Нерешаемо Однофазный асинхронный двигатель и arduino, управление скоростью вращения

Всем привет! Недавно нашёл однофазный асинхронный двигатель ( 220V 2KW ), и появилась задача контролировать его скорость, перерыл весь интернет и удивился, что подобным мало кто занимался, поэтому у меня есть пару вопросов.
1. Получиться ли вообще управлять его скоростью с помощью Arduino? Или пытаться сделать на TL494 ?
2. Как примерно будет выглядеть силовая часть, да и вообще схема в целом? В интернете довольно мало информации, в том числе и толковых схем.
3. Что лучше всего использовать в качестве силового звена: MOSFET транзисторы, IGBT транзисторы или симисторы ? И какие примерно ?
4. Нужен ли пусковой конденсатор ? Если да, то использовать формулу или любой воткнуть ?
5. Почти весь базовый курс Arduino я изучил, написал самый простой код, подойдёт ли он ?

Код (C++):

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#define MOTOR_PIN 6 // мотор! обязательно ШИМ выход!!!
#define POT_PIN A0 // потенциометр
#define MAX_SPEED 255 // максимальная скорость мотора, максимум 255
#define DRIVER_VERSION 1    // 0 - маркировка драйвера дисплея кончается на 4АТ, 1 - на 4Т
int pot_value = 0; // Тут храним значение потенциометра
int motor_value = 0;
int Speed_v_protsentax = 0; // Скорость в процентах выводим на дисплей
uint32_t myTimer1; // Это таймер обновления дисплея, чтоб он не мельтишил

// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------
// Если кончается на 4Т - это 0х27. Если на 4АТ - 0х3f
#if (DRIVER_VERSION == 1)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#else
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);
#endif
// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------

void setup()
{
Serial.begin(9600);
  pinMode(POT_PIN, INPUT);
  pinMode(MOTOR_PIN, OUTPUT);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
Serial.println("setup!");
lcd.setCursor(3,0);
  lcd.print("setup!");
  delay(2000);  
  lcd.clear();
  myTimer1 = millis();  // "сбросить" таймер
}
void loop()
{    
pot_value = analogRead(POT_PIN);
motor_value =map(pot_value, 0, 1023, 0, MAX_SPEED);
Speed_v_protsentax = round (map(pot_value, 0, 1023, 0, 100));
motorTick();
displeyTick();
}

void motorTick() {
if(motor_value > 5){  // 5 потому что это для предотвращения дребезга потенциометра
  // Подаем наше трансформированное значение на вывод мотора MOTOR_PIN
  analogWrite(MOTOR_PIN, motor_value);
}
else {
  analogWrite(MOTOR_PIN, 0);
  }
}
void displeyTick() {
  if (millis() - myTimer1 >= 1000) {   // ищем разницу
    myTimer1 = millis();// сброс таймера
   lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Speed:    %");
  lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print(Speed_v_protsentax);
 
  }
}
 

6. Если уже кто-то занимался подобным, то можете пожалуйста скинуть исходники, буду благодарен.
Всем спасибо за уделенное время.

 

Посмотри, может эта статья поможет:
https://masterxoloda.ru/4/upravlenie-skorostyu-vrashheniya-odnofaznyh-dvigatelej

 

Спасибо за ответ, да, я видел эту статью, тиристорный регулятор мне не подходит, максимум его для болгарки использовать.
Схема полного моста мне нравится, но я не понял как можно завязать управление с Arduino, в моем скетче используется один ШИМ выход, придется переписывать под 4 ?


Также в интернете нашёл вот такую схему. Оригинальная статья: https://www.motor-r.info/p/blog-page_19.html

Но почему-то здесь номиналы деталей не полностью подписаны, сомневаюсь, что она работоспособна.

 

Кстати, проблема пускового конденсатора решилась, он там встроенный был.

 

Покрутить-то можно и фазным регулятором, но только сильно упадёт КПД, также обязательно снижать нагрузку на валу в соответствии со снижением действующего напряжения. Обязательно ставить внешний обдув обмоток. Иначе двигатель сгорит.

 

Чувак! Ты в электронике вообще ни бум-бум? Схема для какой нагрузки?

Ты вообще понимаешь, что такое поШИМить двухкиловаттное двигло? У тебя прогорит не только твоя схема, но ещё и папкин телевизор.

 

Электроникой занимаюсь я два года. Схему я предложил как первую попавшуюся, чтоб узнать подойдёт ли она для меня и как примерно будет выглядеть схема в моём случае.

Вообще выбить автоматы в моём гараже или в соседнем, да и вообще сгореть что-то не должно, как заявляет производитель максимальный ток у этой игрушки 13,9 А, грубо говоря 14 А. Жрать будет много - не спорю. Единственное что пусковой ток может превышать максимальный в два раза, создав большую просадку напряжения.
Подробная инфа по двигателю: https://fastbox.su/dvigatel-elektriceskij-1-faznyj-22-kvt-2800r-kraft-230v-item-i8002880661.html

 

Вот, может кому пригодится, написал скетч по примеру из интернета. Управление мотором по типу н-мост.

Код (C++):

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// 3 high, 1 high/PWM - rotation
// 2 high, 4 high/PWM - reverse
// 1 high, 4 high - brake

#include "GyverTimer.h"   // подключаем библиотеку от известного Ютубера Алекса Гайвера

// создаём таймеры в миллисекундах
GTimer myTimer1(MS, 1000); // Это таймер чистки и обновления дисплея
GTimer myTimer2(MS, 2000); // Для отладки. Выводим показания потенциометра в порт с указанным периодом

#define DEADZONE 50  // "мёртвая зона" потенциометра

#define DRIVER_VERSION 1    // 0 - маркировка драйвера дисплея кончается на 4АТ, 1 - на 4Т

// пины драйвера, P1 и P4 должны быть на PWM пинах! (3, 5, 6, 9, 10, 11 для NANO и UNO)
#define P1 3
#define P2 4
#define P3 5
#define P4 6

#define potPin A0      // сюда подключен потенциометр

boolean switch_flag; // свитч флаг
boolean mode1_flag = 0; //Флаг режима 1
boolean mode2_flag = 0; //Флаг режима 2
boolean mode3_flag = 0; //Флаг режима 3
int potent, duty;
int left_min, right_min;
int Speed_1, Speed_2; // Скорости вращения вперед и назад
int Speed_3 = 0; // Скорость в стоячем положении, логично = 0

// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------
// Если кончается на 4Т - это 0х27. Если на 4АТ - 0х3f
#if (DRIVER_VERSION == 1)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#else
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);
#endif
// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------

void setup() {
  // все пины драйвера как выходы, и сразу выключаем
  pinMode(P1, OUTPUT);
  digitalWrite(P1, 0);
  pinMode(P2, OUTPUT);
  digitalWrite(P2, 0);
  pinMode(P3, OUTPUT);
  digitalWrite(P3, 0);
  pinMode(P4, OUTPUT);
  digitalWrite(P4, 0);
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
Serial.println("setup!");
lcd.setCursor(4,0);
  lcd.print("SETUP!");
   
  left_min = 512 - DEADZONE;   // расчёт границ мёртвой зоны
  right_min = 512 + DEADZONE;  // расчёт границ мёртвой зоны

  delay(2000);
  lcd.clear();

}

void loop() {
  potent = analogRead(potPin);                    // читаем с потенциометра
  if (myTimer2.isReady())Serial.println(potent);
  if (potent > left_min && potent < right_min) {  // если мы в "мёртвой" зоне
    // вырубить все ключи
    digitalWrite(P1, 0);
    digitalWrite(P2, 0);
    digitalWrite(P3, 0);
    digitalWrite(P4, 0);
    switch_flag = 1;          // разрешить переключение
    mode1_flag = 1;
    mode2_flag = 0;
    mode3_flag = 0;
    DrawLCD();
  } else if (potent > right_min) {                // если мы вышли из мёртвой зоны справа
    if (switch_flag) {        // если разрешено переключение
      switch_flag = 0;        // запретить переключение
      digitalWrite(P2, 0);    // вырубить Р канальный второго плеча
      digitalWrite(P4, 0);    // вырубить N канальный второго плеча
      delayMicroseconds(5);   // задержечка на переключение на всякий случай
      digitalWrite(P3, 1);    // врубить Р канальный первого плеча
    }
    // рассчитать скважность для N канального первого плеча
    duty = map(potent, right_min, 1023, 0, 255);
    analogWrite(P1, duty);    // ЖАРИТЬ ШИМ!
  Speed_1 = map(potent, right_min, 1023, 1, 100);
   mode1_flag = 0;
    mode2_flag = 1;
    mode3_flag = 0;
  DrawLCD();

  } else if (potent < left_min) {                 // если мы вышли из мёртвой зоны слева
    if (switch_flag) {        // если разрешено переключение
      switch_flag = 0;        // запретить переключение
      digitalWrite(P3, 0);    // вырубить Р канальный первого плеча
      digitalWrite(P1, 0);    // вырубить N канальный первого плеча
      delayMicroseconds(5);   // задержечка на переключение на всякий случай
      digitalWrite(P2, 1);    // врубить Р канальный второго плеча
    }
    // рассчитать скважность для N канального второго плеча
    duty = map(potent, left_min, 0, 0, 255);
    analogWrite(P4, duty);    // ЖАРИТЬ ШИМ!
    Speed_2 = map(potent, 0, left_min, -100, -1);
    mode1_flag = 0;
    mode2_flag = 0;
    mode3_flag = 1;
    DrawLCD();
  }

}

void DrawLCD(){ // Костыльная функция отрисовки дисплея
  if (myTimer1.isReady()){
     lcd.clear(); // обновление экрана
  if (mode1_flag == 1){
     lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Speed:     %");
  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("-");     // Самая простая функция обновления дисплея
  lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print(Speed_3);
  }

  else if (mode2_flag == 1){
lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Speed:     %");
   lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("FORWARD");
   lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print(Speed_1);
  }
  else if (mode3_flag == 1){
    lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("Speed:     %");
   lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print("BACKWARD");
  lcd.setCursor(7,0);
  lcd.print(Speed_2);
  }
    }
}

 

Проверяли?
если верить комментариям в коде - должен сгореть при первом же включении

 

У нас здесь не викторина и не игра-угадайка, поэтому с таким подходом ничего, кроме стеба, не будет. Как и на другом любом техно-форуме.

 

Серьезно??? Ты предлагаешь подать постоянный ток на двигатель переменного тока и говоришь, что ничего не сгорит? Никогда не видел, как горят электровозы-переменники, которые заехали под постоянку? Это при том, что переменка 25 кВ 50 Гц, а постоянка 3 кВ.

 

Никому это не пригодится, т.к. для управления мостом надо брать МК, у которых таймеры специально предназначены для работы с мостом. Например, 261, 461, 861 attiny и новее. Все необходимые задержки (с учетом задержек в драйверах) они формируют аппаратно. Особенно это касается dead time, которые высчитываются исходя из характеристик применённых транзисторов.

 

Извиняюсь, тупанул. Мотор то от переменки питается какой к черту диодный мост! В таком случае подскажите, получится ли у меня диммировать мотор симистором BTA41-800BRG на 40А 800В, если я буду использовать вот эту схему и скетч. По мощности этого симистора должно хватить.
P = UI ==> 30 KW .

Код (C++):

/*
   Диммер переменки на Arduino. Симистор через оптопару
   подключен к 4 пину, детектор нуля ко 2 пину.
   Переменная Dimmer - величина диммирования, от 0 до 255
*/
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include "GyverTimer.h"   // подключаем библиотеку от известного Ютубера Алекса Гайвера

// создаём таймеры в миллисекундах
GTimer myTimer1(MS, 1000); // Это таймер чистки и обновления дисплея
GTimer myTimer2(MS, 2000); // Для отладки. Выводим показания потенциометра в порт с указанным периодом

#define DRIVER_VERSION 1    // 0 - маркировка драйвера дисплея кончается на 4АТ, 1 - на 4Т

#define potPin A0      // сюда подключен потенциометр
#define dimPin 4  // Пин диммирования
#define zeroPin 2 // Здесь детектор 0

#include <CyberLib.h> // шустрая библиотека для таймера

volatile int tic, Dimmer;
int Speed;
int Val;

// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------
// Если кончается на 4Т - это 0х27. Если на 4АТ - 0х3f
#if (DRIVER_VERSION == 1)
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
#else
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);
#endif
// -------- АВТОВЫБОР ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСПЛЕЯ-------------

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  lcd.init();
  lcd.backlight();
  pinMode(potPin, INPUT);
  pinMode(dimPin, OUTPUT);
  digitalWrite(dimPin, 0);
  pinMode(zeroPin, INPUT);                 // настраиваем порт на вход для отслеживания прохождения сигнала через ноль
  attachInterrupt(0, detect_up, FALLING);  // настроить срабатывание прерывания interrupt0 на pin 2 на низкий уровень

  StartTimer1(timer_interrupt, 40);        // время для одного разряда ШИМ
  StopTimer1();                            // остановить таймер

  Serial.println("Start");
}

void loop() {
/*  Это для управления диммером через порт
  if (Serial.available()) {
    Dimmer = Serial.parseInt();
    Speed = map(Dimmer, 0, 255, 0, 100);
    Serial.println(Dimmer);
    DrawLCD();
  }
*/

    Val = analogRead(potPin);
   Dimmer = map(Val, 0, 1023, 240, 0);
   if (myTimer2.isReady())Serial.println(Val);
   Speed = map(Val, 0, 1023, 0, 100);
  DrawLCD();
  timer_interrupt();
  detect_up();
  detect_down();
}

//----------------------ОБРАБОТЧИКИ ПРЕРЫВАНИЙ--------------------------
void timer_interrupt() {       // прерывания таймера срабатывают каждые 40 мкс
  tic++;                       // счетчик
  if (tic > Dimmer)            // если настало время включать ток
    digitalWrite(dimPin, 1);   // врубить ток
}

void  detect_up() {    // обработка внешнего прерывания на пересекание нуля снизу
  tic = 0;                                  // обнулить счетчик
  ResumeTimer1();                           // перезапустить таймер
  attachInterrupt(0, detect_down, RISING);  // перенастроить прерывание
}

void  detect_down() {  // обработка внешнего прерывания на пересекание нуля сверху
  tic = 0;                                  // обнулить счетчик
  StopTimer1();                             // остановить таймер
  digitalWrite(dimPin, 0);                  // вырубить ток
  attachInterrupt(0, detect_up, FALLING);   // перенастроить прерывание
}
//----------------------ОБРАБОТЧИКИ ПРЕРЫВАНИЙ--------------------------

void DrawLCD(){
  if (myTimer1.isReady()){
     lcd.clear(); // обновление экрана
     lcd.setCursor(0,0);
     lcd.print("Speed:     %");
     lcd.setCursor(7,0);
     lcd.print(Speed);
  }
}

 

Конденсаторные моторы никто не диммирует и частоту на них не крутят.

 

Да, ещё - очень нежелательно использовать симисторы. Лучше два встречно-параллельных тиристора. У симистора разные углы открывания в разных квадрантах при одинаковом управляющем токе.

 

Может лучше купить чрп?

 

Однофазный? Для двигла с конденсаторным пуском? Можно модель этого чуда?

 

Эх, спасибо всем за помощь. Как я понял это скорее всего невозможно. Думаю в будущем попробую раздобыть трёхфазный электродвигатель. Попробую поплясать с ним, на мой взгляд там реализовать управление проще, т.к он работает на постоянном токе и силовая часть будет меньше, технологию изготовления силовой части стоит подсмотреть в китайских регуляторах оборотов для слабеньких бесколлекторных двигателей. Надеюсь к тому времени наберусь побольше опыта.

 

Полная каша в голове...

 

Если делать самому, то в принципе все возможно. Принцип тот же, как у трехфазного, но используем два канала вместо трех. На одну пару ключей подаем синусоиду. на другую - ШИМ 50% для эмуляции нейтрали.
А что касается конденсаторного пуска - то это лишь означает. что диапазон регулировки будет небольшим, вблизи характеристик конденсатора