直流電機(jī)控制原理,直流電機(jī)控制器電路原理圖-KIA MOS管

直流電機(jī)控制原理

直流電機(jī)控制將直流電源的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)電裝置。它通過控制電流方向和大小，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

直流電機(jī)控制的基本原理可以歸納為電流控制和轉(zhuǎn)矩控制。在電流控制方面，采用調(diào)節(jié)電機(jī)輸入電流的方法來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的控制。

其中，調(diào)節(jié)輸入電流的大小可以通過改變電源電壓、電阻、或者采用PWM(脈寬調(diào)制）技術(shù)進(jìn)行控制。

而在轉(zhuǎn)矩控制方面，通過改變電機(jī)的電勢(反電勢)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與輸入電流之間存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。

通常情況下，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與輸入電流成正比。因此，在控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩時，可以通過調(diào)節(jié)輸入電壓和電流的大小來實(shí)現(xiàn)。

直流電機(jī)控制器電路原理圖

直流電機(jī)控制器的基本功能：速度控制、方向控制、電流限制、欠壓保護(hù)、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)檢測等。

控制電路通常由一個電子控制器、一個電源和一個電機(jī)組成，電子控制器通常采用微控制器、單片機(jī)、邏輯門電路等控制元件，根據(jù)輸入信號，通過PWM（脈寬調(diào)制）控制電壓大小、頻率、占空比等參數(shù)的變化，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

直流電機(jī)控制器可以分為無刷電機(jī)和有刷電機(jī)控制器，其中，有刷電機(jī)控制器通過改變電機(jī)和電源之間的電流和電壓來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速、方向和啟停。而無刷電機(jī)控制器則可以實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)的控制。

直流電機(jī)控制器廣泛應(yīng)用于各種機(jī)器和設(shè)備中，在機(jī)床、印刷、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、輸送機(jī)等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。同時，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，直流電機(jī)控制器在電動汽車、太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。

采用NE555的直流電機(jī)控制器電路圖

這里顯示了使用 NE555 的簡單直流電機(jī)控制器電路。這里已經(jīng)發(fā)布了許多直流電機(jī)速度控制路，但這是第一個使用 NE555 定時器 IC 的電路。除了控制電機(jī)速度之外，還可以使用該電路改變其旋轉(zhuǎn)方向。

該電路的核心是基于定時器NE555的PWM電路。 NE555 作為一個非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器接線，其占空比可以通過改變 POT R1 來調(diào)整。 IC1 的輸出耦合至晶體管 Q1 的基極，晶體管 Q1 根據(jù)其基極提供的 PWM 信號驅(qū)動電機(jī)。占空比越高，電機(jī)的平均電壓就會越高，從而導(dǎo)致電機(jī)速度越高，反之亦然。直流電機(jī)方向的改變是通過使用 DPDT 開關(guān) S1 來實(shí)現(xiàn)的，該開關(guān)在應(yīng)用中僅切換應(yīng)用于電機(jī)的極性。

使用LM3578的直流電機(jī)速度控制器電路圖

直流電機(jī)速度控制電路采用IC LM3578開關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)，該IC可用于DC到DC電壓轉(zhuǎn)換，例如降壓、升壓和逆變應(yīng)用。

LM3578A可輕松適應(yīng)各種直流到直流電壓轉(zhuǎn)換設(shè)置，包括降壓、升壓和反相配置。值得注意的是其獨(dú)特的比較器輸入級，具有用于反相和非反相輸入的單獨(dú)引腳，以及每個輸入的內(nèi)部 1.0V 參考電壓。

這一特性簡化了電路設(shè)計(jì)和 PCB 布局。輸出支持高達(dá) 750 mA 的電流，擁有集電極和發(fā)射極輸出引腳，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)靈活性。外部電流限制端子可適應(yīng)接地或 Vin 端子，具體取決于應(yīng)用。

此外，LM3578A 還集成了一個板載振蕩器，有助于輕松調(diào)整開關(guān)頻率（從 <1 Hz 到 100 KHz）與單個外部電容器。該 IC 采用 PDIP/SOIC 封裝，工作電壓范圍為 2V 至 40V。

直流電機(jī)與直流電源和輸出驅(qū)動器 IRF 540 MOSFET 連接，二極管 D1 提供反電動勢保護(hù)，MOSFET 柵極端子由 LM 3578 引腳 5 的輸出信號驅(qū)動，引腳 8、7 和引腳 6 短接LM3578 的 1、3 腳與地電源連接在一起，C1、C2、R2 元件連接在引腳 1、3 和地之間，LM3578 的引腳 2 與 R1 和可變電阻 VR1 連接，通過改變 VR1 可以改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

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