Điều khiển một động cơ DC rất nhỏ với PWM?

Tôi có một động cơ DC rất nhỏ (từ Walkman), tôi muốn điều khiển tốc độ từ bộ điều khiển vi mô. Vì vậy, tôi muốn kết nối một MOSFET nối tiếp và áp dụng tín hiệu PWM vào cổng của nó để thay đổi tốc độ của động cơ.

Tôi đã đo L & R của động cơ = 4,7mH, 11,5Ohm (Tao 0,41msec).

Từ việc chạy một vài thí nghiệm với động cơ sử dụng nguồn điện băng ghế dự bị, tôi có thể thấy rằng nó chạy tốt từ điện áp 0,2V đến một nơi nào đó khoảng 0,4V - đó là tất cả phạm vi tôi yêu cầu.

Nguồn điện tôi có cho cái này được đặt thành 1.8V (được sử dụng cho phần kỹ thuật số của mạch), vì vậy điều này làm cho việc sử dụng MOSFET tiêu chuẩn hơi khó khăn vì tôi không thể cung cấp điện áp cần thiết cho độ bão hòa cổng. Tôi đã mua một vài MOSFET kênh P như thế này .

Vì vậy, mặc dù tôi đã nghĩ rằng thiết lập này sẽ hoạt động (Vcc -> motor -> FET -> GND) Tôi dường như không thể có được độ phân giải tốt đối với điều khiển và tôi không nhận được nhiều mô-men xoắn từ động cơ như tôi đã sử dụng để có được khi chạy từ nguồn điện một chiều.

Tôi không chắc chắn những gì freq. Tôi nên sử dụng và không chắc chắn những thông số khác cần được kiểm tra để làm cho công việc này như dự định. Bất kỳ trợ giúp về điều này sẽ được đánh giá cao.

* CẬP NHẬT * Theo câu trả lời của Olin, tôi đã xây dựng mạch mà anh ấy đề xuất. Tôi đã sử dụng một bóng bán dẫn 2N3904, điện trở 180Ohm song song với nắp 4,7nF. Kèm theo là điện áp collector khi chạy từ mã PWM 100 (trong số 256). Vcc là 1,8V.

Giải pháp đơn giản nhất là sử dụng công tắc NPN phía thấp:

Bạn nói điện trở DC của động cơ là 11,5, vì vậy dòng điện tối đa nó có thể vẽ là 1,8 V / 11,5 = 160 mA. Trên thực tế, bóng bán dẫn sẽ ăn một vài 100 mV làm giảm dòng tối đa có thể, vì vậy đây là mức tối đa an toàn để thiết kế. Hình bóng bán dẫn tốt cho mức tăng tối thiểu 50, vì vậy chúng ta cần ít nhất 160 mA / 50 = 3,2 mA dòng cơ sở. 5 mA sau đó là một mục tiêu tốt để đảm bảo bóng bán dẫn được bão hòa chắc chắn khi bật. Hình BE giảm xuống 700 mV, sao cho 1,1 V trên điện trở khi bật. 1,1 V / 5 mA = 220.

C1 có mặt để tăng tốc độ bật và tắt. (220 Ω) (4,7 nF) = 1 sóng, là hằng số thời gian C1-R1.

Tần số PWM phải đủ nhanh để dòng điện qua động cơ thay đổi từng pha một và tắt. Gợn sóng gây ra bởi PWM là điện áp xoay chiều đặt trên điện áp DC trung bình. Chỉ có điện áp DC đi để di chuyển động cơ. Thành phần AC không gây ra mô-men xoắn, chỉ có nhiệt, vì vậy bạn muốn giữ nó ở mức thấp so với DC. Nói chung, bạn chạy động cơ cao hơn một chút so với giới hạn thính giác của con người, điều này cũng thường đủ nhanh để giữ cho thành phần AC nhỏ. Ở tần số 25 kHz, ví dụ, chu kỳ PWM là 40, sẽ cung cấp cho bạn nhiều độ phân giải từ bất kỳ thiết bị ngoại vi PWM hợp lý nào trong vi điều khiển.

Đã thêm vào để đáp ứng với theo dõi phạm vi bộ sưu tập

Hình dạng cơ bản của dạng sóng có vẻ tốt, do đó, có vẻ như bóng bán dẫn đang chuyển đổi đúng và điện áp được áp dụng trên động cơ đúng cách.

Các gai khi tắt là đáng lo ngại. Chúng có thể là các tạo phẩm phạm vi, nhưng nếu theo dõi phạm vi của bạn là chính xác, thì diode không hoạt động hoặc không được kết nối đúng. Các gai không nên cao hơn một volt hoặc hơn mức cung cấp.

D1 không chỉ giữ cho bóng bán dẫn không bị rán mà còn bảo toàn phần lớn dòng điện trong thời gian tắt. Thứ nhất là cần thiết, và thứ hai tăng hiệu quả.

Đã thêm 2

Nhìn kỹ hơn vào dấu vết phạm vi của bạn, tôi thấy rằng điện áp collector khi động cơ tắt là 2,48 V. Bạn nói rằng nguồn cung cấp là 1,8 V, do đó làm cho điện áp tắt là 680 mV trên nguồn cung cấp. Điều đó có nghĩa là bạn đã không xây dựng mạch như tôi đã nói. Bạn rõ ràng đã sử dụng một diode silicon thông thường, có thể là một loại chậm như 1N400x. Thời gian bật chậm của diode giải thích sự tăng vọt điện áp và giảm mức ổ tổng thể một chút ở một chu kỳ nhiệm vụ PWM cụ thể. Nó cũng sẽ gây ra hiện tượng bắn trong một thời gian khi bóng bán dẫn được bật lại, vì diode vẫn đang dẫn. Một diode Schottky sẽ có mức giảm về phía trước thấp hơn và phục hồi ngược hiệu quả ngay lập tức trong bối cảnh của mạch này.

Hệ thống vẫn thường hoạt động, nhưng hãy thử với một diode Schottky như tôi đã chỉ định.

Giả sử bạn có kinh nghiệm cơ bản với vi điều khiển và có thể xây dựng một mạch.

Cách thẳng nhất để lái động cơ là sử dụng cầu H, điện trở cảm giác hiện tại và PWM. Về cơ bản cầu H sẽ cho phép sử dụng 3.3V hoặc 5V, bất cứ điều gì thuận tiện nhất.

Trong thực tế, tùy thuộc vào ứng dụng, bạn thậm chí có thể bỏ qua điều khiển hiện tại, có thể bạn sẽ không gây ra bất kỳ thiệt hại nào ngay cả khi động cơ sẽ bị đình trệ.

Nhân tiện, bạn cần kiểm soát tốc độ hoặc vị trí, của bất kỳ?