Регулятор оборотов для двигателя от стиральной машины своими руками

Обновлено: 07.07.2024

Моя новая датагорская статья посвящена теме о превращении электродвигателя от стиральной машины в электропривод с поддержанием частоты оборотов и набором защит для небольшого токарного станочка.

Хитрый и полезный чип Atmel U211B нам в помощь. У кого имеется старый движок без дела — смело к паяльнику. Далее описана практическая реализация контроллера для его запуска и регулировки оборотов.

Содержание / Contents

↑ Интро

Всё началось с удачного приобретения: маленького токарного станочка. Точный, не раздолбанный грубым обращением, но вот с приводной частью была беда. Предыдущий владелец использовал, по всей видимости, обычный асинхронный двигатель, а обороты регулировал перекидыванием ремня с одной пары шкивов на другую. Это лучше, чем ничего, но всё-таки далеко не самый правильный подход.

Нам хотелось иметь возможность регулировать обороты в широких пределах, что позволяет обрабатывать заготовки разных диаметров с одинаковой лёгкостью.

↑ Мой двигатель от стиралки

В современных стиральных машинах применяются двигатели, которые отлично подходят для решения этой задачи. Существует много моделей, но все их объединяют некоторые конструктивные особенности: они щеточные, с последовательным возбуждением и имеют датчик оборотов! А ещё шкив под поликлиновый ремень. Такие разные и такие одинаковые…
Мне попался такой, итальянский, 350-14000 оборотов:

ВНИМАНИЕ! Нельзя включать двигатели с последовательным возбуждением без нагрузки и без регулятора оборотов. У них теоретически нет такого понятия, как обороты холостого хода. Двигатель может раскручиваться до чудовищных оборотов, т. е. уходить вразнос.
Если хотите проверить работоспособность двигателя, можно ткнуть на секунду. Надолго оставлять нельзя!

↑ Датчик оборотов

Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.

↑ Электроника. Почему Atmel U211B?

Довольно популярен похожий контроллер на TDA1085 . Одну и ту же схему и плату перепечатывают по всему интернету, и у всех она работает, кроме меня. К сожалению, мне так и не удалось ничего от него добиться. Похоже, или микросхемы были слегка поддельные, или просто руки кривые.
Останки неудачного макета:

Микросхема U211B от Atmel обещала точно такой же функционал, но схема немного проще, плата немного проще, настройка существенно проще.
Смотрите сами:

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Существуют версии схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см. архивы к статье). Тех, кто хочет глубже разобраться в теме, ещё раз отсылаю к даташиту.

↑ Настройка контроллера оборотов и защиты

Честно говоря, нельзя наверняка сказать, что эта схема идеально подойдет вашему двигателю.
Дело в том, что двигатели всё-таки, при всей своей похожести, разные и чтобы всё работало правильно, нужно внимательно вчитаться в даташит и высчитать каждый номинал. Каюсь, я не стал этого делать. Уже надоела вся эта возня с TDA1085 , хотелось просто включить и услышать наконец работу мотора! Я внес изменения только в той части, которая отвечает за вход с датчика и подобрал R3, R16, R17 и С11. Прокатило, как ни странно.

Подстроечник R8 задаёт чувствительность защиты. Мне пришлось его открутить почти до конца вправо, похоже номинал R4 всё-таки великоват. На среднем положении R8 двигатель вообще не стартовал.

Подбором R16, R17 устанавливаются минимальные и максимальные обороты.

Подстроечник R10 задаёт минимальное напряжение на двигателе. Если вы даже закоротите R16 и переменником R15 выставите обороты в ноль, мотор будет продолжать крутиться от этого напряжения, но без стабилизации оборотов.

Если вал двигателя остановить, контроллер это поймет и попытается его перезапустить импульсами полной мощности. Сначала короткими, потом более длинными.

С11 — задающий элемент преобразователя частоты в напряжение. В зависимости от того, сколько импульсов на 1 оборот дает датчик, он может отличаться в очень широких пределах. В нашем случае 22 нФ работает нормально.

↑ Электродвигатель в работе, фото и видео

На видео есть попытка дать нагрузку на вал рукой. Не повторяйте такого хулиганства, не нарушайте ТБ!

Если неисправность стиральной машины вызвана не перегоранием двигателя, то в случае, когда бытовой прибор не подлежит восстановлению, мотор можно снять и использовать для различных самоделок. Мощность этой детали не слишком велика, но частота вращения может быть значительной, поэтому часто требуется дополнительная регулировка оборотов двигателя от стиральной машины. О том, какими средствами можно уменьшить этот показатель будет подробно рассказано далее.

Проверка двигателя стиральной машины и определение назначение выводов

Перед тем как собрать своими руками регулятор оборотов необходимо проверить работоспособность мотора. В стиральной машине эта деталь подключается через клеммную колодку. Как правило, в разъёме имеются следующие электрические выводы:

2 провода от щёток коллектора.
2 или 3 провода от статора.
2 провода от таходатчика.

Если от статора идут 3 провода, то в таком двигателе реализована возможность изменения скорости посредством попеременного подключения проводов к источнику тока. Без каких либо дополнительных приспособлений мотор с двумя обмотками можно использовать в двух режимах. Такая особенность объясняется в необходимости более высоких оборотов при работе стиральной машины при отжиме белья.

Прежде чем подключать двигатель к электрической сети рекомендуется прозвонить мультиметром каждую обмотку. Измерительный прибор необходимо перевести в режим определения сопротивления до 2 000 Ом и поочерёдно прозвонить каждую пару выводов. Если электрическая цепь не оборвана, то мультиметр покажет определённое значение этого параметра, в противном случае, устройство никак не отреагирует на подсоединение щупов к выводам.

Прозвонив обмотки и убедившись в их целостности, следует подключить прибор к сети 220 В. Для этой цели необходимо последовательно соединить коллекторную часть двигателя с внешней обмоткой, а выводы каждой из них подключить к розетке. Если всё сделано правильно, то двигатель начнёт работать на полную мощность. Чтобы убавить обороты до необходимого значения потребуется добавить схему регулировки оборотов.

Самый простой способ

Во многих электроинструментах, в которых используются коллекторные двигатели, установлен небольшой реостат, с помощью которого можно практически без потери мощности управлять частотой вращения ротора. Такой элемент можно снять с неисправной дрели, шуруповёрта или перфоратора и установить последовательно с электрическим мотором. Если подходящего реостата нет в наличии, то такую деталь можно недорого приобрести в специализированном магазине.

Небольшая сложность заключается в том, что рабочий ход такого регулировочного механизма очень небольшой и бывает очень непросто установить обороты двигателя на необходимом уровне. Эта проблема, как правило, решается установкой дополнительных механических преобразователей механической энергии. Таким образом, можно будет правильно установить частоту вращения ротора, а также обеспечить фиксацию прибора на необходимом уровне.

Кроме реостатов из ручных электрических инструментов можно использовать готовые магазинные приборы, которые достаточно подключить в розетку, а выводы двигателя подсоединить уже непосредственно к регулировочному прибору. Такие изделия позволяют осуществлять изменение напряжения в очень широком диапазоне, поэтому подобрать положение управляющего тумблера под определённые обороты двигателя не составит большого труда. Немаловажным плюсом магазинных реостатов является возможность использовать их с другими электронными приборами, то есть достаточно один раз приобрести изделие, с помощью которого можно будет осуществлять регулировку большого количества приборов, не ограничиваясь электромоторами.

Контроллер оборотов двигателя с Aliexpress

На известной торговой площадке можно приобрести недорогой и эффективный регулятор оборотов электродвигателя. При использовании такого прибора также не происходит снижение мощности мотора. Контроллер выполнен в прочном пластиковом корпусе, на передней панели которого находится кнопка включения с индикатором, а также переключатель реостата. К розетке реостат подсоединяется с помощью обычной штепсельной вилки.

Подключать к такому устройству можно не только двигатели от стиральной машины, но и моторы, снятые со старых дрелей и других ненужных электроинструментов. Главное при подготовке к работе правильно осуществить монтаж электрической системы. Работа по соединению регулирующего устройства с двигателем должна осуществляться в такой последовательности:

Если регулятор оборотов будет использоваться только с одним потребителем электроэнергии, то после окончания работ достаточно выключить устройство на передней панели, а также отключить его от сети.

Многие самодельные мастера при подключении контроллера этого типа сталкиваются с одной проблемой. Провода, идущие от реостата, оформляются в разъём, который не подходит к штатному гнезду двигателей большинства моделей стиральных машин. Решается эта проблема перепайкой подходящей штекерной колодки, которую можно приобрести в специализированных магазинах либо снять со стиралки, с который был удалён двигатель.

Советы и рекомендации

Если все работы по подключению и использованию устройства по регулировке оборотов двигателя от стиральной машины осуществляются своими руками, то необходимо при выполнении работ придерживаться следующих правил:

Осуществлять подключение проводов мотора от стиральной машины только после того, как будут правильно определено назначение каждого проводника.
Соблюдать осторожность при работе с электрическим током. Все провода, по которым передаётся опасное для жизни напряжение, должны быть тщательно изолированы, а корпус электромотора заземлён.
При первом включении рекомендуется использовать сетевой фильтр со встроенным предохранителем, который сработает при допущении серьёзных ошибок в электрической схеме.
При работе самодельного или магазинного устройства не должно наблюдаться искрений, задымления или чрезмерного нагрева. Подобные явления могут указывать на неисправность устройства либо на работу контроллера при чрезмерной нагрузке.

В общем, собрать своими руками самодельный станок с регулировкой оборотов или любое другое полезное в хозяйстве устройство не составит большого труда, конечно, при условии правильного выполнения всех изложенных в этой статье рекомендаций.

Самодельный регулятор оборотов двигателя стиральной машины, для самодельного станка: схема, фото и описание изготовления.

Понадобилось собрать схему регулятора скорости вращения электродвигателя от старой стиральной машины.
Схема реализована на микросхеме TDA1085, применяемой в ручном электроинструменте.

Регулятор был изготовлен под двигатель MCA 38/64 — 148/PH3, со встроенным тахогенератором для обратной связи.

Изготовил плату методом ЛУТ и все собрал.

Рисунок платы скачал из интернета. Держатель предохранителя сделал выносным.
Провод питания с конденсатором и разъём с проводами на двигателе оставил родной от стиральной машины.

В процессе испытаний всё работало, но пришлось изменить некоторые номиналы резисторов, это адаптация под конкретный двигатель.

Вот в итоге получился вот такой регулятор оборотов двигателя стиральной машины, его можно использовать для изготовления самодельного сверлильного станка или токарного станка и прочих самоделок.

Также прилагается видео, где показана работа регулятора оборотов электродвигателя.

Электромотор от стиральной машины можно с пользой использовать в хозяйстве. Но если его подсоединить к электросети напрямую, то он будет выдавать максимальные обороты. Решить эту проблему можно с помощью регулятора оборотов.

Среди любителей мастерить всякие полезные вещи своими руками большой популярностью пользуется электромотор от старой стиральной машины. Такие стиралки выпускались еще в советские времена. Сейчас они безнадежно устарели и по своему прямому назначению практически не используются, а вот исправный электродвигатель от стиральной машины может пригодиться. Но здесь есть одна проблема – мотор старой машинки вырабатывает 1250 оборотов при мощности всего в 180 Вт. Небольшие электрические поделки будут работать хорошо, но этого явно недостаточно для нормальной работы даже обычного наждака – при малых оборотах увеличивается износ наждачного камня. Изготовить самодельный дровокол с электромотором или другое серьезное устройство и вовсе не получится, но выход есть.

На рынке сейчас предлагаются в широком ассортименте электродвигатели от стиральной машины автомат современного образца, например, марки Индезит (Indesit). Среди них уже можно подобрать агрегат нужной мощности со скоростью вращения вплоть до пятнадцати тысяч оборотов. Но и здесь домашний мастер может столкнуться с трудностями – если такой электромотор для стиральной машины подсоединить к электросети напрямую, то он сразу будет выдавать максимальные обороты, а повышенная скорость нужна не всегда. Решить данную проблему можно, подключив регулятор оборотов для электрического двигателя. Его можно купить или же собрать своими руками.

Есть несколько способов получить нужный регулятор оборотов для уже имеющегося электромотора:

найти у знакомых радиолюбителей или заказать в интернете плату на микросхеме TDA 1085, но поскольку данный продукт уже не выпускается, сделать это с каждым днем становится все сложнее;
купить готовый регулятор напряжения под конкретный электромотор для стиральной машины – такого добра на рынке и в интернете сейчас предостаточно;
сделать прибор на базе микроконтроллера своими руками.

Последний вариант кому-то может показаться слишком сложным и хлопотным. Но, занявшись данным вопросом серьезно, вы поймете, что можно сделать качественный регулятор под электромотор для стиральной машины даже не имея специальных навыков и больших познаний в области радиоэлектроники. Такой регулятор сможет поддерживать достаточную мощность при любой скорости вращения и обеспечивать подключение мотора к оборудованию разного типа.

Какие моторы стоят в стиралках

Большая часть встречающихся на рынке стиральных машин оборудовано моторами коллекторного типа. Для их функционирования не требуются конденсаторы, поэтому их можно включать в электросеть сразу же напрямую, что довольно удобно.

Стандартный коллекторный электромотор для стиральной машины в своем составе имеет:

ротор на подшипниках;
статор на постоянных магнитах;
коллекторный узел;
две или четыре щетки электродвигателя стиральной машины;
тахогенератор или датчик эффекта Холла.

Для регулировки и управления скоростью двигателя задействуются именно датчики и тахогенераторы, поэтому если планируется запустить электромотор для стиральной машины от электросети напрямую, то они не понадобятся. Но для подключения качественного регулятора оборотов, поддерживающего мощность при номинальной нагрузке, эти устройства необходимы.

Особенности подключения электромотора

Прежде чем приступать к регулировке оборотов, электромотор для стиральной машины следует правильно подключить. Стандартные двигатели от стиральной машины автомат коллекторного типа оснащены несколькими выходами, которые начинающий умелец может легко перепутать. Поэтому рассмотрим особенности подключения электродвигателя от стиральной машины подробнее и заодно проверим его работоспособность. Ведь агрегат может не запускаться еще из-за того, что он попросту неисправен.

Рекомендации по правильному подключению двигателя стиральной машины следующие:

возьмите мотор, осмотрите его и найдите несколько проводов, идущих от башмаков или катушек возмущения;
с помощью омметра, выставленного на минимальное значение, прозвоните все эти выходы, чтобы отыскать катушку с наибольшим показателем сопротивления (если проводов всего два, то этого можно не делать);
найдите коллектор и щетки электродвигателя стиральной машины, от которых тоже отводится пара проводов;
отыщите группу проводов, идущих от таходатчика (часто они вынесены наружу на корпус, но иногда электромотор для стиральной машины приходится разбирать). Если у таходатчика только два выхода, то его тоже можно прозвонить омметром, но для приборов с тремя проводами такой способ не подходит;
соедините один выход от катушки с одним проводом от коллектора, а вторую пару этих проводов выведите для запитывания от электросети;
впервые разобравшись, как подключить электромотор от стандартных стиральных автоматов, желательно все найденные провода (коллектора. таходатчика, катушки) пометить цветными маркерами или соответствующими наклейками.

Существует также другой хороший способ, как проверить назначение проводов, но он возможен только тогда, когда электромотор для стиральной машины имеет клеммную колодку, с помощью которой он изначально подключался к электросети еще на стиральной машинке. На нее обычно выведены такие провода:

два на коллектор и щетки электродвигателя стиральной машины;
два или три от статорной обмотки катушки;
два от таходатчика.

Когда от катушки отходит три провода, то через средний вывод осуществлялось увеличение оборотов, когда стиральную машинку запускали в режиме отжимания. При прозванивании омметром пара проводов с наибольшим сопротивлением будет обеспечивать повышенный крутящий момент на сниженных оборотах. А на выводах с наименьшим сопротивлением момент будет ниже на более высоких скоростях. На колодке также могут быть провода какой-либо защитной системы, но они вам не нужны.

Чтобы электромотор от стиральной машины (его якорь) вращался в обратную сторону, провода следует подсоединить наоборот – первую пару от коллектора и катушки подключить к переменной сети, а другую пару соединить между собой. Это может понадобиться, если нужно закрепить электромотор для стиральной машины на определенной плоскости, повернуть или изменить которую нельзя, а вращение не совпадает с нужным направлением. Если реверс необходим для постоянной работы, то такую возможность изменения направления можно реализовать с помощью шестиконтактного переключателя типа DPDT, где средняя контактная пара при одном из двух положений тумблера соединяется с независимыми контактами на полюсах.

Если все сделано правильно, то электромотор для стиральной машины готов к пробному запуску. Его можно считать успешным, когда агрегат плавно, без рывков и заеданий набрал обороты, при этом щетки электродвигателя стиральной машины не должны искрить. Теперь следует заняться регулятором оборотов. Для этого существует не одна стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины – их сейчас предлагается множество. Остановимся на двух наиболее распространенных и доступных вариантах.

Подключение через регулятор напряжения

Наиболее простой способ регулировать электродвигатель от стиральной машины – это подсоединить любой доступный прибор для изменения напряжения (диммер, автоматику от дрели и прочее). Как правило, такие регуляторы имеют переключатель в виде вращающегося тумблера, изменение положения которого приводит к снижению или увеличению скорости электромотора.

Стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины посредством готового регулятора напряжения следующая:

соединяются один якорный и один катушечный выходы;
второй катушечный выход отводится для подсоединения к электросети;
второй якорный выход подключается к одному выходу регулятора;
второй выход регулятора подключается к электросети.

После подключения регулятора запустите электромотор для стиральной машины и проверьте его работу на минимальной мощности. Без нагрузки визуально определить, какая мощность выставлена на диммере сложно, поскольку обороты все равно остаются внушительными. Но если, например, прислонить к оси деревянный брусок, электромотор от стиральной машины начнет замедляться и может даже полностью остановиться. Из этого следует, что при снижении напряжения электромотор для стиральной машины катастрофически теряет мощность, что часто неприемлемо даже для самоделок. Поэтому данный способ хоть и простой, но малоэффективный.

Подключение электромотора через микросхему

Прежде чем включить электромотор для стиральной машины, мы искали провода от таходатчика. Они пригодятся именно для такого способа реализации регулировки оборотов без потери мощности. Самостоятельно управлять скоростью мотора таходатчик не умеет – он выступает в роли посредника. Функция контроля возлагается на микросхему, запитанную от электросети и соединенную с катушкой, якорем и тахогенератором. Если подключить электромотор для стиральной машины таким образом, то можно тоже управлять вращением вала через специальный переключатель. Как проверить потерю мощности при увеличении нагрузки, мы уже знаем – также подставьте под шкив деревянный брусок. На мгновение обороты вала заметно снизятся, но потом скорость восстановится, даже несмотря на прикладываемые усилия.

Объясняется это тем, что в момент критического снижения оборотов из-за возросшей нагрузки таходатчик подает тревожный сигнал на микросхему, которая на него сразу же реагирует, увеличивая мощность и выравнивая скорость. Поэтому электромотор для стиральной машины практически не снижает оборотов. С таким регулятором может эффективно функционировать тот же дровокол или дробилка для зерна – достаточно подобрать подходящий двигатель.

Алгоритм работы подобных систем регулировки следующий:

Определение количества заданных оборотов .
Получение данных от таходатчика и запись их в регистре.
Сравнение заданных и фактических оборотов исходя из показаний датчика.
Если совпадают – не реагировать.
При не совпадении в большую сторону – увеличить угол фазового среза системы импульсно-фазового управления на нужное значение (понижение мощности, напряжения и тока).
Когда не сходятся в меньшую сторону – уменьшить угол фазового среза СИФУ на необходимое значение (повышение тока, мощности и напряжения).

Это непрерывный циклический процесс. Когда электромотор для стиральной машины нагружается, автоматика самостоятельно решает – повысить напряжение или понизить. Сейчас с такой задачей может легко справится практически любой микроконтроллер. Но новые современные модели стоят порой дорого. Более дешевое решение – использовать готовую интегральную микросхему TDA1085. Сейчас она уже серийно не выпускается, поэтому основная сложность заключается в том, чтобы ее приобрести.

Подсоединить электромотор стиральной машины к TDA1085 можно по схеме, приведенной ниже.

Условные обозначения здесь следующие:

M – вывод на электромотор для стиральной машины;
АС – выход к электросети переменного тока 220B;
T – подсоединение таходатчика;
R0/R1/R2 – регулировка оборотов текущих, минимальных и максимальных соответственно;
R3 – для регулировки в случае неравномерной работы двигателя.

Если вы решили использовать коллекторный электромотор для стиральной машины, то следует помнить, что его конструкция предполагает наличие высоких оборотов. Нормальной работы на малых оборотах часто не удается достичь даже при подключении специального регулятора. Здесь может помочь применение зубчатой или ременной передачи.

Читайте также: