Электроника для начинающих

Серводвигатели

Такие двигатели обычно используются вместе с программируемыми микроконтроллерами, которые посылают управляющие инструкции, позволяющие точно управлять параметрами вращения оси двигателя (например, поворотом оси двигателя в нужное положение, а затем фиксации его в этом положении). Я еще буду упоминать серводвигатели, когда перейду к рассмотрению микроконтроллеров, но подробно обсуждать их мы не будем.

Существуют и другие виды электродвигателей, включая бесщеточные двигатели постоянного тока (которые требуют использования контроллеров различного типа и применяются в компьютерных дисководах и CD-плеерах), а также двигатели переменного тока (включая синхронные двигатели, которые синхронизируют свое вращение с частотой переменного напряжения и которые широко использовались в часах до того, как часы стали цифровыми).

В данной книге я буду говорить в основном о коллекторных двигателях постоянного тока с щетками и о шаговых двигателях.

Механическая мощность

В США вращательное усилие или момент силы двигателя (крутящий момент) обычно измеряется в фунтофутах (pound-fооt) или унциях на дюйм (ounce-inch). В Европе используется метрическая система, в которой эта величина измеряется в динах.

Понять что такое фунтофут очень легко. Представьте себе рычаг с одним концом, закрепленным на оси двигателя, как это показано на рис. 5.102. Если рычаг имеет длину один фут (30,48 см) и вы подвесили на него груз весом один фунт (453,6 г), то крутящий момент будет равен одному фунтофуту.

Рис. 5.102. Вращающее усилие, которое создается электродвигателем, известно как «крутящий момент», и в США оно измеряется в фунтофутах (или унциях на дюйм в случае двигателей малого размера). В метрической системе эта величина измеряется в динах. Следует иметь в виду, что момент, создаваемый двигателем, будет изменяться в зависимости от скорости, с которой двигатель вращается

Калибры проводов

Если вы собираетесь подавать напряжение питания к двигателям относительно большой мощности или на другие компоненты, которые потребляют больший ток, чем светодиоды или небольшие реле, то вам обязательно понадобится узнать больше о калибрах проводов. На практике имеется два основных вопроса — «Каково соотношение между толщиной провода и его калибром AWG (American Wire Gauge — американский калибр провода)?» и «Каким образом калибр провода должен использоваться для заданного значения тока?»

Вы можете найти бесчисленное количество диаграмм и таблиц, если поищете в Интернете, но многие из этих источников противоречат друг другу, особенно в той части, насколько большой ток безопасно пропускать через провод определенного калибра.

После выполнения нескольких сравнений (и самостоятельного тестирования ряда подобных образцов) я составил таблицу (табл. 5.1), которую я рекомендую использовать в качестве компромиссного решения. Следует учитывать следующее:

• эта таблица применима только к одножильным проводам, которые имеют сплошные медные жилы;

• для многожильных проводов, т. е. проводов из плетеных одножильных проводов или тех, в которых медь покрыта оловом (что делает их внешний вид серебряным), удельное сопротивление будет возрастать, удельная длина будет уменьшаться, а максимально допустимый ток в амперах будет уменьшаться приблизительно на 20 %.

Максимально допустимый ток это значение тока, при котором предполагается, что изолированный провод излучает такое количество тепла, которое рассеивается так же эффективно, как и у оголенного проводника. Я также полагаю, что провод может быть по меньшей мере частично закрыт внутри коробки или корпуса. При пропускании токов, которые перечислены для каждого калибра проводов, вы должны ожидать, что провод станет очень горячим, и поэтому я лично предпочитаю использовать более толстые провода, чем провода с теми максимальными значениями, которые приводятся в таблице.

В большинстве таблиц такого типа приводится только значение удельного сопротивления каждого калибра провода в омах на 1000 футов (304,8 м) длины. В таблице я указал это же значение, но добавил так же и удельную длину провода с сопротивлением, равным одному ому.

Расчетное падение напряжения

Другое, что часто требуется знать, это падение напряжения провода определенной длины, который применяется в схеме.