Железячники есть? Помогите нарисовать схему регулятора DC мотора 220v

Ищи H-мост (H-bridge). Транзисторы только соотвесттвующие выбрать на нужное напряжение.

Измерение тока можно сделать шунтом и последующим усилением. Можно применить уже готовые микросхемы для этого. Ищи что-то типа H-Bridge DC «current feedback»

Измерение ЭДС - тоже вроде бы не rocket science.

Ну или скажите где какие-нибудь app notes на эту тему можно посмотреть.

Например.

http://www.ti.com/lit/an/sboa174/sboa174.pdf

По сслыке - реверсивный преобразователь. Если не требуется менять направление вращения двигателя, можно обойтись одним транзистором и драйвером только «нижнего» транзистора, что намного проще.

Ну а я не знаю, как хочет автор. Он не уточнил, поэтому я сразу кинул вариант «туда-обратно».

от постоянного напряжения 220v

Выпрямленные 155В что ли? Можно, действительно, попытаться мосты на такую напрягу найти. А можно взять тиристоры. Чтобы эта хрень тебе в сеть не срала, нужно ставить оптроны с детектором нуля (вроде таких). Включаешь симистор или ключ в нуле, выключаешь в нужный момент половинки синусоиды.

// P.S. Гореть в аду мудераторам, блокирующим по IP!

Я сильно отстал от современной элементной базы

Как будто что-то поменялось.

Включаешь симистор или ключ в нуле, выключаешь в нужный момент половинки синусоиды

только наоборот

Если взять какой-нибудь мощный и высоковольтный полевой транзистор, то его можно зацепить на микроконтроллер типа ардуины, они ШИМ умеют. Получится довольно не сложно.

с измерением эдс самоиндукции для контроля оборотов (когда ключ закрыт)

Да, а вот по этому смотри что-то типа measuring back EMF dc motor. Думаю, что все найдешь. Просто тут не тот ресурс, чтобы схемки рисовать.

Вот, например

https://www.precisionmicrodrives.com/application-notes/ab-021-measuring-rpm-f...

Включаешь симистор или ключ в нуле, выключаешь в нужный момент половинки синусоиды.

ёпрст, привет спецугам!

Обычный мостовой однофазный выпрямитель _под_нужной_нагрузкой_ выдает как раз 220 В при входном напряжении 220 В переменного тока.

Во-первых, симисторный регулятор работает с точностью наоборот - как уже выше писали, симистор должен включаться в нужный момент, а гасится в момент, когда синусоида тока переходит через ноль.

Во-вторых, оптроны с детектором нуля включают симистор в момент перехода напряжения через ноль, а выключается он потом _все_равно_ в момент перехода тока через ноль! То есть такой оптрон может использоваться для задач включить-выключить на полное напряжение, либо для регулирования напряжения на _нагревателе_ методом включили на пару периодов синусоиды - выключили на пару периодов. У нагревателя то инерционность огромная, ему по барабану.

Если пытаться регулировать таким способом обороты двигателя, он будет галопом скакать. Тут если использовать тиристорное регулирование, то надо именно оптрон БЕЗ контроля перехода через ноль. Но все равно попадаешь на проблемы синхронизации управляющих импульсов с напряжением сети и наличие зоны прерывистых токов при низкой нагрузке на двигатель.

На современной элементной базе, лучше не мучить задницу, и применять широтно-импульсный преобразователь, как и посоветовали с самого начала. Только надо определиться, реверс нужен или нет.

По поводу контроля противо-ЭДС - можно решить двумя путями. Можно через делитель напряжение якоря на АЦП ножку микроконтроллера подать и мерить напряжение во время паузы ШИМ. Но это хреново тем, что нет гальванической развязки, и для этого GND микроконтроллера придется соединить с минусом силового напряжения постоянного тока, что опять же хреново.

Можно вычислять ЭДС по элементарной формуле E = U - IR, где U = 220*скважность ШИМ, R - сопротивление обмотки якоря, можно померить или определить как-нибудь, I - ток якоря, который ты и так будешь измерять. Только нужно помнить, что сопротивление обмотки якоря зависит от ее температуры, то есть будет погрешность.

Ток якоря лучше снимать шунтом, затем должен идти изолирующий усилитель типа HCPL-7840, это почти как операционник, только с гальванической развязкой внутри. Схему включения можно взять из даташита. А потом сигнал на ножку АЦП.

В джобсы, халявщики!

Только я бы туда ещё опторазвязку прикрутил между контроллером и транзистором. А то мало ли.

Для мощного движка ещё потребуется драйвер полевика, а то он будет слишком греться.

Тиристоры имхо в управлении таки немного сложнее. Если токи не очень большие, лучше транзисторы.

ТС уточни нужен ли тебе реверс и какой максимальный ток у движка. От этих параметров схема очень сильно зависит.

Может у тебя вентилятор на пару десятков ватт (соответственно и реверс не нужен), а может двигатель от электровоза. Не могут одинаковые схемы управлять и тем, тем.

Точно, здесь же индуктивная нагрузка!

А вот свет димировать надо именно включая в 0 и выключая на нужном уровне, иначе шум будет жесточайший!

Насчет через делитель на ножку - это вообще будет нормально работать? Там на входе наверное вольт 400 (питание + эдс). Надо делитель слаботочным делать, чтобы не грелся. Помехами не забьет?

Но это хреново тем, что нет гальванической развязки, и для этого GND микроконтроллера придется соединить с минусом силового напряжения постоянного тока, что опять же хреново.

Я правильно понимаю, что это не проблема, если контроллер в замкнутом корпусе и к нему не цепляются LCD в металле и прочие внешние девайсы?

И не совсем понял, как предлагается развязать землю, если во всех app notes по драйверам IGBT (или полностью готовым каскадам), земли все равно соединены.

Если чо, мне не нужен сертифицированный промышленный контроллер. Просто моторчики от 100 до 600 ватт крутить. И точно не больше 1500 ватт. Например в мелкой циркулярке. Или в CNC.

Можно вычислять ЭДС по элементарной формуле E = U - IR, где U = 220*скважность ШИМ, R - сопротивление обмотки якоря, можно померить или определить как-нибудь, I - ток якоря, который ты и так будешь измерять.

Где-то тут нае@#лово. Иначе бы все по току обороты стабилизировали давно. А реально рабочих методов вроде только два - либо по таходатчику, либо по по самоиндукции.

Пока надо без реверса. Движки не больше 1500W. А реально - 100-600W. Типа, от миксеров, кофемолок, и дешевых шпинделей :).

Вроде вот такая штука должна регулировать как надо. Но хочется чуть компактнее и в программиста поиграть. Регулятор что по ссылке я тоже заказал. А то что в этой теме - просто как хобби хочется сделать.

Насчет через делитель на ножку - это вообще будет нормально работать? Там на входе наверное вольт 400 (питание + эдс). Надо делитель слаботочным делать, чтобы не грелся. Помехами не забьет?

Сам этот метод весьма странный. А вообще если надо мерить высокое напряжение при помощи микроконтроллера без развязки, через делитель хорошо работает.

Где-то тут нае@#лово. Иначе бы все по току обороты стабилизировали давно. А реально рабочих методов вроде только два - либо по таходатчику, либо по по самоиндукции.

Не совсем понятно, что значит по самоиндукции. У двигателя постоянного тока скорость пропорциональна противо-ЭДС, а не ЭДС самоиндукции. Это весьма разные вещи. То есть

E = Cn,

где С - конструктивный коэффициент твоего двигателя, равный номинальному напряжению питания разделенному на скорость ХОЛОСТОГО хода, n - скорость вращения.

Измерить противо-ЭДС непосредственно на зажимах можно только тогда, когда сила тока рана нулю. А она никогда у тебя не будет равна нулю. Если ток протекает, то

E = U - IR, где U - это как раз напряжение на зажимах двигателя.

Все промышленные электроприводы постоянного тока определяют скорость без датчика именно так.

Там на входе наверное вольт 400

Какое ты питание подашь, такое и будет там напряжение, ЭДС тут не причем. Величина противо-ЭДС меньше напряжения питания (в двигательном режиме), и направлена навстречу.

Я правильно понимаю, что это не проблема, если контроллер в замкнутом корпусе и к нему не цепляются LCD в металле и прочие внешние девайсы?

Тогда можно вообще все делать без развязки. А скорость просто по алгоритму регулироваться будет?

И не совсем понял, как предлагается развязать землю, если во всех app notes по драйверам IGBT (или полностью готовым каскадам), земли все равно соединены.

Между драйвером и микроконтроллером надо ставить еще оптрон, если делать развязку.

Один N-канальный полевой транзистор (подбирать по максимальному току и напряжению, причём по обоим параметрам лучше сделать запас раза в 2, ибо всякие выбросы самоиндукции и т. д.), один драйвер транзистора (например, IR4427), опторазвязка (например, ltv817). В качестве контроллера подойдёт ардуинка.

Плюсану сюда измерение тока через HCPL-7840 с шунтом. Плюс - обязательно должен быть обратный диод параллельно с двигателем включенный.

ИМХО лучше всего мерить обороты по энкодеру. И точность выше будет, и не надо думать о развязках, делителях и т. д.

Что касается развязки - контроллеры штуки достаточно нежные. Их потенциально может попортить даже небольшой выброс. Плюс если связать МК без развязки с компом (по USB, например), то можно убить комп. Развязки стоят копейки, их можно везде пихать.

Землю опторазвязка тоже развязывает. Там внутри светодиод и фототранзистор, которые электрически никак не связанно. Соответственно земли получается две - катод светодиода и эмитер фототранзистора. Да, источники питания у развязанных устройств отдельные. Например, контроллер ЧПУ может питаться от своего БП на 5В, либо от компьютера по USB, а мотор от высоковольтного выпрямителя. При этом земли у них не связанны.

Скорее всего я путаю термины, т.к. не очень в курсе темы. В общем, думал попробовать что-то такое сделать http://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en533912 по смыслу, только на stm32 или каком-то подобном кортексе.

С энкодером любой дурак сделает :). Ну а вот если у меня мини-циркулярка с моторчегом от миксера, или хочется в гравере схему заменить. Нафига там мудохаться с втыканием энкодера? И гравер точно никто к компу по USB подключать не будет, поверь :). Разве что для заливки прошивки.

https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-IGCM15F60GA-DS-v01_07-EN.pdf?fileId=55...

Это правда для бесколлекторника сборка, но почему у всех производителей в документации контроллер и мост на общей земле висят? Вроде в примерах всегда корректные схемы публикуют.

Потому что схемы в даташитах носят упрощённый характер и показывают минимальую работоспособную конфигурацию. В принципе, если вся связь только по радио или через опторазвязки (USB ил RS-232 тоже можно пустить через оптотроны), либо девайс вообще полностью автономен, то на опторазвязках можно и сэкономить. Но хуже то от них не будет, зато можно будет не бояться вешать на МК JTAG прямо во время работы девайса. Обращу внимание, что через опторазвязку пускают именно сигнальные линии. Комп => контроллер или Контроллер => Драйвер транзистора. Драйвер транзистора в любом случае надо подключать к транзистору без развязки, ибо там вся фишка в больших токах (за этим драйвер и нужен), а опторазвязка большой ток не даст.

Мы можем договориться на грамотную отрисовку нескольких рыб, над которыми я потом смогу самостоятельно домедитировать?

Интересно было бы покодить, для таких девайсов:

1. Регулятор в бормашинку, с тиристором, максимально компактный, без оптоизоляции. Типа как на U2010B, но с микроконтроллером, который можно покодить.

2. Регулятор мотора DC 220v, 100-600W (желательно до 1500W). «самодостаточный», компактный, без оптоизоляции.

3. Под мотор как в (2), но с оптоизоляцией, чтобы было не стремно подключать индикатор и USB.

4. Под бесколлекторник DC 100V, до 500W, с изоляцией если плата не сильно распухнет.

Со щеточным двигателем, да еще без реверса, будет намного проще чем с бесколлекторником по ссылке.

лучше всё делать с опторазвязкой. Полевик, например, сгорая может и по затвору пробить.

Да это понятно, там еще и схема низковольтная. Но я про сам принцип и алгоритмы.

Есть куча прикладных задач с мелкими моторами, где таходатчик ставить либо невозможно либо бессмысленно.

Пока граждане осилили только такое сочинить https://www.chipmaker.ru/topic/192783/. Кстати, общался с автором, он сказал что в электронике не особо разбирается а программированием до этого вообще не занимался. Меня очень впечатлило, что он в новой для себя области умудрился сделать довольно прилично работающий девайс. Там конечно много к чему можно прикопаться, но не факт что на его месте я бы осилил с нуля довести до ума.

Тут смысл вот в чем. По последней ссылке - двигатель питается не постоянным током, а переменным (!). То есть это коллекторный двигатель переменного тока, он же - универсальный коллекторный. Можно питать как постоянным, так и переменным. Твой такой, или чистый постоянник?

Поскольку двигатель питается переменным током, они используют простейший симисторный регулятор, и вот этот регулятор имеет такую особенность - с ним возникают бестоковые паузы. То есть когда симистор закрыт - ток не протекает и противоЭДС можно измерять непосредственно на зажимах двигателя.

Если у тебя двигатель будет питаться постоянным током - так уже не получится. Тогда нужен транзисторный регулятор, а не симисторный. И такой регулятор работает без бестоковых пауз - ток через двигатель будет течь непрерывно. А значит, измерить противоЭДС никак нельзя, его можно только вычислить по формуле, как я писал раньше.

Хм... я недостаточно подкован, чтобы аргументированно спорить о деталях. Но посмотри вот эту очень известную схему: http://artradiolab.ru/3.6.htm.

По схеме видно, что ток там мерять физически невозможно - шунта нет (ну и полевик обмерять на таком железе точно не реально). Только напряжение.

Я может черезмерно упрощаю, но на мой взгляд, если речь не об асинхронниках с частосниками, то отличия в схемах только в количестве ключей (от 1 до 6) и драйверах. Ну и немного сбоку симисторный вариант, с синхронизацией по переходу через ноль, но ничего радикально нового к прошивке это не добавляет.

Во всех случаях можно работать как без таходатчика, так и с ним.

Железячники есть? Помогите нарисовать схему регулятора DC мотора 220v (комментарий) - вот тут перечислял, какие варианты было бы интересно иметь.

Самое актуальное сейчас - для DC 600W, в мини циркулярку. Но было бы интересно и бормашинку расковырять, там симмисторный, AC 200W. Ну и пиплам, которые сейчас на ардуинах делают, интереснее AC с таходатчиком, от стиралки и от станков. И на когда-нибудь совсем потом - шпиндель CNC, 500-1500W, там как коллекторники так и бесколлекторники встречаются, бывают и с датчиками и без.

IMHO по причине большой похожести проще отрисовать сразу все варианты. Нет смысла «удовольствие растягивать».

Мда. Это писали люди несколько неграмотные, как бы помягче сказать. Никакого выброса «индукции» тут нет - посмотри схему внимательно - параллельно двигателю включен диод. И ЭДС самоиндукции просто откроет этот диод, то есть, если закрыть транзистор, на клеммах двигателя ты получишь падение напряжения на диоде = 1 вольт или сколько там! Которое не зависит толком даже от тока диода, не то что от каких-то там оборотов. То есть само предложение мерить напряжение в этой схеме абсурдно. Но на самом деле напряжение импульсным детектором измерить получится - диод не открывается мгновенно. Только это напряжение к противоЭДС отношения не имеет.

Как же это работает, если я утверждаю что это бред? А очень просто. Скорость вращения двигателя пропорциональна напряжению на нем, и в небольшой степени проседает под нагрузкой. То есть, если без всякой обратной связи поддерживать напряжение на двигателе, он будет вращаться с нужными оборотами, с хорошей точностью. Что в этой схеме и происходит. У них обратная связь есть, но фактически по _подведенному_ к двигателю напряжению.

Проще говоря, если не требуется высокая точность (а в твоем случае это вроде так), можно считать, что скорость вращения пропорциональна напряжению и работать вообще без обратной связи по скорости, если стабильно напряжение.

Вот шпинделю высокая точность поддержания оборотов нужна. А циркулярке больше контроль силы тока нужен, чтобы не попалить движок.

Единственное, что я могу ошибаться - у них 12 вольт движок микромощный, и за период выключенного состояния транзистора ток движка может упасть до нуля, и тогда пиковый детектор действительно непосредственно будет измерять противоЭДС. Но для сколь-нибудь ощутимой мощности, такого не будет, ток должен течь непрерывно, и тогда в такой схеме померишь один вольт на диоде, не более того.

Блин, точно, профукал что там диод стоит. Про измерение подведенного напряжения понял. Не зря тему создал, много нового узнал :)

Тогда другой вопрос. Загугли «RPM Back EMF», будет куча статей и application notes. Если я правильно перевел, там настойчиво пишут про ЭДС от движущегося ротора в паузе между коммутациями (когда ключи закрыты). Это не совпадает с твоим объяснением.

Не-не, и на циркулярке и на бормашинке контроль оборотов офигенно нужен. В бормашинке можно без защиты по току, в циркулярке желательно с защитой. Но абсолютно везде надо именно обороты держать, пока в предел мощности не упрешься.

https://www.precisionmicrodrives.com/application-notes/ab-021-measuring-rpm-f...

Ну вот по первой же ссылке ровно то написано, о чем я и говорю. Про вычисление противоЭДС, зная ток и сопротивление. Формула там такая же как я писал.

Еще раз, если выделить основное. Эти схемы правильные, но они для микромашин. Измерить непосредственно противоЭДС ты можешь, если через двигатель НЕ протекает ток, и диод закрыт. Для микромашин - после отключения транзистора ток небольшое время еще течет через диод, на графике по ссылке этому соответствует «выброс» напряжения, а потом он становится равным нулю, диод закрывается и можно мерить противоЭДС.

Для машин большей мощности, вот хотя бы сотни ватт, ток не буде успевать спадать до нуля за период, когда транзистор закрыт, и померить непосредственно противоЭДС нельзя. Можно вычислить зная ток и напряжение, об этом опять же по этой ссылке написано и дана формула и пример расчета, формула которую я и писал.

Потери мощности, которые греют двигатель, пропорциональны просадке оборотов при постоянном напряжении. То есть, если на холостом ходу скорость n0, которая зависит только от напряжения и ни от чего больше, под нагрузкой скорость n, то на нагрев двигателя пойдет

(n0 - n)/n0 * P1 ватт,

где P1 - мощность, потребляемая от сети. Остальная мощность идет на выполнение механической работы.

То есть, как видишь, уже при просадке оборотов на 20% из-за нагрузки двигатель нехило так греться начнет, чем больше мощность, тем это критичнее и ощутимее.

То есть, если тебя устраивает просадка скорости до ~10% от заданной, можно особо не париться. Если есть контроль тока, можно элементарно подбавлять напряжения при росте тока и все проблемы, будет обороты держать весьма стабильно. Но если требуется реально высокая точность - доли процента, нужен энкодер.

Объясни лучше, почему ты считаешь, что движок нужно выключать в нуле, а не включать. Ведь, по идее, если ты его в нуле включаешь, а потом сбрасываешь напругу в нужный момент половинки синусоиды, у тебя в сети будет лишь сравнительно небольшой скачок в «+» (ЭДС самоиндукции глушим диодами, тиристорами и т.п.). Если же его включить в нужный момент, а вырубить в нуле, то во время включения пойдет хорошая просадка в "-" (т.к. фактически ты кратковременно сделаешь КЗ), что вызовет намного худшие шумы!

Суть в том, что симистор в этой схеме выключить принудительно невозможно (мы же о симисторной схеме). Он может выключится только сам, когда ток через него станет равным нулю. Симистор - не полностью управляемый прибор. Открыть его управляющим импульсом можно, закрыть - нет.

Можно только схемой гашения с еще одним симистором, коммутирующим дросселем, конденсатором, что намного сложнее чем эта, и это уже из другой оперы. В настоящее время это имеет смысл при мощности под мегаватт только. В остальных случаях используется транзистор вместо симистора.

И вот если у нас транзисторный регулятор - открыть и закрыть транзистор мы можем когда угодно. В каком случае меньше помех? Да по барабану. Если транзистор открывается при напряжении не равном нулю, или закрывается при токе не равном нулю, как ты предлагаешь - будут нехилые помехи, причем во втором случае намного большие! Если нагрузка индуктивная, то есть движок, ток мгновенно все равно не нарастает, то есть включение при ненулевом напряжении не создает таких больших проблем, хотя нехило гадит тоже. А вот если ток резко прервать - вот тут будут настоящие помехи, вплоть до искр в вилках, сам такое делал и наблюдал феерверк.

Поэтому придумали симисторный регулятор с контролем нуля напряжения. Симистор включается, когда напряжение равно нулю - нет помех. Симистор выключается, когда ток равен нулю - нет помех. Красота. Но такой регулятор непригоден для управления двигателем, потому что дает дикие пульсации тока. Лучше всего для нагревателей, можно для диммера, но тоже может мерцать лампа неслабо.

Спасибо, понял.

Мне просто интересно, как можно сделать нормальное диммирование 2-3 киловаттных прожекторов, чтобы не было срача (стандартные «магазинные» диммерные модули жутко засирают эфир 100-герцовыми помехами, и никакое заземление или экранирование от этого не спасает; особенно страдают электрогитары, подключенные через гальванически развязанные примочки — они вообще как антенны работают!).

Единственный вариант, что приходит на ум — фигачить на частоте 40-50кГц, которую явно никто не слышит (здесь заодно и не нужно выдумывать с табулированием квадрата синусоиды), остается лишь ключи подходящие найти, которые на такой частоте не превратятся в печку из-за того, что войдут в линейный режим!

для твоего варианта только ШИМ. Я делал на одном транзисторе, который замыкал диодный мост между + и -. Мост последовательно в цепь. Знаю, способ с большими потерями, но у меня всё хорошо регулировалось. 100% мне не надо было.

Для работы на такой частоте, и выше можно посмотреть в сторону резонансного ШИМ преобразователя.

http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/micro/doc/46460/

По ссылке DC-DC преобразователь, но все же, просто как принцип.

Чуть позже нарисую, сейчас работа привалила и Рождество.

На мини-циркулярке и бормашинке точности удержания в пределах 10% более чем достаточно. Там на первое место выходят габариты девайса.

Насчет точности для шпинделя CNC не знаю, врать не буду. Подозреваю что в мелких хоббийных станках 10% тоже пофик.

детектор нуля

синусоида

двигатель постоянного тока

Лол. Впрочем, совет перед этим размыкать «ноль», оставляя двигатель постоянно на «фазе» (подключенным к +220В) не сильно лучше.

Тогда можно для начала без обратной связи по скорости.

Не понял что ты имеешь в виду. Регуляторов без удержания скорости навалом - обычный шим, с тиристором или транзистором на выходе. Стоит пару баксов. Диммер от лампочки, кнопка от дрели и т.п.

Если девайс не будет удерживать скорость в разумных рамках, то даже начинать бессмысленно.