Электроника для начинающих

В такой схеме концевые выключатели необходимы, поскольку если вы будете продолжать подавать напряжение питания на этот простой двигатель постоянного тока, который не будет иметь возможности вращаться, то тогда двигатель будет потреблять большой ток и разогреваться, что, в конце концов, может привести к его перегоранию.

Итак, вы легко можете понять, как система такого типа могла бы использоваться для выполнения функций рулевого управления тележки. Даже тогда, когда у двигателя всего лишь два положения, этого достаточно, чтобы заставить тележку сделать поворот, когда она возвращается назад, а затем продолжить двигаться вперед по прямой линии.

Чтобы уменьшить потребляемую мощность, обычное реле может быть заменено реле с самоудерживанием (с фиксацией состояния) и двумя обмотками. Схема при этом, разумеется, должна быть изменена таким образом, чтобы реле переходило из одного состояния в другое подачей сигнала на каждую из обмоток.

Все о двигателях

Двигатели постоянного тока с контактными щетками

Это самая старая и простейшая модель электродвигателя, которая в очень упрощенном виде приведена на рис. 5.101.

Рис. 5.101.Принцип работы простого двигателя постоянного тока. Коллектор пропускает ток через обмотку, в которой создается магнитное поле, взаимодействующее с полем постоянного магнита, расположенного в статоре (неподвижной части) двигателя. Это взаимодействие приводит к повороту якоря — внутренней подвижной части двигателя. Щетки и коллектор при вращении якоря постоянно переключают в обмотках ток. Таким образом, при подаче питания на щетки якорь двигателя будет постоянно вращаться. На практике двигатели имеют коллектор, который состоит из очень большого количества сегментов и, соответственно, большого количества обмоток. Но сам принцип работы двигателя остается таким же

Обмотки двигателя закреплены на оси двигателя внутри постоянного магнита, где они взаимодействуют с ним. Магнитное поле, действуя на обмотку, слегка поворачивает ось двигателя. В этот момент к источнику питания подключается следующая обмотка, что приводит к еще одному небольшому повороту вала, когда к источнику подключается следующая обмотка и т. д. Чтобы это было именно так, напряжение питания к обмоткам подается с помощью щеток, обычно изготавливаемых из мягкого углерода. Щетки подают напряжение на вращающиеся, разделенные на секции цилиндрические контакты, называемые коллектором, каждый контакт которого подключен к своей обмотке.

Эта элементарная конструкция обладает рядом достоинств, если мы хотим изготовить небольшое механическое устройство, например, миниатюрного робота или даже модель самолета:

• широкой доступностью;

• низкой ценой;

• простатой конструкции;

• надежностью;

• вращается в обратном направлении при изменении полярности подключения.

К тому же, электродвигатели со щетками часто продаются со встроенными понижающими редукторами. Такие двигатели известны как двигатели с зубчатыми редукторами или редукторные двигатели.

Они освобождают вас от использования редукторов собственного изготовления или ременных передач, предназначенных для получения требуемой скорости. Вам достаточно просто выбрать двигатель, который более всего соответствует вашим техническим требованиям.

Шаговые двигатели постоянного тока

Для такого двигателя требуется специальное устройство управления, которое состоит из некоторого количества электронных компонентов, указывающих двигателю каким образом вращать ось ротора небольшими дискретными шагами. К преимуществам шаговых двигателей относятся:

• точное позиционирование ротора;

• точная регулировка скорости.

Шаговые двигатели, например, являются идеальными устройствами для компьютерных принтеров, в которых бумага должна протягиваться на определенное точное расстояние, а печатающая головка также должна дискретно перемещаться в перпендикулярном направлении относительно продвижения бумаги. Кроме того, шаговые двигатели широко используются в таких устройствах, как роботы. Если двигатель имеет небольшой размер и потребляет ток менее 200 мА при напряжении питания 12 В или менее, то вы можете управлять им импульсами, генерируемыми таймером 555. Более подробно шаговые двигатели описаны далее в эксперименте 33.