为老虎插上翅膀"小型有刷直流电机调速恒速电路"

mao_chong · 发表于 2010-4-12 11:43:55

小型有刷直流电机调速恒速电路

传统的小型有刷直流电机调速电路有脉宽调制型、调压型、调压稳压型电路各有优缺点，但都不具备恒速能力负载加大转速就会下降。要想恒速只有使用伺服电机，成本会大大增加。本电路在调压稳压型电路基础上增加了检测电机换向脉冲测量转速、电机电压自动调整电路达到了调速、恒速功能。同时还增加了转速指示、电流指示、限速限流电路指示电机工作状态和保护电机。而成本增加极低。
废话少说上图

(原文件名:Protel Schematic_副本.jpg)

原理图

理论是须要用实践来检验的

(原文件名:P1010034_副本.jpg)

(原文件名:P1010051_副本.jpg)

实验用电机,实测直流电阻5-6欧

(原文件名:P1010029_副本.jpg)

实验用电源

(原文件名:5V_副本.jpg)
5V

(原文件名:10V_副本.jpg)
10V

(原文件名:15V_副本.jpg)
15V

(原文件名:24V_副本.jpg)
24V
实测换向脉冲,交流输入,0.2ms/格,20mv/格,取样电阻0.2欧,空载

条件不好，元件买不全，有条件要上！没有条件自己看着办！！！

(原文件名:P1010005_副本.jpg)

LM2576-ADJ卖家说是原装的12圆

(原文件名:P1010015_副本.jpg)

电感买不到只有自己动手，找一废日光灯电子镇流器拆一电感，原线太细拆开后用原线三线并绕共绕41圈，线已用完但还没绕满。用10KHZ测电感不装磁芯电感极小，装后约200-300μH约垫0.2-0.3mm气隙后调整为150μH。五花大绑后就是这样。

(原文件名:P1010083_副本.jpg)

(原文件名:P1010098_副本.jpg)

(原文件名:P1010100_副本.jpg)

搭好的电路就一个字"乱"看着头晕,

(原文件名:P1010107_副本.jpg)

(原文件名:P1010121_副本.jpg)

0.2ms/格,0.5v/格5V时反相限幅放大器输出波型

(原文件名:P1010127_副本.jpg)

0.2ms/格,0.5v/格10V时反相限幅放大器输出波型
电路调整:
根据电机调整电压、最大工作电流。W1调中间位置，W2调最小位置，W3调最大。接电机让其空转，此时为电机最大额定转速。慢慢调整W2使转速指示为最大。（特殊情况调W1配合），调整完毕以后调整W3就可控制电机转速了。是恒速的哟！
小提示：转速调到最大是无法恒速的，此时要想恒速只有调高电压，这时电机可能在过载状态运行，风险自行评估！
电流指指示为最大时也无法恒速，此时要想恒速只有调高电流，这时电机可能在过载状态运行，风险自行评估！
此电路为mao chong 毛虫原创仅供http://www.ourdev.Cn网友技术交流及仿制,严禁用于商业用途。

(原文件名:P1010142_副本.jpg)

(原文件名:p1010146_副本.jpg)

简易转矩测试台
实测结果:
不恒速情况下(是在不考虑电机转速变化但不堵转的最大值),
5V 无法检测,
10V 转矩为40g,
24V 转矩为250g 此时限流为3A,电机电压在24V跟据负载变化限流时电压会降低,
恒速情况下(是在电机转速变化不大情况的值)
5V 转矩为150g 此时限流为3A,电机电压在5V-18V跟据负载变化而变化,
10V 转矩为200g 此时限流为3A,电机电压在10V-24V跟据负载变化而变化,
24V 转矩为250g 此时限流为3A,电机电压在24V跟据负载变化限流时电压会降低,

总结:
由于使用了LM2567-ADJ组成调压电路,具有电路筒单、调压范围宽、效率高,但同时也存在电压调整较慢,所以加入由R12.C6组成的平滑电路造成了通电后电机由最高速约0.5秒达到设定转速、电机由重负载快速减轻转速会轻微加快但很快达到设定值。
由于采用了检测电机换向脉冲测量转速,所以电刷火花会对检测造成干扰但实测影响不大。
总的来说效果相当不错。
建议：
电压调整换为固定电阻（开路电压会升到最高）。
再加三片LM324组成10位显示。

为确认是否有类似电路在互连网进行大量搜索未发现类似电路。只得到一点有价值参考资料贴出共享。

可否利用直流马达电枢换向的电流波动特性快速测量转速？
图1　较典型的直流马达（3片）脉动电流波形一般而言，直流马达工作时其电枢只有一对碳刷向其供电，所产生的电流波形脉动分量频率为：式中　K--换向器片数N--马达转速，其单位为每分钟转速，即RPMC--系数当换向器片数K为奇数时，C＝2。当换向器片数K为偶数时，C＝1。由于同一规格型号的直流马达而言其换向器片数是固定的，因此电枢电流波形脉动频率的变化就直接反映出电机转速的变化。因此，根据此原理可推算出直流马达的转速为：根据上式，从理论上证明采用检测电枢电流波形脉动频率的方法可以直接测试直流马达的转速。若根据此原理制作的仪器对电枢电流波形提取的转速信息处理速度足够快，从理论上讲快速测量马达转速是可以实现的。答：回答这个问题，必须从直流马达工作过程谈起。当直流马达工作时，电源通过电刷将直流电压引入电枢换向器。换向器在马达旋转过程中，将外加直流电转换成电枢线圈内部的交流电势和电流。这时将在供电电流回路中产生明显的脉动分量，一种三片换向器结构的直流马达较典型的工作电流波形如图1所示。

(原文件名:图片1.jpg)

(原文件名:图片2.jpg)

(原文件名:图片3.jpg)

(原文件名:图片4.jpg)

(原文件名:新建 WPS文字文档 (3).wps.jpg)

采用检测直流马达电流的方法准确测量转速的难点及现有设备的现状如何？
答：但是，实际情况远比理论推算复杂，通过对大量的直流马达样品测试结果分析，类似于具有图1、图5波形状态的仅占种类繁多马达的极少数，大多数种类中较有代表性的部分直流马达波形见图2、图3、图4，观察此类波形图大致可了解采用检测电枢电流波形的方法直接准确测试直流马达转速的难度。

大家可以根据波形得到周期，得到频率，得到转速。

cooleaf · 发表于 2010-4-12 12:03:28

图呢？咋看不到呢？

aydali · 发表于 2010-4-12 21:48:01

：
这几天也在思考小型直流电机的PWM驱动问题。也曾想到在电枢换向时检测电流尖峰，从而测知转子速度。只是电子知识不足，自己的设想仍仅限于模型想象。
对楼主的电路，还需要费劲啃一啃。
能遇到对同一技术问题有思考的人，是件值得高兴的事。谢谢楼主的共享！

ryebread · 发表于 2010-4-13 09:05:52

还没电路，先做个记号

xiaozhou · 发表于 2010-4-13 11:45:10

快出套件

oldmen · 发表于 2010-4-13 12:52:55

jihao yige

song1km · 发表于 2010-4-13 12:56:11

ma....rk

wcm_e · 发表于 2010-4-13 13:38:42

为啥是老虎?

mao_chong · 发表于 2010-4-17 15:30:36

回复【2楼】aydali
-----------------------------------------------------------------------

有问题可以提出来交流

118139 · 发表于 2010-4-17 15:36:07

ID
看成了是-马老师。。..

mao_chong · 发表于 2010-4-17 15:36:11

回复【4楼】xiaozhou 半桶水
-----------------------------------------------------------------------

看来【4楼】 xiaozhou 半桶水知道调速,恒速在加工中的重要性

要的人多了才会有成品

mao_chong · 发表于 2010-4-17 15:53:33

回复【7楼】wcm_e
-----------------------------------------------------------------------

看了【总论坛置顶】“我们的雕刻机为网站逻辑分析仪塑料外壳开孔”录像公布(四段)

主轴电机性能相当好如能配本电路可以在更低速时有大的扭力

低速大扭力在加工金属等时非常有用

好的电机配上本电路就象"如虎添翼"

shyany · 发表于 2010-4-17 17:35:12

mark

yemingxp · 发表于 2010-4-17 18:25:20

可以代替步进了？

gpzdc986 · 发表于 2010-4-17 19:24:48

mark

xiaozhou · 发表于 2010-4-17 19:31:58

这个要支持呀,我之前做过调速恒速电路,555,3525都试过,熬了一个星期的夜才搞个勉强能用的出来.技术差啦,这个电路我是做不了了.没零件.

tomhe666 · 发表于 2010-4-20 11:21:45

MARK

mao_chong · 发表于 2010-4-29 16:25:49

回复【13楼】yemingxp
可以代替步进了？
-----------------------------------------------------------------------

和步进是两个概念
步进高精度极小误差

flyunlimit · 发表于 2010-4-29 16:30:50

先标记，然后深刻学习一下测速方法

armfans · 发表于 2010-4-30 07:00:56

mark，学习

ilawp · 发表于 2010-4-30 09:10:08

mark,学校bbs上有人提过这个想法，被大家一顿打击，后来也没音讯了。
佩服楼主。。。

411412 · 发表于 2010-5-3 09:50:29

学习

liuzhijun · 发表于 2010-6-3 23:44:59

MARK

liuzhijun · 发表于 2010-6-4 09:01:27

这个电路加上H桥应该就可以支持正反转了吧

aleyn · 发表于 2010-6-4 09:39:23

牛贴留印

wanyou132 · 发表于 2010-6-4 13:33:36

mark

lilin5555 · 发表于 2010-6-9 21:29:33

先研究一下电路原理

xiaojia0812 · 发表于 2010-6-16 11:43:01

mark

huayuliang · 发表于 2010-6-16 12:27:55

看了电路。。。。还是调压的方式。。

liujing0146 · 发表于 2010-6-25 19:18:47

mark

format · 发表于 2010-6-25 21:14:55

电路板比我心还纠结~~~~

设备真古董~~~~~~（没有贬义）

只是看多现代的数字仪表

我再好好看看楼主的电路

多谢分享！！！

1448441 · 发表于 2010-6-26 19:07:00

LZ的设备开眼界了，面板都是实木的？比较少见。MARK

shyany · 发表于 2010-6-29 23:26:17

mark

vermon · 发表于 2010-6-29 23:33:00

MARK 高手支持模拟电路

zzy9903 · 发表于 2010-6-30 16:49:53

我需要一个大翅膀，请教这个电路能用于110v的300W直流电机吗？

zhenke · 发表于 2010-6-30 19:27:58

mark

tangfree · 发表于 2010-6-30 20:45:37

强大的焊接，强大的电路。

tangfree · 发表于 2010-6-30 21:48:08

问楼主：SW DIP6是不是选择电机额定电压的跳线，如果是，那么下面的6个电阻阻值是怎么确定的？你的图上是0--50k，讲的太模糊。同问SW DIP4下面的电阻。

mao_chong · 发表于 2010-7-1 09:56:44

回复【37楼】tangfree
问楼主：sw dip6是不是选择电机额定电压的跳线，如果是，那么下面的6个电阻阻值是怎么确定的？你的图上是0--50k，讲的太模糊。同问sw dip4下面的电阻。
-----------------------------------------------------------------------
sw dip6是选择电机额定电压的跳线

设计为开关是为了适应不同电机
只一种电机的话不须要开关
用50k电位器调到所须电压即可
sw dip4同理

mao_chong · 发表于 2010-7-1 10:16:07

回复【34楼】zzy9903 9903
我需要一个大翅膀，请教这个电路能用于110v的300w直流电机吗？
-----------------------------------------------------------------------

此电路的关建是把电机的换向脉冲转换为0-3v直流电压
改动电路可用于任何有刷直流电机
电压较高的情况下最好控制部分.电机驱动分开供电.
电机电压调节部分使用可控硅整流调压

TRINAMIC · 发表于 2010-7-10 21:48:53

what?

kouxiangtang · 发表于 2010-7-11 09:46:41

做的不错！

DSP_2812 · 发表于 2010-7-11 10:37:19

分析下、、、

robbinny · 发表于 2010-8-16 12:32:29

mark!

dxjk1 · 发表于 2010-9-25 21:52:59

思路非常好，谢谢

chengluoran · 发表于 2010-11-29 22:35:31

mark

turf456 · 发表于 2010-11-29 23:08:54

最近我也在研究这个问题。
这是我用的电机的干扰波形。

(原文件名:40511.9632712963_20101122372.jpg)
关键是控制系统是单片机。如何把这种波形数字化是个头疼的问题。试过运放整形，电压比较，产生一定频率的方波。然后频率电压转换，结果十分不理想。波形占空比十分不稳定。输出频率和转速很难控制。

woshi728138 · 发表于 2010-11-29 23:32:50

mark

leolink · 发表于 2010-11-30 11:42:39

好贴，先做记号

longquan · 发表于 2010-11-30 12:20:56

在卡带录音机时代，我的20块的单放吃电池太快，我分析认为电都耗在马达上了
所以我想到了开关稳压调速，用BT33做脉宽控制，不过那时候我知道的很少，不知道电枢电压和速度的关系，运放神马都不知道
所以就没做成

xiaozhou · 发表于 2010-12-2 19:50:51

回复【49楼】longquan 大巅
在卡带录音机时代，我的20块的单放吃电池太快，我分析认为电都耗在马达上了
所以我想到了开关稳压调速，用bt33做脉宽控制，不过那时候我知道的很少，不知道电枢电压和速度的关系，运放神马都不知道
所以就没做成
-----------------------------------------------------------------------

问题找对了，但不是这样做，把收带轮里那根弹簧压力搞小点就行了，效果非常明显。

gprs_new · 发表于 2011-1-5 23:00:37

看楼主的飞线电路估计玩电子有不少年以上了吧。嘿嘿顶一个

peng89769975 · 发表于 2011-4-5 20:17:03

MARK

ggg12345 · 发表于 2011-4-5 21:10:31

很不错啊

HYLG · 发表于 2011-4-5 21:12:21

变频器带交流电机低速(5HZ以下)的时候,电机发热很严重.
直流电机的优越性在这体现出来了.
工厂里上百千瓦的直流电机还是很多的.

还是很想说楼主的仪表很威武呀!

largeboss · 发表于 2011-4-7 22:58:01

做个记号

hawkflyking · 发表于 2011-4-7 23:05:43

很有价值，MARK

gmyu · 发表于 2011-4-21 11:23:30

昨晚突然有个想法，不知道取消那个大电容2200uF，用PWM直接驱动电机如何，当然会干扰换向脉冲检测，说远了，另一种思路而已。

这个贴看了又看，佩服楼主的精神。让我想起当年中国怎么用算盘研发原子_弹。

xiaolei0428 · 发表于 2011-4-21 11:58:48

mark

relotus · 发表于 2011-4-21 16:17:30

mark

Jameszou · 发表于 2011-4-22 00:20:57

很实用的方法，没事玩玩不错的，手头有几个电机，谢谢LZ提供资料

xslff · 发表于 2011-4-22 01:13:40

说真的，想这种电路很久了，只是自己能力有限，不要说设计，基本思路都搞不清楚。
十分敬佩帖主的能力和无私，将这么好的宝贝呈现出来，让我们获得如此难得的学习机会。
先啃资料，不懂的地方烦请指教。

xydrj · 发表于 2011-4-28 19:16:07

好电路，得留名。

athlonz · 发表于 2011-4-28 20:00:30

mark

ssxuan · 发表于 2011-5-1 17:42:31

不错啊。。。。。

cookhome · 发表于 2011-5-1 18:39:12

看来大家对这个问题比较关心，

我建议大家参考一下早期盒式磁带录音机和那种放胶片纹路唱片（希望你们还知道是什么）中直流电机的稳速电路，虽然精度不高，但是简单有效，也许简易雕刻机够用了。

讲究点的就上变频驱动吧。

xiaobendan · 发表于 2011-5-1 20:01:27

回复【50楼】xiaozhou 半桶水
-----------------------------------------------------------------------

想当年我就是这样搞的，但是太小了，有些磁带就不能用了。
回复【65楼】cookhome
-----------------------------------------------------------------------

那种其实是稳压电路，是相对恒定负载下使用的，对于负载变化范围很大的地方，不能用。
变频也同样存在低速扭矩不够大的问题

一个电机，如果从1000转调到100转，无论如何扭矩也不如用一个1：10的减速机出来的大，所以要加工金属，还是使用减速机或者皮带轮什么的比较好。

xiaobendan · 发表于 2011-5-1 20:07:14

回复【楼主位】mao chong 毛虫
-----------------------------------------------------------------------

此电路某种意义上讲，要求电机的驱动电压是纯直流的，或者经过滤波的PWM的，如果功率比较大的电机，滤波变的比较困难，如果是直接PWM上电机，那么PWM本身就被电路采集用来测量转速了，就失去了意义。
这个电路在N年前的电子报上面看到过，后来做PWM调速时研究过，做过一些实验，都不成功。

luzj05 · 发表于 2011-5-1 21:20:14

mark

zhangjinxing · 发表于 2011-5-1 21:29:33

mark

gavinda · 发表于 2011-5-3 05:28:32

cool

1ongquan · 发表于 2011-5-3 07:36:13

用单片机ADC对PWM间隔时的电枢电势采样,或者用复杂的方法连续采样过虑,把转动电势确定就完成此类电路的核心

koon · 发表于 2011-5-3 15:28:28

mark

gmyu · 发表于 2011-5-3 15:38:03

回复【67楼】xiaobendan 仲跻东
回复【楼主位】mao chong 毛虫
-----------------------------------------------------------------------
此电路某种意义上讲，要求电机的驱动电压是纯直流的，或者经过滤波的pwm的，如果功率比较大的电机，滤波变的比较困难，如果是直接pwm上电机，那么pwm本身就被电路采集用来测量转速了，就失去了意义。
这个电路在n年前的电子报上面看到过，后来做pwm调速时研究过，做过一些实验，都不成功。
-----------------------------------------------------------------------

楼主的波形显示这个脉冲大概在5到10k。如果PWM得频率远远高于它有没有可能呢？

fanmingming · 发表于 2011-5-6 22:40:07

回复【楼主位】mao chong 毛虫
-----------------------------------------------------------------------

高手就是不一样！！！陈旧的仪器照样造就神奇

xiaobendan · 发表于 2011-5-10 08:45:12

回复【73楼】gmyu
-----------------------------------------------------------------------

记得老大实验的结果是驱动电机的PWM最佳频率是12K左右吧，差不多就是这个频率了

Earthman · 发表于 2011-9-13 11:37:49

恒流 Mark

linye · 发表于 2011-9-13 14:53:16

这学期刚好有个直流电机测速的实验。有点搞不懂负载和电机转速的关系，物理力学电磁学学的不咋地。原理图抱走，慢慢研究，谢楼主~

qingfengpark · 发表于 2011-11-27 22:42:35

MARK一下~！

cne53102 · 发表于 2011-11-28 00:02:00

mark

10000years · 发表于 2011-11-28 08:56:56

wpnx · 发表于 2012-1-1 23:38:48

mark

whyjld · 发表于 2012-1-1 23:47:21

学习

silk · 发表于 2012-1-2 00:18:04

看懂了，电机的换向脉冲信号可以换成在主轴后方增加12细分的转速盘。这样就可以对E543主轴进行恒速调节

yuyanlzh · 发表于 2012-1-2 08:34:02

留名，学习一下

zaixian · 发表于 2012-1-2 09:00:46

牛。考虑正好要用无刷电机，但不知道是否有调速恒力矩的要求，。。。备用！

HYZ1989 · 发表于 2012-1-2 10:17:53

mark,还没完全看懂,留着以后再看.

Spunky · 发表于 2012-5-4 15:21:03

测速原理与BA6220相同

liub007 · 发表于 2012-5-8 00:26:58

示波器和我的一模一样哦.

ggddll · 发表于 2012-7-11 07:19:55

示波器牛，楼主牛

yhyf_heart · 发表于 2012-7-11 07:27:34

这个不错，顶！

lizuqing · 发表于 2012-11-7 09:09:44

这个要得，顶！

tome555 · 发表于 2012-11-7 09:26:55

单片机PID算法，或者比较器做PID电路+555都不难，精度应该比这个好，适用性高，成本也比这个不会高，干嘛搞这个东西？
我是反对

tome555 · 发表于 2012-11-7 09:29:36

看到分立元件就头疼，测速的话，从电机两端取电压，滤波取样比这个一点不差。

zhaoxukiller · 发表于 2012-11-7 09:55:55

谢谢分享！！！

xfdr · 发表于 2012-11-9 12:54:55

准备做个电钻，来打PCB眼儿！

ZYBing · 发表于 2013-7-9 11:04:45

怎么看不到图片

ZYBing · 发表于 2013-7-9 11:20:17

楼主你好，可以把电路图发给我吗？zyb189168@163.com 谢谢！

为老虎插上翅膀"小型有刷直流电机调速恒速电路"

阿莫论坛20周年了！感谢大家的支持与爱护！！