Усилители для серводвигателей постоянного тока немного отличаются от двухтактного усилителя и усилителя с прерывателем тем, что силовые транзисторы могут иметь постоянное смещение на своей базе, а не импульсный сигнал. На рисунке 11-79 показан пример двухтранзисторного усилителя для серводвигателя постоянного тока. Источником питания для этого усилителя является переменное напряжение. Первая часть этой схемы — мостовой выпрямитель, который обеспечивает постоянное напряжение на шине постоянного тока. Выходной каскад этого усилителя использует два транзистора и два конденсатора, которые подключены через якорь двигателя постоянного тока.

База каждого из силовых транзисторов управляется коммутационной схемой. Эта схема может управляться аналоговой схемой или микропроцессором. Когда сигнал направления указывает, что двигатель должен работать в прямом направлении, верхний транзистор смещается так, что положительное напряжение подается на правую клемму якоря. Величина напряжения смещения на базе транзистора будет увеличиваться или уменьшаться, чтобы изменить скорость двигателя. Когда сигнал направления указывает, что двигатель должен работать в противоположном направлении, нижний транзистор будет смещен, и отрицательное напряжение подается на правую сторону якоря двигателя. Диод подключен в обратном смещении через клеммы эмиттер-коллектор каждого силового транзистора, чтобы ограничить влияние переходных напряжений на транзисторы. Когда происходит переходный процесс, диод обеспечивает путь для направления избыточного напряжения и тока обратно в обмотку двигателя, где они будут безвредно рассеиваться.

Четырехтранзисторный усилитель для серводвигателя постоянного тока

Одним из недостатков двухтранзисторного усилителя является то, что транзисторы должны обрабатывать большие токи. На рисунке 11-80 показан пример четырехтранзисторного усилителя для серводвигателя постоянного тока. Четырехтранзисторный усилитель обычно называют мостовым драйвером. На этой схеме вы можете видеть, что мостовой выпрямитель изображен в виде прямоугольника, но его работа идентична той, что показана в схеме двухтранзисторного усилителя. Вы должны помнить, что работу мостового выпрямителя в этой конфигурации легче увидеть, когда используется трехфазный источник питания.

База каждого транзистора управляется коммутационной схемой. Опять же, смещение каждого транзистора представляет собой непрерывный сигнал, который может изменяться от минимума до максимума. Когда усилитель настроен на вращение двигателя по часовой стрелке, транзисторы Q2 и Q3 смещены так, что положительное напряжение подается на правую сторону якоря двигателя. Когда двигатель настроен на вращение против часовой стрелки, транзисторы Q1 и Q4 смещены так, что положительное напряжение подается на левую сторону якоря. Величина напряжения смещения будет определять величину напряжения, которое каждый транзистор передает на якорь, что, в свою очередь, изменит скорость двигателя.

Выходной каскад всех сервоусилителей представляет собой аналоговую схему. Аналоговая схема обеспечивает возможность регулировки напряжения и тока для двигателя для управления положением, скоростью и крутящим моментом. Каскады обратной связи и компаратора могут быть любой смесью цифровых и аналоговых устройств. Например, если секция обратной связи использует резольвер, выход этого устройства является аналоговым, поэтому секция, с которой он работает, обычно также является аналоговой. Если устройство обратной связи является энкодером, его выход является цифровым, и цифровой сигнал может быть преобразован через преобразователь частоты в напряжение, так что сигнал может использоваться в аналоговой схеме. Или он может быть отфильтрован и может использовать цифровое значение. Появление микропроцессоров позволило использовать цифровые значения в каждой части сервоконтроллера, за исключением конечного выходного каскада.

В заключение, при выборе привода для серводвигателя определяющим фактором является спецификация тока. Вы не должны превышать номинальный ток двигателя. Далее, посмотрите на влияние пульсирующего тока на двигатель. Большее сопротивление обмоток двигателя плохо. Малая индуктивность двигателя также плоха. В зависимости от массы вашего двигателя, вы, вероятно, не захотите, чтобы рассеивание тепла из-за пульсирующего тока было больше 5-10 Вт.