วงจรDC MOTOR SPEED CONTROLเป็นวงจร PWM (Pulse Width Modulation) ที่ใช้ IC 555 ซึ่งพัฒนาขึ้นเพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าแปรผันเหนือแรงดันไฟฟ้าคงที่ วิธีการของ PWM มีคำอธิบายที่นี่ พิจารณาวงจรง่ายๆดังแสดงในรูปด้านล่าง
หากกดปุ่มถ้าเป็นไปตามรูปมอเตอร์จะเริ่มหมุนและจะเคลื่อนไหวจนกว่าจะกดปุ่ม การกดนี้เป็นไปอย่างต่อเนื่องและแสดงในรูปคลื่นลูกแรก หากในกรณีนี้ให้กดปุ่มพิจารณาเป็นเวลา 8ms และเปิดเป็นเวลา 2ms ในรอบ 10ms ในระหว่างกรณีนี้มอเตอร์จะไม่ได้รับแรงดันไฟฟ้าแบตเตอรี่ 9V ที่สมบูรณ์เนื่องจากกดปุ่มเพียง 8ms ดังนั้นแรงดันขั้ว RMS มอเตอร์จะอยู่ที่ประมาณ 7V เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า RMS ที่ลดลงนี้มอเตอร์จะหมุน แต่ด้วยความเร็วที่ลดลง ตอนนี้เปิดเฉลี่ยในช่วง 10ms = เวลาเปิดเครื่อง / (เวลาเปิดเครื่อง + เวลาปิดเครื่อง) เรียกว่ารอบการทำงานและเท่ากับ 80% (8 / (8 + 2))
ในกรณีที่สองและสามปุ่มจะถูกกดใช้เวลาน้อยกว่าเมื่อเทียบกับกรณีแรก ด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าขั้ว RMS ที่ขั้วมอเตอร์จึงลดลงไปอีก เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงความเร็วของมอเตอร์จึงลดลงไปอีก การลดลงของความเร็วในรอบการทำงานนี้จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องจนถึงจุดหนึ่งซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วมอเตอร์จะไม่เพียงพอที่จะหมุนมอเตอร์
ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่า PWM สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความเร็วมอเตอร์ได้
ก่อนที่จะดำเนินการต่อไปเราต้องหารือเกี่ยวกับ H-BRIDGE ตอนนี้วงจรนี้มีหน้าที่หลักสองประการประการแรกคือการขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงจากสัญญาณควบคุมพลังงานต่ำและอีกประการหนึ่งคือการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์กระแสตรง
รูปที่ 1
รูปที่ 2
รูปที่ 3
เราทุกคนรู้ดีว่าสำหรับมอเตอร์กระแสตรงในการเปลี่ยนทิศทางการหมุนเราจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ ดังนั้นในการเปลี่ยนขั้วเราใช้สะพาน H ตอนนี้ในรูปที่ 1 ด้านบนเรามีสวิตช์สี่ตัว ดังแสดงในรูปที่ 2 สำหรับมอเตอร์ที่หมุน A1 และ A2 จะปิด ด้วยเหตุนี้การไหลของกระแสผ่านยนต์จากขวาไปซ้ายตามที่แสดงใน 2 ครั้งส่วนหนึ่งของ figure3 สำหรับตอนนี้ให้พิจารณาว่ามอเตอร์หมุนตามทิศทางตามเข็มนาฬิกา ตอนนี้ถ้าสวิตช์ A1 และ A2 เปิดอยู่ B1 และ B2 จะปิด กระแสไฟฟ้าผ่านมอเตอร์ไหลจากซ้ายไปขวาดังแสดงใน 1 stส่วนหนึ่งของรูปที่ 3 ทิศทางของการไหลของกระแสนี้ตรงข้ามกับทิศทางแรกดังนั้นเราจึงเห็นศักยภาพตรงกันข้ามที่ขั้วมอเตอร์กับทิศทางแรกดังนั้นมอเตอร์จึงหมุนนาฬิกาป้องกันอย่างชาญฉลาด นี่คือวิธีการทำงานของ H-BRIDGE อย่างไรก็ตามมอเตอร์กำลังต่ำสามารถขับเคลื่อนด้วย H-BRIDGE IC L293D
L293D เป็นH-BRIDGE IC ที่ออกแบบมาสำหรับการขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงที่ใช้พลังงานต่ำและแสดงในรูป IC นี้ประกอบด้วยสะพาน h สองตัวดังนั้นจึงสามารถขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรงได้สองตัว ดังนั้นจึงสามารถใช้ IC นี้เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ของหุ่นยนต์จากสัญญาณของไมโครคอนโทรลเลอร์
ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ IC มีความสามารถในการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์กระแสตรง ทำได้โดยการควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้าที่ INPUT1 และ INPUT2
|
เปิดใช้งาน PIN |
ขาเข้า 1 |
ขาเข้า 2 |
ทิศทางมอเตอร์ |
|
สูง |
ต่ำ |
สูง |
เลี้ยวขวา |
|
สูง |
สูง |
ต่ำ |
เลี้ยวซ้าย |
|
สูง |
ต่ำ |
ต่ำ |
หยุด |
|
สูง |
สูง |
สูง |
หยุด |
ดังที่แสดงในรูปด้านบนสำหรับการหมุนตามเข็มนาฬิกา 2A ควรสูงและ 1A ควรต่ำ ในทำนองเดียวกันสำหรับ 1A ทวนเข็มนาฬิกาควรสูงและ 2A ควรต่ำ
ส่วนประกอบของวงจร
- + แหล่งจ่ายไฟ 9v
- มอเตอร์กระแสตรงขนาดเล็ก
- 555 ตัวจับเวลา IC
- ตัวต้านทาน 1K, 100R
- L293D IC
- 100K -220K ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าหรือหม้อ
- IN4148 หรือ IN4047 x 2
- ตัวเก็บประจุ 10nF หรือ 22nF
- สวิตซ์
แผนภูมิวงจรรวม
วงจรเชื่อมต่ออยู่ในเขียงหั่นขนมตามแผนภาพวงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์กระแสตรงที่แสดงด้านบน หม้อที่นี่ใช้สำหรับปรับความเร็วของมอเตอร์ สวิตช์คือการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ตัวเก็บประจุที่นี่จะต้องไม่มีค่าคงที่ ผู้ใช้สามารถทดลองกับสิ่งที่ถูกต้อง
กำลังทำงาน
เมื่อจ่ายไฟ 555 TIMER จะสร้างสัญญาณ PWM โดยมีอัตราส่วนหน้าที่ตามอัตราส่วนความต้านทานของหม้อ เนื่องจากหม้อและคู่ไดโอดที่นี่ตัวเก็บประจุ (ซึ่งเรียกเอาท์พุท) ต้องชาร์จและคายประจุผ่านชุดความต้านทานที่แตกต่างกันและด้วยเหตุนี้ตัวเก็บประจุจึงใช้เวลาในการชาร์จและการคายประจุที่แตกต่างกัน เนื่องจากเอาต์พุตจะสูงเมื่อตัวเก็บประจุกำลังชาร์จและอยู่ในระดับต่ำเมื่อตัวเก็บประจุกำลังคายประจุเราจะได้รับความแตกต่างของเอาต์พุตสูงและเวลาเอาต์พุตต่ำและ PWM
PWM ของตัวจับเวลานี้ถูกป้อนเข้ากับขาสัญญาณของ L239D h-bridge เพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรง ด้วยอัตราส่วน PWM ที่แตกต่างกันเราจะได้รับแรงดันไฟฟ้าขั้ว RMS ที่แตกต่างกันและความเร็ว ในการเปลี่ยนทิศทางการหมุน PWM ของตัวจับเวลาจะเชื่อมต่อกับพินสัญญาณที่สอง