کنترل دور موتور dc توسط مدولاسیون پهنای پالس (pwm) [بایگانی] - سایت علمی نخبگان جوان

moji5

26th October 2009, 05:40 PM

کنترل دور موتور dc توسط مدولاسیون پهنای پالس (pwm):

اغلب افراد براي كنترل دور موتور از يك مقاومت متغيير ويا مقاومت متغيير بهمراه ترانزيستور استفاده ميكنند.در اين روش حرارت زيادي درمقاومت ويا ترانزيستور ايجاد ميگردد و در نتيجه بخش موثري از توان به هدر مي رود.توسط مدولاسيون پهناي باند اين مشكلات به راحتي حل ميگردد، بدين صورت كه در اينجا سرعت موتور توسط راه اندازي موتور به وسيله پالسهاي كوتاه انجام ميشود.با تغيير مقدار پهناي پالسها ميتوان سرعت موتور را تغيير داد.پالسهاي بلندتر باعث افزايش سرعت چرخش موتور ميگردند،وبالعكس.
توسط كليد S1 در مدار جهت چرخش موتور قابل تغيير است در صورت عدم نياز به تغيير جهت موتور ميتوانيد آنرا حذف كنيد.
با تغيير R2 فركانس اسيلاتور تغيير كرده و اين خود با عث تغيير سرعت موتور ميگردد.
شما ميتوانيد هر نوع موتور DC كه با ولتاژ 6 ولت كار ميكند را در اين مدار استفاده كنيد و فقط دقت نماييد كه موتور نبايد جرياني بالاتر از جريان ماكزيمم قابل تحمل ترانزيستور را بكشد.
ولتاژ مدار را تا 12 ولت نيز براحتي ميتوان افزايش داد فقط دقت كنيد اين تغيير بالاتر از حد قابل تحمل توان ترانزيستور نباشد.

ليست قطعات :

قطعه

تعداد

توضيحات

قطعه مشابه

R1 1 یک مگا اهم 1/4W مقاومت
R2 1 100Kپتانسیومتر
C1 1 0.1uF 25V خازن سرامیک
C2 1 0.01uF 25V خازن سرامیک
Q1 1 IRF511 MOSFET IRF620 U1 1 4011 CMOS NAND Gate
S1 1 DPDT کلید
M1 1 موتور

آبجی

15th February 2010, 04:09 PM

قطعات مورد نیاز برای حالتی که از مسفت MOSFET استفاده می کنید

1 عدد آی سی 4093

1 عدد پتانسیومتر 100 کیلو اهم

1 عدد خازن 103

1 عدد مقاومت 1 کیلو اهم

2 عدد دیود 1N4148

1 عدد دیود 1N4007

1 عدد ترانزیستور اثر میدان (مسفت)BUZ80

1 عدد موتور DC با رنج دلخواه 5 تا 18 ولت

برد بورد یا برد مسی سوراخدار

سیم تلفنی در صورت استفاده از برد بورد

نقشه مدار به همراه توضیحات

http://www.forum.microrayaneh.com/download/file.php?id=1001&mode=view

http://www.forum.microrayaneh.com/download/file.php?id=1002

قبل از هر چیز می بایست بگویم دیود موجود در مسفت یک دیود داخلی است آنرا به عنوان یک المان مجزا در نظر نگیرید.

آی سی 4093 دارای 4 عدد گیت NAND با ورودی هایی است که به صورت اشمیت تریگر عمل می کند ورودی های آن هم می توانند ولتاز های مثبت و هم ولتاژ های منفی باشند و میزان ولتاژ های ورودی آن دارای محدوده بیشتری از لحاظ حداقل و حداکثر نسبت به 4011 می باشد.
برای تجسم بهتر عملکرد مدار در کنار نقشه مدار، ساختمان داخلی آی سی 4093 را نیز مشاهده می کنید. همانطور که در نقشه مشاهده می کنید تمامی ورودی های آی سی 4093 بجز پایه های 2 و 1 به یکدیگر متصل شده اند و تمامی این ورودی ها به پایه خروجی 3 که نتیجه ورودی 1 و 2 آی سی 4093 است به صورت مشترک وصل شده اند.

مقاومت 1 کیلو اهم به همرا پتانسیومتر 100 کیلو اهم و خازن 103 کار تولید پالس را در اولین گیت آی سی 4093 به عهده دارد این گیت با توجه به سیم بندی مدار گیت های دیگر را نیز تحت تاثیر قرار می دهد.
با پیچاندن پتانسیومتر می توانید سرعت موتور را کم یا زیاد کنید در واقع با پیچاندن پتانسیومتر مدار RC را که از حاصلضرب مقاومت 1 کیلو اهم به همراه پتانسیومتر 100 کیلو اهم در خازن10 نانو فاراد ایجادمی شود را کم و زیاد می کنید با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای یک سمت سرعت موتور حداکثر و با پیچاندن پتانسیومتر تا انتهای سمت دیگر سرعت آن حداقل می شود تا اینکه به صفر می رسد البته با وجود مقاومت 1 کیلو اهم در مدار حتی اگر با پیچاندن پتانسیو متر مقاومت ایجاد شده را به صفر برسانید مقاومتی که در پایه 2 موجود است به مقدار حداقل یک کیلواهم خواهد رسید مقدار فرکانس پالس مربعی ایجاد شده در پایه 1و 2 از حاصلضرب مجموع مقاومت یک کیلو اهم و پتانسیومتر 100 کیلو اهم در خازن 10 نانو فاراد بدست می اید که این حاصلضرب را در دو حالت برای شما حساب می کنم.البته حالت های زیادی در اثر پیچاندن پتانسیومتر و تغییر مقاومت کل مجموع بدست می آید که شما نیز به راحتی می توانید این حالت ها را محاسبه کنید.
حالتی را در نظر بگیرید که پتانسیومتر مقاومت 100 کیلو اهم را داشته باشد در این حالت مجموع دو مقاومت 101 کیلو اهم می شود که حاصلضرب مقاومت 101 کیلو اهمی در خازن 10 نانو فارادی معادل 10 به توان منفی 3 می شود برای بدست آوردن فرکانس بایست این حاصلضرب را برعکس کنید که نتیجه معادل یک کیلو هرتز خواهد شد.
در حالتی که پتانسیومتر مقدار 0 را داشته باشد فرکانس کاری مدار از حاصلضرب مقاومت 1 کیلو اهم در خازن 10 نانو فاراد بدست می آید که این مقدار معادل 100 کیلو هرتز می شود. به یاد داشته باشید که کیلو معادل 1000 و نانو معادل 10 به توانمنفی 9 می باشد.

با تعویض جای دیود های متصل به پایه های پتانسیومتر می توانید جهت حداکثر و حداقل شدن سرعت را با انتهای پتانسیومتر تنظیم کنید یعنی اینکه در چه سمت که پتانسیومتر را می پیچانید سرعت زیاد یا کم شود این دیودها همچنین مکان ورود پالس های مثبت و منفی از پایه 3 نیز می باشند.

تمامی خروجی های 4 ، 10 و 11 از آی سی 4093 به یکدیگر مشترک شده و به گیت مسفت BUZ80 متصل می شوند زمانیکه در مسفت ولتاژ در گیت از ولتاژ آستانه هدایت که در اینجا Vth نام دارد بیشتر شود جریانی از سورس به سمت درین خواهیم داشت.

در واقع در این وضعیت مسفت روشن می شود در ترانزیستورهای اثر میدان مسفت درین دارای قطبیت مثبت و سورس دارای قطبیت منفی است به طوریکه اگر ولتمتر در اختیار داشته باشد می توانید این پایه های را حتی اگر به اطلاعات مربوط به پایه های ترانزیستورهای اثر میدان دسترسی نداشته باشید براحتی پیدا کنید.

ولتمتر را در حالت تست دیود قرار دهید. در ترانزیستورهای اثر میدان این درین است که به سورس راه می دهد و سورس به درین راه نمی دهد. اگر به این مسفت و سمت نوشته های روی آن نیز دقت کنید اولین پایه از سمت چپ گیت ،دومین پایه درین و پایه سوم سورس خواهد بود.

همانطور که در نقشه مشاهده می کنید یک سمت موتور به صورت مستقیم به مثبت ولتاژ متصل است بنابراین موتور برای حرکت احتیاج به زمین دارد که این زمین توسط سورس مسفت بر روی درین و از آنجا بر روی یک سمت موتور ایجاد می شود.
در واقع موتور برای حرکت احتیاج به اختلاف پتانسیل دارد که این اختلاف پتانسیل توسط آی سی 4093 به همراه مسفت BUZ80 در موتور ایجاد می شود ایجاد این زمین در یک سمت موتور بستگی به فرکانس ایجاد شده در پایه های 1و 2 متاثر از خازن و مقاومت خواهد داشت که این مسئله را نیز به راحتی با قرار دادن مقادیر متفاوتی از خازن و مقاومت براحتی می توانید تجربه کنید.
در مسفت مقدار جریان ایجاد شده با توجه به رابطه ای که در آن نیز حاکم است به سطح ولتاژ ورودی در گیت کاملا وابسته است هر چه قدر این ولتاژ بیشتر باشد شدت جریان ایجاد شده نیز بیشتر خواهد بود. در این وضعیت اگر ولتمتر در اختیار داشته باشید و یک سر سیم آنرا به زمین این مدار و سر دیگر آنرا به پایه گیت مسفت متصل کنید مشاهده می کنید که با پیچاندن پتانسیومتر سطح ولتاژ در این پایه ممکن است کم یا زیاد شود در سمتی که پتانسیومتر را می پیچانید و میزان ولتاژ دیده شده در ولتمتر شروع به افزایش می کند در این وضعیت موتور نیزسرعتش زیاد می شود همین مطلب را نیز به صورت برعکس می توانید تجربه کنید در این حالت سرعت موتور رو به کاهش می رود.
برای افزایش جریان، پایه های خروجی 4، 10 و 11 با یکدیگر مشترک شده اند تا برای تقویت جریان به گیت مسفت احتیاجی به تقویت کننده ای مثل ترانزیستور ها نباشد.
در مسفت ها با توجه به کم بودن مقاومت Rds تلفات حرارتی کمتری را نسبت به ترانزیستورهای BJT خواهیم داشت.