Warum wird PWM verwendet, um die Drehzahl des Gleichstrommotors zu regeln, anstatt einen variablen Widerstand zu verwenden?

17

Meine Frage ist am Ende (um die Drehzahl zu ändern), dass wir die Eingangsspannung eines Gleichstrommotors sowohl in PWM-Fällen (Pulsweitenmodulation) als auch in Fällen mit variablem Widerstand steuern. Ist der einzige Grund, sich für PWM zu entscheiden, um eine bessere Präzision zu erzielen, oder keine zusätzliche Energie zu verbrauchen? Wenn dies der einzige Grund ist, erscheint es seltsam, PWM-Geräte für einfache Demonstrationen zu verwenden.

motor dc pwm

— user16307
quelle

PWM + H-Brücke = Richtungssteuerung

— Ignacio Vazquez-Abrams

2

Variable Widerstände sind aufgrund der Verlustleistung in der Steuerung für alle Motoren außer den kleinsten unpraktisch.

— pjc50

2

@ IgnacioVazquez-Abrams - Wählerisch sein, H-Brücke = Richtungssteuerung, PWM = Geschwindigkeitssteuerung. Sie können eine H-Brücke alleine verwenden, um vorwärts / rückwärts / stop zu geben.

— John U

21

Leistungseffizienz Durch die Induktion des Motors wird der Strom gemittelt. Gleichzeitig weisen die Transistoren im PWM-Modus eine sehr niedrige Impedanz und damit einen geringen Spannungsabfall und eine geringe Verlustleistung auf. Bei einem Vorwiderstand wird im Vorwiderstand viel Leistung abgeführt.

Verhalten der Drehzahlregelung Bei PWM 'sieht' der Motor eine sehr niedrige Impedanz der Spannungsversorgung, obwohl die Spannungsversorgung ständig zwischen hohen und niedrigen Spannungen umschaltet. Das Ergebnis ist, dass der Motor ein viel höheres Drehmoment hat. Bei einem Serienwiderstand wird der Motor sehr schwach mit Strom versorgt und der Rotor kann leicht abgewürgt werden.

Steuerschaltung für eine Steuerelektronik (z. B. einen Mikrocontroller) , ist es sehr einfach ein- / auszuschalten Transistoren. Das Ausgeben einer analogen Spannung oder das Steuern eines Vorwiderstands erfordert viel teurere Schaltungen und führt wiederum zu einer höheren Verlustleistung.

— jippie
quelle

Hallo, ich konnte nicht das "höhere Drehmoment" Teil bekommen. Könnten Sie uns bitte etwas näher erläutern? Was ist mit dem Drehmoment zu tun?

— user16307

1

Ich weiß nicht, wie ich das erklären soll. Ein Motor, der über einen Vorwiderstand gespeist wird, fühlt sich an wie ein Motor, der aus einer fast leeren Batterie gespeist wird: Er läuft, beschleunigt, aber wenn Sie ihn belasten, kann er leicht zum Stillstand kommen. Ein Motor, der von PWM gespeist wird, wird als von einer fast vollen Batterie gespeist erlebt, die durch die Last viel schwerer abgebremst wird.

— jippie

4

Wir können die Drehzahl eines Motors definitiv mit einem Potentiometer steuern, aber dies verschwendet Energie und Energie in Form von Wärme über den Widerstand, da ein in Reihe geschalteter Widerstand einen Spannungsabfall und damit einen Wärmeverlust aufweist.

Ein PWM bedeutet, dass kein Widerstand in Reihe geschaltet ist, was bedeutet, dass kein Abfall in Form von Wärme entsteht. Wir schalten den Motor einfach zwischen EIN und AUS um und der Durchschnitt gibt uns die Spannung. Es gibt also keine Verschwendung von Energie.

Mit einem Arbeitszyklus von 0,5 für eine 12-V-Versorgung erhalten Sie eine durchschnittliche Spannung von 6 V, und mithilfe der Umschaltung steuern wir die Geschwindigkeit.

— Sherby
quelle

0

Bessere Präzision ist fraglich. Der Motor wirkt als Filter und verwendet den Mittelwert (oder etwas damit verbundenes) des Eingangsstroms, um sich zu bewegen. es ist also wirklich egal, ob es mit einem konstanten Strom (Widerstandsfall) oder einer PWM gespeist wird. Vielleicht ist Vielseitigkeit besser als Präzision.

Der Verzicht auf zusätzlichen Stromverbrauch ist ein Grund, der meiner Meinung nach der Hauptgrund für die Verwendung von PWM ist: Es ist einfach, den Motor mit PWM von beispielsweise einer Mikrocontrollereinheit aus zu steuern. Codieren Sie einfach einen Zähler, um die PWM zu generieren, und schließen Sie den Ausgang an einen Motorantrieb an (der dem Motor die tatsächliche Leistung und den Vorteil einer Trennung von Steuerung und Leistung verleiht).

Das PWM ermöglicht die Verwendung eines Mikrocontrollers zum Antreiben des Motors, was eine enorme Vielseitigkeit ergibt. Andernfalls wären die Demonstrationen zu einfach (Starten, Stoppen, Beschleunigen, Verringern mit einem Potentiometer, das wie eine Drossel wirkt).

— jsrmalvarez
quelle

1

Dies ist nicht wahr: MOSFETs können als spannungsgesteuerte Widerstände verwendet werden und sie können tatsächlich mit Mikrocontrollern verbunden werden.

— Dmitry Grigoryev