Moteur électrique très lent

Un client a demandé:

Je veux ralentir un petit moteur à courant continu de taille loisir à une plage variable utilisateur qui va de lent à zéro tr / min. J'utiliserais simplement une verrue murale pour l'alimentation et un potentiomètre pour régler la vitesse, mais la charge sur le moteur pourrait changer légèrement. Bien que la traînée sur le moteur soit très faible, si cette traînée change, j'aimerais que la vitesse du moteur reste assez stable malgré cela.

Un couple de personnes m'a dit d'utiliser un contrôleur PWM à cet effet car un PWM a une plage de 0 à 100%. Bien sûr, ce n'est pas en RPM. Une autre personne a dit que le moteur pourrait ne pas ralentir correctement parce que la cote hertz sur le PWM pourrait être trop élevée pour permettre cela ou parce que les impulsions pourraient ne pas avoir une quantité suffisante de force pour exciter suffisamment le moteur pour le déplacer du tout lorsque le moteur la vitesse est réglée près de zéro.

J'ai pensé à utiliser un moteur pas à pas, j'ai donc cherché un kit Adafruit Motor / Stepper / Servo Shield pour Arduino - v1.0 mais je ne sais presque rien à ce sujet, donc je ne sais pas si ce serait la bonne chose non plus.

Je veux tourner un bouton pour faire varier la vitesse d'un moteur de quelques parties d'un RPM jusqu'à une vitesse "lente" ... disons 60 RPM? ...peut être?

Oh ... relativement bon marché et simple à installer serait aussi bien!

Des pensées?

Les moteurs à courant continu ne fonctionnent pas bien à bas régime. Ils calent et ont un couple horrible. (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas tourner très fort) Les gens ont donc créé des motoréducteurs: des moteurs à engrenages intégrés. Le résultat ressemble à un moteur légèrement plus volumineux, mais qui a de faibles régimes et un couple élevé. Si vous démontez un moteur à engrenages en marche, vous verrez que la partie moteur tourne à plusieurs milliers de tr / min, mais elle est réduite à quelque chose comme 60 tr / min max.

Un servo spécialisé commun est le servo de loisir standard, qui a quelques bits électroniques supplémentaires mais est fondamentalement un motoréducteur. Découvrez n'importe quel endroit qui vend des moteurs pour la robotique ou l'électronique excédentaire et vous verrez plusieurs moteurs à engrenages différents parmi lesquels choisir.

Les moteurs à engrenages CC sont contrôlés comme les moteurs CC normaux, donc un bouclier de moteur Arduino fonctionne très bien avec eux.

Le couple d'un moteur typique variera au fur et à mesure qu'il tourne, en fonction de la position du moteur à l'intérieur de chaque "étape" de commutateur. Ce couple variable rend très difficile la rotation douce d'un moteur à des vitesses très lentes.

Un remède courant consiste à frapper le moteur avec de courtes rafales de courant, chaque rafale étant suffisamment longue pour déplacer le moteur d'au moins une étape de commutation. Plus les rafales sont longues, plus le comportement du moteur est prévisible, mais plus la sortie est saccadée. Notez qu'il existe deux façons de procéder: (1) Laisser la roue libre du moteur après chaque rafale de courant; (2) freiner dynamiquement le moteur après chaque rafale. L'utilisation de l'approche n ° 1 nécessitera généralement beaucoup moins de puissance pour atteindre une vitesse donnée, mais l'approche n ° 2 offre un contrôle beaucoup plus fin de la vitesse. Notez que lors de l'utilisation de l'approche n ° 2, le moteur tirera presque son courant de décrochage complet (et dissipera sa pleine puissance de décrochage) pendant la plupart du temps où il est allumé; si un moteur avait un courant de calage de 1 ampère et un courant de fonctionnement de 100 mA, le fonctionnement du moteur à un rapport cyclique de 1% serait sûr,

Si votre objectif est de faire fonctionner le moteur à un taux bien contrôlable qui représente environ 1% de la vitesse normale, et si la consommation d'énergie n'est pas un problème, l'approche # 2 peut être bonne. Si la charge mécanique est constante, l'approche n ° 1 peut être bonne. Sinon, vous pourriez avoir besoin d'un retour de vitesse du moteur.

De manière générale, un potentiomètre ne un bon choix pour contrôler la vitesse d'un moteur à courant continu, sauf s'il est très petit (pensez à quelques 100 mA) car le pot doit être évalué pour le courant consommé par le moteur. De plus, lorsque vous limitez le courant, vous réduisez également la puissance du moteur. Ainsi, à des vitesses lentes utilisant un mécanisme limiteur de courant, vous constaterez qu'il ne peut obtenir qu'une petite fraction du couple qu'il peut à des vitesses élevées.

Les moteurs à engrenages CC, comme indiqué, sont plus appropriés pour réduire la vitesse. Alternativement, vous pouvez façonner votre propre chaîne d'engrenages, mais il est peu probable qu'elle soit rentable. Dayton propose une gamme de moteurs à engrenages 12 V CC à un prix avantageux allant jusqu'à 0,6 tr / min (IIRC).

Ensuite, si vous souhaitez utiliser la vitesse nominale comme vitesse maximale, un contrôleur de vitesse PWM peut être très pratique. Bien qu'il n'y ait rien de mal avec le blindage du moteur adafruit pour le contrôle du moteur à courant continu, je préfère un contrôleur de vitesse externe, comme le L298 Compact Driver de Solarbotics pour les plus grands moteurs à engrenages à courant continu.

Votre ami a raison, chaque moteur aura des caractéristiques différentes quant au rapport cyclique PWM le plus bas auquel il répondra de manière fiable. Pour la plupart de mes moteurs, il semble limiter le cycle de service de 25 à 35%.

Oui, un autre excellent moyen de contrôler la vitesse de sortie est d'utiliser un moteur pas à pas. Il vous permet de prendre des mesures discrètes quand vous le souhaitez. Alors qu'un servomoteur vous permet également de prendre des mesures discrètes, les moins coûteuses ont tendance à être limitées à des mouvements minimum de 1 degré et sont conçues pour se déplacer aussi rapidement que possible de la position actuelle à la position définie. Un moteur pas à pas standard à 200 pas, avec un pilote à micropas 8x, vous donnera effectivement environ 4 fois la résolution, et donc la possibilité de faire des incréments plus doux et plus petits.

Le moteur pas à pas serait parfait pour ce que vous voulez faire. L'inconvénient typique d'un stepper est sa vitesse lente. Considérant cependant que vous avez dit que vous vouliez passer de lent à lent, cela fonctionnerait

Il existe des "moteurs BLDC numériques" comme ceux fabriqués par ThinGap qui font un moteur à la fois léger, petit et qui a une excellente réponse à un couple extrêmement faible (puissance lente et élevée) ainsi qu'à des vitesses élevées (tr / min) sans avoir besoin de tout équipement.

Quelqu'un a-t-il essayé de contrôler la vitesse des moteurs à courant continu basse tension à l'aide d'un circuit modulateur de largeur d'impulsion (PWM)? Au lieu de contrôler la vitesse en réduisant la tension (qui tue le couple du moteur), le PWM contrôle simplement le rapport cyclique de la tension continue utilisée. En d'autres termes, la tension continue complète est appliquée au moteur, mais elle est activée et désactivée plusieurs fois par seconde. Le point clé est que chaque fois que la tension est appliquée au moteur, elle fournit un couple complet. En conséquence, il n'y a pas de vibration ou de bruit typique des moteurs essayant de surmonter l'inertie.

Les petits circuits PWM sont disponibles pour environ 20,00 $ qui géreront jusqu'à 1,0 ampères à 12 VDC. Je l'utilise pour contrôler les moteurs de chemin de fer de modèle HO. Cela leur permet de se glisser sans faire de bruit.