Động cơ điện rất chậm

Một khách hàng đã hỏi:

Tôi muốn làm chậm một động cơ DC có kích thước sở thích nhỏ đến phạm vi biến người dùng chạy từ chậm đến 0 RPM. Tôi chỉ đơn giản là sử dụng một cái mụn cóc trên tường để cung cấp năng lượng và chiết áp để đặt tốc độ nhưng tải trên động cơ có thể thay đổi một chút. Mặc dù lực cản trên động cơ sẽ rất thấp, nhưng nếu lực cản đó thay đổi, tôi muốn tốc độ của động cơ duy trì khá ổn định mặc dù điều này.

Một vài người nói với tôi rằng hãy sử dụng bộ điều khiển PWM cho mục đích này bởi vì một PWM có phạm vi từ 0 đến 100%. Tất nhiên điều này không phải trong RPM. Một người khác nói rằng động cơ có thể không chạy chậm lại vì đánh giá hertz trên PWM có thể cao để cho phép điều này hoặc bởi vì các xung có thể không có đủ sức mạnh để kích thích động cơ đủ để di chuyển nó khi động cơ tốc độ được đặt gần bằng không.

Tôi đã nghĩ về việc sử dụng một động cơ bước vì vậy tôi đã tìm một bộ Adafbean Motor / Stepper / Servo Shield cho Arduino - v1.0 nhưng tôi gần như không biết gì về công cụ này vì vậy tôi cũng không biết liệu đây có phải là điều đúng hay không.

Tôi muốn xoay núm để thay đổi tốc độ của động cơ tạo thành một vài phần của RPM lên đến tốc độ "chậm" ... nói 60 RPM? ...có lẽ?

Oh ... tương đối rẻ tiền và đơn giản để thiết lập cũng sẽ rất tuyệt!

Có suy nghĩ gì không?

Động cơ DC không hoạt động tốt ở tốc độ RPM thấp. Họ bị đình trệ và có mô-men xoắn khủng khiếp. (tức là chúng không thể quay rất mạnh) Vì vậy, mọi người đã tạo ra động cơ bánh răng: động cơ có bánh răng tích hợp. Kết quả trông giống như một động cơ cồng kềnh hơn một chút, nhưng một động cơ có RPM thấp và mô-men xoắn cao. Nếu bạn tách rời một động cơ đang chạy, bạn sẽ thấy bộ phận động cơ thực sự chạy ở tốc độ vài nghìn RPM, nhưng nó sẽ giảm xuống mức tối đa 60 RPM.

Một chuyên ngành phổ biến là servo sở thích tiêu chuẩn, có một số bit điện tử bổ sung nhưng về cơ bản là một động cơ bánh răng. Kiểm tra bất kỳ nơi nào bán động cơ cho robot hoặc thiết bị điện tử dư thừa và bạn sẽ thấy một số động cơ bánh răng khác nhau để lựa chọn.

Động cơ bánh răng DC được điều khiển giống như động cơ DC thông thường, vì vậy một lá chắn động cơ Arduino hoạt động tốt với chúng.

Mô-men xoắn của một động cơ thông thường sẽ thay đổi khi nó quay, dựa trên vị trí của động cơ trong mỗi "bước" của cổ góp. Mô-men xoắn khác nhau này làm cho rất khó để quay một động cơ trơn tru ở tốc độ rất chậm.

Một biện pháp khắc phục phổ biến là đánh vào động cơ với dòng điện ngắn, trong đó mỗi lần nổ đủ dài để di chuyển động cơ bằng ít nhất một bước chuyển đổi. Các vụ nổ càng dài, hành vi của động cơ sẽ càng dễ đoán, nhưng đầu ra càng 'giật'. Lưu ý rằng có hai cách để thực hiện việc này: (1) Để cho động cơ tự do sau mỗi lần nổ của dòng điện; (2) động lực phanh động cơ sau mỗi lần nổ. Sử dụng phương pháp số 1 sẽ đòi hỏi ít năng lượng hơn để đạt được bất kỳ tốc độ nhất định nào, nhưng cách tiếp cận số 2 mang lại khả năng kiểm soát tốc độ tốt hơn nhiều. Lưu ý rằng khi sử dụng phương pháp số 2, động cơ sẽ vẽ gần như toàn bộ dòng điện của nó (và làm tiêu hao toàn bộ sức mạnh của nó) trong phần lớn thời gian của nó; nếu một động cơ sẽ có dòng điện 1 amp và dòng chạy 100mA, thì chạy động cơ ở chu kỳ nhiệm vụ 1% sẽ an toàn,

Nếu mục tiêu của bạn là làm cho động cơ chạy ở tốc độ có thể kiểm soát tốt, đó là khoảng 1% tốc độ bình thường và nếu mức tiêu thụ điện không phải là vấn đề đáng lo ngại, cách tiếp cận # 2 có thể tốt. Nếu tải cơ học phù hợp, phương pháp số 1 có thể tốt. Nếu không, bạn có thể cần một số thông tin phản hồi tốc độ động cơ.

Nói chung, một chiết áp sẽ không phải là một lựa chọn tốt để kiểm soát tốc độ của động cơ DC, trừ khi nó rất nhỏ (nghĩ rằng một vài lần rút 100 mA) vì nồi phải được đánh giá cho dòng điện được vẽ bởi động cơ. Ngoài ra, khi bạn hạn chế dòng điện, bạn cũng đang giảm sức mạnh từ động cơ. Vì vậy, ở tốc độ chậm bằng cơ chế giới hạn dòng điện, bạn sẽ thấy nó chỉ có thể gợi ra một phần nhỏ mô-men xoắn có thể ở tốc độ cao.

Động cơ DC Gear, như được chỉ ra, thích hợp hơn để giảm tốc độ. Ngoài ra, bạn có thể thời trang chuỗi thiết bị của riêng mình, nhưng nó không có khả năng hiệu quả về chi phí. Dayton làm cho một loạt các động cơ bánh răng DC DC có giá thấp chỉ ở mức 0,6RPM (IIRC).

Sau đó, nếu bạn muốn sử dụng tốc độ định mức làm tốc độ tối đa, thì bộ điều khiển tốc độ PWM có thể khá tiện dụng. Mặc dù không có gì sai với tấm chắn động cơ adafnut cho điều khiển động cơ DC, tôi thích bộ điều khiển tốc độ bên ngoài, như Trình điều khiển nhỏ gọn L298 từ Solarbotics cho động cơ bánh răng DC lớn hơn.

Bạn của bạn đã đúng, rằng mỗi động cơ sẽ có các đặc điểm khác nhau như chu kỳ nhiệm vụ PWM thấp nhất mà nó sẽ đáp ứng một cách đáng tin cậy. Đối với hầu hết các động cơ của tôi, nó dường như giới hạn khoảng 25 - 35% chu kỳ nhiệm vụ.

Có, một cách tuyệt vời khác để kiểm soát tốc độ đầu ra là sử dụng một bước. Nó cho phép bạn thực hiện các bước riêng biệt bất cứ khi nào bạn chọn. Mặc dù servo cũng cho phép bạn thực hiện các bước riêng biệt, những bước rẻ hơn có xu hướng bị giới hạn ở các chuyển động tối thiểu 1 độ và được thiết kế để di chuyển nhanh nhất có thể từ vị trí hiện tại đến vị trí đã xác định. Một động cơ bước 200 bước tiêu chuẩn, với trình điều khiển microstep 8 bước, sẽ cung cấp cho bạn hiệu quả gấp 4 lần độ phân giải, và nhờ đó khả năng thực hiện các bước tăng nhỏ hơn, mượt mà hơn.

Động cơ bước sẽ là hoàn hảo cho những gì nó nghe như bạn muốn làm. Hạn chế điển hình của một bước là tốc độ chậm của họ. Tuy nhiên, xem xét rằng bạn muốn đi từ chậm đến chậm thì nó sẽ hoạt động

Có những "động cơ BLDC kỹ thuật số" giống như những động cơ do ThinGap tạo ra, tạo ra một động cơ vừa nhẹ, vừa nhỏ và có phản ứng tuyệt vời ở mô-men xoắn cực thấp (chậm, công suất cao) cũng như tốc độ cao (RPM) mà không cần bất kỳ thiết bị.

Có ai đã thử kiểm soát tốc độ của động cơ DC điện áp thấp bằng cách sử dụng mạch điều chế độ rộng xung (PWM) chưa? Thay vì kiểm soát tốc độ bằng cách giảm điện áp (giết chết mô-men xoắn của động cơ), PWM chỉ đơn giản là điều khiển chu kỳ làm việc của điện áp DC được sử dụng. Nói cách khác, điện áp DC đầy đủ được đặt vào động cơ, nhưng nó được bật và tắt nhiều lần trong một giây. Điểm mấu chốt là mỗi khi điện áp được đặt vào động cơ, nó sẽ cung cấp đầy đủ mô-men xoắn. Kết quả là, không có rung động hoặc tiếng ồn, điển hình của động cơ cố gắng vượt qua quán tính.

Các mạch PWM nhỏ có giá khoảng $ 20,00 sẽ xử lý tối đa 1,0 amps tại 12 VDC. Tôi sử dụng nó để điều khiển động cơ mô hình đường sắt HO gage. Nó cho phép chúng leo mà không tạo ra âm thanh.