小型直流电机输出扭矩的控制

小型直流电机输出扭矩的控制

摘要：本文介绍了小型直流电动机输出力矩的方法。

关键词：直流电动机力矩输出

一、概述

我们知道直流电动机电枢中的电流与其轴上的机械负载成正比，即负载加大，电动机电枢中的电流随之加大，当电枢中的电流增大到一定值时，若不加以限制，电枢就有被烧毁的危险。

下图是笔者设计的针对小型直流电动机（20W左右）的一种输出扭矩控制（过载保护）电路。电路有如下功能：

1、电机的最大输出扭矩可调。

2、当电机的最大输出扭矩超过设定值时，自动停机，并有红色发光二极管闪烁报警。

二、工作原理

11

22

3

2

1

8

4

U1A

LM393

T 9014

D1IN4007

SB1LD1GREEN

R12K 三位半数显电流表

M

R322K

R45.1K

KA1

KA2

R21

KA1

Vin 1

G N D 2

Vout

3U278L12

R515K

R62K

B

KA1

KM1

SB2LAMP

KM1

R8180K R9470K R10180K TRIG

2

Q 3R

4

CVolt 5

THR

6

DIS

7

V C C

8

G N D

1

U3

555

EC247μKM1

R112K D3RED

KM1+24V

KA2

KA3

KA2

R7

6.8K

开关电源

AC220V

DC24V

TRIG

2

Q 3R

4

CVolt 5

THR

6

DIS

7

V C C

8

G N D

1

U4

555

R12200K

EC34.7μR136.8K

T29014D21N4007EC14.7μ

KA3

Vin

1

G N D 2

Vout 3

U578L12

EC447μ

AC220V电经过开关电源得到稳定的24V直流电压，给整个电路提供电源。

当按下启动按钮SB2时，继电器KM1吸合，按钮SB2自带的指示灯点亮指示装置开始工作。KM1一个常

开触点闭合，电机开始运转。同时U5得电，时基电路U4开始工作，继电器KA3延时（时间由EC3、R12决定，计算公式为T=1.1×EC3×R12）1秒吸合（以闭开电机启动时的大电流），比较器2、3脚的电压开始进行比较。设电机功率为20W，输出额定扭矩时的电流为0.8A。这样可调整电位器R6使比较器2脚的电位为0.8V，在电机小于额定力矩运转时，比较器3脚电位低于2脚电位，1脚输出为低电位，不影响电机继续运转。当电机因某种原因被卡住，其电枢电流大于0.8A时，在电阻R2上产生的分压即比较器3脚的电位大于0.8V时，比较器1脚输出高电位，三极管T饱和导通，继电器KA1、KA2吸合，电机停止运转。同时蜂鸣器得电发出鸣叫，时基电路U3开始工作，D3红色发光二极管闪烁报警。由于R3、R4的存在，这种状态将维持，直到按下复位按钮SB1时为止。

三、元件选择

开关电源可选所罗门（SOLOMON）S-100-24 其输出为24VDC 4.5A。LD1为绿色发光二极管用于电源指示。0~3A三位半数显电流表用于观察电机的工作状态。比较器U2为DIP8脚封装的LM393。时基电路U3、U4，也为DIP8脚封装。KA1、KA2、KA3可选5脚微型继电器SRU-S-124L，其中KA1、KA2线圈电压为24V，KA3线圈

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电压为12V。调试时要保证三极管处于饱和导通与截止状态，选用其它继电器，要保证三极管不过载。继电器KM1线圈电压为24V，要求有三组各自独立的常开触点。其余如图所示，整个电路除按钮外，可做到印刷电路板上。

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