Motor Listrik Sangat Lambat

Seorang pelanggan bertanya:

Saya ingin memperlambat motor DC berukuran hobi kecil ke rentang variabel pengguna yang berjalan dari lambat ke nol RPM. Saya hanya akan menggunakan kutil dinding untuk catu daya dan potensiometer untuk mengatur kecepatan tetapi beban pada motor mungkin sedikit berubah. Walaupun hambatan pada motor akan sangat rendah, jika hambatan itu berubah, saya ingin kecepatan motor tetap stabil meskipun ini.

Beberapa orang mengatakan kepada saya untuk menggunakan pengontrol PWM untuk tujuan ini karena PWM memiliki kisaran 0 hingga 100%. Tentu saja ini tidak di RPM. Satu orang lain mengatakan bahwa motor mungkin tidak melambat dengan baik karena peringkat hertz pada PWM mungkin terlalu tinggi untuk memungkinkan ini atau karena pulsa mungkin tidak memiliki jumlah kekuatan yang cukup untuk membangkitkan motor cukup untuk menggerakkan motor sama sekali ketika motor bergerak kecepatan diset mendekati nol.

Saya berpikir tentang menggunakan motor steper jadi saya mencari Adafruit Motor / Stepper / Servo Shield untuk kit Arduino - v1.0 tapi saya hampir tidak tahu tentang hal ini jadi saya tidak tahu apakah ini akan menjadi hal yang tepat juga.

Saya ingin memutar kenop untuk memvariasikan kecepatan motor membentuk beberapa bagian RPM hingga kecepatan "lambat" ... katakanlah 60 RPM? ...mungkin?

Oh ... relatif murah dan mudah diatur akan lebih bagus juga!

Adakah pikiran?

Motor DC tidak bekerja dengan baik pada RPM rendah. Mereka berhenti dan memiliki torsi yang mengerikan. (Yaitu mereka tidak bisa berputar sangat keras) Jadi orang telah menciptakan motor roda gigi: motor dengan roda gigi terintegrasi. Hasilnya terlihat seperti motor yang sedikit lebih besar, tetapi motor yang memiliki RPM rendah dan torsi tinggi. Jika Anda membongkar menjalankan motor roda gigi, Anda akan melihat bagian motor benar-benar berjalan pada beberapa ribu RPM, tetapi itu diarahkan ke sesuatu seperti maks 60 RPM.

Yang khusus khusus adalah servo hobi standar, yang memiliki beberapa bit elektronik tambahan tetapi pada dasarnya adalah motor gir. Lihatlah tempat yang menjual motor untuk robotika atau elektronik berlebih dan Anda akan melihat beberapa motor roda gigi yang berbeda untuk dipilih.

Motor DC gear dikendalikan seperti motor DC normal, jadi perisai motor Arduino bekerja dengan baik pada mereka.

Torsi motor tipikal akan bervariasi ketika berputar, berdasarkan posisi motor dalam setiap "langkah" komutator. Torsi yang bervariasi ini membuat sangat sulit untuk menghidupkan motor dengan lancar pada kecepatan yang sangat lambat.

Obat yang umum adalah memukul motor dengan semburan pendek saat ini, di mana setiap ledakan cukup lama untuk menggerakkan motor dengan setidaknya satu langkah komutator. Semakin lama semburan, semakin dapat diprediksi perilaku motor, tetapi semakin 'tersentak' output. Perhatikan bahwa ada dua cara untuk melakukan ini: (1) Biarkan motor freewheel setelah setiap ledakan arus; (2) dinamis-rem motor setelah setiap meledak. Menggunakan pendekatan # 1 akan membutuhkan daya yang jauh lebih sedikit untuk mencapai kecepatan tertentu, tetapi pendekatan # 2 menawarkan kontrol kecepatan yang jauh lebih baik. Perhatikan bahwa ketika menggunakan pendekatan # 2, motor akan menarik arus stall yang hampir penuh (dan menghilangkan stall power penuh) untuk sebagian besar waktu yang dihidupkan; jika motor akan memiliki arus kios 1 amp dan arus lari 100mA, menjalankan motor pada siklus kerja 1% akan aman,

Jika tujuan Anda adalah membuat motor berjalan pada tingkat yang dapat dikendalikan dengan baik yaitu sekitar 1% dari kecepatan normal, dan jika konsumsi daya tidak menjadi masalah, pendekatan # 2 mungkin baik. Jika pemuatan mekanis konsisten, pendekatan # 1 mungkin baik. Kalau tidak, Anda mungkin memerlukan umpan balik kecepatan motor.

Secara umum, potensiometer tidak akan menjadi pilihan yang baik untuk mengendalikan kecepatan motor DC, kecuali jika motor itu sangat kecil (pikirkan penarikan 100 mA) karena pot harus diberi peringkat untuk arus yang ditarik oleh motor. Selain itu, saat Anda membatasi arus, Anda juga menyedot daya dari motor. Jadi, pada kecepatan lambat menggunakan mekanisme pembatas arus, Anda akan menemukannya hanya dapat memperoleh sebagian kecil dari torsi yang dapat pada kecepatan tinggi.

Motor DC Gear, seperti yang ditunjukkan, lebih tepat untuk mengurangi kecepatan. Atau, Anda dapat membuat rantai gigi sendiri, tetapi sepertinya tidak hemat biaya. Dayton membuat kisaran baik harga motor gear 12V DC akan serendah 0,6RPM (IIRC).

Kemudian, jika Anda ingin menggunakan kecepatan pengenal sebagai kecepatan maks, maka pengontrol kecepatan PWM bisa sangat berguna. Meskipun tidak ada yang salah dengan pelindung motor adafruit untuk kontrol motor DC, saya lebih suka pengendali kecepatan eksternal, seperti L298 Compact Driver dari Solarbotics untuk motor DC gear yang lebih besar.

Teman Anda benar, bahwa setiap motor akan memiliki karakteristik yang berbeda mengenai siklus tugas PWM terendah yang akan ditanggapi dengan andal. Untuk sebagian besar motor saya, sepertinya membatasi sekitar 25-35% siklus kerja.

Ya, cara luar biasa lain untuk mengontrol kecepatan output adalah dengan menggunakan stepper. Ini memungkinkan Anda mengambil langkah-langkah tersendiri kapan pun Anda mau. Sementara servo juga memungkinkan Anda mengambil langkah-langkah terpisah, yang lebih murah cenderung terbatas pada gerakan minimum 1 derajat, dan dirancang untuk bergerak secepat mungkin dari posisi saat ini ke posisi yang ditentukan. Motor stepper 200 langkah standar, dengan driver microstepping 8x, akan memberi Anda resolusi sekitar 4 kali secara efektif, dan karenanya kemampuan untuk membuat peningkatan lebih halus, lebih kecil.

Motor stepper akan sempurna untuk apa yang Anda ingin lakukan. Kelemahan khas stepper adalah kecepatannya yang lambat. Namun mengingat bahwa Anda mengatakan Anda ingin beralih dari lambat ke lambat itu akan berhasil

Ada "motor BLDC digital" seperti yang dibuat oleh ThinGap yang membuat motor yang ringan, kecil, dan memiliki respons luar biasa pada torsi yang sangat rendah (lambat, daya tinggi) serta kecepatan tinggi (RPM) tanpa perlu peralatan apa pun.

Adakah yang mencoba mengendalikan kecepatan motor DC tegangan rendah menggunakan rangkaian modulator lebar pulsa (PWM)? Alih-alih mengendalikan kecepatan dengan mengurangi tegangan (yang membunuh torsi motor), PWM hanya mengontrol siklus tugas dari tegangan DC yang digunakan. Dengan kata lain, tegangan DC penuh diterapkan ke motor, tetapi dinyalakan dan dimatikan beberapa kali dalam satu detik. Poin kuncinya adalah bahwa setiap kali tegangan diterapkan ke motor, itu memberikan torsi penuh. Akibatnya, tidak ada getaran atau kebisingan yang merupakan ciri khas motor yang berusaha mengatasi inersia.

Sirkuit PWM kecil tersedia untuk sekitar $ 20,00 yang akan menangani hingga 1,0 amp pada 12 VDC. Saya menggunakannya untuk mengontrol mesin gage model kereta HO. Itu memungkinkan mereka merayap tanpa mengeluarkan suara.