ШИМ-управление двигателем от стиральной машины

[buk-m3]

На форуме уже есть тема с запуском двигателя от стиральной машины, где в основном все используют симисторное управление. Тема ШИМ управления как-то обходится стороной. Рискну предложить уважаемой публике свой вариант. В предложенном изделии максимально использовались бэушные компоненты, которые можно найти в компьютерных блоках питания. Получился довольно простой ШИМ регулятор оборотов. В основе ШИМ на микросхеме серии UC384x, обратная связь ОС которого подключена к тахогенератору двигателя. Резисторы R10, R11, диод D6 и транзистор Q2 представляют собой формирователь импульсов с тахогенератора, который был честно срисован со схемы какой-то стиралки и модифицирован мной. Модификация состоит в установке конденсатор C9. Он заряжается импульсами с формирователя импульсов, а разряжается через R9 и R13, R12 и оптопару V01. Этот конденсатор был подобран экспериментальным путём. Резистор R9 ограничивает максимальные обороты двигателя. В целом, идея рабочая. Схема уже работает в железе, осталось только сделать защиту по току. Можно ещё упростить, убрав параметрический стабилизатор и подобрав резистор оптопары. В схеме не хватает предохранителя и терморезистора, которые также берутся из БП соответствующей мощности, в железе у меня они есть. Буду рад, если кому-то окажется полезной.

Преимущества данной схемы:

1. Регулятор позволяет поддерживать минимально возможные обороты, на глазок 70-100 оборотов в минуту.
2. В случае обрыва переменного резистора обороты падают до минимальных.
3. Широко распространённые детали, которые можно найти задаром в закромах ремонтных мастерских.
4. Остановку двигателя можно осуществляется подачей напряжения на оптопару с помощью отдельного тумблера.
5. Переменный резистор гальванически развязан с сетью.

Недостатки:

1. При тестировании на максимальных для данной схемы оборотах были замечены "качели", когда двигатель рывками набирает обороты. Уменьшая сопротивление резистора R13, как бы уменьшается емкость конденсатора C9, а быстродействие ОС увеличивается. Из-за быстрого набора скорости двигателя, он проскакивает предел регулировки ОС. ОС блокирует ШИМ, скорость двигателя уменьшается до заданной. ШИМ опять начинает работу, двигатель опять мгновенно набирает обороты, ситуация повторяется. "Качели" возникают при ненагруженном двигателе. Если двигатель нагрузить, то всё приходит в норму. Вхолостую двигатель обычно никто не гоняет, так что этот недостаток не играет роли, но нужно больше протестировать.
2. При включении двигатель стартует довольно резко, так как в данной схеме не предусмотрен плавный пуск.

Детали:

• U1 - UC3842, UC3843, UC3844, UC3845, что попадётся под руку.
• Q2 - любой маломощный pnp транзистор
• T2 - маломощный трансформатор от стиралки, написано 12V но по факту там все 20 вольт, поэтому соорудил стабилизатор. Можно использовать любой трансформатор или даже зарядное от мобилки, тогда D8, R14, C12 можно убрать.
• R10 - 2,2K
• R11 - от 1K до 4,7К
• R12 - 1K
• D1, D6 - 1N4148
• R9 - 470R (требует подбора, от него зависят максимальные обороты)
• R13 - 47К, требует подбора
• С9 - 4,7mkF, подобран экспериментально, если уменьшить, возрастают минимальные обороты, если увеличить, на высоких оборотах начинаются сильные рывки. Можно попробовать 3,3mkF.
• R14 - 1,2К
• D9 - стабилитрон 5,1V
• С12 - 470mkF
• C13 - 100mkF, здесь нужно подобрать такую емкость, чтобы она не успела разрядиться раньше C6, C7, иначе при выключении устройства ОС отключится и будет небольшой рывок двигателя.
• R1, C1 подбираются в зависимости от частоты. У меня частота около 5 кГц. Можно и выше, но особой разницы незаметно, только с ростом частоты увеличивается нагрев диода D5.
• R5, R6 - резисторы 2Вт 27K. Они греются довольно сильно. Общее сопротивление должно быть где-то 18-19К, если выше, то ШИМ не запустится. Я использовал два МЛТ-2.
• С7, C8 - 100-470mkF x 400-450V
• R2 - 10R
• R7 - 10-20K, можно не ставить
• D2 - стабилитрон 15-18V, можно не ставить
• С5 - 1000pF, можно не ставить
• С2 - 47mkF x 50V
• C3 - керамика 0,1mkF, можно не ставить
• Q1 - мосфет с током 9 и более ампер и напряжением 600 и более вольт, установить на радиатор
• D5 - диод Шоттки от 5 ампер и напряжением от 600 вольт, обязательно установить на радиатор
• R8 - 10 Ом 2 ватта
• C8 - 10nF x 630v
• Трансформатор тока, резисторы R3 и R4 ещё не подбирал, временно 3 вывод микросхемы посадил на общий и тестирую через лампочку.
• D3 - диодный мост с током более 6 ампер и напряжением от 500 вольт
• D8 - любой маломощный диодный мост либо сборка из маломощных диодов

Изменено 10 января, 2022 пользователем buk-m3

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[mail_robot]

двигатель же вроде переменного тока

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[buk-m3]

Данный двигатель работает как от переменного, так и постоянного токов.

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[prince67]

Транзистор Q1 не правильно изображен и данных о трансформаторе тока тоже не увидел. А может шунт вместо T1 применить и снимать с него напряжение? 

А еще 44 и 45-я регулирует ШИМ от 0 до 50% , так что имейте это ввиду, в отличии от 42 и 43-й где т 0 до 100%.

И конденсаторы после выпрямителя без ограничителей тока, насиловать диоды не хорошо. 

В 10.01.2022 в 05:25, mail_robot сказал:

двигатель же вроде переменного тока

это двигатель с универсальным питанием, на всех дрелях и болгарках такие стоят. Они кушают как переменный, так и постоянный ток, на постоянном даже лучше. 

Изменено 18 января, 2022 пользователем prince67

[mail_robot]

не знал

[buk-m3]

В 18.01.2022 в 21:10, prince67 сказал:

Транзистор Q1 не правильно изображен и данных о трансформаторе тока тоже не увидел. А может шунт вместо T1 применить и снимать с него напряжение? 

А еще 44 и 45-я регулирует ШИМ от 0 до 50% , так что имейте это ввиду, в отличии от 42 и 43-й где то 0 до 100%.

И конденсаторы после выпрямителя без ограничителей тока, насиловать диоды не хорошо.

Да, насчёт транзистора правы, не досмотрел. В железе есть ограничитель, терморезистор от того же компьютерного БП, понятия не имею, какой нужно, поэтому использовал от БП настоящих 450 Вт. По поводу резистора тока. Да, можно и резистор, но повторюсь, это ещё макет, поэтому пока ещё не остановился на определённом варианте. Трансформатор лично мне нравится больше из-за отсутствия лишнего нагрева. По поводу заполнения ШИМ не скажу, при включении оптрона моя SG3845 полностью затыкается, то есть похоже на работу в ключевом режиме.

[Vslz]

В 10.01.2022 в 04:35, buk-m3 сказал:

При включении двигатель стартует довольно резко, так как в данной схеме не предусмотрен плавный пуск.

ограничение тока двигателя на 3 ноге вполне сможет работать как софтстарт. Другое дело, если требуется определенная замедленная рампа разгона, тогда см. рекомендации в даташите на контроллер ШИМ, там есть несколько вариантов.

[buk-m3]

Эта версия схемы отлажена, работает, выдерживает полный клин двигателя на 350 ватт, в этом случае ток ограничивается на уровне 3,2-3,5А.  Меньше не получится, нижняя граница определяется пусковым током двигателя, который выше рабочего.  По схеме есть доработки. Вместо конденсатора C5 установлен резистор 2,7К, конденсатор туда лучше вообще не ставить. Параллельно трансформатору тока установлены два параллельно соединенных резистора по 1,5К, итого 750 Ом - это сопротивление нужно подбирать в зависимости от числа витков и требуемого тока. Сам трансформатор выполнен на сердечнике дросселя питания процессора древней материнской платы, марку феррита не знаю, цвет зеленый, внешний диаметр 20 мм, количество витков - около ста.  Можно меньше с подбором резистора. Вместо резистора R8 установлена перемычка.

Сейчас разрабатываю новую версию, которая будет иметь ряд отличий:

- после формирователя будет добавлен преобразователь частота-напряжение на ОУ

- после преобразователя будет компаратор, опорное напряжение которого и будет определять обороты, выход компаратора будет подключён к ШИМ.

- резисторы питания ШИМ будут исключены, питание будет осуществляться от существующего трансформатора,

- на выходе ШИМ будет установлен трансформатор гальванической развязки., то есть ШИМ будет полностью изолирован.

Таким образом, ремонтопригодность будет выше, минимальные обороты ниже, убираются греющиеся резисторы, но схема немного усложняется. У меня силовая часть сделана отдельно на большой плате, ШИМ и управление сделано на субплате. Поэтому для новой версии силовая часть останется прежней. Преобразователь частота-напряжение уже проверен. Осталось только собрать и отладить все вместе.

В 04.02.2022 в 16:02, Vslz сказал:

ограничение тока двигателя на 3 ноге вполне сможет работать как софтстарт...

Нашёл в документации софт-старт в виде трёх дополнительных деталей: транзистора, резистора и конденсатора, подключённых к первой ноге и с питанием от опорного напряжения с восьмой ноги. Я хочу управлять включением двигателя через оптрон на второй ноге, так что такой такой софт-старт не имеет особого смысла, разве что при первом включении в сеть. Сейчас уже полноценно работает ограничение по току через трансформатор тока и этого вполне достаточно.

[Бардзук]

1.Дык вот не напряжно же включить в схему оптосемисторы из тех же БП ATX, особливо те, которые чз фаз0 включаются, так будет защита Шим, которая вслед за триаком обычно в китайских и  горит. Из тех же БП! - вся обвязка есть!

2.Из тех же БП, стабилитроны, - надо почаще защитно юзать, особливо перед упр триака!
Всё-таки коллектор искрит!
И управляемые, - в том числе, типа LM317, тоже в БП можно найти! Почти неубиваемые!

Посмотрите, подумайте!
Спасибо!


 

 

Свой старый бош//стиралку// разбирал, бл, (правда, перед этим помню, менял ШимкуTiny, резистор и конденсатор)
(Да и ещё дорожки на релюхи переделывал... - закапывало!). 
На управлении - BTB16 симистор! (300Вт движок).
Насколько обоснованно юзать MOSFET на искрящейся, непредсказауемой, индуктивно-активно меняющейся  нагрузке?
Для быстрой стабилизации оборотов?
Насколько обосновано на инертном девайсе?
Поясните обоснование, плз.
Дайте нагрузку, почуяте разницу!  - Да нет её!
Не нужно большинству ЧЁТКИЕ ОБОРОТЫ до 1 града!
Такие двигатели слабоваты для производства, а потому, даже до 10 оборотов точность - чрезмерна!
А для любителей - сложновато и небезопасно, но рабочее!
Уважаю!
Но - Задумайтесь!