มอเตอร์ไฟฟ้าช้ามาก

ลูกค้าถาม:

ฉันต้องการที่จะชะลอตัวลงมอเตอร์ขนาดเล็กงานอดิเรกขนาดเล็กไปยังช่วงตัวแปรผู้ใช้ที่ทำงานจากช้าเป็นศูนย์ RPM ฉันเพียงแค่ใช้หูดที่ผนังสำหรับแหล่งจ่ายไฟและโพเทนชิออมิเตอร์เพื่อตั้งค่าความเร็ว แต่ภาระของมอเตอร์อาจเปลี่ยนไปเล็กน้อย แม้ว่าการลากบนมอเตอร์จะต่ำมาก แต่ถ้าการลากนั้นเปลี่ยนไปฉันก็อยากให้ความเร็วของมอเตอร์คงที่แม้จะเป็นแบบนี้

มีคนสองคนบอกให้ฉันใช้ตัวควบคุม PWM เพื่อจุดประสงค์นี้เพราะ PWM มีช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 100% แน่นอนว่าไม่ใช่ใน RPM อีกคนหนึ่งกล่าวว่ามอเตอร์อาจช้าลงอย่างไม่เหมาะสมเนื่องจากคะแนนเฮิร์ตซ์ของ PWM อาจสูงถึงจะยอมให้สิ่งนี้หรือเพราะพัลส์อาจไม่มีความแรงพอที่จะกระตุ้นมอเตอร์ให้เคลื่อนที่เมื่อมอเตอร์ทำงาน ความเร็วถูกตั้งไว้ใกล้ศูนย์

ฉันคิดถึงการใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ดังนั้นฉันจึงดู Adafruit Motor / Stepper / Servo Shield สำหรับชุด Arduino - v1.0 แต่ฉันไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับสิ่งนี้ดังนั้นฉันไม่รู้ว่านี่จะเป็นสิ่งที่ถูกต้องเช่นกัน

ฉันต้องการหมุนปุ่มเพื่อปรับความเร็วของมอเตอร์ในรูปแบบบางส่วนของ RPM ถึงความเร็ว "ช้า" ... พูด 60 RPM? ...อาจจะ?

โอ้ ... ราคาไม่แพงและติดตั้งง่ายก็ยอดเยี่ยมเช่นกัน!

ความคิดใด ๆ

มอเตอร์กระแสตรงทำงานได้ไม่ดีที่ความเร็วรอบต่ำ พวกเขาหยุดและมีแรงบิดที่น่ากลัว (นั่นคือพวกเขาไม่สามารถเลี้ยวได้ยากมาก) ดังนั้นผู้คนจึงสร้างมอเตอร์เกียร์: มอเตอร์ที่มีระบบเกียร์ในตัว ผลลัพธ์จะดูเหมือนมอเตอร์ที่มีขนาดเล็กกว่าเล็กน้อย แต่จะมีมอเตอร์ที่มีรอบต่อนาทีต่ำและมีแรงบิดสูง หากคุณต้องแยกมอเตอร์ที่ทำงานด้วยเกียร์คุณจะเห็นว่าชิ้นส่วนยานยนต์นั้นวิ่งด้วยความเร็วหลายพันรอบต่อนาที

ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทั่วไปคือ servo งานอดิเรกมาตรฐานซึ่งมีบิตอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมบางส่วน แต่เป็นมอเตอร์เกียร์ ลองดูสถานที่ที่ขายมอเตอร์สำหรับหุ่นยนต์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนเกินและคุณจะเห็นมอเตอร์เกียร์หลายแบบให้เลือก

มอเตอร์เกียร์ DC นั้นได้รับการควบคุมเช่นเดียวกับมอเตอร์ DC ทั่วไปดังนั้นตัวป้องกันมอเตอร์ Arduino จึงทำงานได้ดีกับพวกมัน

แรงบิดของมอเตอร์ทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามการหมุนขึ้นอยู่กับตำแหน่งของมอเตอร์ในแต่ละขั้นตอน "สับเปลี่ยน" แรงบิดที่แตกต่างกันนี้ทำให้การหมุนมอเตอร์เป็นไปอย่างราบรื่นด้วยความเร็วที่ช้ามาก

วิธีการรักษาทั่วไปคือการชนมอเตอร์ด้วยการระเบิดของกระแสไฟฟ้าสั้น ๆ ซึ่งการระเบิดแต่ละครั้งนั้นยาวพอที่จะเคลื่อนที่มอเตอร์ได้อย่างน้อยหนึ่งขั้นตอนสับเปลี่ยน ยิ่งการระเบิดเกิดขึ้นนานเท่าไหร่พฤติกรรมของมอเตอร์ก็จะยิ่งคาดเดาได้ แต่จะยิ่งส่งออก 'กระตุก' มากขึ้นเท่านั้น โปรดทราบว่ามีสองวิธีในการทำสิ่งนี้: (1) ปล่อยให้มอเตอร์เคลื่อนที่ด้วยความเร็วหลังจากการระเบิดของกระแสไฟฟ้าแต่ละครั้ง (2) เบรกมอเตอร์แบบไดนามิกหลังจากการระเบิดแต่ละครั้ง การใช้วิธี # 1 จะต้องใช้พลังงานน้อยกว่ามากในการบรรลุความเร็วที่กำหนด แต่วิธีที่ # 2 ให้การควบคุมความเร็วที่ดีกว่ามาก โปรดทราบว่าเมื่อใช้วิธีการ # 2 มอเตอร์จะวาดเกือบเต็มแผงปัจจุบัน (และกระจายพลังแผงเต็มของมัน) สำหรับเวลาที่มันเปิดอยู่; ถ้ามอเตอร์มีกระแสแอมป์ 1 แอมป์และกระแส 100mA ที่ทำงานอยู่การรันมอเตอร์ที่ 1% รอบการทำงานจะปลอดภัย

หากเป้าหมายของคุณคือทำให้มอเตอร์ทำงานในอัตราที่ควบคุมได้อย่างดีนั่นคือประมาณ 1% ของความเร็วปกติและหากการใช้พลังงานไม่ได้เป็นเรื่องที่กังวลแนวทางที่ 2 อาจดี หากการโหลดเชิงกลสอดคล้องกันวิธีการ # 1 อาจดี ไม่เช่นนั้นคุณอาจต้องการคำติชมเกี่ยวกับความเร็วของมอเตอร์

โดยทั่วไปแล้วโพเทนชิออมิเตอร์จะไม่เป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงเว้นแต่ว่ามันจะมีขนาดเล็กมาก (คิดว่ามีขนาดไม่เกิน 100 มิลลิแอมป์) เนื่องจากหม้อจะต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับกระแสไฟฟ้า นอกจากนี้ในขณะที่คุณ จำกัด กระแสไฟคุณก็ยังดูดพลังงานจากมอเตอร์ ดังนั้นที่ความเร็วช้าโดยใช้กลไก จำกัด ปัจจุบันคุณจะพบว่ามันสามารถกระตุ้นแรงบิดเพียงเล็กน้อยได้ด้วยความเร็วสูง

มอเตอร์เกียร์ DC นั้นมีความเหมาะสมสำหรับการลดความเร็ว อีกวิธีหนึ่งคือคุณสามารถสร้างแฟชั่นเฟืองโซ่ของคุณเอง แต่ไม่น่าจะคุ้มค่า เดย์ตันผลิตมอเตอร์เกียร์ DC 12V ที่มีราคาเหมาะสมต่ำถึง 0.6RPM (IIRC)

จากนั้นหากคุณต้องการใช้ความเร็วที่กำหนดเป็นความเร็วสูงสุดตัวควบคุมความเร็ว PWM นั้นค่อนข้างมีประโยชน์ ในขณะที่ไม่มีอะไรผิดปกติกับเกราะมอเตอร์ adafruit สำหรับการควบคุมมอเตอร์ DC ฉันชอบตัวควบคุมความเร็วภายนอกเช่น L298 Compact Driver จาก Solarbotics สำหรับมอเตอร์เกียร์ DC ขนาดใหญ่

เพื่อนของคุณพูดถูกว่ามอเตอร์แต่ละตัวจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันไปตามวัฏจักรหน้าที่ PWM ที่ต่ำที่สุดที่จะตอบสนองได้อย่างน่าเชื่อถือ สำหรับมอเตอร์ส่วนใหญ่ของฉันดูเหมือนว่าจะ จำกัด รอบการทำงานประมาณ 25-35%

ใช่อีกวิธีที่ยอดเยี่ยมในการควบคุมความเร็วเอาต์พุตคือการใช้สเต็ปเปอร์ มันช่วยให้คุณทำตามขั้นตอนที่ไม่ต่อเนื่องเมื่อคุณเลือก ในขณะที่เซอร์โวยังช่วยให้คุณทำตามขั้นตอนโดยสิ้นเชิง แต่คนที่ราคาไม่แพงมักจะถูก จำกัด การเคลื่อนไหวขั้นต่ำ 1 องศาและถูกออกแบบมาให้เคลื่อนที่เร็วที่สุดจากตำแหน่งปัจจุบันไปยังตำแหน่งที่กำหนด มอเตอร์สเต็ป 200 ขั้นตอนมาตรฐานพร้อมไดรเวอร์ 8 เท่า microstepping จะช่วยให้คุณมีความละเอียดได้ถึง 4 เท่าของความละเอียดและเพื่อความสามารถในการเพิ่มทีละน้อยและราบรื่นยิ่งขึ้น

สเต็ปเปอร์มอเตอร์จะสมบูรณ์แบบสำหรับสิ่งที่ดูเหมือนว่าคุณต้องการจะทำ ข้อเสียเปรียบทั่วไปของ stepper คือความเร็วช้า เมื่อพิจารณาถึงเรื่องที่คุณบอกว่าคุณต้องการเปลี่ยนจากช้าเป็นช้า

มี "มอเตอร์ BLDC แบบดิจิทัล" เหมือนกับที่ทำโดย ThinGap ที่ทำให้มอเตอร์ซึ่งมีน้ำหนักเบาขนาดเล็กและมีการตอบสนองที่ยอดเยี่ยมที่แรงบิดต่ำมาก (ช้าพลังงานสูง) และความเร็วสูง (RPM) โดยไม่จำเป็นต้องใช้ เกียร์ใด ๆ

มีใครพยายามควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงแรงดันต่ำโดยใช้วงจรปรับความกว้างพัลส์ (PWM) หรือไม่? แทนที่จะควบคุมความเร็วด้วยการลดแรงดันไฟฟ้า (ซึ่งฆ่าแรงบิดของมอเตอร์) PWM เพียงควบคุมรอบการทำงานของแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ใช้ กล่าวอีกนัยหนึ่งแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเต็มจะถูกนำไปใช้กับมอเตอร์ แต่มันจะเปิดและปิดหลายครั้งต่อวินาที จุดสำคัญคือทุกครั้งที่แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับมอเตอร์มันเป็นแรงบิดเต็ม เป็นผลให้ไม่มีการสั่นสะเทือนหรือเสียงรบกวนซึ่งเป็นเรื่องปกติของมอเตอร์ที่พยายามเอาชนะแรงเฉื่อย

วงจร PWM ขนาดเล็กมีราคาประมาณ $ 20.00 ที่จะจัดการได้ถึง 1.0 แอมป์ที่ 12 VDC ฉันใช้มันเพื่อควบคุมเครื่องยนต์รถไฟจำลอง HO gage มันอนุญาตให้พวกเขาคืบโดยไม่ทำเสียง