Kako odrediti koji DC motor drajver koristiti za dati DC motor?

UVOD

Izbor DC motor drajvera se vrši na osnovu potrošnje DC motora pri određenim uslovima rada. Da bi odredili potreban DC motor drajver potrebno je posmatrati dijagram odnosa obrtnog momenta i brzine rotacije DC motora.
DC motor – obrtni moment i brzina rotacije
Zapravo stvari su jednostavne, sve što je potrebno da imate ispred sebe je dijagram odnosa obrtnog momenta i brzine rotacije DC motora, pri čemu je dovoljno da imate generalni dijagram, tj. ne od određenog modela DC motora, mada za svaki pojedinačno možete pronaći specifikaciju koja prikazuje pomenute odnose, slika 1. Iz dijagrama vidimo da je isti prikazan za širinsko impulsnu modulaciju ili ti PWM modulaciju. Da bi odredili koji nam je DC motor drajver potreban za dati DC motor potrebno je posmatrati 100% širinu impulsnog signala preko kog se DC motor napaja. Sa dijagrama možemo videti sledeće: ukoliko imamo impulsnu širinu signala od 100% pri maksimalnom opterećenju na osovini DC motora onda imamo i najveću potrošnju električne struje, to je zapravo ono što hoćemo i da izmerimo.

Slika 1. DC motor, obrtni moment - brzina rotacije.
Merenje jačine potrošnje električne struje
Pošto se radi o 100% impulsno širinskoj modulaciji (znači nemamo pravougaoni signal već pravolinijski signal +5VDC), DC motor ćemo direktno priključiti na izvor jednosmernog električnog napajanja. Za ovo merenje korišćeno je modifikovano ATX napajanje za računarski sistem od 350W, slika 2. DC motor za koga merimo potrošnju električne struje je deklarisan na +6VDC, ali pošto ATX napajanje nema izlaz od +6VDC, DC motor ćemo povezati na +5VDC, što je približno, ali dovoljno da pokažemo kako možemo izmeriti potrošnju DC motora. Iz specifikacije ATX napajanja vidimo da isto za +5VDC daje maksimum od 35 ampera, što je dovoljno za ovo merenje. Šema na osnovu koje je izvšeno merenje je prikazana na slici 3, kao što se vidi šema je vrlo jednostavna, DC motor je direktno priključen na izvor DC napajanja sa ampermetrom vezanim na red. Za dato merenje napravljen je video klip kojeg možete pogledati a koji ćemo analizirati.

Slika 2. ATX jednosmerno napajanje. Za +5VDC na izlazu daje 35 ampera.

Slika 3. Šema za merenje potrošnje električne struje DC motora pri 100% impulsno širinskoj modulaciji.

Kao što vidimo kad na osovini DC motora nemamo nikakvo opterećenje potrošnja električne struje je jako mala, približno 0.2 ampera. Razlog tome je što u tom slučaju DC motor radi kao generator te proizvodi povratnu elektromotornu silu čije postojanje je i razlog male potrošnje eleketrične energije. Čim na osovini DC motora imate opterećenje, brzina rotacije je manja a što je manja brzina rotacije to je i manja povratna elektromotrna sila koja se generiše, a samim tim potrošnja struje se povećava. Da bi izmerili koliko zapravo DC motor troši pri punom opterećenju na osovinu moramo da zaustavimo točak. Kad zaustavimo točak, DC motor rotor više ne rotira, brzina rotacije jednaka je nuli, što automatski znači da nema generisanja elektromotorne sile te je i potrošnja električne struje samim tim najveća, iz merenja vidimo da je ona približno 1 amper. Kako ATX napajanje na izlazu daje 35 ampera, imamo dovoljno struje da merimo potrošnju DC motora.

 
Video klip: Merenje potrošnje jednosmernog motor pri punom opterećenju na osovinu.

Zaključak
Iz merenja vidimo da pri punom opterećenju DC motor troši pribiližno 1 amper struje. To znači da nam je za upravljanje ovim DC motorom potreban drajver koji minimalno može da izdrži jačinu struje od 1 ampera. Međutim, u praktičnoj elektronici uvek se gleda da se radi takozvano predimenzionisanje, te se uzimaju DC motor drajveri koji mogu da izdrže i više od 1 ampera u ovom slučaju. Ukoliko bi u ovom slučaju izabrali DC motor drajver koji je deklarisan na 0.5 ampera isti ne bi mogao da izdrži puno opterećenje na osovini jer bi u tom slučaju proticala struja od približno 1 ampera. U tom slučaju DC motor drajver deklarisan na 0.5 ampera bi izgoreo od termalnog zagrevanja jer ne bi mogao da izdrži jačinu struje od približno 1 ampera. Recimo za ovaj konkretni slučaj BA6222 je sasvim dovoljan drajver za DC motor jer je isti deklarisan za maksimum  2.2 ampera, slika 4.
Slika 4. BA6222 DC motor drajver.

 
Primer mobilnog robota za koji je korišćen
BA6222 DC motor drajver.

Autor: Vladimir Savić
Napomena: ovaj tekst će biti preveden na engleski jezik by Nera Marković

Comments

Post a Comment

Popular posts from this blog

Electrolytic capacitors and design rules

Image
This article is in tended t o ex plain the bases about electrolytic capacitor , where t he y are used, basic construction, RLC circuit and much more. This is a fir st article about capacit ors and this article is based on zilsel-invent previous article about low pass filters at the following link : Low pass filter and voltage stabilization Electrolytic capacitors and design rules T he f igure #2 presents already used electrolytic capacitors. As we can see electrolytic capacitor is polarized device which means that it is important to pay attention during capacitor assembling to the PCB (printed circuit board). Depending on the capacitor manufactures, in some cases negative lead is marked with a negative sign , and in some cases positive lead (capacitor pin) is marked with a plus sign . Beside polarization mark, there are also labels about capacitance (for example 470 microfarads ) and maximum allowed voltage (for example 10V). The maximum allowed voltage is important parameter r...
Read more

Fake VC830L digital multimeter

Image
This article is intended to explain some bad things about cheap digital multimeters since these devices are available in large quantities in Serbia. The key point of this article is security since cheap digital multimeters are not tested/produced according to standards. VC830L is one digital multimeter available in electronics distribution stores in Serbia, but we will avoid company names, since this article is more about “ pay attention before you buy ” cheap digital multimeter. The VC830L is about 10 euros, you cannot expect too much, but if you are not able to buy professional digital multimeter which costs over 100 euros, you will certainly buy the cheap one. Front mask: VC830L digital multimeter. The part interested for us is security so let see what we actually have regarding VC830L digital multimeter. It has three input connectors, starting from the left side: we have connector for 10 amps, common connector (COM) and the right one intended for voltage, r...
Read more

How to design LM324 Astable Multivibrator

Image
This blog post is intended to describe how astable multivibrator works based on LM324 operational amplifier, RC timer and positive voltage divider circuits. This is one way to implement astable multivibrator since additional options are available like: specialized signal generators or 555 timer integrated circuit configured to work as an astable multivibrator . There are two states related to astable multivibrator based on RC timer or an analog timer (there is also a digital timer integrated into the microcontroller for example, but in general, digital timers are based on astable multivibrators implemented with quartz or resonator external oscillators, since digital timers count PWM /clock oscilations . Anyway, there are different types of astable multivibrators in order to provide clock cycles): charging and discharging. Charging   To describe charging state we will start from beginning with the completely discharged capacitor C (it has zero volts betwe...
Read more