Motorbeveiligingscircuits - overspanning, oververhitting, overstroom

In dit bericht bespreken we enkele DC-motorbeveiligingscircuits tegen schadelijke omstandigheden zoals overspanning en onderspanning, overstroom, overbelasting enz.

DC-motorstoringen worden vaak door veel gebruikers ervaren, vooral op plaatsen waar de relevante motor vele uren per dag draait. Het vervangen van motoronderdelen of de motor zelf na een storing kan behoorlijk kostbare aangelegenheid zijn, iets wat niemand op prijs stelt.

Er werd mij een verzoek gedaan van een van mijn volgers met betrekking tot het oplossen van het bovenstaande probleem, laten we het horen van de heer Gbenga Oyebanji, alias Big Joe.

Technische specificaties

'Gezien de schade die onze stroomtoevoer heeft toegebracht aan de meeste van onze elektrische apparaten, is het noodzakelijk om een ​​beveiligingsmodule voor onze apparaten te bouwen die ze beschermt tegen de fluctuaties in vermogen.

Het doel van het project is het ontwerpen en bouwen van een beveiligingsmodule voor DC-motoren. Daarom zijn de doelstellingen van het project

• Ontwerp en bouw een overspanningsbeveiligingsmodule voor DC motoren met indicator (LED).
• Ontwerp en bouw een onderspanningsbeveiligingsmodule voor DC motoren met indicator (LED).
• Ontwerp en bouw een temperatuurbeveiligingsmodule voor de motor (thermistor) met indicator (LED).

Het circuit beschermt de DC-motor tegen overspanning en onderspanning. Een relais zou kunnen worden gebruikt om de belasting (12v dc-motor) in en uit te schakelen. Een comparator wordt gebruikt om te detecteren of deze hoog of laag is. De overspanning moet 14V zijn, terwijl de onderspanning 10V moet zijn.

Het noodzakelijke gelijkrichtings- en filtercircuit moet ook worden aangelegd.

Wanneer een van de fouten wordt gedetecteerd, moeten de nodige indicaties verschijnen.

Wanneer de veldwikkeling van de motor open is, moet het circuit dit bovendien kunnen detecteren en de motor uitschakelen, want wanneer de veldwikkeling open is, is er geen magnetische flux meer in de motor en wordt al het vermogen rechtstreeks naar het anker gevoerd. .

Hierdoor loopt de motor totdat hij kapot gaat. (Ik hoop dat ik gelijk heb?). Ik zou het op prijs stellen als u snel antwoord krijgt.

Bedankt Swagatam. Proost '

1) Schakelschema DC-motor Voltage Protection Module

De volgende hoog- en laagspanningsuitschakeling, die eerder door mij in een van mijn berichten werd besproken, past perfect bij de bovenstaande toepassing voor het beschermen van DC-motoren tegen hoog- en laagspanningsomstandigheden.

De volledige uitleg van het circuit wordt gegeven over / onder uitschakelspanningscircuit

2) DC-motor over hittebeschermingsmodulecircuit

Het derde probleem met betrekking tot temperatuurstijging van de motor kan worden opgelost door het volgende eenvoudige temperatuurindicatieschakeling te integreren.
Dit circuit kwam ook aan bod in een van mijn eerdere berichten.

Het bovenstaande oververhittingsbeschermingscircuit zal vermoedelijk nooit toestaan ​​dat de veldwikkeling mislukt, omdat elke wikkeling eerst opwarmt voordat deze wordt versmolten. Het bovenstaande circuit zal de motor uitschakelen als het een abnormale opwarming van de unit waarneemt en zo een dergelijk ongeluk vermijden.

De volledige onderdelenlijst en uitleg van het circuit wordt meegeleverd HIER

Hoe de motor te beschermen tegen overstroom

Het derde idee hieronder analyseert een circuitontwerp voor automatische motorstroomoverbelastingscontroller. Het idee werd aangevraagd door de heer Ali.

Technische specificaties

Ik heb hulp nodig om mijn project te voltooien. Dit is een simpele 12 volt motor die beschermd moet worden als hij overbelast raakt.

De gegevens worden getoond en kunnen helpen bij het ontwerpen ervan.

Het overbelastingscircuit moet minimale componenten hebben omdat er niet genoeg ruimte is om het toe te voegen.

De ingangsspanning is variabel van 11 volt tot 13 volt vanwege de lengte van de bedrading, maar de afgesneden overbelasting zou moeten gebeuren als de V1 - V2 => 0,7 volt.

Bekijk het bijgevoegde overbelastingsdiagram dat zou moeten afsnijden als de versterkers meer dan 0,7 Ampère verhogen. Wat is jouw idee over dit diagram? Is het een ingewikkeld circuit of moeten er enkele componenten worden toegevoegd?

Circuitanalyse

Verwijzend naar het hierboven getekende 12v motorstroombesturingsschema, lijkt het concept correct te zijn, maar de circuitimplementatie, vooral in het tweede diagram, ziet er onjuist uit.

Laten we de diagrammen een voor een analyseren:

Het eerste diagram legt de basisberekeningen van de stroomregelingstrap uit met behulp van een opamp en een paar passieve componenten, en het ziet er geweldig uit.

Zoals aangegeven in het diagram, zolang V1 - V2 minder is dan 0,7 V, wordt verondersteld dat de output van de opamp nul is en op het moment dat deze boven de 0,7 V komt, wordt de output verondersteld hoog te worden, hoewel dit zou werken met een PNP-transistor aan de uitgang, niet met een NPN, .... laten we in ieder geval verder gaan.

Hier is de 0,7 V met verwijzing naar de diode die is bevestigd aan een van de ingangen van de opamp, en het idee is eenvoudig om ervoor te zorgen dat de spanning op deze pin de 0,7 V-limiet overschrijdt, zodat dit pinoutpotentiaal de andere complementaire ingangspen van de opamp resulterend in een uitschakeltrigger die moet worden gegenereerd voor de aangesloten motoraandrijvingstransistor (een NPN-transistor zoals de voorkeur heeft in het ontwerp)

In het tweede diagram wordt deze voorwaarde echter niet uitgevoerd, in feite reageert het circuit helemaal niet, laten we eens kijken waarom.

Fouten in tweede schema

In het tweede diagram zullen, wanneer de stroom is ingeschakeld, beide ingangspennen die over de weerstand van 0,1 ohm zijn aangesloten, worden blootgesteld aan bijna dezelfde hoeveelheid spanning, maar aangezien de niet-inverterende pen een dalende diode heeft, zal deze een potentieel ontvangen dat kan zijn 0,7 V lager dan de inverterende pin2 van de IC.

Dit zal ertoe leiden dat de (+) ingang een lagere spanning krijgt dan de (-) pin van de IC, die op zijn beurt een nulpotentiaal zal produceren op pin 6 van de IC bij het begin. Met nul volt aan de uitgang kan de aangesloten NPN niet starten en blijft de motor uitgeschakeld.

Als de motor is uitgeschakeld, wordt er geen stroom door het circuit getrokken en wordt er geen potentiaalverschil gegenereerd over de detectieweerstand. Daarom blijft het circuit inactief en gebeurt er niets.

Er zit nog een fout in het tweede diagram, de motor in kwestie moet over de collector en de positieve van de transistor worden aangesloten om het circuit effectief te maken, een relais kan abrupt schakelen of klapperen veroorzaken en is daarom niet vereist.

Als er überhaupt een relais wordt verwezen, kan het 2e diagram op de volgende manier worden gecorrigeerd en gewijzigd:

In het bovenstaande diagram zijn de ingangspennen van de opamp verwisseld te zien, zodat de opamp in het begin een HOGE output kan produceren en de motor kan laten werken. In het geval dat de motor hoge stroom begint te trekken als gevolg van overbelasting, zal de stroomdetectieweerstand een hoger negatief potentieel veroorzaken op pin3, waardoor pin3-potentiaal wordt verlaagd dan de referentie 0,7 V op pin2.

Dit zal op zijn beurt de opamp-uitgang terugzetten naar nul volt door het relais en de motor UIT te schakelen, waardoor de motor wordt beschermd tegen verder overstroom en overbelastingssituaties.

Derde motorbeveiligingsontwerp

Verwijzend naar het derde diagram, zodra de stroom wordt ingeschakeld, wordt pin2 onderworpen aan een 0,7V minder potentiaal dan pin3 van de IC, waardoor de output bij het begin hoog moet worden.

Als de output hoog wordt, zal de motor starten en momentum krijgen, en in het geval dat de motor probeert meer stroom te trekken dan de gespecificeerde waarde, zal een equivalent potentiaalverschil worden gegenereerd over de weerstand van 0,1 ohm, nu dit potentieel begint stijgende pin3 zal een dalend potentieel beginnen te ervaren, en wanneer het onder het pin2-potentieel valt, zal de output snel terugkeren naar nul, waardoor de basisaandrijving voor de transistor wordt onderbroken en de motor onmiddellijk wordt uitgeschakeld.

Als de motor op dat moment is uitgeschakeld, zal het potentieel over de pinnen de neiging hebben om genormaliseerd te worden en terug te keren naar de oorspronkelijke staat, wat op zijn beurt de motor zal inschakelen en de situatie zichzelf blijft aanpassen door een snelle AAN / UIT. van de driver-transistor, waardoor een juiste stroomregeling over de motor wordt gehandhaafd.

Waarom LED is toegevoegd aan de Op Amp-uitgang

De LED die aan de opamp-uitgang wordt geïntroduceerd, kan er in feite uitzien als een gewone indicator om aan te geven dat de overbelastingsbeveiliging voor de motor is uitgeschakeld.

Het vervult echter afwisselend een andere cruciale functie door te voorkomen dat de offset of lekkage op amp-uitgang de transistor permanent AAN schakelt.

Ongeveer 1 tot 2 V kan worden verwacht als de offsetspanning van elke IC 741, wat voldoende is om ervoor te zorgen dat de uitgangstransistor AAN blijft en de ingangsschakeling zinloos maakt. De LED blokkeert effectief de lekkage of de offset van de opamp en stelt de transistor en de belasting in staat om correct te schakelen volgens de differentiële veranderingen in de ingang.

Berekening van de detectieweerstand

De detectieweerstand kan als volgt worden berekend:

R = 0,7 / stroom

Hier, zoals gespecificeerd voor een 0,7 ampère stroomlimiet voor de motor, zou de waarde van de stroomsensorweerstand R moeten zijn

R = 0,7 / 0,7 = 1 ohm