merespons PWM sempit, melainkan dimulai dengan sentakan setelah PWM disetel ke lebar pulsa yang jauh lebih tinggi.

Ini tidak berarti rangkaian mengalami masalah, itu karena dinamo motor DC ditahan di antara sepasang magnet dengan erat. Untuk memulai, angker harus melompati rotasinya melintasi dua kutub magnet yang tidak dapat terjadi dengan gerakan lambat dan lembut. Itu harus dimulai dengan dorongan.

Itulah mengapa motor pada awalnya membutuhkan penyetelan yang lebih tinggi untuk PWM dan begitu putaran dimulai, angker memperoleh beberapa energi kinetik dan sekarang mencapai kecepatan yang lebih lambat menjadi mungkin dilakukan melalui PWM yang lebih sempit.

Namun tetap saja, mendapatkan rotasi ke status yang hampir tidak bergerak lambat tidak mungkin dilakukan karena alasan yang sama seperti yang dijelaskan di atas.

Saya mencoba yang terbaik untuk meningkatkan respons dan mencapai kontrol PWM yang paling lambat dengan membuat beberapa modifikasi pada diagram pertama seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

modifikasi sirkuit kendali motor DC pwm

Karena itu, motor dapat menunjukkan kontrol yang lebih baik pada level yang lebih lambat jika motor dipasang atau diikat dengan beban melalui roda gigi atau sistem katrol.

Ini mungkin terjadi karena beban akan bertindak sebagai peredam dan membantu memberikan gerakan yang terkontrol selama penyesuaian kecepatan yang lebih lambat.

Desain # 3: Menggunakan IC 556 untuk Kontrol Kecepatan yang Ditingkatkan

Memvariasikan kecepatan motor DC mungkin tampak tidak terlalu sulit dan Anda mungkin menemukan banyak sirkuit untuk itu.

Namun sirkuit ini tidak menjamin tingkat torsi yang konsisten pada kecepatan motor yang lebih rendah, sehingga fungsinya menjadi tidak efisien.

Apalagi pada kecepatan yang sangat rendah akibat torsinya yang tidak mencukupi, motor cenderung mati.

Kelemahan serius lainnya adalah, tidak ada fitur pembalikan motor yang disertakan dengan sirkuit ini.

Sirkuit yang diusulkan benar-benar bebas dari kekurangan di atas dan mampu menghasilkan dan mempertahankan tingkat torsi yang tinggi bahkan pada kecepatan serendah mungkin.

Operasi Sirkuit

Sebelum kita membahas rangkaian pengontrol motor PWM yang diusulkan, kami juga ingin mempelajari alternatif yang lebih sederhana yang tidak begitu efisien. Meskipun demikian, ini mungkin dianggap cukup baik selama beban di atas motor tidak tinggi, dan selama kecepatan tidak dikurangi hingga level minimum.

Gambar tersebut menunjukkan bagaimana IC 556 tunggal dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan motor yang terhubung, kami tidak akan membahas secara detail, satu-satunya kelemahan penting dari konfigurasi ini adalah bahwa torsi berbanding lurus dengan kecepatan motor.

Kembali ke desain rangkaian pengontrol kecepatan torsi tinggi yang diusulkan, di sini kita telah menggunakan dua IC 555 alih-alih satu atau lebih tepatnya satu IC 556 yang berisi dua IC 555 dalam satu paket.

Diagram Sirkuit

Fitur utama

Secara singkat diusulkan Pengontrol motor DC termasuk fitur-fitur menarik berikut:

Kecepatan dapat divariasikan terus menerus mulai dari nol hingga maksimum, tanpa terhenti.

Torsi tidak pernah terpengaruh oleh tingkat kecepatan dan tetap konstan bahkan pada tingkat kecepatan minimum.

Rotasi motor dapat dibalik atau dibalik dalam sepersekian detik.

Kecepatan bervariasi di kedua arah putaran motor.

Keduanya 555 IC ditugaskan dengan dua fungsi terpisah. Satu bagian dikonfigurasi sebagai multivibrator astabil yang menghasilkan jam gelombang persegi 100 Hz yang diumpankan ke bagian 555 sebelumnya di dalam paket.

Frekuensi di atas bertanggung jawab untuk menentukan frekuensi PWM.

Transistor BC 557 digunakan sebagai sumber arus konstan yang menjaga kapasitor yang berdampingan pada lengan kolektornya terisi.

Ini mengembangkan tegangan gigi gergaji di kapasitor di atas, yang dibandingkan di dalam IC 556 dengan tegangan sampel yang diterapkan secara eksternal di atas pin-out yang ditunjukkan.

Contoh tegangan yang berlaku secara eksternal dapat diturunkan dari rangkaian catu daya tegangan variabel 0-12V sederhana.

Variasi tegangan yang diterapkan pada IC 556 ini digunakan untuk memvariasikan PWM pulsa pada output dan yang akhirnya digunakan untuk pengaturan kecepatan motor yang terhubung.

Sakelar S1 digunakan untuk membalikkan arah motor secara instan kapan pun diperlukan.

Daftar Bagian

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 Ohm,
  • R7, R8, R9, R10 = 470 Ohm,
  • C1 = 0.1uF,
  • C2, C3 = 0,01uF,
  • C4 = 1uF / 25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = TIP127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC547,
  • D1 --- D4 = 1N5408,
  • Z1 = 4V7 400mW
  • IC1 = 556,
  • S1 = Sakelar sakelar SPDT

Sirkuit di atas terinspirasi dari sirkuit pengemudi motor berikut yang telah lama diterbitkan di majalah elecktor electronic India.

Mengontrol Torsi Motor menggunakan IC 555

menggunakan 2 IC 555 untuk mencapai kontrol kecepatan yang luar biasa pada motor DC

Diagram kontrol motor pertama dapat disederhanakan dengan menggunakan sakelar DPDT untuk operasi pembalikan motor, dan dengan menggunakan transistor pengikut emitor untuk implementasi kontrol kecepatan, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Rangkaian Pengendali Kecepatan Motor Menggunakan Saklar DPDT

Kontrol Motor Presisi menggunakan Single Op Amp

Kontrol yang sangat halus atau rumit dari sebuah d.c. motor dapat dicapai dengan menggunakan op-amp dan tacho-generator. Op-amp dipasang sebagai sakelar sensitif tegangan. Dalam rangkaian yang ditunjukkan di bawah ini, segera setelah output dari tacho-generator lebih rendah dari tegangan referensi yang telah ditetapkan, transistor switching ON dan daya 100% akan disediakan untuk motor.

Tindakan pengalihan op amp akan terjadi hanya dalam beberapa milivolt di sekitar tegangan referensi. Anda akan membutuhkan catu daya ganda, yang mungkin hanya zener yang distabilkan.

Pengontrol motor ini memungkinkan rentang yang dapat disesuaikan tanpa batas tanpa melibatkan segala bentuk gangguan mekanis.

Output op amp hanya +/- 10% dari level rel suplai, sehingga menggunakan pengikut emitor ganda, kecepatan motor yang besar dapat dikontrol.

Tegangan referensi dapat diperbaiki melalui termistor, atau LDR dll. Pengaturan eksperimental yang ditunjukkan dalam diagram rangkaian menggunakan op amp RCA 3047A, dan motor 0,25W 6V sebagai generator tacho yang menghasilkan sekitar 4V pada 13000 rpm untuk umpan balik yang diinginkan.




Sebelumnya: 3 Sirkuit Pencuri Joule Terbaik Berikutnya: Sirkuit Penghitung Peluit Pressure Cooker