W tym poście omawiamy kilka obwodów zabezpieczających silnik prądu stałego przed szkodliwymi warunkami, takimi jak przepięcia i sytuacje pod napięciem, przetężenie, przeciążenie itp.
Wielu użytkowników często doświadcza awarii silników prądu stałego, zwłaszcza w miejscach, w których dany silnik pracuje przez wiele godzin dziennie. Wymiana części silnika lub samego silnika po awarii może być dość kosztowną sprawą, czego nikt nie docenia.
Otrzymałem prośbę od jednego z moich obserwujących, aby rozwiązać powyższy problem, posłuchajmy go od pana Gbenga Oyebanji, alias Big Joe.
Specyfikacja techniczna
„Widząc szkody, jakie nasz zasilacz wyrządził większości naszych urządzeń elektrycznych, konieczne jest skonstruowanie modułu ochronnego dla naszych urządzeń, który będzie chronił je przed wahaniami mocy.
Celem projektu jest zaprojektowanie i wykonanie modułu zabezpieczającego do silników prądu stałego. Dlatego cele projektu są
• Zaprojektuj i skonstruuj moduł ochrony przed przepięciami dla silników prądu stałego ze wskaźnikiem (LED).
• Zaprojektuj i skonstruuj moduł ochrony podnapięciowej dla silników prądu stałego ze wskaźnikiem (LED).
• Zaprojektuj i zbuduj moduł ochrony termicznej silnika (termistor) ze wskaźnikiem (LED).
Obwód chroni silnik prądu stałego przed przepięciem i zbyt niskim napięciem. Przekaźnik może być używany do włączania i wyłączania obciążenia (silnik 12 V DC). Komparator służy do wykrywania, czy jest wysoki czy niski. Przepięcie powinno wynosić 14 V, a zbyt niskie - 10 V.
Należy również zbudować niezbędny obwód prostujący i filtrujący.
W przypadku wykrycia jakiejkolwiek usterki powinny pojawić się niezbędne wskazania.
Ponadto, gdy uzwojenie silnika jest otwarte, obwód powinien być w stanie to wykryć i wyłączyć silnik, ponieważ gdy uzwojenie polowe jest otwarte, nie ma już strumienia magnetycznego w silniku, a cała moc jest podawana bezpośrednio do twornika. .
To sprawia, że silnik pracuje, aż się zepsuje. (Mam nadzieję, że mam rację?). Byłbym wdzięczny za szybką odpowiedź.
Dzięki, Swagatam. Twoje zdrowie'
1) Schemat obwodu modułu ochrony napięcia silnika prądu stałego
Poniższe odcięcie wysokiego i niskiego napięcia, które zostało wcześniej omówione przeze mnie w jednym z moich postów, doskonale pasuje do powyższej aplikacji do ochrony silników prądu stałego przed warunkami wysokiego i niskiego napięcia.
Całe wyjaśnienie obwodu jest podane w obwodzie napięcia odcięcia powyżej / poniżej
2) Obwód modułu ochrony silnika prądu stałego przed przegrzaniem
Trzeci problem związany ze wzrostem temperatury silnika można rozwiązać poprzez zintegrowanie następującego prostego obwodu wskaźnika temperatury.
Ten obwód został również omówiony w jednym z moich wcześniejszych postów.
Powyższy obwód zabezpieczenia przed przegrzaniem prawdopodobnie nigdy nie pozwoli na uszkodzenie uzwojenia pola, ponieważ każde uzwojenie najpierw się nagrzeje przed stopieniem. Powyższy obwód wyłączy silnik, jeśli wykryje jakiekolwiek nietypowe nagrzewanie się urządzenia, a tym samym uniknie takiego nieszczęśliwego wypadku.
Podana jest cała lista części i objaśnienie obwodu TUTAJ
Jak chronić silnik przed nadmiernym prądem
Trzeci pomysł poniżej analizuje projekt obwodu automatycznego kontrolera przeciążenia prądem silnika. Pomysł został zgłoszony przez pana Ali.
Specyfikacja techniczna
Potrzebuję pomocy, aby ukończyć mój projekt. Jest to prosty silnik 12 V, który należy chronić w przypadku przeciążenia.
Dane są pokazane i mogą pomóc w ich zaprojektowaniu.
Obwód ochrony przed przeciążeniem powinien mieć minimum elementów, ponieważ nie ma wystarczającej ilości miejsca, aby go dodać.
Napięcie wejściowe jest zmienne w zakresie od 11 V do 13 V ze względu na długość okablowania, ale przeciążenie odcinające powinno nastąpić, gdy V1 - V2 => 0,7 V.
Proszę spojrzeć na załączony schemat przeciążenia, który powinien się wyłączyć, jeśli natężenie prądu wzrośnie o więcej niż 0,7 A. Jaki jest twój pomysł na ten diagram. Czy jest to skomplikowany obwód lub trzeba dodać jakieś komponenty?
Analiza obwodu
Nawiązując do powyższego schematu sterowania prądem silnika 12 V, koncepcja wydaje się być poprawna, jednak realizacja obwodu, zwłaszcza na drugim schemacie, wygląda nieprawidłowo.
Przeanalizujmy diagramy jeden po drugim:
Pierwszy diagram wyjaśnia podstawowe obliczenia stopnia kontroli prądu przy użyciu wzmacniacza operacyjnego i kilku elementów pasywnych i wygląda świetnie.
Jak pokazano na schemacie tak długo, jak V1 - V2 jest mniejsze niż 0,7V, wyjście opampa ma być zerowe, aw momencie, gdy osiągnie powyżej 0,7V, wyjście ma iść w stan wysoki, chociaż to by działało z tranzystorem PNP na wyjściu, a nie z NPN… w każdym razie przejdźmy dalej.
Tutaj 0,7 V odnosi się do diody podłączonej do jednego z wejść wzmacniacza operacyjnego, a idea polega po prostu na zapewnieniu, że napięcie na tym pinie przekracza limit 0,7 V, tak aby ten potencjał pinów przecinał drugi uzupełniający pin wejściowy wzmacniacz operacyjny powodujący wyzwalanie wyłączające, które ma być generowane dla dołączonego tranzystora sterownika silnika (tranzystor NPN, zgodnie z preferowanym projektem)
Jednak na drugim schemacie warunek ten nie zostanie wykonany, w rzeczywistości obwód w ogóle nie zareaguje, zobaczmy dlaczego.
Błędy w drugim schemacie
Na drugim schemacie, gdy zasilanie jest włączone, oba piny wejściowe podłączone do rezystora 0,1 oma będą poddane prawie równej wartości napięcia, ale ponieważ pin nieodwracający ma diodę opadającą, otrzyma potencjał, który może być 0,7 V mniej niż odwracający pin2 układu scalonego.
Spowoduje to, że wejście (+) otrzyma nieco niższe napięcie niż pin (-) układu scalonego, co z kolei wytworzy zerowy potencjał na pinie 6 układu scalonego zaraz na początku. Przy zerowym napięciu na wyjściu podłączony NPN nie będzie w stanie zainicjować, a silnik pozostanie wyłączony.
Przy wyłączonym silniku nie będzie prądu pobieranego przez obwód i nie będzie generowana żadna różnica potencjałów na rezystorze czujnikowym. Dlatego obwód pozostanie uśpiony i nic się nie stanie.
Na drugim schemacie występuje inny błąd, silnik, o którym mowa, będzie musiał być podłączony do kolektora i dodatniego tranzystora, aby obwód był skuteczny, przekaźnik może powodować nagłe przełączanie lub drganie i dlatego nie jest wymagany.
Jeśli w ogóle odniesiemy się do przekaźnika, to 2. schemat można poprawić i zmodyfikować w następujący sposób:
Na powyższym schemacie styki wejściowe wzmacniacza operacyjnego można zobaczyć zamienione, dzięki czemu wzmacniacz operacyjny jest w stanie wytworzyć WYSOKI sygnał wyjściowy na początku i pozwolić na uruchomienie silnika. W przypadku, gdy silnik zacznie pobierać duży prąd z powodu przeciążenia, rezystor wykrywający prąd spowoduje powstanie wyższego ujemnego potencjału na styku3, obniżając potencjał styku3 niż napięcie odniesienia 0,7 V na styku2.
To z kolei spowoduje przywrócenie wyjścia wzmacniacza operacyjnego do zerowego napięcia, wyłączając przekaźnik i silnik, chroniąc w ten sposób silnik przed dalszymi sytuacjami przeciążenia i przeciążenia.
Trzeci projekt ochrony silnika
Odnosząc się do trzeciego schematu, gdy tylko zasilanie zostanie włączone, pin2 będzie poddany działaniu o 0,7 V mniejszego potencjału niż pin3 układu scalonego, wymuszając na wyjściu stan wysoki na początku.
Gdy wyjście będzie wysokie, silnik uruchomi się i nabierze pędu, aw przypadku, gdy silnik spróbuje pobrać prąd większy niż określona wartość, równoważna różnica potencjałów zostanie wygenerowana na rezystorze 0,1 oma, teraz, gdy ten potencjał się rozpocznie rosnący pin3 zacznie doświadczać spadku potencjału, a gdy spadnie poniżej potencjału pin2, wyjście szybko powróci do zera, odcinając napęd bazowy tranzystora i natychmiast wyłączając silnik.
Gdy silnik jest wyłączony w tej chwili, potencjał na kołkach będzie się normalizował i powróci do pierwotnego stanu, co z kolei włączy silnik, a sytuacja będzie się samoregulować poprzez szybkie włączanie / wyłączanie tranzystora sterownika, utrzymując prawidłową kontrolę prądu silnika.
Dlaczego dioda LED jest dodana na wyjściu wzmacniacza operacyjnego
Dioda LED wprowadzona na wyjściu wzmacniacza operacyjnego może zasadniczo wyglądać jak zwykły wskaźnik wskazujący wyłączenie zabezpieczenia przed przeciążeniem silnika.
Jednak naprzemiennie wykonuje inną kluczową funkcję, uniemożliwiając przesunięcie lub upływ prądu wyjściowego wzmacniacza operacyjnego przed włączeniem tranzystora na stałe.
Można spodziewać się około 1 do 2 V jako przesunięcia napięcia z dowolnego układu scalonego 741, które jest wystarczające, aby tranzystor wyjściowy pozostał włączony i przełączanie wejścia było bez znaczenia. Dioda LED skutecznie blokuje wyciek lub przesunięcie ze wzmacniacza operacyjnego i umożliwia prawidłowe przełączanie tranzystora i obciążenia zgodnie ze zmianami różnicowymi na wejściu.
Obliczanie rezystora czujnikowego
Opornik czujnikowy można obliczyć w następujący sposób:
R = 0,7 / prąd
Tutaj, jak określono dla ograniczenia prądu silnika 0,7 ampera, wartość rezystora czujnika prądu R powinna wynosić
R = 0,7 / 0,7 = 1 om
Poprzedni: Jak uzyskać darmową energię z alternatora i akumulatora Dalej: Jak działają obwody zasilacza impulsowego (SMPS)
