Автор: boris911
Опубликовано 09.06.2016
Создано при помощи КотоРед.

В поисках схемы управления малогабаритным двигателем типа ДПМ, пришел к выводу о необходимости создания своей модификации. Принцип такого устройства везде один - при превышении потребляемого тока под нагрузкой на двигатель подается полное напряжение, при снятии нагрузки - напряжение уменьшается до минимально необходимого. Найденные в инете схемы были аналоговые и не позволяли достаточно дискретно установить необходимый ток срабатывания.
Ниже предлагается простая схема и программа для микроконтроллера ATMega8, позволяющая подключить любой двигатель и настроить его, исходя непосредственно из его электрических параметров. А также настроить чувствительность к степени нажатия сверлом на плату.
При включении двигатель (Д) находится в режиме холостого хода - iR<i1. Микроконтроллер (МК) отслеживает превышение рабочего тока iR над заданным i1, что будет означать подачу нагрузки на вал Д. При превышении iR>i1 МК переходит в режим отслеживания тока iR<i2, который задает порог возвращения в режим холостого хода, а также подает почти полное напряжение питания на Д. Также активируется режим отслеживания заклинивания вала Д - iR>i3. В этом случае подача напряжения на Д прекращается. Сброс осуществляется аппаратным сбросом МК. Настройка i1,i2,i3 осуществляется энкодером поочередно. Выбранные значения запоминаются в ппзу. Индикация производится с помощью трехразрядного семисегментного индикатора.
Принципиальная схема устройства:

За основу был взят классический блок питания. В цепь задающего стабилитрона включен транзистор VT1. В режиме холостого хода он открыт, благодаря чему напряжение на Д определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD3. При увеличении нагрузки выход МК OUT1 переводится в логический ноль. Транзистор VT1 закрывается, на Д подается почти полное напряжение питания. При заклинивании вала на выходе OUT2 появляется логическая единица, транзистор VT2 открывается и замыкает базу VT3 на корпус. Регулирующий транзистор VT4 закрывается.
Программирование необходимых значений i1, i2, i3 осуществляется поочередно в режиме настройки, для перехода в который надо нажать кнопку КN2. Подсказкой для индикации выбранного тока служит количество светящихся точек. Запоминание в ппзу происходит при выходе из режима настройки.
Индикация текущего тока и программируемых значений происходит с помощью светодиодного индикатора. При заклинивании вала индикатор показывает три тире. Для сброса надо нажать кнопку КN1.
Съем значения потребляемого тока происходит с резистора 1 Ом, включенного последовательно с Д. В этом и заключается особенность схемы. Приведенный узел управления Д не является обязательным и может быть заменен любым другим. Обязательно лишь наличие токоизмерительного резистора 1 Ом, включенного в минусовую цепь питания Д.
Питание МК производится через стабилизатор 7805 и ограничивающие резисторы. Сам стабилизатор 7805 и выходной транзистор КТ805 необходимо установить на небольшие радиаторы.
Программа написана на ассемблере. Обработка дребезга контактов кнопок и энкодера программная, не требующая дополнительных конденсаторов в схеме.
Поскольку задача достичь абсолютной точности устанавливаемых значений токов не ставилась, то для упрощения программы математическая обработка была также упрощена и дробная часть не учитывалась. Вследствие чего из-за двойной обработки записываемое в ппзу значение иногда будет меньше индицируемого на единицу. По большому счету, это не доставляет никаких проблем, просто надо иметь в виду этот момент.
На случай сбоя в ппзу при включении МК проверяет контрольный байт. Если он совпадает, то считываются записанные ранее значения. Если нет - записываются исходные значения (что происходит при первом включении) - 200мА, 100мА, 800мА.
Энкодер на плату не устанавливается и подключается отдельно. Ограничительный резистор перед стабилизатором 7805 составлен из четырех резисторов МЛТ-0.5 75 Ом. В программе используются значения токоизмерительного резистора 1 Ом и напряжение на AREF 2 В. Если они будут отличны - фактическое значение устанавливаемого тока будет также другим. Но опять-таки, по большому счету в данной схеме бОльшую важность имеют не абсолютные значения тока, а относительные. Всё равно придется подбирать токи при настройке под конкретный двигатель. Максимальный измеряемый ток через Ri равен 2 А. Это значение может быть установлено для каждого из i1, i2, i3. Таким образом, возможности регулирования достаточно широкие под практически любой малогабаритный двигатель.

Напряжение холостого хода определяется стабилитроном VD3.

В процессе испытаний резисторы на сегменты индикатора (8 шт) были увеличены с 510 Ом до 1к. Яркость осталась достаточная, ток потребления МК и индикатора уменьшился с 70 до 50 мА.
Транзисторы VT1...VT3 были использованы из имеющихся в наличии, можно заменить на любые с напряжением коллектор-эмиттер не менее 50 В.
Кварцевый резонатор - 16.000 МГц.
Индикатор - E30561-L-O-0-W с общим катодом.
Фьюзы для МК - запрограммированы SPIEN и CKOPT.
К примеру, для моего ДПМ-30-Н1-04 i1=120mA, i2=95mA, i3=700mA.

Возможный вариант печатной платы в формате lay6 и прошивка в архиве.

Проверить алгоритм работы схемы можно, не собирая её всю целиком. Достаточно на макетной плате собрать микроконтроллерную часть с обвесом и индикатором, на выходы OUT1 и OUT2 подключить светодиоды через резисторы 510 Ом на корпус. На вход АЦП (23 ножку МК) подавать напряжение от 0 до 2 В с переменного резистора.

Видео работы устройства: https://www.youtube.com/watch?v=tlieAr1jt1U

Файлы:
прошивка и печатная плата

Все вопросы в Форум.