8-900-374-94-44
Иногда в быту возникает необходимость регулировать частоту вращения асинхронного двигателя. У меня например сломалось старенькое точило и решено было его осовременить и исправить недостатки: увеличить мощность и сделать регулировку оборотов, чтобы большие точильные круги не приводили к диким вибрациям.
Схема силовой части частотного преобразователя
Устройство состоит из:
Корректор коэффициента мощности. Он позволяет получить на выходе напряжение выше сетевого выпрямленного (соответственно выше мощность мотора), с более низким уровнем пульсаций и позволяет применить сетевой сглаживающий электролитический конденсатор меньшей величины, ККМ Вещь нужная, особенно для высоких мощностей, когда пиковые токи на электролитах достигают неприличных величин. Контроллер ккм работает в критическом режиме, соответственно можно применить полупроводники с не самыми лучшими характеристиками.
Дежурка: выдает два напряжения 15 вольт для питания ккм и модуля IGBT и 5 вольт для микроконтроллера.
Модуль IGBT самый дешевый с алиэкспресса что удалось найти (FNA41560), на мощность до 1500 Ватт, но это не точно. Модуль содержит 6 транзисторов с драйверами, датчик температуры, вывод аварии и цепи защиты от перегрузки.
Схема микроконтроллера
Модулем IGBT управляет STM8S105. Он умеет три комплиментарных вывода ШИМ с аппаратным дедтаймом. Индикация осуществляется TM1637, частота регулируется переменным резистором. Частота регулируется 2-100 Гц, зависимость V/F. Частота работы ШИМ 5 кгц. Логика программы очень проста: Таймер 1 управляет 3 комплиментарными каналами ШИМ, по сигналу от таймера 2 меняется заполнение ШИМ в 3 каналах по таблице синусов со сдвигом 120 градусов, соответственно регулируя частоту срабатывания таймера 2 регулируем частоту вращения двигателя. Между делом измеряется температура, вычисляется положение переменного резистора в выводится информация на индикатор.
Для надежного запуска pfc необходимо перемычкой подать 15 вольт с разъёмы Х1 на вывод 8 D1.
Ниже приведена осциллограмма выходных сигналов ШИМ микроконтроллера сглаженных rc фильтрами при частоте установки 50 Гц со сдвигом фаз 120 градусов.
Устройство реализовано на 4 печатных платах, чтобы поместить в распределительную коробку 120 на 80 мм.
На основной плате расположен сетевой выпрямитель с силовыми элементами ккм, модуль IGBT и колодки коммутации.
На следующих платах выполнен контроллер ккм
Дежурка
Схема микроконтроллера
Фото устройства в сборе
При включении и при крайнем положении переменного резистора на дисплей выводится температура, двигатель не работает.
Далее, поворачивая резистор, изменяется частота вращения двигателя от 1 герца до 100.
При повышении температуры более 40 градусов включается вентилятор. При дальнейшем повышении температуры отключается двигатель до момента остывания IGBT модуля.
Применение ккм позволила достичь коэффициента мощности 0,98 и снизить амплитуду потребляемого тока:
Осциллограмма входного тока с ккм и без, при одинаковой нагрузке
Пиковые значения потребляемого тока от сети заметно ниже и они повторяют форму сетевого напряжения.
Измерение коэффициента мощности с ккм и без, при одинаковой нагрузке(первый параметр — питающее сетевое напряжение, второй — потребляемый ток, третий -коэффициент мощности):
Во вложении исходник программы и печатных плат. В микроконтроллере достаточно места для модернизации (можно добавить реверс, торможение, реализовать работу аппаратного зуммера, подмешать в синус третью гармонику). Данный регулятор рассчитан на мощность около 200 Вт. При использовании на номинальной мощности на силовые полупроводники требуется установить небольшие радиаторы.
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| R1 | 1206 | 330k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R2 | 1206 | 330k | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R3 | 0805 | 75r | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R4, R11 | 1206 | 750K | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R5, R10, R8 | 2512 | 0. | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R6, R14 | 1206 | 750K | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R9 | NOT USE | 0805 | 0 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R12 | 0805 | 6.8K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R15 | 0805 | 100K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R17 | 0805 | 22K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R18 | 0805 | 0 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R19,21,22,29,30,31 | 0805 | 100R | 6 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R20 | 0805 | 470R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R24, R25 | 2512 | 0. 33R | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R26 | 0805 | 10.5K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R27 | 0805 | NOT USE | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R33 | 0805 | 3.3R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R34, R35 | 1206 | 75K | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R36, R37 | 0805 | 1M | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R39 | 0805 | 1K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R4 | 0805 | 470R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R41 | 1206 | 1K | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R42, R43 | 1206 | 4. 7R | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R44 | 0805 | 100R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| R16 | 0805 | 4.7R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| c1, C7 | FILM | 0.22UF | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C3 | 1206 | NOT USE | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C4 | 0805 | 1000P | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C5 | 1206 | 4. 7UF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C2.C24 | 68UF 400V | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| C10,11,19-22 | 0805 | 1000PF | 6 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C6,8,9 | 1210 | 10UF | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C14 | 0805 | 0.1UF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C15 | 0805 | 2.2UF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C16 | 0805 | 470PF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C17 | 0805 | 220PF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C18 | NOT USE | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| C13, C28 | 1206 | 0. 1UF 500V | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C29 | 1210 | 22UF 25V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C31 | 0805 | 0.15UF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C30, C32 | 1206 | 4.7UF 25V | 2 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C26, C33 | 1210 | 22UF 25V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C7 | 1210 | 4.7UF | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C23 | 0805 | 470PF 200V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| C25 | 1206 | 0. 01UF 630V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD2 | MOST | KBL 06 | 1 | В блокнот | |||
| VD5 | SOD323 | 16V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD4,3 | SOD323 | NOT USE | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD8 | SOD323 | BAS321 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD7,9,10 | STABILITRON | 25V | 3 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD1 | T0220 | ULTRAFAST 600V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD13 | SOD323 | BAS321 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD12 | 1A 600V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| VD11 | SMB | 100V 2A | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VD14 | SOD323 | 15V STABILITRON | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| VT1 | TO220 | P20NM60 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| D1 | SO8 | NCP1608 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
| D2 | DIP8 | OB2358 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| D3 | 1117S5. 0 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| U1 | FNA41560 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| L3 | 4.7UH | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| L1 | ETD29 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | |||
| TR1 | ТЕРМИСТОР | 10R | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| RU1 | ВАРИСТОР | 430V | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| U2 | SO4 | PC817 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| T1 | T1 | EFD15 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| LCD | LCD | TM1637 | 1 | Поиск в магазине Отрон | В блокнот | ||
| Добавить все | |||||||
Скачать список элементов (PDF)
С целью охраны окружающей среды везде вводятся правила, рекомендующие производителям электрооборудования выпускать продукцию, экономно расходующую электроэнергию.
Зачастую это достигается эффективным управлением скорости электродвигателя.
Частотник для трехфазного электродвигателя или частотный преобразователь имеет множество наименований: инвертор, преобразователь частоты переменного тока, частотно регулируемый привод. На сегодняшний день частотники производят многие фирмы, но есть немало энтузиастов, создающих преобразователи своими руками.
Инвертор управляет скоростью вращения асинхронных электродвигателей, т. е. двигателей, преобразующих энергию электрическую в механическую. Полученное вращение приводными устройствами трансформируется в другой вид движения. Это очень удобно и благодаря этому асинхронные электродвигатели приобрели большую популярность во всех областях человеческой жизни.
Важно отметить, что скорость вращения могут регулировать и другие устройства, но все они имеют множество недостатков:
Многим известно, что использование частотных преобразователей для регулировки скорости является самым эффективным методом. Это устройство обеспечивает плавный пуск и остановку, а также осуществляет контроль всех процессов, которые происходят в двигателе. Риск возникновения аварийных ситуаций, при использовании преобразователя частоты, крайне незначителен.
Для обеспечения плавной регулировки и быстродействия разработана специальная схема частотного преобразователя. Его использование в значительной мере увеличивает время непрерывной работы трехфазного двигателя и экономит электроэнергию. Преобразователь позволяет довести КПД до 98%. Это достигается увеличением частоты коммутации. Механические регуляторы на такое не способны.
Первоначально он изменяет поступающее из сети напряжение. Затем из преобразованного напряжения формирует трехфазное, необходимой амплитуды и частоты, которое подается на электродвигатель.
Диапазон регулировки достаточно широкий.
Есть возможность крутить ротор двигателя и в обратном направлении. Во избежание его поломки необходимо учитывать паспортные данные, где указаны максимально допустимые обороты и мощность в кВт.
Ниже представлена схема преобразователя частоты.
Он состоит из 3 преобразующих звеньев:
Частотники различают по видам управления:
При первом режиме подлежит управлению магнитное поле статора. В случае векторного режима управления учитывается взаимодействие магнитных полей ротора и статора, оптимизируется момент вращения при работе на разной скорости.
Это является главным различием двух режимов.
Кроме этого, векторный способ более точен, эффективен. Однако в обслуживании — более затратен. Рассчитан он на специалистов с большим багажом знаний и навыков. Скалярный способ проще. Он применим там, где параметры на выходе не требуют точной регулировки.
После приобретения инвертора по доступной цене возникает вопрос: как подключить его к двигателю своими руками? Прежде чем это сделать будет нелишним поставить обесточивающий автомат. В случае возникновения короткого замыкания хотя бы в одной фазе, вся система будет немедленно отключена.
Подключение преобразователя к электродвигателю можно осуществить по схемам «треугольник» и «звезда».
Если регулируемый привод однофазный, клеммы электродвигателя подключают по схеме «треугольник». В этом случае потерь мощности не происходит.
Максимальная мощность такого частотника 3 кВт.
Трехфазные инверторы более совершенны. Они получают питание от промышленных трехфазных сетей. Подключаются по схеме «звезда».
Чтобы ограничить пусковой ток и снизить пусковой момент во время запуска электродвигателя мощностью более 5 кВт используют вариант переключения «звезда-треугольник».
При пуске напряжения на статор используется вариант «звезда». Когда скорость двигателя станет номинальной, питание переключается на схему «треугольник». Но такой способ применяется там, где существует возможность подключения по обеим схемам.
Важно отметить, что в схеме «звезда-треугольник» резкие скачки токов неизбежны. В момент переключения на второй вариант скорость вращения резко снижается. Чтобы восстановить частоту оборотов, необходимо увеличить силу тока.
Наибольшей популярностью пользуются преобразователи для электродвигателей мощностью от 0,4 кВт до 7,5 кВт.
Наряду с выпуском промышленных инверторов многие изготавливают их своими руками. Особой сложности в этом нет. Такой частотник может преобразовать одну фазу в три. Электродвигатель с подобным преобразователем можно использовать в быту, тем более что мощность его не теряется.
Выпрямительный блок идет в схеме первым. Затем идут фильтрующие элементы, отсекающие переменную составляющую тока. Как правило, для изготовления таких инверторов используют IGBT-транзисторы. Цена всех составляющих частотника, изготовленного своими руками, намного меньше цены готового производственного изделия.
Частотники подобного типа пригодны для электродвигателей мощностью от 0,1 кВт до 0,75 кВт
Современные преобразователи производятся с использованием микроконтроллеров. Это намного расширило функциональные возможности инверторов в области алгоритмов управления и контроля за безопасностью работы.
Преобразователи с большим успехом применяют в следующих областях:
Цены источников бесперебойного питания напрямую зависят от наличия в нем частотника. Они становятся «проводниками» в будущее. Благодаря им, малая энергетика станет наиболее развитой отраслью экономики.
Представленная 3-х фазная схема ЧРП (, разработанная мной ) может использоваться для управления скоростью любого трехфазного коллекторного двигателя переменного тока или даже бесщеточного двигателя переменного тока.
Идея была предложена г-ном Томом
Предложенная 3-фазная схема ЧРП может универсально применяться для большинства 3-фазных двигателей переменного тока, где эффективность регулирования не слишком критична.
Его можно специально использовать для управления скоростью асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в режиме разомкнутого контура и, возможно, также в режиме замкнутого контура, который будет обсуждаться в следующей части статьи.
Для разработки предлагаемой схемы 3-фазного частотно-регулируемого привода или частотно-регулируемого привода необходимы следующие основные этапы схемы:
Давайте узнаем подробности функционирования вышеперечисленных ступеней с помощью следующего пояснения:
Простую схему ШИМ-контроллера напряжения можно увидеть на диаграмме, приведенной ниже:
Я уже включил и объяснил работу вышеописанного каскада ШИМ-генератора, который в основном предназначен для генерирования переменного выходного сигнала ШИМ на контакте 3.
IC2 в ответ на потенциал, приложенный к контакту 5 той же IC.
Предустановка 1K, показанная на схеме, представляет собой ручку управления среднеквадратичным значением, которую можно соответствующим образом отрегулировать для получения требуемой пропорциональной величины выходного напряжения в форме ШИМ на выводе 3 IC2 для дальнейшей обработки. Это настроено для получения соответствующего выходного сигнала, который может быть эквивалентен сети 220 В или 120 В переменного тока RMS.
На следующей диаграмме ниже показана схема драйвера трехфазного Н-моста с одной микросхемой, использующая микросхему IRS2330.
Конструкция выглядит просто, так как большая часть сложностей решается встроенной в чипы сложной схемой.
Хорошо рассчитанный 3-фазный сигнал подается на входы HIN1/2/3 и LIN1/2/3 микросхемы через каскад генератора 3-фазного сигнала.
Выходы микросхемы IRS2330 интегрированы в мостовую сеть из 6 полевых МОП-транзисторов или БТИЗ, стоки которых соответствующим образом сконфигурированы с двигателем, которым необходимо управлять.
Затворы MOSFET/IGBT на нижней стороне объединены с выводом №3 IC2 обсуждавшегося выше каскада схемы генератора ШИМ для инициирования инжекции ШИМ в мостовой каскад MOSFET. Это регулирование в конечном итоге помогает двигателю набрать желаемую скорость в соответствии с настройками (с помощью предустановки 1 k на первой диаграмме).
На следующей диаграмме мы визуализируем необходимую схему трехфазного генератора сигналов.
Трехфазный генератор построен на основе пары КМОП-чипов CD4035 и CD4009.который генерирует точно рассчитанные 3-фазные сигналы на показанных выводах.
Частота 3-х фазных сигналов зависит от входных тактовых импульсов, которые должны быть в 6 раз больше предполагаемого 3-х фазного сигнала. Это означает, что если требуемая 3-фазная частота составляет 50 Гц, входная тактовая частота должна быть 50 x 6 = 300 Гц.
Это также означает, что вышеуказанные часы могут быть изменены для изменения эффективной частоты драйвера IC, которая, в свою очередь, будет отвечать за изменение рабочей частоты двигателя.
Однако, поскольку указанное выше изменение частоты должно быть автоматическим в ответ на изменяющееся напряжение, необходим преобразователь напряжения в частоту. На следующем этапе обсуждается простая схема точного преобразователя напряжения в частоту для требуемой реализации.
Как правило, в асинхронных двигателях для поддержания оптимальной эффективности скорости и крутящего момента необходимо контролировать скорость скольжения или скорость ротора, что, в свою очередь, становится возможным путем поддержания постоянное отношение В/Гц. Поскольку магнитный поток статора всегда постоянен независимо от входной частоты питания, скорость вращения ротора становится легко управляемой за счет поддержания постоянного отношения В/Гц.
В режиме разомкнутого контура это можно сделать грубо, поддерживая заданное отношение В/Гц и применяя его вручную. Например, на первой диаграмме это можно сделать, соответствующим образом отрегулировав R1 и пресет 1K.
R1 определяет частоту, а 1K регулирует среднеквадратичное значение выходного сигнала, поэтому, соответствующим образом настроив два параметра, мы можем вручную установить требуемое количество В/Гц.
Однако, чтобы получить относительно точное управление крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя, мы должны реализовать стратегию замкнутого контура, в которой данные о скорости скольжения необходимо подавать в схему обработки для автоматической регулировки отношения В/Гц, чтобы что это значение всегда остается близким к постоянному.
Первую диаграмму на этой странице можно соответствующим образом изменить для проектирования автоматического регулирования В/Гц с замкнутым контуром, как показано ниже:
На приведенном выше рисунке потенциал на выводе №5 микросхемы IC2 определяет ширина SPWM, который генерируется на выводе № 3 той же микросхемы. SPWM генерируются путем сравнения выборки пульсаций сети 12 В на выводе № 5 с треугольной волной на выводе № 7 IC2, и они подаются на МОП-транзисторы на стороне низкого напряжения для управления двигателем.
Первоначально этот SPWM устанавливается на некоторый отрегулированный уровень (с использованием 1K perset), который запускает затворы IGBT нижней стороны трехфазного моста для инициирования движения ротора на заданном уровне номинальной скорости.
Как только ротор ротора начинает вращаться, подключенный тахометр с механизмом ротора вызывает пропорциональное увеличение напряжения на выводе № 5 IC2, что пропорционально приводит к расширению ШИМ, вызывая большее напряжение на катушках статора мотор. Это приводит к дальнейшему увеличению скорости вращения ротора, вызывая повышение напряжения на выводе № 5 IC2, и это продолжается до тех пор, пока эквивалентное напряжение SPWM больше не может увеличиваться, и синхронизация ротора статора не достигает устойчивого состояния.
Вышеупомянутая процедура саморегулируется в течение всего периода эксплуатации двигателя.
Простую конструкцию тахометра можно увидеть на следующей схеме, ее можно интегрировать с роторным механизмом, чтобы частота вращения могла питать основание BC547.
Здесь данные о скорости вращения ротора собираются с датчика Холла или сети ИК-светодиодов/датчиков и передаются на базу T1.
T1 колеблется на этой частоте и активирует схему тахометра, выполненную путем соответствующей настройки моностабильной схемы IC 555.
Выходной сигнал вышеуказанного тахометра изменяется пропорционально входной частоте на базе T1.
По мере увеличения частоты напряжение на крайнем правом выходе D3 также растет, и наоборот, что помогает поддерживать отношение В/Гц на относительно постоянном уровне.
Скорость двигателя при постоянном V/F может быть достигнута путем изменения входной частоты на тактовом входе IC 4035. Этого можно добиться путем подачи переменной частоты от нестабильной схемы IC 555 или любой другой стандартная нестабильная схема на тактовый вход IC 4035.
Изменение частоты эффективно изменяет рабочую частоту двигателя, что соответственно снижает скорость скольжения.
Это определяется тахометром, и тахометр пропорционально снижает потенциал на выводе № 5 микросхемы IC2, что, в свою очередь, пропорционально снижает содержание SPWM в двигателе, и, следовательно, напряжение двигателя снижается, обеспечивая изменение скорости двигателя с правильное требуемое отношение V/F.
В приведенной выше схеме преобразователя напряжения в частоту используется микросхема IC 4060, и на ее частотно-зависимое сопротивление влияет сборка светодиодов/резонаторов для необходимых преобразований.
Узел LED/LDR запечатан внутри светонепроницаемой коробки, а LDR расположен на частотно-зависимом резисторе IC 1M.
Поскольку характеристика LDR/LDR достаточно линейна, изменяющаяся освещенность светодиода на LDR генерирует пропорционально изменяющуюся (увеличивающуюся или уменьшающуюся) частоту на выводе 3 микросхемы.
FSD или диапазон В/Гц ступени можно установить, соответствующим образом установив резистор 1 МОм или даже значение C1.
Светодиод питается от напряжения и загорается через ШИМ от первой ступени схемы ШИМ. Это означает, что по мере изменения ШИМ освещение светодиода также будет меняться, что, в свою очередь, приведет к пропорциональному увеличению или уменьшению частоты на выводе 3 IC 4060 на приведенной выше диаграмме.
Эта переменная частота от IC 4060 теперь просто должна быть интегрирована с тактовым входом 3-фазного генератора IC CD4035.
Вышеуказанные этапы являются основными составляющими для создания 3-фазной схемы частотно-регулируемого привода.
Теперь важно обсудить шину постоянного тока, необходимую для питания контроллеров двигателей с БТИЗ, и процедуры настройки всей конструкции.
ШИНА постоянного тока, подключенная к шинам H-моста IGBT, может быть получена путем выпрямления доступного трехфазного сетевого входа с использованием следующей конфигурации схемы. Рельсы IGBT DC BUS подключаются к точкам, обозначенным как «нагрузка»
Для однофазного источника выпрямление может быть реализовано с использованием стандартной конфигурации сети с 4 диодными мостами.
Как настроить предлагаемую трехфазную схему частотно-регулируемого приводаЭто можно сделать в соответствии со следующими инструкциями:
После подачи напряжения звена постоянного тока на IGBT (без подключенного двигателя) отрегулируйте предустановку PWM 1k до достижения напряжение на шинах становится равным предполагаемому напряжению двигателя.
Затем отрегулируйте предустановку IC 4060 1M, чтобы настроить любой из входов IC IRS2330 на требуемый правильный уровень частоты в соответствии с заданными характеристиками двигателя.
После завершения вышеописанных процедур указанный двигатель может быть подключен и снабжен различными уровнями напряжения, параметром В/Гц и подтвержден для автоматических операций В/Гц на подключенном двигателе.
You are here: Home / Meters and Testers / 3 Описание схем преобразователя частоты в напряжение
Поиск на этом сайте0005
Как следует из названия, преобразователи частоты в напряжение — это устройства, которые преобразуют переменную входную частоту в соответствующие переменные уровни выходного напряжения.
Здесь мы изучаем три простых, но продвинутых проекта с использованием IC 4151, IC VFC32 и IC LM2907.
Эта схема преобразователя напряжения частоты с использованием IC 4151 характеризуется высоким коэффициентом линейного преобразования.
С указанными номиналами деталей можно ожидать, что коэффициент преобразования схемы будет около 1 В/кГц.
Когда на входе используется постоянное напряжение с частотой 0 Гц, на выходе генерируется соответствующее напряжение 0 В. Коэффициент преобразования на выходе никогда не зависит от рабочего цикла входной квадратичной частоты.
Но, если на вход подается синусоидальная частота, то в этой ситуации сигнал должен быть пропущен через триггер Шмитта перед подачей на вход IC 4151.
Если вас интересует другой коэффициент конверсии, вы можете рассчитать его по следующей формуле:
В(выход) / f(вход) = R3 x R7 x C2 / 0,486(R4 + P1) x [В/Гц]
T1 = 1,1 x R3 x C2
Цепь может быть подключена даже к выходу преобразователя напряжения в частоту и используется как способ передачи сигналов постоянного тока через удлиненное кабельное соединение без проблем, связанных с сопротивлением кабеля, ослабляющим сигнал.
В предыдущем посте объяснялась простая однокристальная схема преобразователя напряжения в частоту с использованием микросхемы VFC32, здесь мы узнаем, как та же микросхема может использоваться для достижения схемы преобразователя частоты, противоположной частоте, в напряжение.
На приведенном ниже рисунке показана другая стандартная конфигурация VFC32, которая позволяет ему работать в качестве схемы преобразователя частоты в напряжение.
Входной каскад, образованный емкостной цепью C3, R6 и R7, делает вход компаратора совместимым со всеми логическими триггерами 5 В. Компаратор, в свою очередь, переключает соответствующий однократный каскад при каждом спадающем фронте входных импульсов частоты.
Пороговый опорный вход, установленный для компаратора детектора, составляет около –0,7 В. В случае, когда частотные входы могут быть ниже 5 В, цепь делителя потенциала R6/R7 может быть соответствующим образом отрегулирована для изменения опорного уровня и обеспечения надлежащего обнаружения частотных входов низкого уровня операционным усилителем.
Как показано на графике в предыдущей статье, значение C1 может быть выбрано в зависимости от диапазона полной шкалы триггеров частотного входа.
C2 отвечает за фильтрацию и сглаживание формы выходного напряжения, большие значения C2 помогают добиться лучшего контроля над пульсациями напряжения на генерируемом выходе, но реакция на быстро меняющиеся входные частоты вялая, тогда как меньшие значения C2 вызывают плохую фильтрацию но предлагают быстрый отклик и регулировку с быстро меняющимися входными частотами.
Значение R1 может быть изменено для достижения индивидуального диапазона выходного напряжения отклонения полной шкалы относительно заданного диапазона входной частоты полной шкалы.
Основная работа предлагаемой схемы преобразователя частоты в напряжение основана на теории заряда и баланса. Частота входного сигнала рассчитывается в соответствии с выражением V)(in)/R1, и это значение обрабатывается соответствующим операционным усилителем IC путем интегрирования с помощью C2. Результат этого интегрирования приводит к падающему выходному напряжению интегрирования линейного изменения.
Пока происходит вышеописанное, срабатывает последующая однократная ступень, соединяющая опорный ток 1 мА с входом интегратора в ходе однократной операции.
Это, в свою очередь, переворачивает отклик рампы выхода и заставляет ее подниматься вверх, это продолжается до тех пор, пока включен однократный импульс, и как только его период истекает, рампа снова вынуждена изменить свое направление и заставляет вернуться к исходному значению.
нисходящий падающий узор.
Описанный выше процесс колебательного отклика обеспечивает устойчивый баланс заряда (средний ток) тока входного сигнала и опорного тока, который решается с помощью следующего уравнения:
I(in) = IR (ср.)
V(in ) / R1 = fo tos
(1 мА)
Где fo — частота на выходе, — период однократного импульса = 7500 C1 (Фрарад)
цикл на полном диапазоне выходных частот. Для FSD, которые могут быть выше 200 кГц, рекомендуемые значения будут генерировать рабочий цикл около 50%.
Наилучшая возможная область применения описанной выше схемы преобразователя частоты в напряжение — там, где требуется преобразование данных о частоте в данные о напряжении.
Например, эту схему можно использовать в тахометрах и для измерения скорости двигателей в диапазонах напряжения.
Таким образом, эту схему можно использовать для изготовления простых спидометров для двухколесных транспортных средств, включая велосипеды и т.
д.
Обсуждаемую ИС можно также использовать для создания простых, недорогих, но точных частотомеров в домашних условиях, используя вольтметры для считывания выходного преобразования.
Это еще одна превосходная серия ИС, которую можно использовать для множества различных схемных приложений. По сути, это преобразователь частоты в напряжение (тахометр) со многими интересными функциями. Давайте узнаем больше.
Основные характеристики интегральных схем LM2907 и LM2917 подчеркнуты следующим образом:
Детали выводов различных доступных корпусов микросхем LM2907 и LM2917 можно увидеть на приведенных ниже изображениях:
Основными областями применения этой микросхемы являются: скорость или скорость движущегося элемента
Этот чип особенно полезен в автомобильной промышленности, как указано в разделе:
(имеются в виду номинальные значения, которые не должны превышаться для ИС)
Коэффициент усиления по напряжению = 200 В/мВ
Выходной стоковой ток = от 40 до 50 мА
Отличительные особенности и преимущества этой ИС 9000 5
Другой простой преобразователь частоты в напряжение можно увидеть на приведенной выше принципиальной схеме с использованием одной микросхемы LM331.
Здесь V out можно рассчитать, используя следующие расчеты:
V out = f IN x (R L /R S ) x (1,9 V ) x (1.1R t C t )
Для получения дополнительной информации вы можете обратиться к этой статье
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.