Control proporcional de una fuente de alimentación de 0-12 V CC con una señal analógica de 0-5 V CC

0

Estoy tomando una clase de instrumentación y, para nuestro proyecto final, estamos modelando un granero ventilado. Para ello, queremos variar la velocidad de un ventilador de 12 V CC de 0,35 amperios. Para controlar el ventilador, estamos enviando una señal analógica de 0-5 VCC desde un DAC (1408 FS PLUS).

Todo lo que he encontrado está diciendo que se use un potenciómetro controlado manualmente, es decir, resistencia variable. Pero nos gustaría controlar la velocidad del ventilador con la señal analógica, ya que podemos controlar eso con nuestra programación.

Nuestro profesor nos ha estado guiando hacia el uso de un transistor de potencia y parece que podría funcionar para nosotros, pero mi pregunta es cuando envía la señal de control al transistor si la salida es proporcional a la señal de entrada o si necesita enviar Los 5 V CC completos al transistor para "habilitarlo".

En el laboratorio, estábamos usando un transistor NPN 2N6346 con una resistencia de 133 ohmios y funcionaba "de alguna manera" pero no estamos seguros si la salida es confiable. Cualquier ayuda es apreciada.

Gracias,

  • Nuestro profesor quiere que usemos lo básico para que funcione, si es posible
pregunta Kjfull

2 respuestas

3

Puede usar un transistor de potencia, pero no por sí solo.

Necesitará algún tipo de circuito de control para aplicar correctamente la energía al motor en proporción al voltaje del ADC.

Además, el método lineal en el que estás pensando, básicamente un regulador de voltaje, es terriblemente ineficiente a velocidades más bajas. Un sistema de control modulado por ancho de pulso que enciende y apaga la alimentación por completo en diferentes proporciones a una alta frecuencia, es una solución mucho mejor.

Sin embargo, una solución muy simple, una de, se puede diseñar de esta manera ...

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

El circuito realmente ajusta la corriente máxima que fluirá a través del motor y, en consecuencia, el par máximo disponible, que a su vez limita la velocidad a la que puede ir. El POT debe dimensionarse en función del peor caso \ $ \ beta \ $ del transistor seleccionado, y lo ajustaría de modo que al valor máximo de ADC, obtenga la corriente máxima a través del MOTOR y el transistor esté cerca del punto de saturación . R1 solo está allí para proteger su ADC en caso de que gire el POT hasta el final de la resistencia cero.

El control de velocidad NO será lineal con el valor de ADC, ya que dependerá de la carga mecánica, que para un ventilador, no es lineal con la velocidad. Además, para poner en marcha el ventilador, deberías comenzar con una configuración de par alto y luego retroceder un tiempo.

    
respondido por el Trevor_G
2
  

pero mi pregunta es cuando envía la señal de control al transistor si la salida es proporcional a la señal de entrada o si necesita enviar los 5 V CC completos al transistor para "habilitarlo".

Si se trata de un transistor BJT, entonces la corriente que ingresa a través de base será amplificada por algunos \ $ \ beta \ $. Este \ $ \ beta \ $ es bastante constante durante su región activa. En sus otras regiones, no tanto .

Por lo tanto, en la forma en que lo usarás, probablemente estarás en sus regiones activas de la forma en que estás describiendo cómo lo vas a usar. Pero poner un transistor en lugar de un potenciómetro es como mover el disipador de calor. En lugar de poner el disipador de calor en su potenciómetro, ahora lo está poniendo en el transistor, por lo que, en parte, no tiene mucho sentido.

  

Nuestro profesor es del tipo que quiere que utilicemos los conceptos básicos para que funcione, si es posible

Lo más seguro es que esté bien si conectas la salida de un DAC a una resistencia y luego a la base de un transistor NPN. Resolverá su problema de la manera más fácil posible.

Este es el esquemático Estoy sugiriendo, cosas básicas. Continúe y cambie el voltaje de salida DAC para simular lo que estará haciendo.

Si esto hubiera sido más serio, como si estuvieras produciendo en serie algún artículo. Entonces habría usado un MOSFET y PWM, porque las pérdidas habrían sido una fracción de lo que estaría haciendo con su transistor NPN en la región activa.

El transistor NPN se usará como una resistencia variable que limita la corriente a su ventilador, mientras que al usar un MOSFET y un PWM, al hablar abiertamente, abre / cierra el circuito que detiene la corriente hacia el ventilador, por lo que la parte limitadora Toma muy poca energía, en comparación con una resistencia limitante. En teoría, no tiene pérdidas, en realidad tiene pérdidas por cambio y \ $ R_ {D (ON)} \ $ y otros parásitos.

También habría usado un diodo de retorno en paralelo con el ventilador (si usó un MOSFET con un PWM, no lo necesitará con su BJT en la región activa), asegúrese de que el ventilador sea de baja potencia, pero el ruido En la línea de alimentación se reduciría.

Este es el esquemático Estoy hablando de, menos básico. Aunque no es el más avanzado.

También puedes usar un transistor BJT con PWM, pero en mi opinión eso no es básico , y probablemente tampoco en los ojos de tus profesores. Pero sería más eficiente que usarlo como una resistencia pasiva que harás, lo cual es básico.

    
respondido por el Harry Svensson

Lea otras preguntas en las etiquetas