इस मोटर सर्किट में डायोड और संधारित्र का उद्देश्य


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मैं निम्नलिखित आरेखों का उपयोग करते हुए NPN ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हुए एक Arduino के लिए एक छोटी डीसी मोटर को हुक कर रहा हूं:

ढांच के रूप में तारों

सर्किट काम करता है, और मैं सफलतापूर्वक मोटर चलाने में सक्षम हूं। अब, मैं यह समझने की कोशिश कर रहा हूं कि यह किस तरह से काम करता है। विशेष रूप से, मैं समझना चाहूंगा:

  1. मोटर के समानांतर में डायोड और कैपेसिटर को क्यों झुका दिया जाता है? वे यहां किस भूमिका में हैं?

  2. ट्रांजिस्टर पर डिजिटल और पीडब्लूएम पिन के बीच अवरोधक की आवश्यकता क्यों है? क्या इसके बिना सर्किट चलाना सुरक्षित होगा?

जवाबों:


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डायोड मोटर के आगमनात्मक किकबैक के लिए एक सुरक्षित मार्ग प्रदान करना है। यदि आप अचानक एक प्रारंभ करनेवाला में वर्तमान को बंद करने की कोशिश करते हैं, तो यह शॉर्ट टर्म में चालू प्रवाह को बनाए रखने के लिए जो कुछ भी आवश्यक है वह वोल्टेज बना देगा। एक और तरीका रखो, एक वर्तमान प्रारंभ करनेवाला कभी भी तुरंत नहीं बदल सकता है। हमेशा कुछ परिमित ढलान होगा।

मोटर आंशिक रूप से एक प्रारंभ करनेवाला है। यदि ट्रांजिस्टर जल्दी से बन्द हो जाता है, तो वर्तमान में जो थोड़ी देर के लिए प्रारंभ करनेवाला को प्रवाहित करना चाहिए थोड़ी देर डायोड के माध्यम से बहेगा और कोई नुकसान नहीं पहुंचाएगा। डायोड के बिना, मोटर के पार वोल्टेज वर्तमान प्रवाह को बनाए रखने के लिए आवश्यक रूप से बड़ा हो जाता है, जिसे संभवतः ट्रांजिस्टर को भूनने की आवश्यकता होती है।

मोटर के चारों ओर एक छोटा संधारित्र संभवतः तेज वोल्टेज संक्रमण की गति को कम कर देगा, जो कम विकिरण का कारण बनता है और ट्रांजिस्टर के अधीन dV / dt को सीमित करता है। इसके लिए 100 एनएफ अत्यधिक है, और सभी पीडब्लूएम आवृत्तियों पर कुशल संचालन को रोक देगा। मैं 100 पीएफ या तो, शायद 1 एनएफ तक का उपयोग करता हूं।

रोकनेवाला वर्तमान डिजिटल उत्पादन स्रोत और ट्रांजिस्टर आधार संभाल करना चाहिए को सीमित करने के लिए है। ट्रांजिस्टर बीई बाहरी सर्किट के लिए एक डायोड की तरह दिखता है। इसलिए वोल्टेज 750 mV या तो सीमित होगा। जब यह 5 वी या 3.3 वी पर ड्राइव करने की कोशिश कर रहा है, तो डिजिटल आउटपुट को 750 mV पर रखना आउट ऑफ स्पेक है। यह डिजिटल आउटपुट को नुकसान पहुंचा सकता है। या, यदि डिजिटल आउटपुट बहुत अधिक वर्तमान का स्रोत बना सकता है, तो यह ट्रांजिस्टर को नुकसान पहुंचा सकता है।

1 k 1 फिर से एक संदिग्ध मूल्य है। यहां तक ​​कि 5 वी डिजिटल आउटपुट के साथ, जो केवल 4.3 एमए या तो आधार के माध्यम से डाल देगा। आप ट्रांजिस्टर के लिए ऐनक नहीं दिखाते हैं, तो मान लें कि इसकी न्यूनतम गारंटी 50 है। इसका मतलब है कि आप केवल ट्रांजिस्टर पर 4.3 mA x 50 = 215 mA की मोटर करंट का समर्थन कर सकते हैं। यह बहुत कम मोटर है, जब तक कि यह विशेष रूप से स्टार्टअप के लिए कम लगता है। मैं देखूंगा कि डिजिटल आउटपुट सुरक्षित रूप से स्रोत को समायोजित कर सकता है और आर 1 को समायोजित कर सकता है।

एक और मुद्दा यह है कि यहां 1N4004 डायोड अनुचित है, खासकर जब से आप "PWM" द्वारा निहित के रूप में तेजी से मोटर को चालू और बंद कर रहे होंगे। यह डायोड 50-60 हर्ट्ज की तरह सामान्य बिजली लाइन आवृत्तियों के लिए एक शक्ति सुधारक है। इसकी बहुत धीमी रिकवरी है। इसके बजाय एक Schottky डायोड का उपयोग करें। कोई भी जेनेरिक 1 ए 30 वी स्कोटी डायोड ठीक करेगा और 1N4004 से बेहतर होगा।

मैं देख सकता हूं कि यह सर्किट कैसे काम कर सकता है, लेकिन यह स्पष्ट रूप से किसी के द्वारा डिज़ाइन नहीं किया गया था जो वास्तव में जानते थे कि वे क्या कर रहे थे। सामान्य तौर पर, यदि आप एक सर्किट में एक arduino देखते हैं, तो आप 'शुद्ध कहीं पर, विशेष रूप से एक साधारण, यह मानते हैं कि इसे पोस्ट किया गया था क्योंकि लेखक इसे एक महान उपलब्धि मानता है। जो लोग जानते हैं कि वे क्या कर रहे हैं और एक मिनट में इस तरह से एक सर्किट तैयार करते हैं, इस पर एक वेब पेज को लिखने लायक नहीं समझते हैं। यह उन लोगों को छोड़ देता है जिन्हें मोटर को स्पिन करने के लिए मोटर को पाने में दो सप्ताह लगते हैं और वे वास्तव में निश्चित नहीं होते कि इन वेब पृष्ठों को लिखने के लिए सब कुछ क्या होता है।


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इस सर्किट की आपकी आलोचना दिलचस्प है, क्योंकि मैं जेरेमी ब्लम द्वारा "एक्सप्लोरिंग अरुडिनो" के अध्याय 4 से सर्किट को पहचानता हूं। लेखक के बायो का कहना है कि उनके पास कॉर्नेल से एक ईई मास्टर है, इसलिए यह विचार कि इस तरह की समस्याएं हो सकती हैं, जैसा कि मैंने सोचा था कि वह नहीं है। क्या आपके पास उन चीजों के बारे में अंतर्ज्ञान / निर्णय सीखने की सिफारिश है, जिसमें तेजी से स्विचिंग के साथ उपयोग करने के लिए डायोड, क्या आकार संधारित्र आवेदन के लिए पर्याप्त है या बहुत अधिक है, आदि? क्या ऐसी किताबें हैं जो मदद कर सकती हैं, या यह मुख्य रूप से ऐसा कुछ है जो अनुभव लेता है? या हो सकता है कि सिर्फ कल्पना पत्रक पढ़ रहे हों। मैं जानने को उत्सुक हूं।
राब

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@ रब: मुझे आश्चर्य था कि आरपीआई से ईई में मेरे मास्टर्स के हिस्से में मुझे कितना छोटा डिजाइन सिखाया गया था। ईई में वास्तव में अच्छा पाने का तरीका 12 साल की उम्र में कम से कम और टिंकर को शुरू करना है। आप बड़ी और बड़ी परियोजनाओं का निर्माण करते हैं, जिनमें बहुत से सिर खुजलाते हैं कि चीजें किस तरह से काम नहीं कर रही हैं। जब आप कॉलेज में होते हैं, तब तक आपके द्वारा सीखी गई सभी सैद्धांतिक चीजों के संदर्भ में आपको कुछ अंतर्ज्ञान मिल जाता है। तब आप अपने जीवन के बाकी हिस्सों का अनुभव करके सीखना जारी रखते हैं। बहुत कुछ किए बिना, आप इसे कभी भी अच्छा नहीं मानेंगे। जब एक योजनाबद्ध को देखते हैं, तो आपको वॉल्टेज को धक्का देना और धाराओं को बहते देखना होगा।
ओलिन लेथ्रोप

धन्यवाद! इसने मुझे एक ऐसे कौशल के रूप में मारा जो अनुभव और संदर्भ से लाभान्वित करेगा। मुझे लगता है कि यह अच्छा है कि टिंकरिंग बहुत मज़ेदार हिस्सा है।
रब

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एक Arduino Uno पर, अधिकांश PWM पिन ~ 500 हर्ट्ज करते हैं। इस प्रकार, न्यूनतम ऑफ-ड्यूटी चक्र ~ 2 एमएस है। और यह भी कुछ microseconds के एक अपेक्षाकृत उच्च रिवर्स वसूली समय के लिए पर्याप्त होना चाहिए, है ना? मेरा मतलब है, कुछ माइक्रोसेकंड रिवर्स रिकवरी समय अधिकतम है जो 1N400 * डेटशीट, माप और सामान्य डायोड विवरण में पाया जाता है
मैक्सक्लेपजिग सेप

अंतिम पैराग्राफ के लिए +1, जो कि इतना सच है, मुझे गदगद कर दिया। फ्रिट्ज़िंग "स्कीमैटिक्स" विशेष रूप से मुझे हमेशा संदिग्ध बनाते हैं।
मिस्टर मिस्टीर

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जब मोटर की वाइंडिंग चालू होती है, तो वे एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करते हैं। ऐसा करने के लिए ऊर्जा लगती है और ऊर्जा चुंबकीय क्षेत्र में संग्रहीत होती है। यदि करंट अचानक कट जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र ढह जाएगा। यह परिवर्तनशील चुंबकीय क्षेत्र घुमावदार में एक वर्तमान को प्रेरित करेगा जो सामान्य से बहुत अधिक है और पूरे घुमाव में एक उच्च वोल्टेज का उत्पादन करता है। यह बहुत छोटा है और बहुत प्रभावशाली हो सकता है।

प्रेरित धारा की कुंजी बदलते क्षेत्र है। आप एक घर के प्रकाश स्विच में एक ही प्रभाव देख सकते हैं। यदि आपके पास ऐसे स्विच हैं जो पारा प्रकार ("साइलेंट स्विच") नहीं हैं, तो कभी-कभी आप लाइट बंद करने पर एक चिंगारी या प्रकाश की चमक देख सकते हैं। यदि आप कनेक्शन को तोड़ने के लिए होते हैं क्योंकि एसी वर्तमान शून्य के पास से गुजरता है, तो कुछ भी नहीं होता है। यदि आप करंट के शिखर के पास टूटते हैं, तो रोशनी को तारों के चारों ओर अधिकतम चुंबकीय क्षेत्र होता है और यह प्रकाश स्विच में चाप के लिए पर्याप्त वोल्टेज स्पाइक के साथ ढह जाएगा।

ध्यान दें कि आपका डायोड आपके सर्किट के + ओर इशारा करता है। बदलते क्षेत्र "EMF" या गलत तरीके से जाने वाले वोल्टेज का उत्पादन करते हैं। ऊर्जा उस पाइप को बाहर निकाल देती है जो उसमें आया था। (आशा है कि मेरे पास यह अधिकार है। यदि मैं इसे पीछे की ओर ले जाऊंगा, तो मैं इसकी जांच करूंगा और संपादित करूंगा।) डायोड का संचालन होगा, यदि मोटर वाइंडिंग में क्षमता, या वोल्टेज लगभग 0.6 से अधिक है। वी "गलत" दिशा में। डीसी के लिए, यह सीधे आगे है। पीडब्लूएम के लिए यह एसी की तरह अधिक है और एक गुणवत्ता विश्वसनीय सर्किट अधिक जटिल है।

जैसा कि @OlinLathrop ने कहा, आपका आधार अवरोधक थोड़ा बड़ा हो सकता है। विशिष्ट उदाहरणों के रूप में, 2N2222 और 2N3904 का डीसी में लगभग 30 का बीटा या वर्तमान लाभ है जो 300-400 की आवृत्ति के साथ ऊपर जाता है। यदि आपके पास बहुत अधिक मोटर है, तो ट्रांजिस्टर चालू या आपूर्ति नहीं करेगा। आप ट्रांजिस्टर में लगभग 1W प्रति एम्पियर में बिजली अपव्यय का पता लगा सकते हैं और यदि चीजें सही से नहीं की जाती हैं तो बहुत अधिक हो सकती हैं। (आप द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को बहुत अधिक अतिरिक्त काम के बिना समानांतर में नहीं डाल सकते हैं। जैसा कि वे गर्मी को प्रतिरोध करते हैं, नीचे जाता है और अधिक वर्तमान प्रवाह होता है और वह जो सबसे तेज़ हॉग को चालू करता है - आमतौर पर विनाश के लिए)। आप देख सकते हैं कि Arduinos के लिए बेचे जाने वाले छोटे मोटर ड्राइवरों में या तो हीट सिंक होता है या मेटल सेक्शन वाला बड़ा हिस्सा हीट सिंक के साथ उपयोग किया जाता है।

टोपी मौजूदा स्पाइक्स को सुचारू करती है। जैसा कि वे समय में व्यापक हो जाते हैं, वे चरम वर्तमान में कम हो जाते हैं और इसलिए वोल्टेज सर्किट में वर्तमान उत्पादन कम होता है। यदि आपकी मोटर में ब्रश है, तो आप जिस दर पर मोटर चालू कर रहे हैं, उस पर चालू / बंद प्रवाह हो रहा है। फिर से हम करंट और बदलते फील्ड में वापस आ गए हैं। यह वह जगह है जहां से रेडियो फ्रीक्वेंसी शोर आता है। इन वर्तमान स्पाइक को फैलाने का मतलब है कि वर्तमान के परिवर्तन की दर कम है और परिणामस्वरूप RFI (रेडियो फ्रीक्वेंसी इंटरफेरेंस) कम है। मैं शर्त लगाता हूं कि यदि आप अपने सर्किट के पास एक एएम रेडियो लगाते हैं और इसे बिना किसी रेडियो स्टेशन के एक स्थान पर ट्यून करते हैं, तो आप बता पाएंगे कि मोटर कब चल रही है। विभिन्न आकार के कैप आज़माएं और देखें कि क्या आपको कोई अंतर पता है।

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