Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Всё об электрических исполнительных механизмах и системах управления ими.
Аватара пользователя
Автор темы
omich

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #11 omich » 04 мар 2018, 12:12

shonty писал(а):Источник цитаты Параллельно симистору (на выводы A1 и A2) рекомендуют ставить RC цепочку Rs=39Ом/0,5 Вт

Это снабберная цепочка, но вот зачем ее в эту схему вкрячивают, непонятно. Думаю, не все, что пишут в журналах надо принимать за истину. Хуже, конечно, не будет, но и пользы от нее тут ни какой. :pardon:

Аватара пользователя
shonty

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #12 shonty » 04 мар 2018, 12:20

Они аргументируют, что микросхема нетолерантна к неиндуктивной нагрузке. А при наладке (особенно с нагревателем) и эксплуатации с некоторыми движками такое случается. На скрине объяснение.

Аватара пользователя
shonty

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #13 shonty » 07 мар 2018, 20:45

С уважением к трудам omich-а и sergei_md (с форума http://forum.woodtools.ru), их наработки значительно помогли сэкономить время.

Добрался до конденсатора C3, что бы проверить диаграмму Ramp Control. Диаграмма полностью отрабатывает, на этом бы и всё, но если кому интересен полный отчёт о проделанной работе, то:

Допаял через джамперы 3,3uF и 2,2 uF:
Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - IMG_20180307_074143.jpg

1. Подключил C3 = 10uF.
Настроил дрель на минимальные (настройки на глазок). Замерил R2. 114k.
2. C3 = 3,3 + 2,2 = 5,5uF. Выставил резистором R2 примерно такие же низкие обороты. Замерил R2 = 196k. Пока настраивал, то сразу ощутил "растянутость шкалы" резистора R2. До этого чуть тронешь винт, и сразу меняются обороты, а теперь покрутить нужно...
3. C3 = 3,3uF. Настройка, замер, R2 = 340k
4. C3 = 2,2uF. Ну ооооооочень плавная настройка на низких оборотах. Но тех низких, как в предыдущих случаях так и не добился. Регулировка не уложилась в номинале 500k.
Но ± всё равно как по диаграмме. И главное ожидаемо.
Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - PhaseAngle_001.png

Зачем это нужно и как этим пользоваться? :unknown:
А просто смотрим график: при снижении емкости C3, бóльшая погрешность резистора даёт меньшую погрешность результата, а это значит что "на чистовую" можно отказаться от подстроичника.
Короче валить ту наклонную нужно ниже 45°, и не давать ей ёмкости.
Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - PhaseAngle_002.png

Маленький нюанс: при переключении например с 10uF на сразу 3,3, при включении, двигатель скорее всего сразу не запустится, так как предыдущая настройка R2 не в диапазоне C3 (3,3uF), но плавный пуск тем не менее фтихаря но отработает. И при увеличении "находу" сопротивления R2, при заходе в диапазон C3 (3,3uF) двигатель стартанет резко, на полных, без плавного пуска. Не пугайтесь :D
Всё согласно диаграмме: низкий фазовый угол - высокие обороты.
Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - PhaseAngle_004.png


PS1
Когда настраиваете схему, смотрите на эту диаграмму, понимание того что делаете, в каком диапазоне находитесь и как это отрабатывает придёт быстрее.

PS2
Конденсаторы плёнка. Гребёнку впаял на 7 пинов, 3 использовал, думаю ещё ёмкостей допаять + керамику испытать.

PS3
Если двигатель настраивается на большом фазовом углу (угле), например для дрелей, с резистором R14 большого сопротивления, то понизить сильно емкость конденсатора не удасться, не увеличив R2 выше 500k.... Кстати, а почему это на диаграме 1M? :? ;)

PS4
Дальнейшие планы:
1. Определиться с цепью R7 P1 R14 (R14 для дрелей 18k... 27k, P1 на понижение, пока 22k поставил, R7 расчитать)
2. Поднять ёмкость C4. Цели: 1uF, 10uF, а возможно и до 47uF.
3. R8 заменить на 1M и проверить работоспособность и стабильность на низких ёмкостях C3 (смысл есть).

costa55

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #14 costa55 » 05 июн 2018, 16:41

Добрый день! Хочу поделиться своим опытом применения микросхемы U2010B.
У меня есть самодельный настольный сверлильный станок с ременно-шкивной передачей. Конструкция станка аналогична опубликованной в журнале ЮМК, 1965 г., №13, с.57-60.
В ней я использовал переделанный на правостороннее вращение (по часовой стрелке) коллекторный однофазный двигатель переменного тока (220 В) от швейной машины «Чайка» с потребляемой (полной) мощностью 90 Вт и номинальной частотой вращения 5 000 об/мин. Для электропривода моего станка я собрал стабилизированный регулятор частоты вращения с обратной связью на микросхеме U2010B. Регулятор частоты выполнен по схеме, приведенной в техническом описании микросхемы U2010B, но не по обсуждаемой выше, а расширенной схеме, предусматривающей более полное использование всех трех режимов работы регулятора (A, B и С) (см. U2010B datasheet).
Режимы устанавливаются с помощью трехпозиционного переключателя S1, 6 контактов.
Положение А. Индикация перегрузки. При достижении максимальной перегрузки происходит сброс на минимальные обороты. С помощью подстроечного резистора R9 их можно увеличить по сравнению с режимом B. Для восстановления рабочих оборотов необходимо выключить и снова включить двигатель.
Положение В. Индикация перегрузки. При достижении максимальной перегрузки происходит сброс на минимальные обороты. После уменьшения нагрузки до 25% от значения максимальной перегрузки рабочие обороты восстанавливаются с мягким стартом, т.е. происходит автостарт.
Положение С. Только индикация перегрузки. При достижении максимальной перегрузки не происходит сброс на минимальные обороты.
Все используемые в моей схеме резисторы и конденсаторы – выводные.
Гасящий резистор R1 состоит из двух параллельно соединенных резисторов, каждый из которых имеет сопротивление 36 кОм, 2 Вт, как рекомендовал автор темы omich. При работе схемы эти резисторы греются, но не очень сильно, до температуры около 60*С. Резистор синхронизации R2 выбран мощностью 2 Вт. Резистор R3, задающий ток управления симистором , имеет сопротивление 300 Ом, 0,5 Вт. Резистор R6 - элемент цепи обратной связи по току в нагрузке, рассчитан по формуле, приведенной выше участником omich, и установлен сопротивлением 0,56 Ом, 5 Вт. Для использования полного угла поворота движка переменного резистора Р1 (300 град.), его сопротивление уменьшено до 20 кОм. Сопротивление резистора R7, ограничивающего максимальные обороты двигателя, увеличено до 30 кОм. Резистор R14, ограничивающий минимальные обороты двигателя, имеет сопротивление 5,6 кОм. Симистор не греется и используется без радиатора. В моей схеме применен эффективный фильтр радиопомех, представляющий собой цепочку из последовательно соединенных резистора 240 Ом, 1 Вт и конденсатора 0,1 мкф х 630В, подключенную между шиной питания 220 В и землей. Для настройки регулятора использовалась методика, аналогичная приведенной выше участником omich.
Частота вращения электродвигателя, нагруженного на ременно-шкивную передачу, составляла около 8 000 об/мин. С помощью подстроечного резистора R8 (с учетом ременно-шкивной передачи) установлен диапазон регулировки (посредством переменного резистора Р1) числа оборотов шпинделя станка от 500 до 2 000 об/мин, что вполне достаточно для сверления в металле отверстий диаметром до 5 мм, в пластмассах и дереве - до 10 мм. Частота вращения измерялась бесконтактным цифровым тахометром. При частоте вращения шпинделя 500 об/мин под нагрузкой, близкой к максимальной, напряжение на двигателе возрастало примерно на 70 вольт и его обороты практически не менялись.

Список радиодеталей, использованных в моей схеме.

1. Микросхема U2010B MFR фирмы Vishay-Telefunken (TFK) в корпусе SO16
2. Симистор ВТ138-600.127
3. Транзистор Т1 КТ3107А
4. Диод D1 1N4007
5. Диод D2 1N4148
6. Индикаторный светодиод D3 L-1154ID, красный
7. Конденсатор С1, ECAP (К50-35 мини), 22 мкФ, 50 В
8. Конденсатор С2, К10-17Б имп., керамический, неполярный, Мurata, 4,7 мкФ
9. Конденсатор С3, К10-17Б имп., Murata, 10 нФ
10. Конденсатор С4, К10-17Б имп., Murata, 0,15 мкФ
11. Конденсатор С5, К10-17Б имп., Murata, 0,1 мкФ
12. Конденсатор С6 и С7, К10-17Б имп., керамические неполярные, Murata, 1 мкФ
13. Конденсатор фильтра радиопомех К73-17 имп., 630 В, 0,1 мкФ
14. Резистор R1 – два параллельно соединенных резистора МО-200 (С2-23), 2 Вт, 36 кОм
15. Резистор R2, МО-200 (С2-23), 2 Вт, 330 кОм
16. Резистор R3, МО-50 (C2-23), 0,5 Вт, 300 Ом
17. Резисторы R4 и R5, МF-25 (С2-23), 0,25 Вт, 3,3 кОм
18. Резистор R6, SQP, проволочный (цементный), 5 Вт, 0,56 Ом
19. Резистор R7, MF-25 (C2-23), 0,25 Вт, 30 кОм
20. Резистор R8, многооборотный подстроечный, 3296W-1-504LF, 500 кОм
21. Резистор R9 и R11 многооборотные подстроечные, 3266W-1-105LF, 1 Мом
22. Резистор R10, многооборотный подстроечный, 3296W-1-104LF, 100 кОм
23. Резистор R12, MF-25 (C2-23), 0,25 Вт, 220 кОм
24. Резистор R13, MF-25 (C2-23), ), 0,25 Вт, 100 кОм
25. Резистор R14, МF-25 (C2-23), 0,25 Вт, 5,6 кОм
25. Резистор фильтра радиопомех, МО-100 (С2-23), 1 Вт, 240 Ом
26, Переменный резистор Р1, 16К1-В20К, L15КС, 20 кОм
27. Переключатель режимов, красный, ON-OFF-ON, MRS-203A-C0
28. Выключатель питания, черный, ON-ON, MRS-102A-C3

В заключение хочу предупредить, что в продаже появилось большое число китайских неработоспособных подделок фирменных микросхем U2010B как в корпусе SO16, так и в корпусе DIP16. Будьте осторожны!
Удачи всем!

costa55

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #15 costa55 » 24 июн 2018, 00:37

Фото моего сверлильного станка с регулятором частоты вращения на микросхеме U2010B

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - фото U2010b 1.JPG
Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - фото U2010b 2.JPG

costa55

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #16 costa55 » 18 июл 2018, 16:39

Добрый день!
В процессе эксплуатации моего регулятора выявились некоторые его недостатки, которые удалось практически устранить следующим образом.
1. Ременно-шкивная передача характеризуется существенно большей инерционностью по сравнению с прямой передачей. Поэтому из-за индуктивной нагрузки при резком торможении двигателя возникают переходные процессы. Они приводят к кратковременной неустойчивой работе двигателя в виде рывков. Для устранения этого явления пришлось подключить параллельно симистору к его выводам Т2 и Т1 (см. ВТ138 datasheet) снабберную цепочку из последовательно соединенных резистора 1 кОм, 0,5 Вт (МО-50) и конденсатора 2,2 нФ, 630 В
(К73-17 имп.). Снабберную цепочку необходимо подключать как можно ближе к выводам Т2 и Т1
симистора.
2. Для облегчения теплового режима работы гасящий резистор R1 заменен на составленный из трех параллельно включенных резисторов, каждый из которых имеет сопротивление 56 кОм, 2 Вт (МО-200).
Удачи всем!

costa55

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #17 costa55 » 18 июл 2018, 23:01

Фото измененной части схемы регулятора на печатной плате.

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B - U2010b изменения.JPG

costa55

Управление коллекторным двигателем с помощью U2010B

Сообщение #18 costa55 » Вчера, 16:25

Добрый день!
Хочу поделиться выводами по применению регулятора частоты вращения на микросхеме U2010B для устройств с ременно-шкивной передачей (например, в данном случае для настольного сверлильного станка со щеточным коллекторным двигателем переменного тока). Такой регулятор имеет ряд несомненных преимуществ.
1. Нет необходимости перекидывания ремня со шкива на шкив.
2. Возможность уменьшения частоты вращения, поскольку, например, китайские настольные сверлильные станки имеют слишком большую частоту вращения, несмотря на наличие ременно-шкивной передачи.
3. Наличие защиты от перегрузки и ее индикация, обратной связи по току для сохранения мощности , плавного старта и возможности работы в трех режимах A, B и С (см. выше).
3. Простота схемного решения по сравнению с микросхемами U211B и TDA1085 ( не нужно использовать таходатчик), что позволяет сократить время для его реализации, не делая печатную плату, а используя макетную печатную плату, как сделал я.
4. Не секрет, что при прямой передаче на малой частоте вращения микросхема U2010B плохо справляется с сохранением мощности двигателя. Ременно-шкивная передача позволяет устранить этот недостаток.
5. В своей схеме регулятора я использовал устаревший симистор ВТ138 фирмы Philips, который прекрасно работал при прямой передаче. Однако, из-за инерционности ременно-шкивной передачи пришлось добавить в схему снабберную цепочку (см.выше). В настоящее время
компания ST Microelectronics создала целое семейство симисторов с уже встроенными интегральными снабберными цепочками (snabberless симисторы) для работы на индуктивные нагрузки. Поэтому для регулятора я рекомендую использовать, например, симистор BTB12-600BW для мощности нагрузки менее 1 200 Вт и симистор BTB16-600BW для мощности нагрузки менее 1 600 Вт. Хочу подчеркнуть, что рекомендую симисторы именно BTB, а не изолированные BTA для лучшей передачи тепла.


Вернуться в «Электропривод»