Çok Yavaş Elektrik Motoru

Bir müşteri sordu:

Küçük bir hobi boyutlu DC motoru yavaştan sıfır RPM'ye çalışan bir kullanıcı değişken aralığına yavaşlatmak istiyorum. Bir güç kaynağı için bir duvar siğili ve hızı ayarlamak için bir potansiyometre kullanardım, ancak motordaki yük biraz değişebilir. Motordaki sürtünme çok düşük olmasına rağmen, bu sürtünme değişirse, buna rağmen motorun hızının oldukça sabit kalmasını istiyorum.

Birkaç kişi bana bu amaçla bir PWM denetleyicisi kullanmamı söyledi çünkü PWM'nin aralığı% 0 ila% 100'dür. Tabii ki bu RPM değil. Başka bir kişi, PWM'deki hertz derecesi buna izin vermek için yüksek olabileceğinden veya darbelerin motoru motoru hareket ettirecek kadar hareket ettirmek için yeterli miktarda güce sahip olamayabileceğinden motorun yavaşlamayabileceğini söyledi. hız sıfıra yakın ayarlanmış.

Ben bir step motor kullanmayı düşündüm bu yüzden Arduino kiti için Adafruit Motor / Step / Servo Shield - v1.0 ama bu şeyler hakkında neredeyse hiçbir şey bilmiyorum, bu yüzden bu sadece doğru şey olup olmadığını bilmiyorum.

Motorun devir / dakika hızının birkaç parçasını "yavaş" bir hıza kadar değiştirmek için bir düğme çevirmek istiyorum ... ...olabilir?

Oh ... nispeten ucuz ve kurulumu basit de harika olurdu!

Düşüncesi olan var mı?

DC motorlar düşük RPM'lerde iyi çalışmaz. Duruyorlar ve korkunç bir torka sahipler. (yani çok sert dönemezler) Böylece insanlar dişli motorlar yarattılar: entegre dişli motorlar. Sonuç biraz daha hantal bir motora benziyor, ancak düşük RPM'lere ve yüksek torka sahip olan bir motora benziyor. Bir dişli motorunu çalıştıracak olsaydınız, motor parçasının aslında birkaç bin RPM'de çalıştığını görürsünüz, ancak maksimum 60 RPM gibi bir şeye indirgenir.

Yaygın bir uzman olan, bazı ek elektronik bitlere sahip olan ancak temelde bir dişli motor olan standart hobi servo. Robotik veya fazla elektronik için motor satan herhangi bir yere göz atın ve aralarından seçim yapabileceğiniz birkaç farklı dişli motoru göreceksiniz.

DC dişli motorlar normal DC motorlar gibi kontrol edilir, bu nedenle Arduino motor kalkanı onlarla iyi çalışır.

Tipik bir motorun torku, her komütatör "kademesi" içindeki motorun konumuna bağlı olarak dönerken değişecektir. Bu değişen tork, bir motoru çok düşük hızlarda sorunsuz bir şekilde döndürmeyi çok zorlaştırır.

Ortak bir çözüm, motora kısa akım patlamaları ile vurmaktır, burada her bir patlama, motoru en az bir komütatör adımla hareket ettirecek kadar uzun olur. Patlamalar ne kadar uzun olursa motorun davranışı o kadar tahmin edilebilir olur, ancak çıktı o kadar 'sarsıntılı' olur. Bunu yapmanın iki yolu olduğuna dikkat edin: (1) Her akım patlamasından sonra motoru serbest bırakın; (2) her patlamadan sonra motoru dinamik olarak frenleyin. 1 numaralı yaklaşımı kullanmak, belirli bir hıza ulaşmak için genellikle çok daha az güç gerektirir, ancak 2 numaralı yaklaşım hızın daha iyi kontrol edilmesini sağlar. 2 no'lu yaklaşımı kullanırken, motorun açık olduğu zaman boyunca neredeyse tam durma akımını çekeceğini (ve tam durma gücünü dağıtacağını); bir motorun 1 amper durma akımı ve 100mA çalışma akımı varsa, motoru% 1 görev döngüsünde çalıştırmak güvenli olacaktır,

Amacınız, motoru normal hızın yaklaşık% 1'i gibi güzel kontrol edilebilir bir hızda çalıştırmaksa ve güç tüketimi bir endişe değilse, yaklaşım # 2 iyi olabilir. Mekanik yükleme tutarlıysa # 1 yaklaşımı iyi olabilir. Aksi takdirde, bazı motor hızı geri bildirimlerine ihtiyacınız olabilir.

Genel olarak konuşursak, bir potansiyometre olacak değil çok küçük bir tencerede motor tarafından çekilen akımı için, olması gerektiği gibi (birkaç 100 mA çizmek düşünün) olmadığı sürece bir DC motor hızını kontrol etmek için iyi bir seçim olacaktır. Ek olarak, akımı kısıtladıkça, motordan da güç kesersiniz. Böylece, akım sınırlayıcı bir mekanizma kullanarak düşük hızlarda, yüksek hızlarda yapabileceği torkun sadece küçük bir kısmını ortaya çıkarabileceğini göreceksiniz.

Belirtildiği gibi DC Dişli motorları, hızı azaltmak için daha uygundur. Alternatif olarak, kendi dişli zincirinizi şekillendirebilirsiniz, ancak uygun maliyetli olması muhtemel değildir. Dayton, 0.6RPM (IIRC) kadar düşük fiyatlı 12 V DC dişli motorları sunar.

Daha sonra, nominal hızı maksimum hız olarak kullanmak istiyorsanız, bir PWM hız kontrol cihazı oldukça kullanışlı olabilir. DC motor kontrolü için adafruit motor kalkanı ile ilgili yanlış bir şey olmasa da, daha büyük DC dişli motorları için Solarbotics'ten L298 Compact Driver gibi harici bir hız kontrol cihazını tercih ederim.

Arkadaşınız haklı, her motorun güvenilir bir şekilde cevap vereceği en düşük PWM görev döngüsüne göre farklı özelliklere sahip olacak. Motorlarımın çoğu için, görev döngüsünü yaklaşık% 25-35 sınırlıyor gibi görünüyor.

Evet, çıkış hızını kontrol etmenin bir başka mükemmel yolu da bir step kullanmaktır. İstediğiniz zaman ayrı adımlar atmanıza olanak tanır. Bir servo ayrıca ayrık adımlar atmanıza izin verirken, daha ucuz olanlar 1 derece minimum hareketlerle sınırlı olma eğilimindedir ve mevcut konumdan tanımlanan konuma mümkün olduğunca çabuk hareket etmek üzere tasarlanmıştır. 8x mikro adım atma sürücüsüne sahip standart bir 200 kademeli step motor, çözünürlüğün yaklaşık 4 katını ve böylece daha pürüzsüz ve daha küçük artışlar yapabilmenizi sağlar.

Step motor, yapmak istediğiniz gibi kulağa mükemmel gelebilir. Bir kademenin tipik dezavantajı yavaş hızlarıdır. Ancak yavaştan yavaşya gitmek istediğinizi söylediğiniz düşünülürse,

ThinGap tarafından yapılanlar gibi, hem hafif, küçük hem de son derece düşük torkta (yavaş, yüksek güç) ve yüksek hızlarda (RPM) gerek duymadan mükemmel tepki veren bir motor yapan "dijital BLDC motorlar" vardır. herhangi bir dişli.

Darbe genişliği modülatör (PWM) devresi kullanarak düşük voltajlı DC motorların hızını kontrol etmeye çalışan var mı? Voltajı azaltarak (motor torkunu öldüren) hızı kontrol etmek yerine PWM, kullanılan DC voltajının görev döngüsünü kontrol eder. Başka bir deyişle, tam DC gerilimi motora uygulanır, ancak saniyede birçok kez açılır ve kapanır. Anahtar nokta, motora voltaj her uygulandığında tam tork sağladığıdır. Sonuç olarak, ataleti aşmaya çalışan motorlarda tipik olan titreşim veya gürültü yoktur.

Küçük PWM devreleri, 12 VDC'de 1,0 ampere kadar işleyecek yaklaşık 20,00 $ için kullanılabilir. HO gage model demiryolu motorlarını kontrol etmek için kullanıyorum. Ses çıkarmadan sürünmelerine izin veriyor.