非常慢的电动机

电器工程 发动机 直流
2022-01-20 04:05:34

有客户问:

我想将一个小型的爱好大小的直流电机减速到从慢速到零转速的用户可变范围。我会简单地使用壁式电源和电位器来设置速度,但电机上的负载可能会略有变化。尽管电机上的阻力会非常低,但如果阻力确实发生变化,我希望电机的速度尽管如此仍能保持相当稳定。

有几个人告诉我为此目的使用 PWM 控制器,因为 PWM 的范围是 0 到 100%。当然,这不在 RPM 中。另一位人士表示,电机可能无法正常减速,因为 PWM 上的赫兹额定值可能太高而无法实现这一点,或者因为脉冲可能没有足够的强度来激励电机,从而在电机启动时根本无法移动它。速度设置为接近零。

我考虑过使用步进电机,所以我看了一个用于 Arduino 套件的 Adafruit Motor/Stepper/Servo Shield - v1.0,但我对这些东西几乎一无所知,所以我也不知道这是否是正确的。

我想转动一个旋钮来改变电机的速度,从 RPM 的几个部分到“慢”速度……比如 60 RPM?...可能是?

哦...相对便宜且易于设置也很棒!

有什么想法吗?

4个回答

直流电机在低转速下无法正常工作。它们失速并具有可怕的扭矩。(即他们不能很努力地转动)因此人们创造了齿轮马达:带有集成齿轮的马达。结果看起来像一个稍微笨重的电机,但它具有低转速和高扭矩。如果您要拆开一个正在运行的齿轮电机,您会看到电机部分实际上以几千转/分的速度运行,但它被减速到最大 60 转/分。

一个常见的专业是标准的爱好伺服,它有一些额外的电子钻头,但基本上是一个齿轮电机。查看任何出售用于机器人或剩余电子产品的电机的地方,您会看到几种不同的齿轮电机可供选择。

直流齿轮电机的控制方式与普通直流电机一样,因此 Arduino 电机防护罩与它们配合得很好。

基于电机在每个换向器“步”内的位置,典型电机的扭矩会随着它的旋转而变化。这种变化的扭矩使得在非常慢的速度下平稳转动电机变得非常困难。

一种常见的补救措施是用短脉冲电流击中电机,其中每个脉冲的长度足以使电机移动至少一个换向器步进。爆发时间越长,电机的行为就越可预测,但输出越“生涩”。请注意,有两种方法: (1) 在每次突发电流后让电机续流;(2) 每次爆裂后对电机进行动态制动。使用方法#1 通常需要更少的功率来达到任何给定的速度,但方法#2 提供了更精细的速度控制。请注意,当使用方法 #2 时,电机将在其开启的大部分时间内消耗几乎其全部失速电流(并消耗其全部失速功率);如果电机有 1 安培的失速电流和 100 毫安的运行电流,则以 1% 的占空比运行电机是安全的,

如果您的目标是使电机以正常速度的 1% 左右的可控速率运行,并且如果不考虑功耗,则方法 #2 可能会很好。如果机械负载是一致的,方法#1 可能是好的。否则,您可能需要一些电机速度反馈。

一般来说,电位器不是控制直流电机速度的好选择,除非它非常小(想想几个 100 mA 的电流),因为电位器的额定电流必须与电机的电流相匹配。此外,当您限制电流时,您也会消耗电机的功率。因此,在使用限流机制的低速时,您会发现它只能在高速时产生一小部分扭矩。

正如所指出的,直流齿轮电机更适合降低速度。或者,您可以制作自己的齿轮链,但这不太可能具有成本效益。代顿生产价格合理的 12V 直流齿轮电机系列,转速低至 0.6RPM (IIRC)。

然后,如果您希望使用额定速度作为最大速度,那么 PWM 速度控制器会非常方便。虽然用于直流电机控制的 adafruit 电机护罩没有任何问题,但我更喜欢外部速度控制器,例如 Solarbotics 的 L298 紧凑型驱动器,用于更大的直流齿轮电机。

你的朋友是对的,每个电机在其可靠响应的最低 PWM 占空比方面都有不同的特性。对于我的大多数电机,它似乎限制了大约 25-35% 的占空比。

是的,另一种控制输出速度的好方法是使用步进器。它使您可以在任何时候选择离散的步骤。虽然伺服器还可以让您采取离散的步骤,但较便宜的伺服器往往被限制在 1 度的最小运动范围内,并且旨在尽可能快地从当前位置移动到定义的位置。带有 8 倍微步进驱动器的标准 200 步步进电机将有效地为您提供大约 4 倍的分辨率,因此能够进行更平滑、更小的增量。

步进电机非常适合您想要做的事情。步进器的典型缺点是速度慢。但是考虑到你说你想从慢到慢它会起作用