EN
Kontrola brzine 12v dc motor je jedan od najčešćih zahtjeva u industrijskoj automatizaciji, robotici i dizajnu ugrađenih sustava. Bilo da vozite konvejer, ventilator za hlađenje ili precizno postavljanje položaja, sposobnost da se menja brzina motora bez gubitka energije ključna je. Modulacija širine pulsa, koja se obično naziva PWM, postala je dominantna metoda za postizanje te kontrole učinkovito i pouzdano u 12v DC motoru.
Razumijevanje točno kako PWM surađuje s 12v dc motor pomaže inženjerima i dizajnerima da donose pametnije odluke o krugovima upravljača, upravljanju toplinom i ukupnim performansama sustava. Ovaj članak objašnjava PWM mehanizam, kako koristi 12v DC motoru i kako ga učinkovito primijeniti u nizu stvarnih slučajeva uporabe.
Kako PWM upravlja 12V DC motorom
Osnovni PWM mehanizam
PWM radi tako što uključuje i isključuje napajanje 12v DC motora na visokom frekvenciji. Umjesto da direktno isporučuje smanjeni napon, PWM isporučuje pulse punog napona različite širine. U slučaju da je to potrebno, potrebno je utvrditi vrijeme rada. U slučaju da je motor 12V DC u stanju da radi u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, to znači da je motor 12V DC u stanju da radi u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika. 100% radni ciklus znači da 12v DC motor radi na punoj brzini, dok 10% radni ciklus dramatično smanjuje brzinu.
Sam 12v DC motor djeluje kao filter za nisko prolazno zračenje zbog svoje induktivnosti navijača. Motor ne reagira na svaki pojedinačni impuls, već reagira na prosječni napon tijekom vremena. To znači da se os motor 12v DC rotira glatko unatoč prekomjernom karakteru signala, sve dok je PWM frekvencija dovoljno visoka u odnosu na električnu vremensku konstantu motora.
Sljedeći članak:
Važno je odabrati pravu PWM frekvenciju za 12v DC motor. U slučaju da je motor 12V DC u stanju da se okreće na niskoj frekvenciji, može se čuti zvuk, valovi obrtnog momenta ili trzanje. Većina 12v DC motora koristi PWM frekvencije između 1 kHz i 25 kHz. Visoke frekvencije smanjuju buku i glatko okretanje motora, ali povećavaju gubitke pri prekidanju u tranzistoru vozača. Za standardni 12v DC motor, frekvencija oko 5 kHz do 20 kHz obično pruža najbolju ravnotežu između glatkog rada i učinkovitosti vozača.
Prednosti PWM-a za primjene 12V DC motora
Energetska učinkovitost i upravljanje toplinom
Jedna od ključnih prednosti korištenja PWM-a za upravljanje 12v DC motorom je energetska učinkovitost. Za razliku od linearnih regulatornih napona koji razbacuju višak napona kao toplinu, PWM upravljač se potpuno uključuje ili isključuje. Kada je MOSFET ili tranzistor potpuno uključen, njegov otpor je blizu nule, tako da je gubitak energije minimalan. Kada je potpuno isključen, nema struje. To znači da vozački krug gubi vrlo malo energije kao toplinu, čak i kada 12v DC motor radi s smanjenom brzinom. U slučaju sustava na baterije, ovaj rast učinkovitosti izravno se pretvara u dulje vrijeme rada po punjenju.
Termalno upravljanje samim 12v DC motorom također se poboljšava s PWM-om. Budući da obovore motora i dalje primaju pulse punog napona, snaga magnetnog polja ostaje jaka i pri niskim brzinama. To pomaže 12v DC motoru da zadrži odgovarajući obrtni moment čak i pri smanjenim radnim ciklusima, što sprečava preopterećenje motora i pregrijavanje pod umjerenim opterećenjima pri postavljanju niske brzine.
Precizna kontrola brzine i momenta
PWM omogućuje inženjerima preciznu kontrolu brzine motora od 12v DC jednostavnim podešavanjem radnog ciklusa u malim stupnjevima. Mikrokontroler ili poseban PWM upravljač može pomaknuti 12v DC motor od brzine blizu nule do punog brzine glatkim, programiranim koracima. To čini PWM idealnim za primjene gdje 12v DC motor mora slijediti profil brzine, reagirati na povratne informacije senzora ili raditi u zatvorenom krugu sustava kontrole. PID upravljači, na primjer, prirodno se spajaju s PWM pogonima 12v DC motornim sustavima kako bi se održala stalna brzina pod različitim uvjetima opterećenja.
Praktična implementacija PWM-a za 12V DC motor
Razmatranja u vezi s vozačkim krugom
12v DC motor ne može se pogoniti izravno iz PWM pin mikrokontrolera jer motor uzima mnogo više struje nego što pin može isporučiti. Potrebno je posebno uređeno motorno upravljačko IC ili krug H-mosta na bazi MOSFET-a. H-most omogućuje pokretanje 12v DC motora u oba smjera dok PWM signal kontrolira brzinu. Ako je to moguće, mora se utvrditi da je to u skladu s člankom 6. stavkom 2. Brzina pogona vrata također je važna, jer MOSFET s sporim prekidanjem povećava gubitke i toplinu pri prekidanju u visokofrekventnim 12v DC motorskim aplikacijama.
U MOSFET-u moraju biti dostupne diode za povratnu energiju ili diode za tijelo koje mogu nositi induktivni povratni energiju koji nastaje kada se isključi uzvijanje motora 12v DC. Bez odgovarajuće zaštite, ovi poremećaji napona mogu oštetiti vozača i smanjiti životni vijek cijelog 12v DC upravljačkog kola motora.
S druge strane, za potrebe ovog članka, za vozila s brzinom od 300 km/h, potrebno je:
Mnogi stvarni 12V DC motori koriste koder ili Hallov senzor za mjerenje brzine osovine. U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to znači da se ne može primijeniti presjek. Ovaj pristup zatvorenog kružnog ciklusa kompenzira poremećaje opterećenja koji bi inače uzrokovali da se 12v DC motor neočekivano usporava ili ubrzava. U transportnim sustavima, CNC strojevima i automatiziranoj montažnoj opremi, PWM kontrola zatvorenog petlja preko 12v DC motora osigurava ponavljajuće, točno kretanje svakog ciklusa.
Za jednostavnije primjene dovoljan je PWM u otvorenoj petlji. U slučaju da je to potrebno, operator može upravljati brzinom za 12 V. Mnogi mali uređaji, ventilatori i platforme za robotiku za hobi oslanjaju se na PWM otvorene petlje za upravljanje 12v DC motorom bez dodatnih troškova i složenosti senzora povratne energije.
Često se javljaju pitanja
Koji radni ciklus treba koristiti za glatko pokretanje 12V DC motora?
Počevši 12v DC motor s vrlo niskim radnim ciklusom i postupno ga povećanje sprečava upale struje i mehanički udarac. U slučaju da je motor u stanju aktivirati u trenutku pokretanja, mora se ući u sustav koji je uključen u sustav.
Može li PWM oštetiti 12V DC motor s vremenom?
PWM sam po sebi ne oštećuje 12v DC motor kada je frekvencija ispravno odabrana. Međutim, vrlo niske PWM frekvencije mogu uzrokovati prekomjernu valovanje struje, što ubrzava nošenje četkice i komutatora u četkicom 12v DC motoru. U slučaju da je motor 12V DC i njegov upravljački krug u dobrom stanju tijekom dugog trajanja, potrebno je osigurati odgovarajuću zaštitu od povratnog udara.
Kako opterećenje utječe na PWM kontrolu 12V DC motora?
Kada se mehaničko opterećenje na 12v DC motoru poveća, motor koristi više struje i može usporiti ako radni ciklus ostane fiksiran. U PWM sustavima s otvorenom petlju, ovaj pad brzine poznato je ograničenje. U zatvorenim sustavima upravljač automatski povećava radni ciklus kako bi održao postavljenu brzinu obrta motora od 12v dc, kompenzirajući dodatno opterećenje i održavajući dosljednu učinkovitost.
