自制一款直流電機調速電路(圖文)

該直流電機控制器使用光耦隔離器件，雙向可控硅等元件制作，裝置結構簡(jiǎn)單，輸出功率較大。經(jīng)過(guò)反復調試多次實(shí)驗，工作安全可靠，而且使用單層印板即可實(shí)現，制作成本低（筆者把該電路命名為STGJ2009），電路的原理圖見(jiàn)下圖。

　　與傳統的直流電機直接使用改變串聯(lián)電阻大小的方式進(jìn)行調速比較。傳統的調速方式在電機處于低速時(shí)。把大量的電能浪費在電阻上面，不符合節能環(huán)保的要求。而該電路是通過(guò)控制可控硅BTAl2的開(kāi)通角度。來(lái)控制輸出的直流脈沖來(lái)對直流電機進(jìn)行調速。不僅節能環(huán)保而且得到理想的調速特性。從成本上看，使用單向晶閘管調速電路需要兩個(gè)單向晶閘管，而市面上兩個(gè)同等耐壓等級12A的晶閘管的價(jià)格，高于單個(gè)12A雙向晶閘管的價(jià)格。而且控制和保護環(huán)節也更多。所以采用雙向晶閘管構成直流調壓電路更為簡(jiǎn)單。另外由于采用了光耦隔離器件隔離了驅動(dòng)脈沖信號發(fā)生電路和驅動(dòng)電機的主電路，防止了誤觸發(fā)。提高了電路的可靠性。

　　一、工作原理電路
　　
　　主要分為兩個(gè)部分：一是驅動(dòng)雙向晶閘管的驅動(dòng)電路（即控制脈沖發(fā)生的電路），該電路位于原理圖的上半部分；二是直接驅動(dòng)直流電機的主電路。它位于原理圖的下半部分：兩個(gè)部分通過(guò)一個(gè)光耦器件隔離開(kāi)來(lái)。

　　這樣就保證了驅動(dòng)電路在工業(yè)現場(chǎng)可以不受其他瞬時(shí)電流脈沖的影響而產(chǎn)生誤觸發(fā)。大大提高了該電路的調速的可靠程度。

　　1.脈沖發(fā)生電路
　　
　　脈沖發(fā)生電路位于原理圖的上半部分。位于光耦之前。D1～D44個(gè)整流二極管把交流變?yōu)橹绷�，并且通過(guò)R1降壓和D5穩壓得到12V左右直流電壓，這作為后面以BT33F為主和RV1、R2、C2、R3和R9構成的脈沖發(fā)生電路。其基本原理是通過(guò)RV1調節經(jīng)R2往小電容C2充電電流的大小。當C2充滿(mǎn)到達放電時(shí)。觸發(fā)BT33F在b2腳（即與C3連接的管腳）產(chǎn)生被放大韻電脈沖。之后C2因為放電電位下降。需要再經(jīng)過(guò)充電才能再次放電，觸發(fā)BT33F產(chǎn)生電脈沖。所以如果充電電流越大，則C2充電滿(mǎn)的時(shí)間間隔越短，同一個(gè)時(shí)間內輸出的電脈沖也越多，所以電脈沖的輸出是通過(guò)RV1調整對C2的充電電流的大小來(lái)控制的，當RV1調整為100kΩ時(shí)，充電電流最小，晶閘管開(kāi)通角度后移。驅動(dòng)電壓最低（大概是輸入額定電壓的10％左右）電機轉速最慢。當RV1調整為0Ω時(shí)候，充電電流最大。輸出脈沖最多即每相首脈沖前移最多，使晶閘管開(kāi)啟角度最后前移到大約30℃左右，控制雙向晶閘管輸出的電壓也達到最大（大約是輸入額定電壓值的96％左右）。

　　2.驅動(dòng)電機的主電路

　　通過(guò)電橋DQ1把輸入的交流（交流24V或220V）電轉化為直流電（24V或220V）；直流電作為直流電機的電源，當雙向可控硅接收到來(lái)自光耦的控制信號就會(huì )觸發(fā)導通。當信號消失則關(guān)斷。為防止驅動(dòng)雙向晶閘管的電流過(guò)大損壞雙向晶閘管，經(jīng)光耦送來(lái)的脈沖信號需要經(jīng)過(guò)R6和1N4148進(jìn)行保護。如果V2端輸入的是24V交流電。則把SW打到R8的位置（如果V2輸入的是110V交流電則把SW打到R7位置）。經(jīng)電阻降壓確保提供12V左右的交流電源。再通過(guò)整流二極管D9、12V穩壓管D7穩壓和電容C5進(jìn)行濾波，為驅動(dòng)雙向晶閘管提供12V直流電源。使用RV2調整驅動(dòng)脈沖的電流大小，確保輸出所需的電脈沖能驅動(dòng)該晶閘管。

　　注意：在雙向晶閘管兩側要并聯(lián)5W左右的大功率電阻RW1和耐壓400V左右的電容C6作為雙向晶閘管的保護環(huán)節。
 

二、元件選擇
　　
　　為確保該電路可以長(cháng)時(shí)間連續穩定帶動(dòng)直流電機運行，在主要器件的選用上，例如主電路的電橋。最好選用帶散熱結構的8A左右的整流橋，因為用于長(cháng)時(shí)間帶直流電機等負載，整流橋的額定電流最好是額定工作電流的兩倍。主要功率器件雙向晶閘管BTA12的額定電流最大能通過(guò)12A，以確保直流電機連續穩定工作。

　　三、電路調試
　　
　　調試時(shí)先調觸發(fā)電路，使用示波器觀(guān)察觸發(fā)電路產(chǎn)生的波形。

　　此時(shí)的輸出電壓最小，約為額定電壓的5％左右。

　　當RV1調到電阻最�。ㄒ布从|發(fā)脈沖最密集時(shí)候），此時(shí)輸出電壓為額定電壓的96％左右。接著(zhù)調試主電路。主電路主要通過(guò)電阻RV2調節驅動(dòng)電脈沖的電流大小。開(kāi)機前把RV1和RV2調到中間位置，通電后逐步把RV2調小，電路會(huì )在這個(gè)過(guò)程開(kāi)通，然后再又緩慢地增大。如果繼續調小RV2，還不能提高輸出電壓，那說(shuō)明電流已經(jīng)夠用了，不必再調小RV2了。

　    電路板正中亮點(diǎn)的位置為光耦，本電路采用4N25或者普通四腳光耦，本電路左側為觸發(fā)電路，右側為主電路。

　　小結：該電路由于采用了光耦器件進(jìn)行隔離，確保了主電路與觸發(fā)電路各自獨立運作，互不干擾。經(jīng)過(guò)現場(chǎng)測試，電路符合在工業(yè)現場(chǎng)長(cháng)時(shí)間穩定應用的要求：而且一次調試即可以長(cháng)期運行，基本免維護。適用于廣大需要小型直流調速控制裝置的企業(yè)。具有廣闊的應用前景。容－源－電－子－網(wǎng)－為你提供技術(shù)支持