Sterowanie silnikiem prądu stałego prawo lewo pozwala na zmianę kierunku jego obrotów. Silnik prądu stałego (DC) to urządzenie, które zamienia energię elektryczną na energię mechaniczną, czyli ruch obrotowy. Zwykle wiruje on w jednym kierunku. Jednak wiele zastosowań wymaga możliwości obrócenia go w przeciwnym kierunku.
Podstawą sterowania kierunkiem obrotów silnika DC jest zasada działania tego silnika. Silnik taki ma uzwojenia (cewki), przez które płynie prąd, oraz magnesy. Siły magnetyczne działające między tymi elementami powodują obrót wirnika. Kierunek tych sił, a co za tym idzie kierunek obrotów, zależy od kierunku prądu płynącego w uzwojeniach.
Aby zmienić kierunek obrotów, musimy odwrócić polaryzację napięcia podawanego na silnik. Oznacza to, że jeśli wcześniej plus podawaliśmy na jeden zacisk silnika, a minus na drugi, to teraz musimy to zamienić. To jest właśnie klucz do sterowania prawo lewo.
Must Read
Rozważmy prosty przykład. Mamy silnik DC z dwoma zaciskami. Podłączamy zasilanie 12V.
- Jeśli podłączymy zacisk 1 do plusa zasilania, a zacisk 2 do minusa, silnik zacznie się obracać na przykład w prawo.
- Jeśli teraz zamienimy połączenia i podłączymy zacisk 1 do minusa, a zacisk 2 do plusa, silnik zacznie się obracać w lewo.
W praktyce, aby to zrobić automatycznie i bezpiecznie, używa się specjalnych układów elektronicznych. Najczęściej stosuje się tak zwany mostek H. Mostek H to układ zbudowany z czterech przełączników (najczęściej tranzystorów lub przekaźników). Te cztery przełączniki są połączone w taki sposób, że mogą skierować prąd przez silnik w jednym lub drugim kierunku.
Jak działa mostek H?
- Aby silnik obracał się w jednym kierunku (np. prawo), włączamy dwa przeciwległe przełączniki. Prąd płynie przez silnik w określony sposób.
- Aby silnik obracał się w przeciwnym kierunku (np. lewo), wyłączamy pierwszą parę przełączników i włączamy drugą parę przeciwległych przełączników. To odwraca przepływ prądu przez silnik.
Ważne jest, aby nigdy nie włączyć obu przełączników po tej samej stronie mostka H jednocześnie. Spowodowałoby to zwarcie zasilania, co mogłoby uszkodzić źródło prądu lub sam układ sterowania. Dlatego sterowanie mostkiem H musi być precyzyjne i bezpieczne.
Oprócz sterowania kierunkiem, często chcemy również sterować prędkością obrotów silnika DC. Do tego celu wykorzystuje się technikę zwaną PWM (Pulse Width Modulation), czyli modulację szerokości impulsu. Polega ona na szybkim włączaniu i wyłączaniu silnika. Im dłużej silnik jest włączony w danym cyklu, tym większa jest jego średnia prędkość obrotowa.
Łącząc sterowanie kierunkiem (za pomocą mostka H) z modulacją szerokości impulsu (PWM), możemy uzyskać pełną kontrolę nad pracą silnika prądu stałego: możemy go obracać w prawo, w lewo, regulować jego prędkość, a także go zatrzymać. Jest to bardzo przydatne w robotyce, zabawkach, narzędziach i wielu innych urządzeniach.
