Het DC MOTOR SPEED CONTROL-circuit is in de eerste plaats een op 555 IC gebaseerd PWM-circuit (Pulse Width Modulation) dat is ontwikkeld om variabele spanning over constante spanning te krijgen. De methode van PWM wordt hier uitgelegd. Overweeg een eenvoudig circuit zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Als de knop wordt ingedrukt als de figuur, dan zal de motor gaan draaien en zal deze in beweging zijn totdat de knop wordt ingedrukt. Dit persen is continu en wordt weergegeven in de eerste figuurgolf. Als, voor een geval, wordt overwogen dat de knop 8 ms wordt ingedrukt en gedurende 2 ms wordt geopend gedurende een cyclus van 10 ms, zal de motor in dit geval niet de volledige 9V batterijspanning ervaren omdat de knop slechts 8 ms wordt ingedrukt, dus de RMS-klemspanning over de motor zal ongeveer 7V zijn. Door deze verlaagde RMS-spanning zal de motor draaien maar met een lagere snelheid. Nu is de gemiddelde inschakeling over een periode van 10 ms = inschakeltijd / (inschakeltijd + uitschakeltijd), dit wordt de werkcyclus genoemd en is 80% (8 / (8 + 2)).
In het tweede en derde geval wordt de knop nog minder lang ingedrukt in vergelijking met het eerste geval. Hierdoor wordt de RMS-klemspanning op de motorklemmen nog verder verlaagd. Door deze verlaagde spanning neemt het motortoerental nog verder af. Deze afname van de snelheid met de inschakelduur vindt continu plaats tot een punt waarop de spanning van de motorklemmen niet voldoende zal zijn om de motor te laten draaien.
Hieruit kunnen we dus concluderen dat de PWM kan worden gebruikt om de motorsnelheid te variëren.
Voordat we verder gaan, moeten we de H-BRIDGE bespreken. Nu heeft dit circuit voornamelijk twee functies, ten eerste om een DC-motor aan te drijven met besturingssignalen met een laag vermogen en de andere is om de draairichting van de DC-motor te veranderen.
Figuur 1
Figuur 2
figuur 3
We weten allemaal dat voor een DC-motor, om de draairichting te veranderen, we de polariteiten van de voedingsspanning van de motor moeten veranderen. Dus om de polariteiten te veranderen gebruiken we de H-brug. Nu hebben we in bovenstaande figuur 1 vier schakelaars. Zoals getoond in figuur 2, zijn voor de motor om te draaien A1 en A2 gesloten. Hierdoor vloeit er van rechts naar links stroom door de motor, zoals weergegeven in 2 e deel van figuur 3. Bedenk nu dat de motor met de klok mee draait. Als nu de schakelaars A1 en A2 zijn geopend, zijn B1 en B2 gesloten. De stroom door de motor loopt van links naar rechts zoals weergegeven in 1 stdeel van figure3. Deze stroomrichting is tegengesteld aan de eerste en dus zien we een tegengestelde potentiaal op de motorklem met de eerste, dus de motor draait tegen de klok in. Dit is hoe een H-BRIDGE werkt. Motoren met laag vermogen kunnen echter worden aangedreven door een H-BRIDGE IC L293D.
L293D is een H-BRIDGE IC die is ontworpen voor het aandrijven van DC-motoren met laag vermogen en wordt weergegeven in de afbeelding. Dit IC bestaat uit twee h-bruggen en kan dus twee gelijkstroommotoren aandrijven. Dit IC kan dus worden gebruikt om robotmotoren aan te drijven op basis van de signalen van de microcontroller.
Zoals eerder besproken, heeft dit IC de mogelijkheid om de draairichting van de DC-motor te veranderen. Dit wordt bereikt door de spanningsniveaus op INPUT1 en INPUT2 te regelen.
|
Pin inschakelen |
Invoerpen 1 |
Invoerpin 2 |
Motor richting |
|
Hoog |
Laag |
Hoog |
Rechts afslaan |
|
Hoog |
Hoog |
Laag |
Sla linksaf |
|
Hoog |
Laag |
Laag |
Hou op |
|
Hoog |
Hoog |
Hoog |
Hou op |
Dus zoals getoond in de bovenstaande afbeelding, moet voor rotatie met de klok mee 2A hoog zijn en 1A laag. Evenzo moet voor linksom 1A hoog zijn en 2A laag.
Circuit componenten
- + 9v voeding
- Kleine gelijkstroommotor
- 555 Timer IC
- 1K, 100R weerstanden
- L293D IC
- 100K -220K preset of pot
- IN4148 of IN4047 x 2
- 10nF of 22nF condensator
- Schakelaar
Schakelschema
Het circuit is verbonden in een breadboard volgens het hierboven getoonde DC-motortoerentalregelingsschema. De pot hier wordt gebruikt om de snelheid van de motor aan te passen. De schakelaar is om de draairichting van de motor te veranderen. De condensator mag hier geen vaste waarde hebben; de gebruiker kan ermee experimenteren voor een goede.
Werken
Wanneer stroom wordt geleverd, genereert 555 TIMER een PWM-signaal met een duty-ratio op basis van de potweerstandsverhouding. Vanwege de pot en het diodepaar, moet hier de condensator (die de uitgang triggert) opladen en ontladen via een andere set weerstanden en daarom heeft de condensator een andere tijd nodig om op te laden en te ontladen. Aangezien de output hoog zal zijn wanneer de condensator wordt opgeladen en laag wanneer de condensator aan het ontladen is, krijgen we een verschil in hoge output en lage output tijden, en dus de PWM.
Deze PWM-timer wordt naar de signaalpen van de L239D h-bridge gevoerd om de DC-motor aan te drijven. Met de variërende PWM-verhouding krijgen we een variërende RMS-klemspanning en dus de snelheid. Om de draairichting te veranderen is de PWM van de timer verbonden met de tweede signaalpen.