Как сделать контрольку на 12 вольт: Как собрать контрольку на 12 и 220 Вольт своими руками?

Содержание

Делаем котрольку для дома и авто своими руками

Сейчас существуют специальные индикаторные отвертки, которые позволяют определить напряжение в сети. Но, такие отвертки есть далеко не у каждого человека. В этой статье мы решили рассказать, как сделать контрольку своими руками на 12 и 220 вольт. С помощью них вы сможете без проблем определять есть ли напряжение в розетке, или определиться, какой предохранитель вышел их строя в автомобиле. В этой статье вы найдете основные способы, схемы и видео-инструкции.

Разновидности

Делаем контрольку для дома

Чтобы сделать контрольку для домашнего использования нужно подготовить следующие материалы:

  1. Электрический патрон.
  2. Лампу на 220 Вольт.
  3. Медные провода (можно и другие), длина проводов должна составлять 50 см минимум.
  4. Ленту для изоляции или другую защиту.
  5. Щупы.

Схема подключения контрольки выглядит следующим образом.

Нужно просто подключить провода к патрону и вкрутить обычную лампу.

Как видите, самодельная контрольная лампочка на 220 вольт имеет довольно простую конструкцию, собрать ее своими руками сможет даже маленький ребенок.

Помните! Необходимо делать качественную изоляцию, желательно, сделать намотку на конец, так будет удобно пользоваться. Не делайте слишком большие наконечники, ведь их можно случайно зацепить рукой.

Посмотрите, как делают это профессионалы.

Как сделать контрольку своими руками для автомобиля

Здесь процесс изготовления довольно сложный, но если взять в учет стоимость контрольки на данный момент, то лучше ее сделать самостоятельно.

Вот так выглядит схема контрольки для автомобиля.

Давайте подробней разберем, что означает каждое значение.

VD1 и VD2 – это светодиодные ленты на 12 Вольт, они дают сигналы, когда фаза и когда ноль.

HL1 – это лампа на 1.2 Вт. Она проверяет «слаботочку», такая проверка осуществляется при включении дополнительной кнопки, которая указана на схеме.

В качестве щупа можно использовать обыкновенные саморезы по дереву.

Рекомендуем выбирать провод акустический, он более гибкий и так быстро не повредится. Длина должна составлять минимум два метра, ведь часто нужно производить измерения в салоне автомобиля. Узнайте о том, как сделать мини паяльник из ручки.

В качестве корпуса можно использовать обычный прикуриватель, его можно найти в любом магазине.

Вот такое видео мы нашли в интернете, здесь вы найдете подробное описание о том, как работает контролька для автомобиля.

Статья по теме: Делаем стакан с подсветкой.

Як зробити контрольку на 12 і 220 Вольт своїми руками

І хоча на сьогоднішній день вже існують спеціальні індикаторні викрутки для перевірки фази, а також вимірювальні прилади, контрольні лампочки все ще є у кожного електрика і автолюбителя. За допомогою даних саморобок можна дізнатися, чи є напруга в розетці, а також визначити, який із запобіжників в машині вийшов з ладу. Далі ми розповімо, як зробити контрольку на 12 і 220 Вольт своїми руками, надавши наочні фото приклади, схеми і відео інструкції.

Для домашньої мережі

Якщо Ви вирішили зробити контрольну лампу для перевірки проводки в будинку, де напруга в мережі становить 220 Вольт, то все, що потрібно це:

  1. Лампочка на 220 В.
  2. Електричний патрон.
  3. Два мідних одножильних дроти завдовжки по 50 см кожен.
  4. Щупи для зручності використання контрольки.
  5. Захисний кожух для лампочки.

Отже, все, що потрібно зробити — підключити дроти до патрона і вкрутити в нього лампу. Як Ви вже зрозуміли, саморобна контрольна лампочка на 220 Вольт має досить просту конструкцію, що дозволяє зібрати її своїми руками навіть недосвідченому електрику.

Щоб було зручно використовувати контрольку, рекомендується додатково кінці кожного проводу з’єднати з щупами, якими буде набагато простіше користуватися, якщо потрібно перевірити напругу в розетці.

Також рекомендується додатково захистити лампу розжарювання кожухом, будь це захист з дроту або прозорого пластикового ковпачка відповідного розміру. Захищати лампу потрібно тому, що вони часто при вимірах лопаються і можуть пошкодити початківця електрика.

Фото приклади декількох варіантів саморобки з лампочки і двох проводів Ви можете переглянути нижче:

Крім цього радимо переглянути відео майстер-клас по збірці саморобки на батарейках:

Диодная контролька своїми руками

Для автомобіля

Якщо Ви хочете самостійно зробити контрольку для авто на 12 Вольт, рекомендуємо використовувати наступну схему:


У цьому прикладі VD1 і VD2 це світлодіоди різних кольорів, які будуть сигналізувати про те, до «+» Ви доторкнулися або ж до «-». HL1 це звичайна лампочка потужністю 1, 2 Вт, яка потрібна для того, щоб перевіряти «слаботочку». Перевірка здійснює при включенні кнопки, яка також вказана на схемі перед лампою. Як щупа автор диодной контрольної лампи використовував звичайний саморіз по дереву. Провід рекомендується брати акустичний, тому що він гнучкий і не так швидко пошкодиться при роботі. На відміну від контрольки на 220в, автомобільна саморобка оснащена проводом, довжиною 2 метри, щоб можна було проводити вимірювання навіть в салоні машини або під нею. Ну і останнє, що слід відзначити — щоб зробити прилад акуратним, використовуйте розетку для прикурювача, яка стане відмінним корпусом для контрольної лампочки.

Побачити інструмент для автоелектрика на 12в Ви можете на наступних фото прикладах:

На додаток радимо переглянути відео, в якому фахівець демонструє декілька найпопулярніших видів контрольних ламп для авто (на 12 і навіть 24 В), які можна зробити власними руками:

Огляд кращих приладів для авто

Ось і все, що хотілося розповісти Вам про те, як зробити контрольку на 12 і 220 Вольт своїми руками! Сподіваємося, схема була для Вас зрозумілою, тому що зібрати перший варіант саморобки досить просто в домашніх умовах!

Буде цікаво прочитати:

  • Як використовувати мультиметр — інструкція для чайників
  • Як перевірити заземлення в розетці
  • Як стати електриком в домашніх умовах
Огляд кращих приладів для авто Диодная контролька своїми руками

GProbe+ (Plus) Пробник — тестер с подачей напряжения

Второе поколение микропроцессорного светодиодного пробника. Новый пробник сохранил все достоинства GProbe и обзавелся новыми возможностями. Для размещения всех необходимых деталей была расширена плата в задней части пробника. GProbe+ так же удобно ложиться в руку как и его предшественник.

Превышение напряжения свыше 30 Вольт может привести к поломке.

ВНИМАНИЕ!

Пробник предназначен для работы с 12 и 24 вольтовыми автомобилями!!!

Обращаем Ваше внимание на одну особенность нового пробника. При подаче +12 на иглу, пробник имеет защиту от КЗ, Но работает эта защита ограниченное время. При расчетном токе свыше 0.5А держать такую нагрузку долго пробник не сможет и у него перегорит выходной диод с повышающей схемы. Например, если вы пытаетесь зажечь с него 50ватую лампу, делайте не больше пары секунд, этого вполне достаточно для диагностики.

Мы осознанно не стали жестко ограничивать выходной ток схемы до допустимого, так как рассчитываем, что данным инструментом пользуются профессионалы своего дела. Которые учтут особенности инструмента в запредельных режимах работы, которые иногда приходится применять в работе.

Технические характеристики:

  • Аналоговый пробник
  • Расширен диапазон рабочих напряжений до 30В
  • Литевая батарея с зарядкой через miniUSB
  • Возможность выдать по кнопке +12В на иглу, выходной ток 200мА
  • Нагрузка по кнопке 10uF (по заказу можно заменить емкость на резистор нужного номинала)
  • Звуковой излучатель(пищалка) при замыкании на массу
  • Цифровой вольтметр 1-30В
  • Цифровой частотомер 0-99Hz
  • Светодиодный фонарик (расположен под иглой)
  • Генератор минусовых импульсов от 10 до 100Hz с регулируемой скоростью измнения частоты

Допускается подключение к цепям форсунок. Пробник имеет защиту от коротких индуктивных выбросов.

Для начала работы подключите зажим пробника на “массу” автомобиля и включите пробник кнопкой Вкл/Выкл.

Избегайте подключения зажима к плюсовой клемме АКБ.

В пробнике предусмотрено 4 режима работы.

1. Аналоговый

2. Режим вольтметра

3. Режим измерения частоты

4. Режим замера одиночного импульса

Сразу после включения пробник работает в аналоговом режиме, как обычный светодиодный пробник. Плюс отображается красными светодиодами, минус зелеными.

Если включен звук, минус сопровождается звуковым сигналом динамика. Кнопка MODE переключает режимы работы по кругу.

Вольтметр

В режиме вольтметра пробник отображает напряжение с точностью до десятых вольта. Измеряемые напряжения от 1 до 30 Вольт.

Частотомер

В режиме измерения частоты пробник отображает частоты до 99 Гц. Частоты измеряется только для импульсов положительной полярности. Замер одиночного импульса Для измерения времени одиночного импульса по плюсу нужно включить режим замера и подать на иглу плюс.

Пробник начнет отсчитывать время и остановит таймер после отключения плюса. Для замера времени одиночного импульса по минусу, необходимо подключить иглу пробника к цепи с плюсовой подтяжкой, включить режиме замера и при пропадании плюса на игле пробник включит таймер, который остановится при повторном появлении плюса.

Фонарик

Включение/Выключение фонарика осуществляется нажатием кнопки Light. Резистивная нагрузка Для подачи резистивной нагрузки (50 Ом) на иглу, нажмите и удерживайте кнопку LOAD. При корректной работе пробника загорятся зеленые светодиоды отображения “минуса” Емкостная нагрузка Для подачи емкостной нагрузки (10 uF) на иглу, нажмите и удерживайте кнопку 10uF.

Подача +12 Вольт

Пробник может выдавать на иглу напряжение +12 Вольт. Для этого нажмите и удерживайте кнопку +12. !!!ВНИМАНИЕ!!! Максимально допустимый ток при выдаче +12В — 0.5А. При необходимости можно давать на пробник большую нагрузку, с превышением номинального тока, но не более 2-3 секунд. 

Режим генератора

Режим генератора включается только из аналогового режима. Генератор минусовых импульсов включается длительным нажатием на кнопку Light. Пробник начинает генерировать импульсы с качающейся частотой от 25 до 100гц.

Генератора имеет токовую защиту в виде резистора 150 Ом. Предусмотрено три скорости изменения скорости изменения частоты. Сразу после включения генератора изменяет частоты с минимальной скоростью. Нажимая кнопку MODE можно изменять скорость изменения частоты.

Индикация скорости отображается в виде точки на индикаторе пробника. Левая точка минимальная скорость, средняя точка – средняя скорость и правая точка это максимальная точка изменения частоты. Зарядка пробника

Внимание! Зарядка пробника осуществляется только при включенном пробнике в любом режиме его работы.

Когда встроенный АКБ пробника потребует зарядки на 3х сегментном индикаторе быстро моргает одна точка. Подключите пробник через USB разъем к зарядному устройство или к компьютеру. Загорится красный светодиод. Когда зарядка закончиться красный диод погаснет и загорится зеленый.

Видеообзоры:

 

 

 

 

Новая функция в GProbe+. Замер временного интервала одиночного импульса. 

 

«Прозвонка» CAN шины с помощью пробника GProbe+


 

Самодельный автомобильный тестер из светодиодов, резистора и батареек

Сегодня у нас новая полезная самоделка для авто: автомобильный пробник своими руками.

Здравствуйте друзья.

тест

Сегодня мы будем делать вот такой автомобильный пробник.
Он имеет две функции, а именно — это показывать замыкание на массу, а также наличие напряжения 12 вольт.
И всё это подсоединив только один провод на массу автомобиля.

Для изготовления автомобильного пробника нам понадобится:

  • шприц на 5 кубов;
  • 4 батарейки LR44;
  • два светодиода с резистором;
  • кусок стальной проволоки;
  • провод с зажимом на конце.

Схема пробника очень простая.

Процесс изготовления

Сперва спаиваем встречно два светодиода.

Один конец припаиваем через резистор к стальному щупу.
Устанавливаем на место батарейки.
Изолируем щуп трубкой от медицинской системы. Проверяем замыкание на массу
Проверяем индикацию 12 вольт
Теперь можно быстро проверить напряжение на любой клемме и одновременно замыкание на массу.
Также легко контролировать замыкание концевых выключателей или сигналы в кнопок. А также исправность реле, предохранителей, лампочек, целостность проводов и наличие контакта. Подробнее о сборке и работу можно посмотреть на видео:

Всем удачи.

Автор статьи “Автомобильный тестер-пробник своими руками” ILYANOV

Смотрите так же:

  • стабилизатор температуры охлаждающей жидкости автомобиля своими руками
  • сделай сам: сигнализатор ближнего света своими руками
  • cамодельное приспособление для прокачки тормозов
  • шумоизоляция автомобиля своими руками
  • самодельный звуковой дубликатор поворотов
  • универсальная схема плавного отключения света в салоне авто на конденсаторе
  • Ваша статья будет здесь если Вы ее нам пришлете 🙂  [email protected]
  • Об авторе
  • Недавние публикации
ILYANOV ILYANOV недавно публиковал (посмотреть все)
  • Взрослый трайк из сигвея своими руками — 6 июня 2021
  • Багги для сына из старой коляски своими руками — 20 ноября 2018
  • Оборонительная система для дома своими руками — 19 июля 2016

3 Объяснение простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения присоединенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

Здесь представлены 3 простых в сборке схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока: одна с использованием полевого МОП-транзистора IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

Дизайн № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на основе Mosfet

Очень крутая и простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего одного МОП-транзистора, резистора и потенциометра, как показано ниже:

Использование Эмиттерный повторитель BJT

Как видно, mosfet настроен как повторитель источника или общий режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому сообщению, в котором обсуждается версия BJT, тем не менее принцип работы остается тем же .

В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает изменяющуюся разность потенциалов на затворе МОП-транзистора, а вывод истока МОП-транзистора просто следует за значением этой разности потенциалов и соответственно регулирует напряжение на двигателе.

Это означает, что источник всегда будет отставать от напряжения затвора на 4 или 5 В и будет меняться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение на двигателе от 2 до 7 В.

Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на двигатель, вызывая очень медленное вращение двигателя, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка потенциометра генерирует полное напряжение 12 В на затворе. МОП-транзистора.

Здесь мы можем ясно видеть, что вывод истока mosfet, кажется, «следует» за затвором и, следовательно, за повторителем источника имени.

Это происходит потому, что разница между затвором и истоком МОП-транзистора всегда должна быть около 5В, чтобы МОП-транзистор работал оптимально.

В любом случае, вышеуказанная конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

BJT может также использоваться вместо MOSFET, и фактически BJT будет обеспечивать более высокий диапазон управления от примерно 1 В до 12 В на двигателе.

Видео-демонстрация

Когда дело доходит до управления скоростью двигателя равномерно и эффективно, контроллер на основе ШИМ становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

Использование полевого МОП-транзистора в качестве потенциометра высокой мощности

На следующем рисунке ниже показана очень простая схема контроллера скорости двигателя постоянного тока, в которой полевой МОП-транзистор используется в качестве мощного потенциометра (реостата).Схема предназначена для работы с двигателями постоянного тока на 12 В, имеющими пиковый ток ниже 5 А.

Питание переменного тока от сети подается через двухпозиционный переключатель S1 на первичную обмотку развязывающего и понижающего трансформатора T1. Двухтактная схема выпрямителя D1 и D2 двухполупериодного выпрямления на выходе T1, и результирующий нефильтрованный выход постоянного тока сглаживается до определенной степени с помощью C1, чтобы создать относительно постоянный потенциал постоянного тока.

На этом выходе постоянного тока может быть значительный уровень пульсаций, однако в данном приложении это неважно.Tr1 обеспечивает питание нагрузки и смещается через резистивный делитель, состоящий из R1, VR1 и R2.

Напряжение смещения затвора, подаваемое на Tr1, может быть недостаточным, чтобы позволить полевому МОП-транзистору вести себя значимо со скребком VR1 на конце его вращения R2, ​​и двигатель не будет работать. Перемещение грязесъемника VR1 к противоположному концу его вращения позволяет постоянно увеличивать смещение, подаваемое на Tr1, что приводит к неуклонно уменьшающемуся сопротивлению стока к истоку.

Из-за этого мощность, подаваемая на двигатель, увеличивается вместе со скоростью двигателя, пока Tr1 не достигнет насыщения (когда двигатель работает на полной скорости). Таким образом, VR1 можно использовать для изменения скорости двигателя с минимальной на максимальную.

C2 отфильтровывает любое количество сетевого гула или других электрических помех, которые в противном случае могли бы быть уловлены высокоомной схемой затвора Tr1, предотвращая снижение скорости двигателя до нуля. D3 — это предохранительный диод, который предотвращает любые чрезмерные всплески обратного напряжения, которые могут возникнуть в результате чрезмерно индуктивной нагрузки двигателя.

Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с помощью IC 555

Конструкцию простого контроллера скорости двигателя, использующего ШИМ, можно понять следующим образом:
Первоначально, когда схема запитана, контакт триггера находится в низком логическом положении, поскольку конденсатор С1 не заряжен.

Вышеупомянутые условия инициируют цикл колебаний, переводя выходной сигнал на высокий логический уровень.
Из-за высокого выходного сигнала конденсатор теперь заряжается через D2.

При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 напряжения питания, вывод 6, который является порогом срабатывания триггера IC.
Момент срабатывает на контакте №6, на контактах №3 и №7 устанавливается низкий логический уровень.

При низком уровне на выводе №3 C1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на C1 падает ниже уровня, составляющего 1/3 напряжения питания, выводы №3 и №7 снова становятся высокими, вызывая цикл. следовать и повторять.

Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через резистивные плечи, устанавливаемые потенциометром, соответственно.

Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается C1 во время зарядки и разрядки, остается неизменной независимо от того, как установлен потенциометр, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их пути, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии с его настройками.

Поскольку периоды времени заряда и разряда напрямую связаны с рабочим циклом выхода, они меняются в зависимости от настройки потенциометра, давая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

Средний результат отношения метка / пространство дает выход ШИМ, который, в свою очередь, управляет скоростью двигателя постоянного тока.

Импульсы ШИМ подаются на затвор МОП-транзистора, который реагирует и регулирует ток подключенного двигателя в ответ на настройку потенциометра.

Уровень тока двигателя определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через потенциометр.

Частоту на выходе ИС можно рассчитать по формуле:

F = 1.44 (VR1 * C1)

МОП-транзистор можно выбрать в соответствии с требованиями или током нагрузки.

Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока представлена ​​ниже:

Прототип:

Тестирование видео:

В приведенном выше видеоролике мы можем увидеть, как IC 555 основан на конструкция используется для управления скоростью двигателя постоянного тока. Как вы можете видеть, хотя лампочка отлично работает в ответ на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально слабого, двигатель этого не делает.

Двигатель изначально не реагирует на узкие ШИМ, а запускается рывком после того, как ШИМ настроены на значительно более высокие значения длительности импульса.

Это не означает, что в цепи есть проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока плотно зажат между парой магнитов. Чтобы инициировать запуск, якорь должен совершить скачок своего вращения через два полюса магнита, что не может произойти при медленном и плавном движении. Он должен начинаться с укола.

Именно поэтому двигатель изначально требует более высокой настройки ШИМ, и как только начинается вращение, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным с помощью более узких ШИМ.

Тем не менее, перевод в состояние «еле-еле медленно» может оказаться невозможным по той же причине, что и объяснено выше.

Я изо всех сил старался улучшить отклик и добиться максимально медленного ШИМ-управления, сделав несколько модификаций на первой диаграмме, как показано ниже:

Сказав это, двигатель мог бы показать лучшее управление на более медленных уровнях, если бы двигатель прикреплен или обвязан грузом через шестерни или систему шкивов.

Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение во время регулировки более низкой скорости.

Дизайн № 3: Использование IC 556 для расширенного управления скоростью

Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество схем для этого.

Однако эти схемы не гарантируют постоянных уровней крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает их работу весьма неэффективной.

Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию останавливаться.

Еще одним серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверсирования двигателя.

Предлагаемая схема полностью лишена вышеуказанных недостатков и способна создавать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже при минимально возможных скоростях.

Работа схемы

Прежде чем обсуждать предложенную схему контроллера двигателя с ШИМ, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика, и пока скорость не снижена до минимального уровня.

На рисунке показано, как можно использовать одну микросхему 556 IC для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным заметным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя. .

Возвращаясь к предлагаемой конструкции схемы контроллера скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две микросхемы 555 вместо одной или, скорее, одну микросхему 556, которая содержит две микросхемы 555 в одном корпусе.

Принципиальная схема

Основные характеристики

Вкратце предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает в себя следующие интересные особенности:

Скорость можно плавно изменять от нуля до максимума без остановки.

На крутящий момент никогда не влияют уровни скорости и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

Вращение двигателя можно изменить или изменить за доли секунды.

Скорость регулируется в обоих направлениях вращения двигателя.

Двум микросхемам 555 назначены две отдельные функции. Одна секция сконфигурирована как нестабильный мультивибратор, генерирующий такты прямоугольной волны 100 Гц, которые подаются на предыдущую секцию 555 внутри корпуса.

Вышеупомянутая частота отвечает за определение частоты ШИМ.

Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженным соседний конденсатор на его плече коллектора.

При этом на вышеуказанном конденсаторе создается пилообразное напряжение, которое сравнивается внутри микросхемы 556 IC с напряжением образца, приложенным извне по показанной схеме контактов.

Напряжение выборки, прикладываемое извне, может быть получено с помощью простой схемы источника питания с переменным напряжением 0–12 В.

Это изменяющееся напряжение, подаваемое на микросхему 556 IC, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном итоге, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

Список деталей

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 Ом,
  • R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
  • C1 = 0,1 мкФ,
  • C2, C3 = 0,01 мкФ,
  • C4 = 1 мкФ / 25VT1,
  • T2 = TIP122,
  • T3, T4 = TIP127
  • T5 = BC557,
  • T6, T7 = BC5172, D 9017 — D4 = 1N5408,
  • Z1 = 4V7 400 мВт
  • IC1 = 556,
  • S1 = тумблер SPDT

Приведенная выше схема была вдохновлена ​​следующей схемой драйвера двигателя, которая была опубликована давно в журнале Elecktor Electronic India.

Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555

Первую схему управления двигателем можно значительно упростить, используя переключатель DPDT для реверсирования двигателя и транзистор эмиттерного повторителя для реализации управления скоростью, как показано ниже:

Улучшено Крутящий момент на низкой скорости с использованием CMOS PWM Control

Хотя схемы контроллера скорости линейного двигателя с одним MOSFET-транзистором, описанные в начале статьи, включают преимущество простоты, но они могут иметь несколько недостатков.Один из них заключается в том, что в полевом МОП-транзисторе существует значительный уровень рассеивания, особенно когда двигатель настроен примерно на 50 процентов от оптимальной скорости. Однако это может быть, конечно, не серьезной проблемой, и просто требуется установка радиатора умеренно большого размера на полевой МОП-транзистор.

Гораздо более серьезное беспокойство вызывает то, что двигатель может заглохнуть, как только этот тип линейного регулятора настроен на более низкие скорости. Это связано с тем, что полевой МОП-транзистор в этой ситуации имеет относительно высокое сопротивление, что обеспечивает вход питания со значительно высоким выходным сопротивлением.

Когда нагрузка на двигатель увеличивается, он пытается потреблять чрезмерное количество тока питания, но это приводит к большему падению напряжения на транзисторе и более низкому напряжению питания на двигателе. В результате мощность, подаваемая на двигатель, существенно не меняется, а скорее уменьшается. Из-за этого у мотора есть склонность к заглоханию. Кроме того, существует обратная реакция, при которой снижение нагрузки на двигатель сокращает потребление тока, что приводит к увеличению напряжения питания и значительному увеличению скорости двигателя.

Используя контроллер, который подает импульсный сигнал ШИМ на двигатель, вы можете добиться гораздо лучшего управления скоростью двигателя.

Улучшенный крутящий момент с использованием управления скоростью CMOS PWM

Один из способов реализации этого, и тот, который здесь используется, состоит в том, чтобы иметь схему, которая обеспечивает фиксированную длительность выходного импульса при изменении частоты импульсов для изменения скорости двигателя. Низкая частота создает большие промежутки между импульсами и подает на двигатель относительно небольшую мощность.

При увеличении частоты нет заметных промежутков между импульсами, и двигатель получает почти постоянный сигнал.Это приводит к высокой средней мощности двигателя, который работает на полной скорости. Преимущество этой системы заключается в том, что когда двигатель работает в импульсном режиме, он, по сути, получает полную мощность в периоды включения импульсов и может потреблять большой ток питания, если нагрузка на двигатель действительно этого требует.

В результате двигатель приводится в действие последовательностью сильных импульсов, которые предотвращают остановку и обеспечивают улучшенный крутящий момент даже при пониженных скоростях.

На следующем рисунке изображена принципиальная схема импульсного управления скоростью двигателя постоянного тока.Здесь T1, D1, D2 и C1 получают достаточное питание постоянного тока от сети переменного тока. Tr1 подключен последовательно с двигателем, но его клемма затвора получает выходной сигнал от нестабильной схемы мультивибратора.

Эта схема ШИМ построена с использованием двух из четырех вентилей устройства CMOS 4001, которые используются в нестабильной схеме CMOS, которая представляет собой вполне обычную конструкцию.

Можно увидеть пару синхронизирующих резисторов, подключенных между выходом затвора 1 и переходом R1 и C2, что отличается от традиционной конструкции ШИМ.VR1 и R2 — это два резистора вместе с направляющими диодами D3 и D4, подключенными последовательно с выходом логического элемента И-НЕ 1.

Два диода гарантируют, что R2 работает как синхронизирующее сопротивление всякий раз, когда на выходе нестабильного устройства высокий уровень, а VR1 функционирует как временное сопротивление, когда выход низкий.

Период выходных импульсов постоянен, поскольку R2 имеет предварительно определенное значение. Интервал между ними можно было изменить, варьируя VR1. Это будет почти нулевое значение при настройке на самое низкое сопротивление.Расстояние между метками вывода больше десяти к одному при максимальном сопротивлении.

VR1, следовательно, можно отрегулировать для создания желаемой скорости двигателя с эффективным крутящим моментом, при этом самая низкая скорость происходит при полном сопротивлении, а самая высокая скорость — при нулевом сопротивлении.

Прецизионное управление двигателем с помощью одного операционного усилителя

Чрезвычайно тонкое или сложное управление постоянным током. Двигатель может быть реализован с использованием операционного усилителя и тахогенератора. Операционный усилитель выполнен в виде переключателя, чувствительного к напряжению.В схеме, показанной ниже, как только выходная мощность тахогенератора становится ниже, чем заданное опорное напряжение, переключающий транзистор включается, и на двигатель подается 100% мощность.

Переключение операционного усилителя произойдет всего за пару милливольт от опорного напряжения. Вам понадобится двойной источник питания, который может быть просто стабилитроном.

Этот контроллер мотора обеспечивает плавную регулировку диапазона без каких-либо механических проблем.

Выходной сигнал операционного усилителя составляет всего +/- 10% от уровня шины питания, таким образом, используя двойной эмиттерный повторитель, можно контролировать огромные скорости двигателя.

Опорное напряжение может быть зафиксировано с помощью термисторов, LDR и т. Д. Экспериментальная установка, указанная на принципиальной схеме, использовала операционный усилитель RCA 3047A и двигатель мощностью 0,25 Вт 6 В в качестве тахогенератора, который генерировал около 4 В при 13000. об / мин для предполагаемой обратной связи.

Дополнительные схемы схем :

ШИМ-управление двигателем с использованием только BJT

В следующей схеме также используется принцип ШИМ для желаемого управления скоростью двигателя, однако он не зависит от каких-либо интегральных схем или ИС, а использует только обычные BJT. для реализации.Я взял это со страницы старого журнала.

Цепи управления двигателем с использованием LM3524

IC LM3524 — это специализированная схема ШИМ-контроллера, которая позволяет нам конфигурировать очень полезные и точные схемы управления скоростью двигателя, как описано ниже:

На приведенной выше диаграмме показана базовая схема управления ШИМ-двигателем с использованием IC LM3524. Конструкция дополнительно включает управление обратной связью на основе датчика через микросхему LM2907.

Небольшой магнит прикреплен к валу двигателя, так что во время вращения магнит проходит вплотную к трансформатору со считывающей катушкой с железным сердечником.Этот механизм заставляет вращающийся магнит индуцировать резкий электрический импульс в считывающей катушке, который используется LM2907 в качестве триггерного входа и соответствующим образом обрабатывается как импульс управления обратной связью для LM3524 IC.

Система обратной связи гарантирует, что заданная скорость никогда не может отклоняться от заданной, обеспечивая точное управление скоростью. Гнездо на штыре № 2 LM3524 используется для управления скоростью двигателя.

Бездатчиковое управление, без обратной ЭДС двигателя

Следующая конструкция ШИМ-управления скоростью LM3525 позволяет осуществлять управление с обратной связью без использования сложного механизма тахометра или громоздких датчиков, реализованных в предыдущей конструкции.

Здесь обратная ЭДС двигателя используется в качестве сигнала обратной связи и подается на вход IC LF198. В случае, если скорость имеет тенденцию к превышению установленного уровня, LF198 сравнивает нарастающий сигнал ЭДС с эталонным сигналом с выхода LM393. Результирующий выходной сигнал отправляется в усилитель ошибки микросхемы LM3524 для необходимой обработки выходного ШИМ на транзисторы драйвера. Контролируемый ШИМ благодаря этой обратной связи без датчика через обратную ЭДС в конечном итоге позволяет двигателю оставаться точно зафиксированным на правильной скорости, которая регулируется потенциометром на контакте №2.

Что мне делать: 12 В или 24 В? — 4QD

Какое напряжение мне следует использовать — 12 В, 24 В, 36 В или 48 В?

Нас часто спрашивают, лучше ли 12 В или 24 В для системы двигателя с батарейным питанием [короткий ответ — 24 В], а также, если мы делаем контроллер двигателя на 12 В.

Давайте на минутку выразимся в терминах автомобиля: если вы хотите ускориться или иметь более высокую максимальную скорость, вам нужно больше лошадиных сил. В электромобиле энергия обычно поступает от аккумулятора и преобразуется двигателем в энергию.Электрическая мощность — это вольты, умноженные на амперы, так что 40 ампер от 12-вольтовой батареи равны 480 ваттам. Но 480 Вт может также поступать от батареи 24 В при токе всего 20 ампер; Таким образом, для любой конкретной мощности, чем выше напряжение, тем ниже будет ток.

Теперь электрический ток вызывает нагрев. Двигатель, проводка и контроллер нагреваются, что приводит к потере энергии. Потери тепла пропорционально квадрату тока, умноженному на сопротивление. При прочих равных, это приведет к тому, что потери на 24 В будут вдвое меньше, чем на 12 В.Итак, система 24 В всегда лучше, чем система 12 В — при условии, что вы можете физически установить две батареи. К тому же 36 или 48 В были бы даже лучше [здесь есть страница об использовании наших контроллеров на 48 В и выше].

В действительно мощных системах (молочные поплавки, электромобили, вилочные погрузчики) часто используется 72 или даже 96 В для уменьшения нагрева.

Количество энергии в батареях составляет амперы x часы x вольт. Рассмотрим аккумулятор на 12 В на 60 ампер-час. Ясно, что это то же самое, что и две параллельные батареи меньшего размера 12 В 30 Ач.Но общее количество энергии в этих двух не изменится, подключим мы их параллельно или последовательно. Таким образом, батарея 12 В 60 Ач может хранить точно такую ​​же энергию, что и батарея 24 В 30 Ач.

Есть еще один фактор против работы с напряжением 12 В: полевым МОП-транзисторам требуется хорошее напряжение для их полного включения, поэтому в большинстве контроллеров 4QD используется внутренняя шина питания 9 В, которой достаточно для обеспечения правильного включения. Однако между 9В и 12В нет большой разницы. От батареи не требуется много тока, прежде чем она упадет на 2 В на ее выводах.Небольшое крепление для дополнительных входов и проводки — и питание 9В падает. После этого доступный ток с контроллера довольно быстро падает! Помните, что ток батареи на самом деле является прерванной версией тока двигателя, поэтому индуктивность и сопротивление батарей и проводки батареи вносят свой вклад в любое падение напряжения.


Двигатели 12 В на 24 В

Номинальный ток двигателя

Двигатели предназначены для работы на заявленных оборотах при определенном приложенном напряжении с указанной нагрузкой — той, при которой двигатель принимает максимальный непрерывный ток.

Если вы запустите двигатель с меньшей нагрузкой, чем указано на паспортной табличке, то потребление тока уменьшится, а скорость немного увеличится.

Если вы увеличите нагрузку, то потребление тока двигателем увеличится, а его скорость снизится. Очевидно, вы сейчас превышаете номинальные параметры двигателя в непрерывном режиме, поэтому он начнет нагреваться больше, чем следовало бы. Чем больше перегрузка, тем быстрее нагревается двигатель, поэтому существует ограничение по времени для такой перегрузки. Однако обычно безопасно запускать двигатель с перегрузкой по току на 300% -400% в течение, возможно, минуты — хотя это будет варьироваться от двигателя к двигателю.

Напряжение двигателя

Если вы запустите двигатель 12 В от 24 В, его ток потребления и скорость все равно будут зависеть от механической нагрузки. Однако без нагрузки он теперь будет работать с удвоенной скоростью, с которой он работал с напряжением 12 В. Нагрев в двигателе по-прежнему связан с током, поэтому вы все равно можете работать с его полной номинальной механической нагрузкой / током. Однако, если двигатель плохо сбалансирован, вы можете ожидать шума и вибрации, поскольку общая конструкция может быть неадекватной для более высокой скорости.Также может возникнуть проблема с износом щеток, поскольку щеткам предлагается переключать ток в два раза быстрее. Эти эффекты, однако, маловероятны, и обычно увеличение скорости вполне нормальное.

Здесь есть одна оговорка. Двигатель представляет собой индуктивное устройство, а коммутатор и щетки — механический переключатель. Такая механическая система переключения будет иметь ограничение на максимальную скорость, с которой она может работать, и если она будет достигнута, коммутация выйдет из строя. Я не хотел бы говорить о точных пределах, но один эффект — это шум, а чрезмерный шум может иногда вызывать сбой контроллера.Эффект случается довольно редко, но будьте осторожны при чрезмерном повышении частоты вращения.

Пределы скорости двигателя

Пределы скорости двигателя — это не просто качество подшипника. Если вы раскрутите мотор достаточно сильно — центробежная сила возьмет верх, и ротор разлетится на части. Также важна конструкция щетки и коммутатора. В зависимости от конструкции они будут иметь максимальную частоту переключения, и работа выше этой скорости вызовет сильное искрение щетки. В крайних случаях это вызовет сильные переходные помехи, которые могут вывести контроллер из строя.Это маловероятно: мы когда-либо видели, как это делал только один клиент: он использовал двигатели 12 В на 36 В и взорвал два контроллера! Производитель контроллера не может комментировать эти ограничения двигателя: вам нужно проконсультироваться с производителем двигателя.

Если вы перегружаете двигатель, его ток возрастает одинаково, независимо от того, работает ли двигатель от 12 В или 24 В. Однако при остановке ток от 24 В может быть вдвое больше, чем от 12 В, поэтому двигатель может нагреваться в четыре раза (нагрев пропорционален квадрату тока).Однако этого не произойдет, если вы используете хороший контроллер, так как контроллер будет ограничивать ток до его расчетного значения. Кроме того, контроллер изменяет напряжение на двигателе, поэтому вы, вероятно, ни в коем случае не собираетесь использовать двигатель при полном напряжении.

Еще одно соображение заключается в том, что если вы пропустите слишком большой ток через двигатель с постоянными магнитами, можно слегка размагнитить магниты. Это кумулятивно: мощность двигателя будет немного падать каждый раз, когда вы это делаете. Однако для аккумуляторных двигателей, вероятно, достаточно безопасно предположить, что при номинальном напряжении ток, потребляемый при остановке двигателя, не достигнет этого уровня размагничивания.Если бы вы запустили двигатель 12 В от батареи 24 В, ток остановки мог бы быть чрезмерным, если бы он не был ограничен контроллером.

Следовательно, при условии, что вы выбрали контроллер, подходящий для используемого вами двигателя, вы обычно можете запускать двигатель 12 В от батареи 24 В без каких-либо последствий, за исключением того, что полная скорость увеличивается вдвое.


Системы 12 В

Работа при высоком токе от 12 В может вызвать несколько проблем, поэтому 4QD не рекомендуют это напряжение. Однако наши модели Porter, DNO, SST и Pro-160 могут работать от 12 В.Если вам нужен сильноточный контроллер 12 В, обратите внимание на наш новый Pro-360.

Напряжение затвора полевого МОП-транзистора

Обычным полевым МОП-транзисторам для правильного включения требуется около 7 или 8 вольт на затворе. Из-за этого большинство контроллеров 4QD имеют внутреннее питание 9 В, что дает почти 8 В на затворе MOSFET.

Теперь, если вы посмотрите напряжение на клеммах 12-вольтовой батареи с помощью осциллографа, вы обнаружите, что, когда контроллер потребляет прерывистый ток от батареи, отображается прямоугольная волна с амплитудой 2 вольта.Батарея может иметь разомкнутую цепь 13 В, но во время периодов ШИМ, когда фактически потребляется ток, эффективное напряжение фактически падает до 11 В. Если вы хотите узнать больше о причинах прерывания тока, см. Наш архив схем.

Учтите также, что при разряде на 80% (реалистичный уровень до перезарядки) аккумулятор на 12 В может иметь напряжение на клеммах (разомкнутая цепь) около 10,8 В. Таким образом, ШИМ будет работать при эффективном напряжении 8,8 В. Таким образом, внутренняя шина 9 В контроллера не может оставаться на уровне 9 В! И это прежде, чем мы начнем рассматривать падения напряжения в проводке батареи из-за ее сопротивления и индуктивности.

Таким образом, довольно сложно полностью использовать батарею 12 В при высоких токах и получить полный номинальный ток от контроллера, поскольку шина 9 В упадет, а вместе с ней и доступный ток.

[Обратите внимание, что у новых Pro-160/360 гораздо более современный дизайн внутреннего источника питания, который позволяет обойти эту проблему].

Ток остановки двигателя

Рассмотрим ток остановки двигателя, например, двигателя Sinclair C5. На только что заряженном аккумуляторе ток холостого хода может составлять 120 ампер.Это ограничено сопротивлением двигателя, сопротивлением питающих его проводов, а также внутренним сопротивлением батареи. Добавление чего-либо еще в эту петлю увеличит ее сопротивление. Итак, если у вас есть система, которая прекрасно работает без регулятора скорости двигателя, добавление регулятора скорости двигателя неизбежно снизит ее пиковую производительность. Многие системы на 12 В просто не предназначены для работы с регулятором скорости, и его добавление значительно снизит производительность.

Системы на 24 В

Накладные расходы на систему на 24 В далеко не так критичны.Падение на 2 В, даже на 4 В, по-прежнему не приведет к подаче питания от батареи к шине 9 В. Сопротивление двигателя также выше, поэтому дополнительный эффект контроллера и проводки менее заметен.

Зачем и как контролировать скорость вращения вентилятора охлаждающего электронного оборудования

Введение

Растет интерес к интегральным схемам для управления скоростью охлаждающих вентиляторов в персональных компьютерах и другом электронном оборудовании. Компактные электрические вентиляторы дешевы и используются для охлаждения электронного оборудования более полувека.Однако в последние годы технология использования этих вентиляторов значительно изменилась. Эта статья расскажет, как и почему произошла эта эволюция, и предложит некоторые полезные подходы для дизайнера.

Выработка и отвод тепла

В электронике, особенно в бытовой электронике, наблюдается тенденция к уменьшению размеров изделий с улучшенными комбинациями функций. Следовательно, многие электронные компоненты превращаются в очень маленькие форм-факторы. Наглядный пример — ноутбук.Тонкие и «облегченные» ноутбуки значительно сократились, но их вычислительная мощность сохранилась или увеличилась. Другие примеры этой тенденции включают проекционные системы и телевизионные приставки. Что общего у всех этих систем, помимо значительно меньшего — и все еще уменьшающегося — размера, так это то, что количество тепла, которое они должны рассеивать, не уменьшается; часто увеличивается! В портативном ПК большая часть тепла генерируется процессором; в проекторе большая часть тепла генерируется источником света.Это тепло нужно отводить тихо и эффективно.

Самый тихий способ отвода тепла — использование пассивных компонентов, таких как радиаторы и тепловые трубки. Однако во многих популярных продуктах бытовой электроники этого оказалось недостаточно — к тому же они довольно дороги. Хорошей альтернативой является активное охлаждение, введение вентилятора в систему для создания воздушного потока вокруг корпуса и тепловыделяющих компонентов, эффективного отвода тепла из системы. Однако вентилятор является источником шума.Это также дополнительный источник энергопотребления в системе — очень важное соображение, если питание должно подаваться от батареи. Вентилятор также является еще одним механическим компонентом системы, а не идеальным решением с точки зрения надежности.

Регулировка скорости — один из способов ответить на некоторые из этих возражений против использования вентилятора — может иметь следующие преимущества:

  1. медленная работа вентилятора снижает излучаемый им шум,
  2. медленная работа вентилятора может снизить потребляемую мощность,
  3. , если вентилятор работает медленнее, увеличивается его надежность и срок службы.

Существует множество различных типов вентиляторов и способов управления ими. Мы обсудим здесь различные типы вентиляторов, а также преимущества и недостатки используемых сегодня методов управления. Один из способов классифицировать поклонников:

  1. 2-проводные вентиляторы
  2. Вентиляторы 3-проводные
  3. 4-х проводные вентиляторы.

Здесь обсуждаются следующие методы управления вентиляторами:

  1. нет управления вентилятором
  2. двухпозиционное управление
  3. линейное (постоянное) управление
  4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
  5. высокочастотный регулятор вентилятора.

Типы вентиляторов

Двухпроводный вентилятор имеет клеммы питания и заземления. Трехпроводной вентилятор имеет питание, массу и тахометрический выход (тахометр) , который выдает сигнал с частотой, пропорциональной скорости. Четырехпроводной вентилятор имеет питание, массу, выход тахометра и вход привода ШИМ. Короче говоря, ШИМ использует относительную ширину импульсов в последовательности двухпозиционных импульсов для регулировки уровня мощности, подаваемой на двигатель.

Двухпроводный вентилятор управляется регулировкой постоянного напряжения или ширины импульса в низкочастотной ШИМ.Однако при наличии только двух проводов сигнал тахометра не всегда доступен. Это означает, что нет никаких указаний относительно того, насколько быстро вентилятор работает — или действительно, работает ли он вообще. Эта форма регулирования скорости — разомкнутый контур .

3-проводным вентилятором можно управлять с помощью того же привода, что и для 2-проводных вентиляторов — регулируемым постоянным током или низкочастотным ШИМ. Разница между 2-проводными вентиляторами и 3-проводными вентиляторами заключается в наличии обратной связи от вентилятора для регулирования скорости с обратной связью.Сигнал тахометра показывает, работает ли вентилятор и его скорость.

Сигнал тахометра, управляемый постоянным напряжением, имеет прямоугольную форму на выходе, очень похожую на «идеальный тахометр» на Рисунке 1. Он всегда действителен, поскольку на вентилятор постоянно подается питание. Однако при низкочастотном ШИМ сигнал тахометра действителен только тогда, когда на вентилятор подается питание, то есть во время фазы импульса на . Когда привод ШИМ переключается на фазу выключен , внутренняя схема генерации тахометрического сигнала вентилятора также отключается.Поскольку выходной сигнал тахометра обычно исходит от открытого стока, он будет иметь высокий уровень, когда привод ШИМ на выключен с , как показано на рисунке 1. Таким образом, хотя идеальный тахометр отражает фактическую скорость вентилятора, ШИМ-привод в эффект «отбивает» выходной сигнал тахометра и может давать ошибочные показания.

Рис. 1. Форма выходного сигнала тахометра в 3-проводных вентиляторах — идеальный вариант и с ШИМ-управлением.

Чтобы быть уверенным в правильности считывания скорости вращения вентилятора при ШИМ-регулировании, необходимо периодически переключать вентилятор на на время, достаточное для полного цикла тахометра.Эта функция реализована в ряде контроллеров вентиляторов Analog Devices, таких как ADM1031 и ADT7460.

В дополнение к сигналам питания, заземления и тахометра, 4-проводные вентиляторы имеют вход ШИМ, который используется для управления скоростью вентилятора. Вместо того, чтобы переключать питание всего вентилятора на и на , переключается только питание катушек возбуждения, что делает информацию тахометра доступной постоянно. Включение и выключение катушек создает некоторый коммутационный шум .При работе катушек с частотой более 20 кГц шум перемещается за пределы слышимого диапазона, поэтому типичные сигналы привода вентилятора ШИМ используют довольно высокую частоту (> 20 кГц). Еще одно преимущество 4-проводных вентиляторов заключается в том, что скорость вращения вентилятора можно регулировать на уровне 10% от полной скорости вентилятора. На рисунке 2 показаны различия между 3-проводными и 4-проводными схемами вентилятора.

Рисунок 2. 3- и 4-проводные вентиляторы.

Управление вентилятором

Нет управления: Самый простой способ управления вентилятором — вообще не использовать его; просто запускайте вентилятор соответствующей мощности на полной скорости 100% времени.Основными преимуществами этого являются гарантированное безотказное охлаждение и очень простой внешний контур. Однако, поскольку вентилятор всегда включен, его срок службы сокращается, и он потребляет постоянное количество энергии, даже если охлаждение не требуется. Кроме того, его непрекращающийся шум может раздражать.

Управление вкл / выкл: Следующий простейший метод управления вентилятором — термостатический, или управление вкл / выкл . Этот метод также очень легко реализовать. Вентилятор включается только тогда, когда необходимо охлаждение, и выключается на остальное время.Пользователь должен установить условия, при которых необходимо охлаждение — обычно, когда температура превышает предварительно установленный порог.

Analog Devices ADM1032 — идеальный датчик для управления включением / выключением вентилятора с использованием заданного значения температуры. В нем есть компаратор, который выдает выходной сигнал THERM — тот, который обычно имеет высокий , но переключает низкий , когда температура превышает программируемый порог. Он автоматически переключается обратно на high , когда температура падает на заданное значение ниже предела THERM.Преимущество этого программируемого гистерезиса заключается в том, что вентилятор не включается / выключается постоянно, когда температура приближается к пороговому значению. На рисунке 3 показан пример схемы, использующей ADM1032.

Рисунок 3. Пример схемы включения / выключения.

Недостаток управления включением / выключением в том, что он очень ограничен. Когда вентилятор переключается с на , он сразу же начинает раскручиваться до полной скорости, слышно и раздражающе. Поскольку люди быстро привыкают к звуку вентилятора, его выключение на также очень заметно.(Его можно сравнить с холодильником на вашей кухне. Вы не замечали шума, который он производил, пока он не выключился.) Таким образом, с акустической точки зрения управление включением / выключением далеко не оптимально.

Линейное управление: на следующем уровне управления вентилятором, линейное управление , напряжение, подаваемое на вентилятор, является переменным. Для более низкой скорости (меньшее охлаждение и более тихая работа) напряжение уменьшается, а для более высокой скорости оно увеличивается. У отношений есть ограничения. Рассмотрим, например, вентилятор на 12 В (максимальное номинальное напряжение).Такому вентилятору для запуска может потребоваться минимум 7 В. Когда он действительно начнет вращаться, он, вероятно, будет вращаться примерно на половину своей полной скорости при подаче напряжения 7 В. Из-за необходимости преодоления инерции напряжение, необходимое для запуска вентилятора, выше, чем напряжение, необходимое для его вращения. Таким образом, когда напряжение, подаваемое на вентилятор, уменьшается, он может вращаться с меньшей скоростью, скажем, до 4 В, после чего он остановится. Эти значения будут отличаться от производителя к производителю, от модели к модели и даже от вентилятора к вентилятору.

ИС линейного управления вентиляторами ADM1028 от Analog Devices имеет программируемый выход и практически все функции, которые могут потребоваться для управления вентиляторами, включая возможность точного взаимодействия с термочувствительным диодом, предусмотренным на микросхемах, таких как микропроцессоры, которые составляют большая часть рассеивания в системе. (Назначение диода — обеспечить быструю индикацию критических температур перехода, избегая всех тепловых задержек, присущих системе. Он позволяет немедленно инициировать охлаждение, основанное на повышении температуры кристалла.) Чтобы поддерживать потребление энергии ADM1028 на минимальном уровне, он работает при напряжении питания от 3,0 В до 5,5 В с выходным напряжением + 2,5 В.

Вентиляторы

на 5 В позволяют регулировать скорость только в ограниченном диапазоне, поскольку их пусковое напряжение близко к уровню 5 В на полной скорости. Но ADM1028 можно использовать с 12-вольтовыми вентиляторами, используя простой повышающий усилитель со схемой, подобной показанной на рисунке 4.

Рис. 4. Схема наддува для управления вентилятором 12 В с использованием выходного сигнала ЦАП ADM1028 с линейным управлением вентилятором.

Основным преимуществом линейного управления является его бесшумность. Однако, как мы уже отметили, диапазон регулирования скорости ограничен. Например, вентилятор на 12 В с диапазоном управляющего напряжения от 7 В до 12 В может работать на половинной скорости при 7 В. Еще хуже обстоит дело с вентилятором на 5 В. Как правило, для запуска 5-вольтовых вентиляторов требуется 3,5 В или 4 В, но при этом напряжении они будут работать почти на полной скорости с очень ограниченным диапазоном регулирования скорости. Но работа при 12 В с использованием схем, подобных показанной на рисунке 4, далека от оптимума с точки зрения эффективности.Это связано с тем, что повышающий транзистор рассеивает относительно большое количество энергии (когда вентилятор работает при 8 В, падение 4 В на транзисторе не очень эффективно). Требуемая внешняя цепь также относительно дорога.

ШИМ-управление : Превалирующим методом, который в настоящее время используется для управления скоростью вращения вентилятора в ПК, является низкочастотное ШИМ-управление . При таком подходе напряжение, подаваемое на вентилятор, всегда либо нулевое, либо полное, что позволяет избежать проблем, возникающих при линейном управлении при более низких напряжениях.На рисунке 5 показана типичная схема управления, используемая с выходом ШИМ от терморегулятора ADT7460.

Рисунок 5. Схема низкочастотного ШИМ-привода вентилятора.

Основным преимуществом этого метода привода является то, что он простой, недорогой и очень эффективный, поскольку вентилятор либо полностью на , либо полностью на .

Недостатком является то, что информация о тахометре прерывается управляющим сигналом ШИМ, поскольку питание не всегда подается на вентилятор. Информация о тахометре может быть получена с помощью метода, называемого растягиванием импульсов — включение вентилятора на время, достаточное для сбора информации о тахометре (с возможным увеличением слышимого шума).На рис. 6 показан случай растяжения импульса.

Рисунок 6. Растяжение импульса для сбора тахометрической информации.

Еще один недостаток низкочастотной ШИМ — коммутационные шумы. При постоянном включении и выключении фанкойлов может присутствовать слышимый шум. Чтобы справиться с этим шумом, новейшие контроллеры вентиляторов Analog Devices предназначены для работы вентилятора с частотой 22,5 кГц, что находится за пределами слышимого диапазона. Схема внешнего управления проще с высокочастотной ШИМ, но ее можно использовать только с 4-проводными вентиляторами.Хотя эти вентиляторы появились на рынке относительно недавно, они быстро становятся все более популярными. На рисунке 7 изображена схема, используемая для высокочастотной ШИМ.

Рисунок 7. Схема управления вентилятором с высокочастотной ШИМ.

Сигнал ШИМ напрямую управляет вентилятором; приводной полевой транзистор встроен в вентилятор. Уменьшая количество внешних компонентов, этот подход значительно упрощает внешнюю схему. Поскольку управляющий сигнал ШИМ подается непосредственно на катушки вентилятора, электроника вентилятора всегда включена, а сигнал тахометра всегда доступен.Это устраняет необходимость в растягивании импульсов и создаваемых им шумах. Коммутационный шум также устраняется или значительно снижается, поскольку катушки переключаются с частотой за пределами слышимого диапазона.

Резюме

С точки зрения акустического шума, надежности и энергоэффективности наиболее предпочтительным методом управления вентиляторами является использование высокочастотного (> 20 кГц) ШИМ-привода.

Помимо устранения необходимости зашумленного растяжения импульсов и коммутационного шума, связанного с низкочастотной ШИМ, он имеет гораздо более широкий диапазон управления, чем линейное управление.Благодаря высокочастотной ШИМ вентилятор может работать на скорости до 10% от полной скорости, в то время как тот же вентилятор может работать не менее чем на 50% от полной скорости при линейном управлении. Это более энергоэффективно, потому что вентилятор всегда либо полностью включен, либо полностью выключен. (Когда полевой транзистор выключен или находится в режиме насыщения, его рассеивание очень мало, что устраняет значительные потери в транзисторе в линейном случае.) Это тише, чем при постоянном включении или включении / выключении, поскольку вентилятор может работать на более низких скоростях. — это можно постепенно менять.Наконец, более медленная работа вентилятора также увеличивает срок его службы, повышая надежность системы.

Метод управления
Преимущества
Недостатки
Вкл / Выкл
Недорого
Худшие акустические характеристики — вентилятор всегда работает.
Линейный
Самый тихий
Дорогая схема
Неэффективная — потеря мощности в цепи усилителя
Низкочастотный ШИМ
Эффективный
Широкий диапазон регулирования скорости при измерении скорости
Шум при коммутации вентилятора
Требуется растяжение импульса
Высокочастотный ШИМ
Эффективный
Хорошая акустика, почти как линейная.Недорогая внешняя цепь
Широкий диапазон регулирования частоты вращения
Необходимо использовать 4-проводные вентиляторы

Жизнь с домашней системой питания 12 В постоянного тока

Вы иногда чувствуете, что зависите от своего почтового ящика и ежемесячного счета за коммунальные услуги, который он содержит? Вы не одиноки: расценки энергетических компаний за киловатт-час (кВт / ч) в некоторых частях страны растут более чем на 15 центов — этого достаточно, чтобы вытащить более 100 долларов из ежемесячных бюджетов многих людей — и нет ни малейшей причины для этого. Предположим, мы видели нечто большее, чем просто верхушка этого финансового айсберга.Может, пришло время покинуть корабль!

Альтернатива, персональная электрическая система, использующая возобновляемые источники энергии, может предложить страховой полис от неумолимого роста цен на электроэнергию коммунальных предприятий. Такие исследователи, как Хантер и Эмори Ловинс (см. Экскурсия по Институту Скалистых гор), убедительно утверждали, что инвестиции в сохранение и возобновляемые источники энергии являются одними из самых мудрых, которые может сделать каждый. Но есть не менее убедительные аргументы в пользу перехода к электрической независимости, в том числе личное удовлетворение, которое вы получаете от управления.

Электросеть, построенная коммунальными предприятиями и правительством, представляет собой чудо надежности, но огромные размеры и сложность этой сети не позволяют вспомнить, насколько простым на самом деле может быть электроснабжение. Небольшая, хорошо продуманная домашняя электростанция на 12 В постоянного тока должна быть не более сложной, чем электрическая система автомобиля.

В следующих параграфах мы собираемся дать вам обзор того, что , по нашему мнению, является самым простым и наименее дорогим методом достижения электрической независимости.Мы работаем с низковольтными системами постоянного тока уже несколько лет и обнаружили, что они предлагают практическое сочетание низкой начальной стоимости, расширяемости, гибкости, простоты и надежности. Для людей с ограниченным бюджетом, которые хотят сэкономить, жизнь с низким напряжением, несомненно, является наиболее разумным способом отрезать шлангопровод от электросети.

Для наших целей под низким напряжением понимается выработка постоянного тока 12 В (В постоянного тока) и использование его на этом уровне, когда это возможно.По техническим причинам электричество низкого напряжения ограничивает размер данного устройства и общее количество энергии, которое будет доступно в течение дня. Поэтому, чтобы система оставалась простой, мы более или менее произвольно решили, что самый большой 12-вольтовый прибор, который мы будем использовать, будет потреблять 150 ватт, а максимальное количество энергии, которое будет произведено в день, составляет 3000 ватт. -часы, или 3 киловатт-часа (кВтч). Как вы вскоре увидите, есть способы обойти оба этих ограничения, но низковольтное домохозяйство все равно будет потреблять гораздо меньше электроэнергии, чем обычно составляет около 900 кВт / ч в месяц.

Большая часть разницы между 900 кВт / ч в месяц и 90 может быть покрыта просто за счет отказа от электричества для питания основных отопительных приборов (например, водонагревателя, плиты или обогревателя). Солнечная энергия — хороший выбор для нагрева воды, газ или дрова можно использовать для приготовления пищи, а пассивное солнечное отопление, подкрепленное небольшим количеством дров в печи, должно держать вас в комфорте. Одни только эти три изменения снизят средний показатель по США как минимум на 500 кВт / ч в месяц. Но прежде чем мы углубимся в то, как использовать электричество в доме с низким напряжением, нам лучше сначала выяснить, откуда эта энергия будет поступать.

Tapping Nature’s Power System

В значительной степени выбор альтернативного источника питания будет зависеть от имеющихся у вас ресурсов. Как бы ни была привлекательна гидроэнергетика по сравнению с ветровой или солнечной, она требует наличия проточной воды, спускающейся на некоторое расстояние. Для тех из вас, кто имеет возможность выбирать, наша сравнительная таблица альтернативных источников энергии суммирует относительные преимущества каждой системы и должна дать вам общее представление о том, какие природные и финансовые ресурсы требуются.

Успех вашего проекта будет зависеть от правильной оценки ваших возобновляемых ресурсов. При использовании гидроэнергетики вы должны точно измерить падение и сток, а объем воды должен быть рассчитан как минимум за час, чтобы предотвратить установку оборудования, которое потребует больше воды, чем доступно. Среднегодовая скорость ветра определит размер ветряной машины типоразмера , которую вам необходимо купить. Если на вашем участке средняя скорость 10 миль в час, вам понадобится установка мощностью 2000 ватт, но при скорости 15 миль в час вы можете обойтись только мощностью 1000 ватт.Количество фотоэлектрических панелей, которые вам могут понадобиться, также будет сильно зависеть от района, в котором вы живете. В Нью-Мексико, например, 20 панелей будут обеспечивать 3000 ватт-часов в день, но 30 потребуются для работы в облачных областях в северной части штата Нью-Йорк.

Электрохранилище

Самым слабым звеном в любой низковольтной электрической системе почти всегда являются ее батареи. Почему? Что ж, обычно потому, что они не подходят для приложения, имеют неподходящий размер, плохо контролируются или не получают должного обслуживания.Эта информация была подробно рассмотрена в статье TJ Byers «Руководство матери по аккумуляторным батареям», но мы собираемся еще раз рассмотреть несколько ключевых моментов.

Прежде всего, вы должны выбрать правильный тип батареи для вашего метода генерации. По сути, существует три типа: свинцово-кальциевый, свинцово-сурьмяный и чистый свинец. Свинцово-кальциевые элементы следует циклически пропускать только через верхние 30% их общей емкости, что делает их пригодными только для постоянных источников энергии, таких как гидроэнергетика.Их преимущество в том, что они достаточно эффективны. Свинцово-сурьмяные батареи можно глубоко разряжать без быстрого разрушения, но они не так долговечны, как элементы из чистого свинца. К сожалению, последние дороже. Оба последних теряют некоторую мощность, просто стоя и ждут. В любом случае нельзя использовать автомобильные аккумуляторы. Сверхмощные элементы глубокого цикла являются обязательными для обеспечения надежности.

Более того, аккумуляторная батарея, которая слишком мала или слишком велика для выходной мощности генератора, значительно сократит срок ее службы.Батареи предназначены для разряда и перезарядки с определенной скоростью, и слишком быстрое использование или слишком быстрая замена приведет к их повреждению. Точно так же огромный аккумулятор, который недостаточно используется и получает только крошечный заряд, испортится.

Мониторинг и техническое обслуживание состоят из проверки удельного веса каждой ячейки один раз в неделю, ежедневного наблюдения за напряжением системы (которое является индикатором заряда), очистки клемм всякий раз, когда они подвергаются коррозии, поддержания уровня жидкости и обеспечения укрытие с температурой от 40 до 90 ° F.

Батарейный блок должен располагаться в центре, чтобы избежать длинных дорогостоящих кабелей, и должен хорошо вентилироваться, чтобы предотвратить скопление токсичных и взрывоопасных газов. Если у вас есть удаленная точка, где вам нужна энергия, например, колодец, подумайте о том, чтобы найти в этом месте подчиненную батарею (или батареи). Сила тока, требуемая от скважинного насоса, намного превышает пиковый зарядный ток, поэтому размещение аккумулятора в месте использования позволит передавать сильный ток на небольшое расстояние.Скромный зарядный ток может обеспечить долгую работу от генератора или центрального банка.

Электропроводка низкого напряжения

Как мы уже говорили, существуют определенные технические ограничения на размер приборов или генераторов в низковольтной электрической системе. Поскольку мощность зависит как от напряжения, так и от силы тока, когда одно падает, другое должно возрастать. К сожалению, от силы тока зависит пропускная способность провода. Поэтому правильная разводка и переключение особенно важны в низковольтной электрической установке.В общем, медный провод № 10 будет обслуживать любую нагрузку менее 150 Вт в обычном доме. Однако должны быть устройства, потребляющие более 150 Вт.


Чтобы дать вам пример того, что это может означать, предположим, что у вас есть устройство, которому для работы требуется 480 Вт; например, пылесос. При обычном домашнем напряжении 120, вы можете использовать удлинитель длиной 740 футов с проводом № 10, если хотите; но при 12 вольтах вы будете ограничены до 7.4 фута провода от аккумулятора до пылесоса. Если вы использовали провод № 8, вы могли бы протянуть 12 футов в комнату; № 6 даст вам диапазон 18 футов; и № 2 (который тяжелый и стоит более 1 доллара за фут) позволил бы вам развернуться на 46 футов.

Очевидно, все эти ситуации в значительной степени невыносимы. Решение состоит в том, чтобы использовать большие электроприборы на переменном токе напряжением 110 вольт (В переменного тока). Один из способов получить 110 В переменного тока на удаленном участке — использовать мотор-генератор. При нечастом использовании одна из этих горелок, работающих на ископаемом топливе, может оказаться очень удобной при себе.Однако более сложной альтернативой является использование твердотельного инвертора мощностью около 1000 Вт. Это устройство преобразует 12 вольт в 120 для эффективной передачи и вырабатывает переменный ток — вид энергии, который поставляют коммунальные предприятия. Инвертор позволит вам использовать приборы, которые работают от обычного бытового тока, и может быть идеальным решением для работы с большими приборами, такими как пылесосы, или для питания приборов, требующих переменного тока. Вы можете обратиться к статье TJ Byers, состоящей из двух частей, «Исследование загадок инверторов мощности: часть I и часть II», чтобы получить подробную информацию о таких устройствах.

Подобно тому, как независимые энергосистемы требуют специальной проводки, им также нужны переключатели, способные выдерживать большие постоянные токи. Существуют устройства, разработанные специально для такого рода использования, но можно обойтись стандартным щелчком (не бесшумным) переключателем, оснащенным конденсатором на 50 вольт, 47 микрофарад, включенным параллельно, для укрощения дуги. Обычные розетки способны обрабатывать нагрузки постоянного тока, но рекомендуется использовать стиль, отличный от обычных розеток на 120 В переменного тока, чтобы никто не мог подключить устройство на 120 В переменного тока к вашей системе 12 В постоянного тока.Некоторые люди предпочитают автомобильные розетки прикуривателя, а другие используют розетки, рассчитанные на 220 В переменного тока.

Вам также понадобится панель управления, которую вы можете купить или изготовить самостоятельно. Мы построили несколько таких в Eco-Village, и их действительно несложно собрать. Как минимум, контрольной панели потребуется амперметр, чтобы показать скорость, с которой вы используете электричество, вольтметр для индикации напряжения батареи и предохранители для защиты от короткого замыкания. Вместо предохранителей можно использовать автоматические выключатели, но они должны быть рассчитаны на 12 FDIC.

Если размер вашей системы не окажется настолько точным, что выработка электроэнергии точно соответствует тому, что вы используете, вам также понадобится контроллер заряда аккумулятора. Эти устройства уменьшают зарядный ток по мере того, как батареи становятся «заряженными», и по существу бывают трех типов. Снижение Контроллер снижает ток, идущий на батарею, по мере увеличения ее напряжения, тратя избыток. Контроллер diversion шунтирует избыточный ток (тот, который не нужен батареям) на резистивную нагревательную нагрузку, такую ​​как водонагреватель.Баланс системный контроллер , относительно новая разработка, позволяет ветровому или фотоэлектрическому генератору вырабатывать максимальное полезное напряжение (и, следовательно, максимальную силу тока), а затем снижает этот уровень до того, что может потребоваться батареям.

Приборы низкого напряжения

Практически любой прибор, который вы можете себе представить, доступен для 12-вольтовой жизни. Вы быстро обнаружите, что эти предметы несколько дороже, чем их аналоги на 120 В переменного тока, но в целом они довольно хорошо сделаны.Низковольтные устройства должны прослужить десятилетия с периодической заменой щеток в их двигателях. Кроме того, постепенно становятся доступными бесщеточные двигатели 12 В постоянного тока, которые должны сделать низковольтные устройства практически необслуживаемыми.

Современные 12-вольтовые холодильники — настоящее чудо. При мощности 500 Вт они могут сделать то, на что в обычном домашнем холодильнике требуется 3000 Вт. Но, как вы обнаружите, листая каталоги, такая невероятная эффективность обходится недешево.Розничная цена холодильников / морозильников ArcticKold, Marvel и Sun Frost составляет от 1500 до 3000 долларов. Однако для дома с низким напряжением единственной коммерческой альтернативой этим устройствам является поиск холодильника с циклом абсорбции, работающего на ископаемом топливе. Sibir, который продается Lehmann Hardware, кажется прекрасным устройством. Также есть холодильники, работающие на пропане или даже керосине.

Единственные 12-вольтовые стиральные машины, с которыми мы столкнулись, являются преобразованием стандартных машин таких компаний, как Real Goods Trading Company или Windlight Workshop.Это не так сложно, как кажется: практически любую шайбу отжима можно легко переделать, и доступны комплекты для переделки, которые помогут вам переделать многие популярные современные машины. Книга Дэвида Копперфилда « Преобразовать автоматические стиральные машины на 12 вольт, » также может оказаться полезной.

Телевидение и домашние развлекательные системы — это вообще не проблема. Качественные 12-вольтовые цветные и черно-белые телевизоры легко доступны у поставщиков транспортных средств для отдыха, а автомобильные стереосистемы могут соперничать с лучшим оборудованием на 120 В переменного тока.

И да, вы даже можете перекачивать воду для бытового потребления электричеством 12 вольт. Многие компании предлагают насосы для мелких и погружных скважин, и есть даже несколько насосов для глубоких скважин. Конечно, фактическое количество энергии, которое будет потреблять насос, будет зависеть от требуемого расхода и напора. Так что 800 ватт-часов в день — это всего лишь оценка.

Есть несколько очень хороших вариантов освещения низкого напряжения. Флуоресцентный — предпочтительный выбор, потому что он намного эффективнее, чем лампы накаливания.Наше собственное неофициальное тестирование показало, что флуоресцентная лампа Norelco мощностью 13 Вт могла выдавать столько же света, сколько обычная бытовая лампа мощностью 60 Вт. А люминесцентные блоки на 120 В переменного тока можно преобразовать в 12 В постоянного тока путем переключения балластов. Ряд компаний предлагают замену балластов низкого напряжения.

Что еще вы хотели бы иметь в своем низковольтном энергоэффективном доме? Может быть, блендер? Тостер? Фен или электрическая плойка? Все это доступно в 12-вольтовых версиях.На самом деле очень мало того, от чего вы будете вынуждены отказаться, живя независимо от электросети.

На самом деле вопрос не в том, возможна ли жизнь с низким напряжением, практична или даже приятна. Дело в том, хотите ли вы, , чтобы участвовал в производстве энергии, которую вы используете, живя на этой планете. Вы будете работать с электричеством немного усерднее, чем сейчас — проверять батареи, чистить фотоэлектрические панели, изобретать новые способы использования 12-вольтного напряжения и т. Д. — но вы не будете так сильно бояться похода к почтовому ящику.

Первоначально опубликовано: ноябрь / декабрь 1984 г.

Может ли Arduino использовать реле 12 В?

Итак, я хотел поиграть с реле и явно ошибся еще до того, как начал. Я хотел управлять вентилятором на 12 В — думал, что у него будет мощность 12 В для управления … Но теперь я знаю, что он принимает входное напряжение 12 В и может управлять до 250 В переменного тока …

Я заказал несколько новых реле на 5 В, но хочу знать, как я могу использовать реле 12 В с Arduino _____________? (учтите, что я новичок)

Это модуль реле, который я купил:


ОБНОВЛЕНИЕ

Большое спасибо за то, что нашли время, чтобы помочь мне, я очень ценю это! Во-первых, я нашел время опробовать ваше предложение.

@jippie комментарий:

.. (или Vin на Arduino, если вы питаете его от источника питания 12 В)

заставил меня задуматься о том, чего я действительно хотел. Я хотел использовать источник питания 12 В для питания Arduino (хе-хе ..) — но, отправив вопрос, мне нужно было знать ответ на вопрос, может ли Arduino с недостаточным питанием управлять реле 12 В.

Но сначала убедитесь, что реле действительно работает! Итак, нашел переходник на 12 В и подключил его к макетной плате.

Затем подключил его к реле через NC и COM. Скомпилировал пример кода Blink и подключил его с помощью Vin, GND и D13 Затем я подключил свой Arduino к батарее 9 В и попробовал выход 5 В. К сожалению, это не сработало ..

@Madmanguruman и @Kurt благодарят вас обоих за ваши ответы — я слишком новичок, чтобы понять все, о чем вы говорили.


ОБНОВЛЕНИЕ 2

Забыл еще одну возможную комбинацию

Это как бы подводит меня к следующим параметрам моего реле:

  • Управляйте чем-то, для чего требуется более 12 Вольт, но запитайте Arduino напряжением 12 Вольт
  • Используйте его для управления мотор-редукторами постоянного тока без использования H-моста и диода (довольно дорого)
  • Используйте логику NC (нормально замкнутый) и NO (нормально разомкнутый), чтобы сделать что-нибудь аккуратное.

Все это заставило меня задуматься.. Если мне нужно запитать мою Arduino 12 В для управления устройством 12 В — почему бы мне просто не подключить свое устройство напрямую к Arduino ____?

Как упоминалось много раз: я новичок и просто хочу изучать электронику в основном с помощью Learning-by-Making — но не подвергая себя риску и не ломая вещи (например, мой Arduino)

Но почему бы это не сработать:

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

ИЗМЕНИТЬ :

Управление двигателем 12 В постоянного тока с помощью Arduino

Во-первых, даже если двигатель, насос или вентилятор (что-либо с катушками внутри) имеет напряжение 3 В или 5 В, НЕ подключайте его напрямую к контактам Arduino, поскольку контакты Arduino могут подавать не более 40 мА.Согласно моей предыдущей статье о выводах Arduino, они не предназначены для управления двигателем постоянного тока или катушками.


ОБНОВЛЕНИЕ 3

Использование 9В и Вин тоже работало 🙂

Итак, угадайте ответ:

  • Да, но я должен использовать> = 9 В (возможно, ниже, но не 5 В) и Vin.

Simple 12V | 9V | Регулировка скорости двигателя постоянного тока 6 В с режимом ШИМ

Сегодня я собираюсь показать вам эту схему. Вы хотите контролировать скорость двигателя постоянного тока? У нас есть много способов сделать это.Но при желании легко и дешево.

Это схема контроллера двигателя с регулируемой скоростью 12 В постоянного тока, использующая КМОП. В них используется принцип ШИМ-режима управления двигателем. Мы можем регулировать скорость небольшого двигателя 12 В. Даже двигатель 6 В или 9 В тоже может быть использован.

Это просто и использует несколько компонентов, таких как цифровая микросхема и драйвер транзистора в качестве основных.

Метод управления скоростью двигателя

Напряжение может хорошо контролировать скорость двигателя постоянного тока.

Обычно низкое напряжение вызывает низкую скорость двигателя.Но когда высокое напряжение вызывает высокую скорость двигателя.

Идея хорошего изменения напряжения — это импульс. Посмотрите на форму волны ниже.

Среднее напряжение импульса

Представьте, что вы подключаетесь к лампе. Затем его яркость упадет. Среднее значение напряжения составляет половину напряжения источника питания.

У нас есть важное наблюдение:

  • T = Период
  • Частота = 1 / T
  • Рабочий цикл = t / T x 100%

Среднее напряжение будет варьироваться в зависимости от:

Предположим, что: Уровень напряжения равно 10 В, t = 0.2 мс, T = 1 мс,
Рабочий цикл = 0,2 мс / 1 мс x 100% = 20%
Итак, среднее напряжение составляет 0,2 x 10 В = 2 В

Таким образом, нам нужен колебательный контур для управления включением-выключением двигателя. . И его можно отрегулировать в соответствии с рабочим циклом.

Что можно сделать разными способами. Но цифровые ворота — это просто и дешево.

Раньше мы использовали цифровой затвор в качестве генератора при мигании светодиода.
И мы используем шлюз «НЕ» от подключения 4011.
Также мы можем использовать шлюз «НЕ» для шлюза «НЕ».

Рекомендуется: Простые схемы светодиодных мигалок IC-4011

Посмотрите на изображение ниже.

Базовый генератор, использующий вентиль НЕ из логического элемента ИЛИ или ИЛИ-ИЛИ.

Связанный: 4011 Проекты схемы тонального генератора

Но у нас есть еще одна интересная проблема. Когда нам нужна максимальная скорость, мы должны установить рабочий цикл на 100%.

Конечно, мы не можем найти нормальный коммутатор, который бы быстро работал на этом уровне.Как это сделать? Лучше всего использовать транзистор. К тому же это просто и дешево.

Посмотрите на базовый транзистор Дарлингтона. Они могут управлять двигателем 12 В при токе 1 А.

Базовый транзистор Дарлингтона

У нас есть 2 принципиальные схемы, чтобы показать вам.

Преимущество этих двух схем в том, что если у вас есть двигатель или аккумулятор на 9 В или 6 В, вы можете использовать их немедленно. Потому что мы используем CMOS IC, который можно использовать с напряжением от 3 до 15 В.

Первый: 4011 Управление скоростью двигателя постоянного тока

Если вы хотите управлять скоростью небольшого двигателя постоянного тока 12 В.Раньше увижу другие схемы. Я представляю эту схему, как показано на рисунке ниже.

Это простая схема. Потому что он использует CMOS с затвором 4011 NAND в качестве основной части и несколько других компонентов.

Который, как предполагается, работает в модели PWM (широтно-импульсная модуляция), поэтому имеет высокое значение. Он очень эффективен, низкое энергопотребление.

Интересная штука
  • Мы используем потенциометр VR1 для регулировки скорости по мере необходимости.
  • Далее мы используем два транзистора — TIP41 и BC548, чтобы подключить транзистор Дарлингтона, повышающий ток возбуждения.
  • Мы должны держать теплоотвод на TIP41 из-за его тепла, когда они применяются.
  • Пока двигатель функционирует, возможно обратный ток, он должен поставить диод D1-1N4148, чтобы предотвратить эту цепь.

Как это работает

Позвольте мне объяснить, почему это работает. Вот пошаговый процесс.

  • Сеть переменного тока поступает в эту цепь к блоку питания. К ним относятся T1, D1, D2 и C1.
  • T1 преобразует основное напряжение 220 В в 12 В.
  • Затем ток переменного напряжения течет через D1-D4 к двухполупериодному выпрямителю в постоянный ток.
  • И есть фильтр C1 для постоянного напряжения, который так хорошо сглаживает.
  • Эта схема представляет собой двухполупериодный выпрямитель с центральным отводным трансформатором и двумя диодами.
  • Также вы можете использовать мостовой выпрямитель без центрального трансформатора ответвлений и 4 диодов.

Этот ток делится на 2 части.

  • К мотору: Почти все течет.
  • К 4011 CMOS: генерировать прямоугольный импульс. Эта ИС включает в себя 4 логических элемента NAND. Но мы используем всего 2 ворот.Каждый будет установлен на вентили инвертора и подключен к генератору импульсов.
Регулировка рабочего цикла и колебаний

Если мы используем единственный резистор в качестве базовой схемы. Рабочий цикл составляет всего 50% и не настраивается.

Используем 2 резистора. Первый регулируемый. И оба диода D3 и D4 определяют направление тока заряда и разряда C2.

Позволяет неравномерно регулировать рабочий цикл. R2 определяет время, в течение которого выходной диапазон равен 1.

И R1, и VR1 установят время выходного диапазона равным 0.

Регулировка VR1 изменит рабочий цикл импульса.

Когда VR1 настроен на минимальное значение, рабочий цикл достигнет 100%. Скорость мотора будет максимальной.

Но когда VR1 высокий, ширина квадратного сигнала мала (остается больше места). Или рабочий цикл будет ниже.

Драйвер транзистора Дарлингтона

Так как выход CMOS не может управлять двигателем напрямую.Потому что его ток слишком мал.

Итак, мы используем транзистор для управления током. Используя два транзистора, соединенных по схеме Дарингтона, он имеет очень высокий коэффициент усиления по току. То есть

IO / IB1 = hFE1 = hFE1 hFE2 и

IC2 / IB1 = hFE1 hFE2

Транзистор Q2 будет пропускать ток напрямую. Выбор Q2 также должен соответствовать току двигателя. Не забывайте, что пусковой ток двигателя в несколько раз больше тока холостого хода.

Обычно это транзисторы, выдерживающие большой ток.У них низкий коэффициент усиления по току (hFE или B). Следовательно, hFE1 обычно больше, чем hFE2.

Как построить

Хотите построить? Эта схема состоит из нескольких частей. Итак, вы можете построить его на универсальной плате. Некоторые хотят сделать проект лучше. Смотрите ниже! Это разводка медной печатной платы и компоновка компонентов.

Разводка печатной платы из меди У вас есть определенные навыки, связанные с электроникой.

Перечень деталей

Резисторы 1 / 4Вт + -5%
R1: 4.7K
R2: 330K
VR1: переменные резисторы 2M (B)
Конденсаторы
C1: 0,1 мкФ Керамический тип
Полупроводниковые компоненты
IC1: CD4011, Quad 2-Input NAND с буферизацией B Series Gate
Q1: 2SA561 , 0,15 А, 50 В, транзистор PNP
Q2: TIP41, 4 А, 40 В, транзистор NPN
D1, D2, D5: 1 А, 1000 В, диод, 1N4007
D3, D4: 0,75 А, 200 В, диод, 1N4148

Секунда: не затвор Управление двигателем с широтно-импульсной модуляцией

Это широтно-импульсная модуляция управления двигателем с помощью CD40106.Обычно мы просто вводим источник напряжения и постоянного тока в двигатель постоянного тока, что позволяет двигателю вращаться.

Если будет изменять или регулировать скорость вращения двигателя.

Нам нужно будет вводить напряжение в импульсах или периодически. Что сделает среднее напряжение на выходе другим.

Импульсное напряжение высокой частоты будет иметь среднее напряжение, чем низкочастотный импульс.

То же самое с импульсом с превышением рабочего цикла, у него будет среднее давление, намного превышающее значение низкого рабочего цикла.

Как работает CD40106 Управление двигателем с широтно-импульсной модуляцией

Среднее напряжение будет подаваться на двигатель постоянного тока. Для управления вращением мотора — медленным или быстрым.

В этой схеме используется вышеуказанный принцип. Сделав схему генератора импульсов или нестабильный мультивибратор.

Они состоят из затвора инвертора IC1 / 1 и IC1 / 2 с C1, R1, R2, VR1 и диода D1, D2.

Генератор сигналов имеет значение рабочего цикла, которое можно регулировать или вращать вместе с VR1.

Управление двигателем с широтно-импульсной модуляцией с помощью CD40106

Импульсный сигнал цепи. Когда он настроен на слишком большой рабочий цикл, максимальное значение составляет 100% (сигнал имеет наиболее положительный импульс). Заставляет двигатель вращаться быстрее всех.

Если процент рабочего цикла уменьшен, скорость также уменьшится.

Импульсный выходной сигнал от IC1 / 2 поступит на Q1 (2N3906), Q2 (TIP41), которые подключены к схеме усилителя Дарлингтона. Чтобы продлить текущий импульс вверх.

Затем запустите двигатель, подключенный к выходным клеммам схемы.

Q2 (TIP41) действует через постоянный ток на двигатель. Выбор должен соответствовать текущему использованию двигателя.

Я выбираю больший ток, потому что, когда двигатель начинает потреблять больше тока от источника питания, чем при нормальном вращении. Или мотор не загружен.

Эта схема подходит для двигателя постоянного тока с небольшой мощностью. Он достаточно мал, чтобы напряжение и сила тока не превышали 12 вольт 2 ампер.

Что снижает потери мощности в двигателе и цепях.

Список деталей

Резисторы 1/4 Вт + -5%
R1: 330 кОм
R2: 4,7 кОм
VR1: переменные резисторы 2 МОм
Конденсаторы
C1: 0,1 мкФ керамического типа
полупроводниковые компоненты
IC1: CD40106, CMOS шестнадцатеричные триггеры Шмитта
Q1: 2N3906- PNP-транзистор
Q2: TIP41- 4A, 40V NPN-транзистор
D1, D2: 0,75A 200V диод, 1N4148
D3: 1A 100040070003

диод, 1AN 100040070002

Эта схема требует достаточного питания.У тебя есть это? Если у вас его нет. Посмотрите: Learn Many Power supply circuit

Останавливает проблемы с компонентами и проект не работает.
Хотя схемы не те.

Он также может управлять скоростью двигателя с помощью ШИМ.

Вам также могут понравиться:

CR: Фото двигателя от SWHstore

Но если вы хотите, чтобы схема была лучше, чем эта схема. увидеть эти схемы.
ШИМ-регулятор скорости, двигатель 12 В для двигателя постоянного тока с напряжением от 12 В до 24 В с использованием TL494.

Схемы электрических соединений линейного привода на 12 В — Прогрессивная автоматизация

Электрические линейные приводы обычно используются в промышленности для обеспечения автоматизированного или управляемого линейного перемещения в приложении. Подавляющее большинство электрических линейных приводов работают с щеточным двигателем постоянного тока 12 В постоянного тока и могут управляться разными способами в зависимости от того, как устройство подключено. Пользователи-новички часто хотят знать, как подключить линейный привод к кулисным переключателям и блокам управления, поскольку это обычно используемые системы управления.В этой статье мы рассмотрим электрические схемы и их физические примеры, чтобы лучше понять, что необходимо при подключении линейных приводов 12 В.

Просмотрите все наши электрические линейные приводы, от микро до промышленных!

Подключение привода 12 В к кулисному переключателю

Самый простой способ подключения линейного привода на 12 В — это подключить его с помощью кулисного переключателя.Наш комплект для проводки состоит из нескольких компонентов, которые могут упростить процесс подключения! Этот комплект состоит из двух проводов (красного и черного), снабженных перемычками для более удобного подключения. В комплект проводки также входят разъемы Molex, концевые выключатели, диоды и держатели предохранителей, содержащие предохранители.

Монтажный комплект может использоваться для ограничения размера хода привода, а также может увеличивать длину проводов, подключенных к приводу. Эти два провода важны, потому что они используются для обеспечения пути, по которому электричество достигает двигателя постоянного тока линейного привода.Можно выбрать два основных типа кулисных переключателей: мгновенного и немгновенного действия.

Выберите подходящую систему управления для вашего привода из нашего большого ассортимента!

Кулисные переключатели мгновенного действия

Кулисные переключатели мгновенного действия помогают выдвигать и втягивать привод. Нажатие и удерживание переключателя в верхнем положении приведет к выдвижению привода. При нажатии и удерживании переключателя в нижнем положении привод втягивается.Чтобы остановить движение привода, оператор снимал давление, которое давило на переключатель, чтобы он мог вернуться в выключенное состояние.

Кулисные переключатели немгновенные

Переключатель без мгновенного действия имеет три различных положения. Это ВВЕРХ для выдвижения, ВНИЗ для втягивания и НЕЙТРАЛЬНОЕ для отключения питания. Поскольку кулисные переключатели без мгновенного действия не имеют внутренней пружины, нажатие переключателя в положение оставит его в этом состоянии до тех пор, пока оператор не переместит его в другое положение.

Самой простой системой управления для линейного привода 12 В постоянного тока, которую может реализовать пользователь, должен быть кулисный переключатель DPDT (двухполюсный, двухпозиционный). Он может выводить постоянный ток в обоих направлениях от источника питания, поэтому он может управлять линейным приводом для выдвижения и втягивания.

Хотите внедрить автоматизацию в свой дом? Взгляните на наши продукты для домашней автоматизации!

Схема подключения кулисного переключателя к исполнительному механизму

На приведенной выше схеме подключения линейного привода можно выполнить несколько шагов:

  • Верхняя левая и нижняя правая клеммы должны быть подключены к заземлению источника питания.
  • Верхняя правая и нижняя левая клеммы должны быть подключены к клемме +12 В источника питания.
  • Средняя правая и средняя левая клеммы должны быть подключены к 2 входам привода.

Этот тип проводки переключателя исполнительного механизма позволяет оператору изменять направление электрического тока, входящего в исполнительный механизм, для изменения направления движения. Это видео является отличным примером физического примера схемы подключения исполнительного механизма с тумблером.

Физическая проводка кулисного переключателя на исполнительный механизм

Подключение к блоку управления

В зависимости от приложения многие пользователи предпочли бы управлять своим линейным приводом с помощью блока управления, который активируется с беспроводных пультов дистанционного управления. В Progressive Automations мы предлагаем широкий выбор вариантов блоков управления. В основном они работают по принципу «plug and play», поэтому дополнительная проводка не требуется.

Схема подключения блока управления к приводу

Этот монтаж можно разделить на два простых шага.

  1. Подключите выход блока управления к входу линейного привода.
  2. Подключите вход блока управления к выходу источника питания.

Для физического примера схемы подключения исполнительного механизма с нашим блоком управления, вот видео для справки (подключение начинается в 1:05)!

Электропроводка с индивидуальной системой управления

Также возможно управление нашими поступательными приводами с помощью вашей собственной системы управления.В зависимости от приложений и требований к системе управления, схема подключения системы управления может сильно отличаться. Однако соединительные клеммы для самого поступательного привода должны оставаться неизменными. Клеммы, которые необходимо найти, — это выходная клемма +12 В постоянного тока и выходная клемма -12 В постоянного тока. Обычно они должны быть помечены знаками + V и -V. Независимо от того, насколько сложна настраиваемая система управления, конечный выходной сигнал требует 12 В постоянного тока для управления линейными приводами.Поищите ярлыки на блоке управления или найдите их в руководствах пользователя.

Вкратце

Существует множество способов подключения линейного привода 12 В постоянного тока, но лучший способ зависит от вашего приложения и предпочтений. Подключение кулисных переключателей DPDT к исполнительным механизмам отлично работает, если достаточно проводной системы управления, однако у нас также есть блоки управления с беспроводными пультами дистанционного управления для управления исполнительными механизмами на расстоянии. Если у вас есть дополнительные вопросы о том, как подключить линейный привод на 12 В постоянного тока, не стесняйтесь обращаться к нам! Мы являемся экспертами в своем деле и будем рады ответить на любые ваши технические вопросы.

[email protected]

1-800-676-6123

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.