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Phasoregulator de motor aislado

El regulador de velocidad del motor se puede conectar al microcontrolador de una manera simple y segura, con aislamiento galvánico en el optoacoplador. El regulador de fase le permite controlar la potencia de un motor de CA, por ejemplo, en herramientas eléctricas. Entrada de voltaje PWM para entrada de control 0 … + 5la. también, el esquema proporciona control del motor “a mano” (sin microcontrolador), girando la perilla del potenciómetro.Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

Cuando necesita controlar la velocidad de rotación de un motor de CA universal, Hay un problema. La mayoría de los controladores, diseñado para este propósito, alimentado directamente desde la red 220 la. En la mayoría de los casos, esta solución excluye la posibilidad de conexión directa del circuito de control al microcontrolador de control.. El controlador presentado tiene un aislamiento galvánico simple en un optoacoplador, es decir, su conexión al microcontrolador es segura. Más allá del control PWM, También se puede controlar manualmente con un potenciómetro convencional (1 k). En este último caso, solo se requiere el voltaje de la "parte primaria de bajo voltaje" de la fuente de voltaje estabilizado 5 la, por supuesto, aislado galvánicamente de un transformador de los circuitos de red 230 la. A pesar de la falta de una entrada de tacómetro, permitiéndole implementar un sistema de retroalimentación de circuito cerrado, proporcionando una mayor independencia de rotación de la carga del motor, el circuito es útil para la gestión de herramientas eléctricas digitales basadas en microprocesadores.

Descripción del circuito

Para controlar la velocidad de rotación de los motores de CA, se utiliza el método de control de fase.. Elemento ejecutivo, triac, se abre durante medio período de voltaje en la red. El triac se cierra automáticamente., cuando la corriente que fluye a través de ella disminuye por debajo de la corriente de retención. Cuanto antes se abra el triac después, cómo la tensión de red pasa por cero (durante la operación de pulso, la corriente de carga debe exceder el valor de corriente de mantenimiento del triac), cuanto más potencia se aplicará a la carga. El momento de abrir el triac determina el voltaje y la corriente efectiva en la carga., es decir, poder, como se muestra en la figura 1.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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la figura 2 se muestra el diagrama del dispositivo.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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Controlador de fase usado - Chip U2 (U2008B) tiene características funcionales, que solucionan la mayoría de los problemas, que ocurre al arrancar el motor usando un triac. El chip U2008B se alimenta directamente del circuito de 220 V a través de los elementos R2 y D1. El estabilizador interno establece la tensión de alimentación -VS (5) aproximadamente en -14 En piernas relativamente GND (4), conectado a la red. El suministro de voltaje negativo al circuito debería mejorar las condiciones., control triac, es decir, aumentar la velocidad de obturación, cuando es impulsado por impulsos negativos. En el U2008B, la función de control de fase de potencia consiste en cargar sincrónicamente el condensador C5. Después de pasar por cero de la red eléctrica, el condensador descargado se carga desde la fuente por la corriente, resistencia definida, conectado entre –VS (5) y salida RCA (6). La sincronización con la señal de tensión de red es proporcionada por la salida VSYNC (7), conectado a través de R5 al poste de red. El voltaje que aumenta linealmente en C5 se compara con el voltaje de CTRL (3). Cuando se supera el umbral de voltaje, el condensador C5 se descarga rápidamente, y el microcircuito está listo para generar un pulso desencadenante triac. Sin embargo él verifica, es un triac, trabajado en el medio ciclo anterior, todavía conduce corriente (debido a un cambio en la corriente en relación con el voltaje, que puede ocurrir en la carga). Si el triac está abierto, entonces el microcircuito deja de generar un pulso al electrodo de control, hasta que se apaga. La sincronización con la forma de onda de la corriente en la carga inductiva evita la "pérdida de semiciclos". El triac se abre entre sí la mitad del período de voltaje. Otra mejora es la llamada condición de múltiples desencadenantes. Es un cheque, ¿Se abrió realmente el triac después del impulso desencadenante?. Es necesario, cuando por alguna razón la corriente después de iniciar el triac no alcanza un valor, conducción, por ejemplo, pinceles borrados o impulso disparador aparecieron en el momento, cuando la tensión de red pasa por cero, y durante la duración del pulso, el valor actual, fluyendo a través del triac, fue insuficiente para su "ignición". Pierna fuera (8) responsable de ejecutar el triac, control de su estado y sincronización actual.

Casos, caracterizado por la corriente de carga del condensador (I1, I2) y voltaje umbral del comparador (U1, U2), se muestra en la foto. 3.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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Ángulo triac (A'1, A'2) en ambos casos lo mismo. así, El ajuste del ángulo de polarización se puede hacer de dos maneras.. Con voltaje constante en el pin CTRL (3) el ángulo de disparo se puede ajustar por el valor de la corriente de carga del condensador, es decir, cambiando la constante de carga del condensador C5. Y viceversa, el ajuste se puede hacer usando voltaje en el pin CTRL (3) a corriente de carga constante. Voltaje, determinar el ángulo de apertura del triac, rangos desde -1 la (ángulo mínimo, velocidad máxima del motor) para -9 la (ángulo máximo, velocidad mínima del motor). decisión, adoptado por el fabricante del chip, consiste en simplificar la configuración del circuito en el arranque al eliminar la elección exacta de las resistencias del divisor de control, conectado al pin CTRL (3). Rango de resistencia, determinar la corriente de carga del condensador, estrechamente relacionado con su capacidad y puede leerse en el gráfico de la hoja de datos. En cambio, la capacitancia del capacitor determina el ancho del pulso de disparo.. Una característica útil de este controlador U2 es la corrección de la carga actual, que consiste en mantener una velocidad determinada del motor cuando cambia la carga. Mayor carga del motor, cuanto mayor es la caída de voltaje a través de la resistencia de medición R10, conectado al pie LCS (1) U2. Este voltaje afecta el ángulo de apertura del triac. Si la carga aumenta, Triac funcionará un poco antes, aumento de corriente y voltaje en el motor, mantener una velocidad constante fija en un cierto rango. Además de sincronizar con la señal de tensión de red, VSYNC (7) tiene la función de detectar cambios de voltaje en la red. Información de voltaje de red – esto es actual, fluyendo a través de R5, que se usa para corregir el voltaje del motor. Al igual que con la corrección actual, puedes mantener una velocidad constante dada del motor (por supuesto, en un cierto rango), esta vez al cambiar la tensión de red. La corriente y el voltaje se corrigen usando el pie CTRL. (3), como se muestra en la figura 4.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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El voltaje en él está determinado no solo por el divisor R7, R14. La salida es tanto de entrada como de salida., de donde puede fluir la corriente, circuitos de corrección de voltaje y corriente dependientes del estado, descrito arriba. Actual, fluyendo desde la terminal, causando caída de voltaje a través de la resistencia variable P2, provoca un aumento correspondiente en el voltaje en el terminal (determinado por R7, R14). Ajuste del valor de resistencia P2, puedes configurar los parámetros de corrección necesarios. La modificación del esquema básico es, para eliminar el potenciómetro, ajuste de voltaje A a CTRL, y reemplazarlo con el divisor R7, R14 B. El ángulo de conmutación se ajusta cambiando la corriente de carga del condensador C5, que está determinado "estáticamente" por las resistencias P1, R1. La conexión paralela de los optoacopladores de fototransistor U1 y R4 a estos elementos permite (dependiendo del grado de apertura del fototransistor U1) aumentar la corriente de carga C5, lo que lleva a un descubrimiento anterior del triac. El grado de contacto del elemento fototransistor U1 depende de la iluminación de su base., es decir, actual, fluyendo a través de la estructura de un optoacoplador U1. El resultado es un control de potencia de carga ópticamente aislado en todo el rango del ángulo de conmutación del triac 180 … ≈0 °.

Control de voltaje de J1 (1) en el rango 0 … + 5 B se alimenta a un filtro de paso bajo, que consta de los elementos R9 y C2. El filtro proporciona control de la velocidad del motor usando PWM, por ejemplo, en caso de control por microcontrolador. El voltaje del filtro determina las corrientes., que fluye a través de ramas en los transistores T1 y T2. Caída de voltaje en P3, causado por el flujo de corriente de control, provoca un aumento de voltaje en base a T2 y su "circuito", entonces la caída de voltaje, causado por R12, igual a voltaje en P3. T2 controlado de esta manera es la fuente de corriente para el optoacoplador LED U1. Radio actual, fluyendo en estas ramas, es una consecuencia de la relación del valor de la resistencia "emisora" P3 y R12. sin embargo, no es permanente. Mediciones prácticas de la velocidad del rotor de un motor conectado dependiendo de un voltaje de control que aumenta linealmente (LED de corriente del elemento U1) mostró su no linealidad significativa. Aunque la introducción de la corrección de la forma de onda del software en el microcontrolador de control PWM no es un gran problema. Puedes usar elementos, características de control de linealización, que puede ser útil para el control de velocidad analógico (por ejemplo, potenciómetro lineal 1 k). Debe estar aislado galvánicamente de la parte de alto voltaje.. Para obtener un control de velocidad lineal satisfactorio con un valor de potenciómetro, excesivo 1 k, mediación de voltaje requerida. Para lograr el control de rotación lineal, la corriente a través del optoacoplador debe ser no lineal, creando una función, Función de rotación no lineal "inversa a la observada". Para obtener la función de corriente requerida del LED U1, se utilizó el método de aproximación lineal con dos secciones, implementado por los elementos R13 y DZ1, conectado en paralelo a R12. Estos elementos comienzan a conducir corriente., derivación R12 después de exceder el voltaje del diodo Zener DZ1 en él, cambiando la relación de la resistencia del emisor de ambas ramas del "espejo" actual. El método para obtener la función lineal resultante se muestra en la figura. 5.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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la figura 6 Se muestran patrones de rotación grabados para la popular amoladora recta Celma PRAa-3AEO con husillo descargado. La curva A es un gráfico de rotación con una señal PWM que aumenta linealmente sin linealización de cadena.. Después de agregar las cadenas, la función resultante es lineal (curva B) con suficiente aproximación en el circuito de control de velocidad sin retroalimentación. La deriva de temperatura del espejo actual junto con sus elementos asociados no se tiene en cuenta. La curva C ilustra la estabilidad de la rotación en el tiempo utilizando una señal de control PWM con un ciclo de trabajo., apropiado 20000 rpm. El papel de R3 es proporcionar la corriente de reposo del optoacoplador U1 a un voltaje de control 0 la. Inductor L1 ralentiza la acumulación de corriente en el diseño del triac inmediatamente después de abrir, prevenir el sobrecalentamiento. Hay espacio para el circuito de supresión C1 en la placa de circuito ensamblada, R8, Limitar la velocidad de respuesta del voltaje en el triac. El diodo bidireccional D2 está diseñado para proteger al triac de la sobretensión VDRM, causado por sobretensión en la carga.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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Montaje y puesta en servicio

En la figura se muestra una placa de circuito impreso de una sola capa de la muestra ensamblada. 7.

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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El orden de los componentes de soldadura en la placa de circuito de prueba es arbitrario. En el modelo de circuito, el valor de la derivación R10 se eligió para usar con la amoladora Celma PRAa3AEO. Para un tipo diferente de motor, es posible que deba seleccionar su valor como, para que la caída de tensión no supere ± 250 mV a la carga máxima esperada del motor en funcionamiento. El dispositivo debe ponerse en funcionamiento y calibrarse después de conectar la carga. (motor), + 5 En tensión primaria y 220 En tensión alterna. Debido a la tensión, peligroso para la vida y la salud, se debe tener especial cuidado (trabajo con una mano). Los menores solo deben iniciar el sistema bajo la supervisión de adultos calificados..

El potenciómetro P2 debe establecer el rango de corrección de corriente requerido. (rango de velocidad constante con y sin carga). Cuando la entrada J1 (1) en cortocircuito a tierra P1, establecer la velocidad mínima del motor. entonces, conectando la entrada J1 (1) + 5En P3, establecer la velocidad máxima del motor. Debería recordar, que las reglas son algo dependientes, y después de la corrección de un potenciómetro, se requiere la corrección de otros. Esto es especialmente cierto para los cambios de valor P2.. Estas son las únicas configuraciones de dispositivo necesarias.. Las diferencias en los valores de los elementos en las fotografías de los propuestos en el diagrama se deben a la ausencia de elementos con valores específicos durante el ensamblaje del prototipo..

Regulador de fase de motores de corriente alterna con aislamiento galvánico.

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En caso de control utilizando un microcontrolador, se recomienda encender y apagar el controlador, utilizando para este relé en la configuración de contactos NA con la capacidad de desconectar la bobina del relé de los circuitos de control del interruptor binario, por ejemplo, De acuerdo al dibujo 8. Esto lo protegerá de una situación peligrosa., por ejemplo, en caso de reemplazo triac, si falla debido a sobretensión. Triacs – estos son elementos "caprichosos", y es mejor darles enfriamiento forzado. Debido a la presencia de circuitos de tensión de red 220 Se recomienda colocar el tablero en una caja de plástico.. Si se utiliza una caja de metal, debe estar conectada a tierra..

Datos de

autor: Camille Kowalski

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