1.5. Опис мікросхеми l293, двигун постійного струму

L293 - чотирьохканальний драйвер управління від Texas Instruments (Рис.11).

Рис.11. Вигляд корпусу мікросхеми PDIP

Робоча напруга живлення від 4.5 V до 36 V. Струм навантаження 600 мА на кожен канал, максимальний струм на виході 1.2 А на кожен канал, обмежувальні діоди на виході для придушення індукції, поділ живлення мікросхеми і навантаження, тепловий і електростатичний захист, висока перешкодостійкість, швидкість перемикань до 5 kHz.

Рис.12. Опис виводів мікросхеми.

Мікросхема L293 являє собою чотирьохканальний драйвер для управління двонаправленими струмами до 600 мА і напругою від 4.5 V до 36 V. Мікросхема розроблена для управління реле, соленоїдами, постійними і двополярними двигунами та іншими аналогічними пристроями. L293 має TTL сумісні входи. В L293 існує поділ електроживлення для мікросхеми і для навантаження, що дозволяє підключити навантаження з меншим або більшим напругою живлення, ніж у мікросхеми, а також зменшує перешкоди. У Таблиці 1 описана логіка роботи мікросхеми, де H - високий рівень сигналу, L - низький рівень сигналу, X - сигнал відмінний від високого і низького рівня (irrelevant), Z - виключення (off).

Таблиця 1

Логіка роботи l293

Вхід A	Вхід EN	Вихід Y
H	H	H
L	H	L
X	L	Z

Двигун постійного струму - електрична машина, яка перетворює електричну енергію постійного струму в механічну енергію.

Рис.13. Пристрій найпростішого колекторного двигуна постійного струму

Найпростіший двигун (Рис.13), що є машиною постійного струму, складається з постійного магніту на індукторі (статорі), з одного електромагніту з явно вираженими полюсами на якорі (двохзубцьового якоря з явно вираженими полюсами і з однією обмоткою), щіточно-колекторного вузла з двома пластинами (ламелями) і двома щітками. Найпростіший двигун має два положення ротора (дві «мертві точки»), з яких неможливий самозапуск, і нерівномірний обертальний момент.

На статорі (Рис.14) ДПС розташовуються, в залежності від конструкції, або постійні магніти (мікродвигуни), або електромагніти з обмотками збудження (котушками, навідними магнітний потік в стан збудження).

Рис.14. Статор електродвигуна

У простому випадку статор має два полюси, тобто один магніт з однією парою полюсів. Але частіше ДПС мають дві пари полюсів. Буває і більше. Крім основних полюсів на статорі (індукторі) можуть встановлюватися додаткові полюси, які призначені для поліпшення комутації на колекторі.

Мінімальне число зубців ротора, при якому самозапуск можливий з будь-якого положення ротора - три. З трьох, що здаються явно вираженими, полюсів, насправді один полюс весь час знаходиться в зоні комутації, тобто ротор має дві пари полюсів (як і статор, так як в противному випадку робота двигуна не можлива).

Рис.15. Ротор електродвигуна

Ротор (Рис.15) будь-якого ДПС складається з багатьох котушок, на частину яких подається живлення, в залежності від кута повороту ротора, щодо статора. Застосування великого числа (кілька десятків) котушок, необхідно для зменшення нерівномірності крутного моменту, і для забезпечення оптимальної взаємодії між магнітними полями ротора і статора (тобто для створення максимального моменту на роторі).

Колектор виконує одночасно дві функції: є датчиком кутового положення ротора і перемикачем струму з ковзаючими контактами. Конструкції колекторів мають безліч різновидів.

Виводи всіх котушок об'єднуються в колекторний вузол. Колекторний вузол зазвичай являє собою кільце з ізольованих один від одного пластин-контактів (ламелей), розташованих по осі (вздовж осі) ротора. Існують і інші конструкції колекторного вузла. Щітковий вузол необхідний для підведення електроенергії до котушок на обертовому роторі і перемикання струму в обмотках ротора. Щітка - нерухомий контакт (зазвичай графітовий або мідно-графітовий).

При великих струмах в роторі ДПС виникають потужні перехідні процеси, в результаті чого іскріння може постійно охоплювати всі пластини колектора, незалежно від положення щіток. Дане явище називається кільцевим іскрінням колектора або «круговий вогонь». Кільцеве іскріння небезпечно тим, що одночасно вигорають всі пластини колектора і термін його служби значно скорочується.

Візуально кільцеве іскріння проявляється у вигляді кільця, що світиться близько колектора. Ефект кільцевого іскріння колектора неприпустимий. При проектуванні приводів встановлюються відповідні обмеження на максимальні моменти (а отже і струми в роторі), що розвиваються двигуном.

В принципі роботи електродвигуна постійного струму є два підходи:

- рамка (2 стержня із замкнутими кінцями) з струмом в магнітному полі статора;

- взаємодія магнітних полів статора і ротора.