Reverzace stejnosměrného a střídavého motoru: schémata zapojení

V článku „Regulátory otáček elektromotoru“ jsme hovořili o nastavování otáček komutátorových motorů elektrického nářadí. Často vyvstává další úkol: reverzace stejnosměrného motoru, tzn. je nutné zajistit jeho rotaci jedním a druhým směrem. Zpětný chod může být potřeba například pro pohon bran v garáži nebo na chatě, v různých modelech atd.

Nejjednodušší způsob, jak vyřešit tento problém se zpětným chodem, je pomocí můstkového obvodu, který je obecně znázorněn na obr. 1.
Reverzní obvod se skládá ze čtyř tlačítek, motoru a zdroje energie. Když jsou všechna tlačítka otevřená (сх.1а), motorem neprotéká žádný proud. Při přepnutí prvního a čtvrtého tlačítka proud motorem Id teče zleva doprava (obr. 1b) a motor se otáčí jedním směrem. A při přepínání druhého a třetího klíče – zprava doleva (сх.1в) a motor se otáčí v opačném směru.
Je jasné, že je nepohodlné přepínat čtyři spínače rukou na zpátečku, proto místo kláves používáme tranzistory (obr. 2).
Tranzistory mohou být různé vodivosti, s efektem pole nebo bipolární. Pracují v režimu klíče.
Reverzně zapojené diody VD1. VD4 chrání tranzistory před selháním, protože v okamžiku vypnutí elektromotoru dochází k dostatečně velkému samoindukčnímu EMF.
Výkonová část zařízení zpětného chodu stejnosměrného motoru je na obr. 3.
Skládá se ze čtyř výkonových a dvou řídicích tranzistorů; rezistory, které omezují základní proudy; bočníkové diody a galvanické oddělení ve formě dvou optočlenů.
Most je napájen ze zdroje, který dodává konstantní napětí +50 V vůči zemi. V klidovém stavu je do obou kanálů (A a B) přivedeno 0 V Všechny tranzistory jsou uzavřeny, potenciál na koncích vinutí je 0 V. Hřídel motoru se neotáčí.
Pro otáčení motoru v jednom směru je do kanálu A přivedeno konstantní napětí +5 V nebo signál PWM a do kanálu B 0 V. Optočlen VU1 se otevře a poté řízení VT5; zatímco VT6 je uzavřen.
Přes rezistor R2 protéká stejnosměrný proud, otevírací výkon VT1 a VT4, zatímco VT2 a VTZ jsou uzavřeny.
Na konci vinutí Y1 je tedy konstantní potenciál +50 V, na konci vinutí Y2 – 0 V. Hřídel motoru se otáčí (např. ve směru hodinových ručiček).
Pro zapnutí zpětného chodu motoru se na kanál B přivede konstantní napětí +5 V (signál PWM) a na kanál A se přivede 0 V. Řízení VT6 je otevřeno, VT5 je zavřeno. Proud protéká rezistorem R4 v kolektorovém obvodu VT6, otevírá VT2 a VT3, zatímco VT1 a VT4 jsou uzavřeny. Na konci vinutí Y1 je potenciál 0 V, na konci vinutí Y2 – +50 V. Hřídel motoru se otáčí proti směru hodinových ručiček.
Pokud je na oba kanály (A a B) přivedeno kladné napětí, dojde ke zkratu, takže tomuto režimu je zabráněno ovládací částí zařízení.
Reverzaci stejnosměrného motoru lze provádět také na polních strojích (obr. 4). Na vstupu reverzního obvodu jsou instalovány dva měniče v sérii tak, že výstup jednoho je současně vstupem druhého. V tomto případě je řídicí signál (vysoká nebo nízká logická úroveň) na vstupu DD1.1 invertován a přiveden na vstup DD1.2.
Výstupy měniče jsou řídicí tranzistory s efektem pole. Když je vstupní úroveň vysoká, výstup DD1.1 je nízký a výstup je DD1.2. – vysoká. Díky tomu jsou VT2 a VTZ otevřené a propouštějí proud ze záporného na kladný pól napájecího zdroje. Motor M1 se otáčí proti směru hodinových ručiček.
Pokud je na vstup reverzního obvodu přivedena nízká úroveň, objeví se na výstupu DD1.1 vysoká úroveň a VT1 a VT4 se otevřou, čímž se uzavře druhá úhlopříčka můstku. Nyní poteče proud v opačném směru a motor změní směr otáčení. K ovládání zařízení pro zpětný chod je nutný logický signál na úrovni MOS (0/+12 V).

Zpětné zařízení bylo testováno s elektromotorem automobilového ventilátoru. Výkonné tranzistory MOS (u KP74ZB je napětí drain-gate 80 V, maximální mozkový proud je 4,9 A) poskytují výkonové a napěťové rezervy.
Odpor otevřeného kanálu je 0,3. 0,5 Ohm. Pro zlepšení účinnosti VT1. . .VT4 jsou instalovány na chladičích.
Napájecí napětí závisí na typu použitého elektromotoru M1. Pokud jeho napájení překročí 15 V, měl by být v obvodu zajištěn další stabilizátor pro napájení čipu DD1.
Místo K561LA7 můžete použít jiný mikroobvod řady 561, pokud jeho prvky poskytují inverzi signálu (K561LE5, K561LN2).
Další schéma zpětného řízení, postavené na výkonných komplementárních přepínačích polí, je znázorněno na obr. 5.