手持式電動PCB鉆速控制器設(shè)計方案

這種手持式電動 PCB 鉆孔速度控制器價格低廉、易于構(gòu)建且僅使用少量組件。基本上，它是一個基于 Arduino Uno 的 PWM 控制器，以相對較高的頻率運行。它具有幾乎 0-100% 的直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)，同時保持脈寬調(diào)制頻率相當(dāng)穩(wěn)定。它還有一個 OLED 顯示屏來顯示 PWM 占空比！

如您所料，這里的 PWM 控制通過快速打開和關(guān)閉輸送到直流電機(jī)的電源來工作。驅(qū)動電壓被轉(zhuǎn)換為方波信號，在完全開啟和完全關(guān)閉之間交替，為電機(jī)提供一系列功率脈沖。通過調(diào)整 PWM 信號的占空比（通過調(diào)制脈沖寬度），可以改變平均功率，從而改變電機(jī)速度。請注意，如果開關(guān)頻率足夠高，電機(jī)將以穩(wěn)定的速度運行。

現(xiàn)在讓我們看一下 Arduino Sketch。

[code] #include #include #include #include #define SCREEN_WIDTH 128 #define SCREEN_HEIGHT 64 Adafruit_SSD1306display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire); int pwm = 0; void setup() {display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);//OLED I2C Address = 0x3Cdisplay.clearDisplay();display.display(); delay(800); } void loop() {display.setTextSize(2);display.setTextColor(WHITE);display.setCursor(30, 0);display.clearDisplay();display.print(“DRIVE”);display.setTextSize(2);display.setTextColor(WHITE);display.setCursor(40, 20);display.print(pwm);display.print(“%”);display.display(); delay(100); pwm = map(analogRead(A0), 0, 1023, 0, 255);//Trimpot Input = A0analogWrite(5, pwm);//PWM Output= D5 pwm = map(pwm, 0, 255, 0, 100);//0-100%} [/code]

此代碼通過 Arduino Uno 的 PWM 引腳 D5 提供單通道脈寬調(diào)制電機(jī)驅(qū)動信號。驅(qū)動信號的占空比可以通過用戶界面來改變，該用戶界面只不過是連接到 Arduino Uno 微控制器的模擬輸入引腳 A0 的線性電位計。

PWM 驅(qū)動頻率大約為 976Hz（見下面的波形圖）。值得注意的是，D5 的確切 PWM 頻率為 976.56Hz（默認(rèn)值）。

PWM 驅(qū)動頻率大致為976Hz （見下面的波形圖）。值得注意的是， D5的確切 PWM 頻率為976.56Hz （默認(rèn)值）。

對于電機(jī)驅(qū)動器晶體管，我使用了 IRL520N MOSFET。它很容易找到，也不貴，并且在 5V V GS時只有 0.27Ω RDS(on)，因此全速時電源的損耗很小。大多數(shù) N 溝道“邏輯電平”功率 MOSFET 都可以，尋找低 RDS(on) 和足夠的電流處理能力。在中等負(fù)載下不需要散熱器，例如我們的手持式電動 PCB 鉆孔機(jī)。

您可以看到，在下面的設(shè)置中，有一個與我們正在供電的電感負(fù)載（直流電機(jī)）反并聯(lián)的常規(guī)整流二極管。請注意，無論何時為電機(jī)供電，您都需要這樣做，因為當(dāng)您停止為電機(jī)供電時，有害的反向電壓尖峰返回，但二極管將其路由回電機(jī)，而不是精密的電機(jī)驅(qū)動器電路。

起初，我用 RS-555 12VDC 電機(jī)試用了我的原型，效果非常好！

為了進(jìn)行測試，6F22 9V 電池用于小電流 Arduino 設(shè)置，單獨的 12VDC/2A 電源用于強(qiáng)大的電機(jī)（兩者都有一個公共接地軌）。

然而，據(jù)觀察，在最低速度設(shè)置下，我的測試電機(jī)運行良好，但無法從靜止?fàn)顟B(tài)啟動。此外，全功率 pwm 驅(qū)動器將以比等效的穩(wěn)定直流電壓低一點的速度運行電機(jī)。

另請記住，MOSFET 在開關(guān)時通常會產(chǎn)生 RFI。因此，如果您發(fā)現(xiàn)任何 RFI 跡象，可以使用一個小鐵氧體磁珠來阻尼它，該鐵氧體磁珠穿在最靠近 MOSFET 柵極的柵極電阻引線上。

此外，就電機(jī)開關(guān)理論而言，據(jù)我所知，最佳開關(guān)條件是開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于電機(jī)動態(tài)。由于參考不同，頻率必須至少比電機(jī)轉(zhuǎn)速高 5 倍（這樣更高的頻率也可以避免電機(jī)在音頻范圍內(nèi)產(chǎn)生噪音）。

我并沒有過多考慮這些缺點，但會在下一個版本中進(jìn)行一些修改。

后來，我用舊的（本地購買的）手持式 PCB 電鉆進(jìn)行了第二次嘗試，該電鉆由其自己的 12VDC/1A SMPS 適配器供電（見下文）。它仍然有效，并且在我寫這篇文章時正在使用。

最后，這是供您遵循的不言自明的示意圖：

因此，現(xiàn)在您有一個預(yù)算替代基于 PWM 控制器的老式 555 定時器來調(diào)節(jié)直流電機(jī)的速度。少量的部件、顯示驅(qū)動級別的顯示面板以及通過調(diào)整固件進(jìn)行創(chuàng)意改進(jìn)的空間使其成為更好的選擇。當(dāng)然，控制電鉆的速度并不是此類電源 pwm 驅(qū)動器的唯一應(yīng)用，因此您可以將其用于任何您喜歡的用途。玩得開心！

審核編輯：湯梓紅