Модуль датчиков

Модуль датчиков занимается непосредственно измерением и формированием сигналов, преобразуя их к виду, удобному для модуля контроллера.

Разделение регулятора на модули – мера условная и направлена в первую очередь на упрощение дальнейшего проектирования. Она не обязывает нас физически разделять регулятор на разные части. Конечная реализация зависит от конкретной поставленной задачи.

На блок-схеме присутствуют датчики Холла H1, H2, H3. Разумеется, они нужны только для двигателей с датчиками Холла. В следующей статье будет  рассматриваться схема простого универсального регулятора, который разрабатывался для управления двигателями с датчиками Холла и без таковых.

Защита

Особое внимание прошу уделить безопасности. Поскольку неосторожные эксперименты с двигателями даже небольшой мощности около 100-200 Ватт, напряжением питания всего 12 вольт могут привести к неприятностям. На начальном этапе изучения бесколлекторных двигателей я сжег не один комплект силовых ключей и драйверов. Взрывались и дорожки на плате ключей и шарики расплавленной меди катались по столу. Шоу, конечно, яркое, но процесс устранения последствий тяготит не только душу, но и карман. Основная масса происшествий пришлась на этап разработки. И связаны, в основном, с тривиальными ошибками, но иногда происходили случаи, над которыми приходилось поломать голову. Чтобы Вы не повторяли моих ошибок, отнеситесь к этому разделу с ответственностью.

В регуляторах бесколлекторного двигателя всегда присутствует конденсатор. Его емкость обычно не маленькая и при подключении питания двигателя будет проскакивать искра. При питании до 12 вольт этот эффект можно проигнорировать. Но при большом напряжении питания вспышка искры может быть не только пугающе яркой и громкой, но и вызывать микро повреждения контактов, которые в последующем могут вызвать их более существенную эрозию. Для устранения этого эффекта я использовал простейшую схему с токоограничивающим резистором. Подключение к питающему напряжению выполняется в два действия. Сразу к батарее подключается вспомогательный контакт. Через резистор конденсаторы плавно заряжаются, через несколько секунд напряжение на конденсаторах практически достигает напряжения питания, после чего подключается основной контакт.

Следует предусмотреть возможность выхода со строя потенциометра, задающего обороты двигателя (или другого задающего устройства). В реальных условиях банальный обрыв провода может привести к неуправляемому изменению оборотов двигателя. Поэтому, крайне целесообразно так же предусмотреть аварийное отключение двигателя.

Регулятор должен препятствовать возникновению нештатных ситуаций и в критических случаях отключать двигатель. Например, в следующих случаях:

• превышение допустимого тока;

• заклинивание двигателя;

• превышение двигателем допустимых оборотов. Регулятор имеет свои технические возможности и не сможет корректно управлять двигателем, который вращается быстрее, чем сможет отследить регулятор;

• снижения питающего напряжения ниже допустимого уровня (предотвращение глубокого разряда батарей).

Нештатные ситуации могут привести к выходу со строя отдельных элементов регулятора. Чаще всего выходят со строя транзисторные ключи, так как они подвержены наибольшей нагрузке и риску. Регулятор должен реагировать на такие ситуации, как превышение тока, и отключать ключи во избежание более серьезных последствий. Однако, невозможно предусмотреть абсолютно все ситуации, особенно на этапе разработки. Иногда случаются достаточно нестандартные случаи, при которых ток через ключи может достигать критических значений, что грозит неприятностями не только ключам, но и батарее питания. Спасти может старый добрый предохранитель. Я рекомендую использовать предохранитель всегда! Если у Вас не будет хотя бы элементарного предохранителя с плавкой вставкой, сгорят ключи, двигатель, провода, гараж, дом, еще что-то и … это будет дороже, чем использовать предохранитель.