Obvod DC MOTOR SPEED CONTROL je primárně obvod 555 IC založený na PWM (Pulse Width Modulation) vyvinutý pro získání proměnného napětí nad konstantním napětím. Zde je vysvětlena metoda PWM. Zvažte jednoduchý obvod, jak je znázorněno na obrázku níže.
Pokud je tlačítko stisknuto, pokud je to na obrázku, motor se začne otáčet a bude v pohybu, dokud nebude tlačítko stisknuto. Toto lisování je spojité a je znázorněno v první vlně obrázku. Pokud v daném případě zvažte, že tlačítko je stisknuto po dobu 8 ms a otevřeno po dobu 2 ms po dobu 10 ms, v tomto případě motor nezažije úplné napětí baterie 9 V, protože tlačítko je stisknuto pouze po dobu 8 ms, takže napětí svorky RMS napříč motor bude kolem 7V. Kvůli tomuto sníženému RMS napětí se motor bude otáčet, ale se sníženou rychlostí. Nyní je průměrné zapnutí po dobu 10 ms = doba zapnutí / doba zapnutí + doba vypnutí, toto se nazývá pracovní cyklus a je 80% (8 / (8 + 2)).
Ve druhém a třetím případě je tlačítko stisknuto ještě méně ve srovnání s prvním případem. Z tohoto důvodu se napětí svorek RMS na svorkách motoru ještě dále snižuje. Díky tomuto sníženému napětí se otáčky motoru ještě dále snižují. Toto snížení rychlosti s nepřetržitým pracovním cyklem nastane až do bodu, kdy napětí svorky motoru nebude dostatečné k otáčení motoru.
Tímto můžeme dojít k závěru, že PWM lze použít ke změně rychlosti motoru.
Než půjdeme dále, musíme diskutovat o H-BRIDGE. Nyní má tento obvod hlavně dvě funkce, první je pohánět stejnosměrný motor z řídicích signálů s nízkým výkonem a druhým je změna směru otáčení stejnosměrného motoru.
Obrázek 1
Obrázek 2
Obrázek 3
Všichni víme, že pro stejnosměrný motor, abychom mohli změnit směr otáčení, musíme změnit polaritu napájecího napětí motoru. Abychom změnili polaritu, použijeme H-můstek. Nyní na obrázku 1 máme čtyři přepínače. Jak je znázorněno na obrázku 2, pro otáčení motoru A1 a A2 jsou uzavřeny. Z tohoto důvodu protéká proud motorem zprava doleva, jak je znázorněno ve 2. části obrázku 3. Prozatím zvažte motor se otáčí ve směru hodinových ručiček. Nyní, když jsou spínače A1 a A2 rozpojeny, B1 a B2 jsou sepnuty. Proud motorem protéká zleva doprava, jak je znázorněno na 1. stčást obrázku 3. Tento směr toku proudu je opačný k prvnímu a proto vidíme opačný potenciál na svorce motoru k prvnímu, takže se motor otáčí proti směru hodinových ručiček. Takto funguje H-BRIDGE. Nízkoenergetické motory však mohou být poháněny H-BRIDGE IC L293D.
L293D je integrovaný obvod H-BRIDGE navržený pro pohon stejnosměrných motorů s nízkým výkonem a je znázorněn na obrázku. Tento IC se skládá ze dvou h-můstků, takže může řídit dva stejnosměrné motory. Tento IC lze tedy použít k pohonu motorů robota ze signálů mikrokontroléru.
Jak již bylo diskutováno dříve, tento IC má schopnost měnit směr otáčení stejnosměrného motoru. Toho je dosaženo kontrolou úrovní napětí na INPUT1 a INPUT2.
|
Povolit PIN |
Vstupní kolík 1 |
Vstupní pin 2 |
Směr motoru |
|
Vysoký |
Nízký |
Vysoký |
Odbočit vpravo |
|
Vysoký |
Vysoký |
Nízký |
Odbočit vlevo |
|
Vysoký |
Nízký |
Nízký |
Stop |
|
Vysoký |
Vysoký |
Vysoký |
Stop |
Jak je znázorněno na obrázku výše, pro otáčení ve směru hodinových ručiček by měla být 2A vysoká a 1A nízká. Podobně pro proti směru hodinových ručiček by 1A měla být vysoká a 2A by měla být nízká.
Součásti obvodu
- + 9V napájení
- Malý stejnosměrný motor
- 555 IC časovač
- Rezistory 1K, 100R
- L293D IC
- 100K - 220K preset nebo pot
- IN4148 nebo IN4047 x 2
- Kondenzátor 10nF nebo 22nF
- Přepínač
Kruhový diagram
Obvod je zapojen do kontaktního pole podle schématu obvodu řízení otáček stejnosměrného motoru uvedeného výše. Hrnce zde slouží k nastavení rychlosti motoru. Přepínač slouží ke změně směru otáčení motoru. Kondenzátor zde nesmí mít pevnou hodnotu; uživatel může experimentovat s tím správným.
Pracovní
Když je dodáváno napájení, 555 TIMER generuje signál PWM s poměrem zátěže na základě poměru odporu hrnce. Kvůli dvojici diod a diod se zde kondenzátor (který spouští výstup) musí nabíjet a vybíjet prostřednictvím jiné sady odporu, a proto trvá nabíjení a vybíjení kondenzátoru jiný čas. Protože výstup bude vysoký, když se kondenzátor nabíjí a je nízký, když se kondenzátor vybíjí, dostaneme rozdíl ve vysokém a nízkém výstupním čase, a tedy PWM.
Tento PWM časovače se přivádí na signální kolík L239D h-můstku pro pohon stejnosměrného motoru. S měnícím se poměrem PWM dostáváme měnící se napětí terminálu RMS a tedy i rychlost. Pro změnu směru otáčení je PWM časovače připojen k druhému signálnímu kolíku.