Как изменить направление вращения двигателя от стиралки

В стиральных машинах чаще всего из строя выходит автоматика, на втором месте подшипники и резинотехнические изделия. Двигатель – самый надежный узел, его используются при изготовлении различных домашних станков. Но для этого надо уметь изменять направление вращения и регулировать скорость.

Что требуется

• Тумблер с двумя группами контактов 220 В 15 А, приобрести его можно на Али Экспресс.
• Регулятор оборотов 400 Вт 220 В 50 Гц, также берите на Али Экспресс.
• Электродвигатель от автоматической стиральной машинки, подойдет почти любой марки.
• Отрезки проводов различного цвета, желательно синего (ноль) и коричневого (фаза).
• Потребуется изолента, для установки мощного радиатора купите новый и тюбик теплопроводящей пасты.
• Для проверки схемы соединения рекомендуется пользоваться обыкновенным тестером или хотя бы индикатором.

Подключение двигателя

Внимательно осмотрите клеммники снятого двигателя. На нем есть шесть выводов: два контакта идут к датчику оборотов (таходатчику) и по два контакта с обмоток ротора и статора.

Тахометр нам не нужен, его не трогаем, надо подключить только двигатель.

Все однофазные двигатели такого типа подключаются одинаково. Выход обмотки статора надо присоединить к входу обмотки ротора. Оставшиеся два конца присоединяются к нулю и фазе. Нет разницы, какая именно обмотка будет первой, а какая второй.

Определите выходы обмоток на разъеме. Пользоваться надо тестером, один контакт постоянно держите на клемме, а второй по очереди прикладывайте к остальным. Если прибор показал короткое замыкание, то две клеммы присоединены к одной обмотке.
В нашем случае к одной обмотке подключен нижний и второй сверху контакты, а ко второй клемма над нижним и третья сверху. Соответственно, нам надо перемычкой соединить второй и третий верхние контакты. Сделайте перемычку и выполните соединение. Для гарантии опять прозвоните, теперь у вас короткое должно показывать между двумя оставшимися клеммами.

К двум оставшимся присоедините напряжение 220 В, если все в норме – двигатель начнет вращаться.

Подключение реверса

Как выше упоминалось, для изменения направления вращения необходимо поменять местами подключения одной из обмоток между собой.

И двигатель начнется вращаться в другую сторону. Проверьте правильность соединения, поменяйте местами провода на клеммнике согласно описанной схеме, включите напряжение. Направление вращения двигателя должно измениться на противоположное.

Контакт, на который подавалась фаза, надо соединить со входом второй обмотки. Напряжение попадает на освободившуюся клемму, положение ноля не меняется. Изменение порядка подключения можно делать щелчками тумблера.

Переверните тумблер вверх ногами, на днище есть обозначения каждого выхода и схема их соединения в левом и правом положении переключателя.
Для облегчения понимания нарисуйте элементарную схему соединения: две обмотки и два контакта переключателя. Средние контакты по очереди присоединяются/отсоединяются к двум боковым. Подключение элементарное.

Одну обмотку соедините с крайним нижним контактом и свяжите ее перемычкой с крайним верхним. Вторую обмотку подключите к средней клемме, пусть таким образом в нашем примере будет присоединена обмотка статора.

Теперь сталось подключить ротор. Один контакт тумблера должен подключаться к выходу обмотки ротора, а второй напрямую к нулевому проводу питания.
Если все понятно, то приступайте к соединению. Сделайте по диагоналям перемычки между крайними клеммами. Один средний вывод тумблера подключается к нулю, а второй ко второй обмотке.
Присоедините все провода и еще раз проверьте правильность схемы. Средние контакты: один к нулю питания, другой к обмотке статора. Второй конец этой обмотки подключается сразу к фазе питания (коричневый провод).
Контакты по диагоналям должны иметь перемычки, провода от них идут на вторую обмотку (ротора). Перед включением обязательно проверьте тестером изменения короткого замыкания при переключении тумблера.

Тщательно заизолируйте контакты, проверьте функциональность двигателя. При переключении направление вращения должно меняться. Категорически запрещается менять направление движения до полной остановки ротора.

Регулятора оборотов, моя доработка

Если вы покупали недорогую китайскую продукцию, то надо обязательно сделать ревизию устройства. Достаньте из корпуса начинку и обратите внимание на симистор. В лучшем случае на нем очень маленький радиатор, не могущий эффективно отводить тепло. В худшем случае вообще ничего нет.

На новом радиаторе нарежьте резьбу М3, отрегулируйте его длину по размерам корпуса. Намажьте поверхность симистора термопастой и закрепите подготовленный радиатор. Соберите регулятор.

Подключите регулятора

Осмотрите устройство. Сзади на корпусе есть планка с разъемами и штекер с клеммами. Каждый контакт подписан.

Найдите на входе ноль, фазу и землю (если у вас в доме есть заземление). К ним подключается питание, в нашем случае ноль и фаза (земли нет).
Теперь следует найти выход ноля и фазы с регулятора. На крышке должна быть подробная схема с указанием назначения каждого выходного провода и его цвета.
На купленном регуляторе желтый – земля, два синих – на датчик тахометра, красный – фаза. Белый и зеленый взаимозаменяемые, но для этого надо менять положение перемычки. В нашем случае задействован зеленый. Определяется соединение прозванием выводов тестером.
Подключите синие провода к таходатчику на клеммнике двигателя. На примере к средней клемме тумблера присоединен ноль (зеленый), а к свободному контакту обмотки фаза (коричневый). Желтые провода на клеммнике присоединены к тахометру. Подайте напряжение на регулятор скорости и проверьте работу двигателя на всех режимах и скоростях.

На корпусе устройства есть специальное отверстие для регулировки режимов вращения переменным резистором. С его помощью меняется шаг изменения оборотов, вращение ротора будет начинаться не рывком, а почти с нуля. Выставьте нужные режимы.

Заключение

Любые электромонтажные работы следует делать в строгом соответствии с ПУЭ. Если вы не можете расшифровать эти три буквы без помощи интернета, то не стоит рисковать своим здоровьем.

Смотрите видео

Сейчас мы рассмотрим как управлять вращением мотора стиральной машины, скоростью и направлением. Этот материал является продолжением темы подключения моторов от СМА, поднятой по многочисленным просьбам посетителей сайта 2 Схемы.

Сразу заметим, что это коллекторный двигатель, для которого не нужен пусковой конденсатор. Этот двигатель, как правило, оснащен тахометром, который являясь частью обратной связи стабилизирует частоту вращения. Без него мотор может чрезмерно увеличить обороты, вплоть до отказа двигателя. Электродвигатели этого типа быстродействующие, могут выдавать даже несколько тысяч оборотов в минуту, что может быть помехой в некоторых устройствах.

Прежде всего по наклейке на корпусе двигателя необходимо прочитать, какая мощность у него. В качестве альтернативы проверьте ваттметром, вставленным в розетку электросети, чтобы узнать сколько энергии потребляет мотор. Эти типы двигателей обычно потребляют несколько сотен ватт мощности. В разных источниках указано энергопотребление от 120 до 360 Вт.

Двигатель имеет две скорости вращения. На холостом ходу (на стирке) мотор потребляет мощность 40 Вт. Вторая скорость вращения, при которой двигатель потребляет 300 Вт мощности (при отжиме). Эти скорости изменяются соответствующим переключением обмоток на статоре двигателя. Во время отжима обороты двигателя могут составлять даже несколько тысяч об/мин.

Подключение двигателя от СМА к сети 220 В

При подключении коллекторного двигателя к сети, один конец щетки и провода обмотки подключаем вместе (или ставим перемычку на контактную колодку), другой конец проводов подключаем к сети 220 В.

Направление вращения мотора будет зависеть от коммутации проводов обмотки, подключенных к 220 В. Если нужно изменить направление движения мотора – установите перемычку на другую пару проводов, или задействуйте двухсекционный переключатель, как показано на схеме.

Схема простого регулятора скорости мотора

Конечно скорость лучше всего контролируется инвертором, но для несложных любительских устройств должно быть достаточно простых самодельных регуляторов.

Минимальные обороты получились с этой схемой 200 об / мин. С2 это плавный старт. Плавный пуск работает отлично на холостом ходу, хотя с нагрузкой на вал, при необходимости, подберите R5 = 0 – 3 кОм в зависимости от нагрузки; R6 = 18 – 51 Ом в зависимости от симистора; R4 = 3 – 10 кОм – это защита Т3; RR1 = 2 -10 кОм – регулятор скорости связан с сетью гальванически, требуется защита от сетевого напряжения. Есть потенциометры с пластиковой осью, желательно использовать именно их.

Китайские модули регуляторов оборотов

На сайтах магазинов по электронике есть готовые регуляторы оборотов, например вот такой:

Контроллер скорости 400 Вт, 50/60 Гц, 220 В переменного тока. Цена примерно 1000 руб.

В этом контроллере используется инверторная схема, то есть широкий диапазон регулирования скорости. Подходит для двигателя переменного тока 220 В 50/60 Гц. Диапазон регулирования скорости составляет 90-1400 об / мин 50 Гц, 90-1700 об / мин 60 Гц. Способ подключения:

Красный – это основной провод двигателя, желтый провод – заземления. Просто подключите блок согласно электросхеме и убедитесь в правильности.

• Установите скорость на минимальное значение «0», чтобы избежать внезапного сильного старта и повреждения при включении питания.
• Затем включите питание и установите регулятор скорости в желаемое положение.
• Чтобы изменить направление вращения двигателя, поменяйте местами соединительные провода «CCW» и «CW» на задней панели контроллера.
• Выберите комбинацию COM и CW, тогда двигатель будет вращаться по часовой стрелке.
• Выберите комбинацию COM и CCW, тогда двигатель будет вращаться против часовой стрелки (при изменении направления не переключайте, пока двигатель не остановится полностью).

В общем варианты есть разные, и задействовав такой модуль можно на базе мотора от стиралки сделать действительно неплохое и полезное устройство, например шлифовальный станок для мастерской.

Перед выбором схемы подключения однофазного асинхронного двигателя важно определить, сделать ли реверс. Если для полноценной работы вам часто нужно будет менять направление вращения ротора, то целесообразно организовать реверсирование с использованием кнопочного поста. Если одностороннего вращения вам будет достаточно, то подойдет самая простая схема без возможности переключения. Но что делать, если после подсоединения по ней вы решили, что направление нужно все же поменять? Однофазный двигатель 220В — как поменять направление вращения?

Предположим, что у уже подсоединенного с использованием пускозарядной емкости асинхронного однофазного двигателя изначально вращение вала направлено по часовой стрелке, как на картинке ниже (однофазный двигатель 220В)

Уточним важные моменты:

• Точкой А отмечено начало пусковой обмотки, а точкой В – ее окончание. К начальной клемме A подсоединен провод коричневого, а к конечной – зеленого цвета.
• Точкой С помечено начало рабочей обмотки, а точкой D – ее окончание. К начальному контакту подсоединен провод красного, а к конечному – синего цвета.
• Направление вращения ротора обозначено с помощью стрелок.

Ставим перед собой задачу – сделать реверс однофазного двигателя без вскрытия его корпуса так, чтобы ротор начал вращаться в другую сторону (в данном примере против движения стрелки часов). Ее можно решить тремя способами. Рассмотрим их подробнее.

Вариант 1: переподключение рабочей намотки (однофазный двигатель 220В)

Чтобы изменить направление вращения двигателя, можно только поменять местами начало и конец рабочей (постоянной включенной) обмотки, как это показано на рисунке. Можно подумать, что для этого придется вскрывать корпус, доставать намотку и переворачивать ее. Этого делать не нужно, потому что достаточно поработать с контактами снаружи:

1. Из корпуса должны выходить четыре провода. 2 из них соответствуют началам рабочей и пусковой намоток, а 2 – их концам. Определите, какая пара принадлежит только рабочей обмотке.
2. Вы увидите, что к этой паре подсоединяются две линии: фаза и ноль. При отключенном двигателе произведите реверс путем перекидывания фазы с начального контакта намотки на конечный, а нуля – с конечного на начальный. Или наоборот.

В результате получаем схему, где точки С и D меняются между собой местами. Теперь ротор асинхронного двигателя будет вращаться в другую сторону.

Вариант 2: переподключение пусковой намотки (однофазный двигатель 220В)

Второй способ организовать реверс асинхронного мотора 220 Вольт – поменять местами начало и конец пусковой обмотки. Делается это по аналогии с первым вариантом:

1. Из четырех проводов, выходящих из коробки мотора, выясните, какие из них соответствуют отводкам пусковой намотки.
2. Изначально конец В пусковой обмотки соединялся с началом С рабочей, а начало А подключалось к пускозарядному конденсатору. Сделать реверс однофазного двигателя можно, подключив емкость к выводу В, а начало С с началом А.

После описанных выше действий получаем схему, как на рисунке выше: точки А и В поменялись местами, значит ротор стал обращаться в противоположную сторону.

Вариант 3: смена пусковой обмотки на рабочую, и наоборот

Организовать реверс однофазного мотора 220В теми способами, что описаны выше, можно только при условии, что из корпуса выходят отводки от обеих обмоток со всеми началами и концами: А, В, С и D. Но часто встречаются моторы, в которых производитель намеренно оставил снаружи только 3 контакта. Этим он обезопасил устройство от различных «самоделок». Но все же выход есть.

На рисунке выше изображена схема такого, «проблемного», мотора. У него выходят из корпуса только три провода. Они помечаются коричневым, синим и фиолетовым цветами. Зеленая и красная линии, соответствующие концу В пусковой и началу С рабочей намотки, соединены между собой внутри. Доступ к ним без разборки двигателя мы получить не сможем. Поэтому изменить вращение ротора одним из первых двух вариантов не представляется возможным.

В этом случае поступают так:

1. Снимают конденсатор с начального вывода А;
2. Подсоединяют его к конечному выводу D;
3. От проводов А и D, а также фазы, пускают отводки (можно сделать реверс с использованием ключа).

Посмотрите на рисунок выше. Теперь, если подключить фазу к отводку D, то ротор вращается в одну сторону. Если же фазный провод перекинуть на ветку A, то можно изменить направление вращения в противоположную сторону. Реверс можно осуществлять, вручную разъединяя и соединяя провода. Облегчить работу поможет использование ключа.

Важно понимать

Важно! Последний вариант реверсивной схемы подключения асинхронного однофазного мотора неправильный. Его можно использовать, только если соблюдаются условия:

• Длина пусковой и рабочей намоток одинакова;
• Площадь их поперечного сечения соответствует друг другу;
• Эти провода изготавливаются из одного и того же материала.

Все эти величины влияют на сопротивление. Оно у обмоток должно быть постоянным. Если вдруг длина или толщина проводов отличаются друг от друга, то после того, как вы организуете реверс, окажется, что сопротивление рабочей намотки станет таким же, как было раньше у пусковой, и наоборот. Это может стать и причиной того, что мотор не сможет запуститься.

Внимание! Даже если длина, толщина и материал обмоток совпадают, работа при измененном направлении вращения ротора не должна быть продолжительной. Это чревато перегревом и выходом из строя двигателя. КПД при этом тоже оставляет желать лучшего.

Осуществить реверс асинхронного мотора 220В просто, если концы обмоток отводятся из корпуса наружу. Сложнее его организовать, когда выводов всего три. Рассмотренный нами третий способ реверсирования подходит только для кратковременного включения двигателя в сеть. Если работа с обратным вращением обещает быть продолжительной, то мы рекомендуем вскрыть коробку для переключения методами, описанными в 1 и 2 варианте: так безопасно для агрегата, и сохраняется КПД.

Ещё по теме:

— Схемы подключения асинхронного и синхронного однофазных двигателей

— Схемы подключения электродвигателя через конденсаторы

— Реверсивная схема подключения электродвигателя

— Плавный пуск электродвигателя своими руками

—В чем разница асинхронного и синхронного двигателей

— Переделка электрического двигателя с 380 на 220 Вольт

— Как проверить электродвигатель

— Ремонт электродвигателей

По статистике, самыми «серьезными» поломками стиральных машин признаны выход из строя электронного модуля и износ подшипникового узла. Остальные неполадки хоть и происходят чаще, но относятся к легко устранимым. Даже если «домашняя помощница» безнадежно сломана, ее «сердце», а именно мотор, обычно продолжает исправно работать, и может быть использован вторично.

Поэтому часто движок от стиралки применяется при изготовлении разных станков: наждачных, токарных и пр. Чтобы самодельное устройство исправно функционировало, требуется выполнить реверс на двигателе от стиральной машины. Разберемся, как это сделать самостоятельно.

Соберем все необходимое

В ходе работ по подключению электродвигателя и обеспечению его реверса потребуются специальные приборы и инструменты. Для проверки электроцепи пригодится стандартный мультиметр. Приобрести тестер можно в специализированных магазинах.

Кроме этого, в процессе будут необходимы:

• тумблер (переключатель электрического тока) 220 Вольт, 15 Ампер;
• регулятор скорости оборотов мотора;
• провода разных цветов (рекомендуется использовать синие (нулевые) и коричневые (фаза));
• сам электродвигатель (подойдет движок от любой старой автоматической машинки);
• изолента;
• отвертки;
• упаковка теплопроводящей пасты.

Конечно, под рукой следует иметь и другие материалы, которые необходимы для конструирования самодельного устройства. Когда весь инвентарь будет подготовлен, можно приступать к работе.

Запитываем мотор

Для начала внимательно изучите демонтированный электродвигатель. На коллекторе обычно имеются 6 выводов: два для подключения таходатчика и по паре проводов статорной и роторной обмотки. Тахогенератор за пределами стиральной машины не пригодится, поэтому эти контакты можно сразу сбросить со счетов.

Чтобы запитать однофазный движок, необходимо соединить выход статорной и начало роторной обмотки, а другие концы подсоединить к нулевому контакту и фазе.

Для определения выводов обмоток на штекере потребуется мультиметр. Один щуп тестера следует приложить к клемме, а свободный – поочередно прислонять к прочим контактам. Если омметр просигнализирует о коротком замыкании, значит, две клеммы подведены к одной электрообмотке.

Когда все в порядке, можно подать на мотор стандартное 220-вольтовое напряжение. При нормальном раскладе движок заработает и начнет крутиться в одностороннем порядке – против или по часовой стрелке.

Как обеспечить реверсивное вращение?

Реверс электродвигателя – это изменение хода вращения ротора на противоположное. Чтобы обеспечить этот процесс, нужно поменять положение концов одной из обмоток. Тогда мотор начнет двигаться в другую сторону.

Чтобы постоянно не лезть в цепь и не переставлять местами провода обмотки, лучше установить специальное устройство. Направление вращение ротора можно переключать щелчками тумблера. Подключение несложно выполнить своими руками.

Для начала переверните тумблер и изучите маркировки на днище устройства. Там есть обозначения всех выходов, также представлена схема соединения при разной позиции переключателя (правой и левой). Чтобы вам проще было разобраться, зарисуйте элементарную цепь: две обмотки движка и пара контактов коммутатора. Средние провода поочередно подводятся к боковым.

Вывод одной электрообмотки необходимо связать с нижним контактом, расположенным с краю и совместить ее перемычкой с крайней клеммой, находящейся сверху. Провод статорной обмотки подключить к разъему, расположенному посередине.

Далее дело останется за малым – включить в цепь ротор. К одному контакту коммутатора нужно подвести выход роторной обмотки, к другому, оставшемуся – нулевой питающий провод. После этого необходимо организовать диагональные перемычки между двумя крайними клеммами. Первый средний вывод тумблера подсоединяется к «нулю», второй – к «хвостику» обмотки ротора.

Закончив схему, обязательно убедитесь, что все контакты подсоединены верно.

Если кратко, то средние контакты механического переключателя должны быть подведены: один – к нулевому проводу, второй – к статорной электрообмотке. Противоположный «хвостик» этой обмотки подсоединен к фазе (проводку коричневатого оттенка). Обязательно, чтобы контакты по диагоналям сообщались перемычками и проводки от них велись на роторную обмотку.

Прежде чем запускать мотор, вооружитесь мультиметром. С помощью тестера проверьте, как изменяется короткое замыкание при щелчке тумблера. Обязательно заизолировать все контакты. Переключать направление вращения двигателя можно только когда ротор полностью остановится. Поэтому не торопитесь щелкать тумблер, дождитесь, пока элемент перестанет крутиться.

Как добавлять обороты мотора и уменьшать их?

Регулятор скорости оборотов мотора можно заказать на известном сайте Алиэкспресс. Стоит понимать, что дешевая продукция из Китая не всегда соответствует заявленному качеству, поэтому обязательно проведите диагностику устройства. Вытащите из корпуса внутреннюю «начинку» и внимательно осмотрите симистор. Если повезет, на нем будет небольшой радиатор, который еле-еле справляется с задачей предотвращать перегрев. В худшем случае его вообще там не будет, тогда придется покупать деталь отдельно.

На «неидеальном» радиаторе придется нарезать резьбу М3. После на поверхность симистора нанесите немного термопасты и зафиксируйте усовершенствованный теплообменник на прежнем месте. Затем выполните обратную сборку регулятора.

Позади устройства имеется планка с несколькими разъемами и клеммами. Все выходы подписаны. Необходимо найти нулевой контакт, фазу и заземление, к ним подсоединяются соответствующие кабеля.

На верхней панели корпуса регулятора оборотов должно быть описано назначение каждого выхода и соответствующего ему цвета провода.

Обычно желтый выходной провод – это заземление, пара синих – выводы для подключения таходатчика, ярко-красный – фаза. Белоснежный и зеленый контакты взаимозаменяемы, что регулируется перемычкой. Определить сопротивление клемм можно, прозвонив их мультиметром.

Разобравшись с устройством, подключите его к двигателю. Проверьте, что провода подсоединены к соответствующим выводам. Закончив работу, подайте 220-вольтное напряжение на контроллер оборотов электромотора. Теперь легко своими руками переключать скорость и режимы вращения движка.

На стенках контроллера еще предусмотрено специальное отверстие. Оно предназначено для регулировки режимов работы электродвигателя переменным резистором. Можно выставить шаг изменения скорости оборотов мотора. Тогда при запуске цепи, вращение ротора не будет «рывкообразным», а начнется плавно, практически с нуля.

• Поделитесь своим мнением — оставьте комментарий

Время прочтения
8 мин

Просмотры 31K

Данная вступительная статья рассчитана на самый начальный уровень, “продвинутых” в области электроники читателей сможет заинтересовать следующая, где я доберусь до анализа схемотехники реальных машин

Давно позади стены альма матер, но мир сегодня меняется так быстро, что надо всегда бежать, даже если всего лишь хочешь стоять на месте. В области разработки электронной техники эта бессмертная фраза Алисы имеет наверное самую большую актуальность. В последние годы у меня появилось новое хобби — ремонт бытовой электронной техники. Ремонтирую не ради денег, чисто для себя и родственников, то что ранее выкидывал не задумываясь и заменял на новое.

Электронная начинка современных бытовых приборов, особенно если речь идёт не о наколенной сборке в мастерской дядюшки Ли, а известных брендах, представляет собой чудеса оптимизации. Занимаясь ремонтом, я попутно подсматриваю достойные внимания технические решения, улыбаюсь замечая промахи проектировщиков. Временами их бывает крайне сложно объяснить чем то иным, кроме как требованиями маркетологов вносить в конструкцию элементы “планового устаревания”.

Погода на дворе не очень, очередной прототип отправляется на опытную эксплуатацию, почему бы не рассказать о чём то интересном? Давно я не писал на Хабр!
Почему двигатель, почему стиральные машины?

Ну хотя бы потому, что движки от стиральных машин отлично подходят для многих самоделок, а добыть их проще простого. Можно извлечь из отслужившей свой срок собственной стиральной машины, а можно купить на Авито за смешные деньги! Для тех кто предпочитает один раз увидеть, чем десять прочитать, бонусом к статье послужат сопроводительные видео с моего канала.

Таходатчик. Что за зверь и зачем нужен?

В большинстве современных стиральных машин трудятся коллекторные двигатели переменного тока, регулировкой напряжения на двигателе занимается симистор, а направление вращения переключают с помощью реле. Понятно, что для того, чтобы устанавливать и поддерживать стабильную скорость вращения, необходимо как минимум определять эту скорость. Вот для этого и служит таходатчик.

В простейшем случае он представляет из себя двигатель наоборот — генератор переменного напряжения, частота которого пропорционально изменяется в зависимости скорости вращения. Результат короткого вращения вала рукой виден на осциллограмме заставки. Изменяется, кстати, и амплитуда, что создаёт проблемы при обработке сигнала. Не будем углубляться в эту тему, при желании, о моих экспериментах с ним можете ознакомиться в видео по ссылке в конце статьи.

Подсоединяем двигатель к колодке

Эта статья ознакомительная, до реальной схемотехники мы доберёмся в следующей, а пока будем использовать функциональные либо сильно упрощённые схемы.

Ниже именно такая, содержащая разобранный на части движок, подсоединённый к колодке стиральной машины.

В каждый момент времени в работе участвуют две обмотки. На металлической основе мотора намотана обмотка статора. С ней по очереди взаимодействуют обмотки ротора. Для того, чтобы ротор постоянно вращался эти обмотки необходимо последовательно переключать. Происходит это за счёт серии закреплённых на вращающимся валу контактов. Напряжение на них передаётся посредством скользящих ответных контактов, так называемых щёток.

У такого подхода существуют как плюсы, так и минусы. С одной стороны двигатель всеяден — может работать как от переменного, так и от постоянного тока, с другой — скользящие механические контакты — не самая надёжная штука и для устройств непрерывного цикла подобные движки не подходят, а вот для бытовых приборов, включаемых время от времени, типа стиральных машинок или шуруповёртов, сгодятся вполне.

А что же за колодкой?

Добавим к нашей схеме элементы, находящиеся за пределами колодки. Симистор и реле.

Очень кратко, буквально в двух словах, опишу её работу. В схеме задействованы целых три реле с контактами на переключение. Два из них К2 и К3 используются для изменения направления протекания тока через ротор и, как следствие, изменения его направления вращения. Реле К4 устанавливается только на продвинутых стиральных машинах с повышенными оборотами двигателя. Оно работает в паре со статором, имеющим отвод от основной обмотки. За счёт этого можно дополнительно регулировать мощность, а значит и скорость оборотов. Подробнее вышеописанный процесс рассмотрен в другом моём видео.

Включением двигателя и регулировкой скорости его вращения занимается симистор.

В действие вступает микроконтроллер

Управляет симистором конечно же микроконтроллер. Используя обратную связь и фазоимпульсное управление, он умудряется не просто устанавливать заданную скорость вращения барабана в очень широких пределах, но и удерживает её при изменении нагрузки на вал в сотни раз!

Удивительно, что несмотря на огромное количество датчиков и исполнительных механизмов для управления всеми процессами, происходящими в стиральной машине используется не продвинутый 32 битный ARM, а скромный трудяга — медленный дешёвенький 8 битник, оперативной памяти у которого в разы меньше, чем у Синклера образца конца восьмидесятых прошлого столетия — каких нибудь 2, ну максимум 4 килобайта. По сегодняшним меркам, это просто НИЧТО. Я уже не говорю о тактовой частоте в 8 мегагерц, которая типична для такого старичка — сегодня она вряд ли поражает чьё-то воображение. Но одно достижение за ним всё таки числится — по количеству выводов он сумел обойти сороконожку!

Алгоритм работы

Чтобы регулировать величину оборотов барабана, микроконтроллеру необходимо, как минимум, её определить. Для этого он подсчитывает количество оборотов двигателя за единицу времени с помощью закреплённого на валу тахометра.

Глядя на рисунок нетрудно понять, что сигнал тахогенератора в чистом виде совершенно не годится в качестве входного и нам просто необходим формирователь импульсов, чтобы привести его к удобоваримой форме. Подробно работу и схемотехнику этого узла разберём в следующий раз, а сейчас прошу поверить мне на слово, что благодаря формирователю на входе микроконтроллера, появляются красивые импульсы с крутыми фронтами и без намёков на дребезг. Всё бы хорошо, но встаёт вопрос: “Каким образом столь слабое и медленное вычислительное ядро микроконтроллера успевает подсчитывать несущиеся с внушительной скоростью импульсы?”

А никаким!

Этим скучным занятием в микроконтроллере занимается прилежный счетовод

Пан Ватруба

. Ну а если без шуток, то его роль выполняет встроенный таймер. Таймер современного микроконтроллера — мастер на все руки и подсчёт количества импульсов, поступающих на его вход за единицу времени, с последующим сохранением в специальном регистре, пожалуй самая простая из операций, на которую он способен. Главное, что при этом вообще не задействуются ресурсы вычислительного ядра. Микроконтроллер просто считывает значение из регистра в любой удобный для него момент, ну скажем 50 или всего 10 раз в секунду и, по мере необходимости, использует в дальнейших расчётах.

Симисторный регулятор

Прошу извинить, уж слишком мало места оставляет Habr для полезной информации, поэтому текст на графике не виден. На этой и аналогичной картинках читать его надо следующим образом:
Входное напряжение от электросети
Управляющий импульс
Напряжение на нагрузке

ОК. Информацию о скорости вращения мы получили и теперь изменяя мощность, подаваемую на двигатель, можем регулировать частоту его оборотов, а значит и скорость вращения барабана с бельём. В современных бюджетных стиральных машинах, это чаще всего делается посредством фазоимпульсного метода, а в качестве силового элемента выступает симистор. Он подаёт напряжение на двигатель в виде импульсов, строго синхронизированных с началом каждой полуволны сетевого напряжения и заданной длительности. Немалая инерция вращающейся части двигателя — ротора и ещё большая тяжёлого барабана с бельём, отлично сглаживают импульсный характер крутящего момента. Порт микроконтроллера выступает как бы в роли ну очень быстрого выключателя, подавая на управляющий электрод симистора короткие отрицательные импульсы, обозначенные на диаграмме красной стрелочкой.

Этого достаточно, чтобы в симисторе запустился лавинообразный процесс и сопротивление между его силовыми электродами упало почти до нуля. В результате, как это показано на нижнем графике, на обмотках двигателя появляется напряжение. Продержится оно вплоть до момента исчезновения входного.

В соответствии с выбранной программой стирки и её текущего этапа, микроконтроллер получает команду раскрутить двигатель до требуемых оборотов, а для поддержания скорости на необходимом уровне запускается механизм достижения и стабилизации заданного параметра, в данном случае оборотов двигателя, под названием ПИД.

Но вернёмся к нашему микроконтроллеру. Для формирования короткого импульса, с заданной задержкой от начала полупериода, он использует уже второй свой таймер. Для этого таймер тоже занимается подсчётом импульсов, но уже не от внешнего источника, а внутреннего генератора самого микроконтроллера, частота которого стабилизирована кварцевым резонатором.

Второй таймер работает, в так называемом, режиме PWM — формирования короткого импульса включения симистора с заданной задержкой, относительно момента перехода напряжения через ноль. Длительность задержки может меняться от нуля до одного полупериода сетевого напряжения. Для российской сети с частотой 50 Гц это значение составляет 10 миллисекунд.

Для точного определения нулевого напряжения служит специальная схема, которая так и называется — “детектор нуля”. Схемотехника этого узла также весьма любопытна, мы рассмотрим её в следующий раз, если тема вызовет интерес у читателей. Пока же отмечу только, что в момент перехода напряжения питания из положительного в отрицательное, на выходе детектора появляется логическая единица, а в момент перехода в отрицательное — логический ноль. И именно при изменении логического уровня, запускается правый на рисунке таймер. Он отсчитывает заданную выдержку и подаёт короткий импульс на управляющий электрод симистора. Тот открывается и подаёт напряжение уже на двигатель. Важно! Закрывается симистор автоматически по достижению протекающим в цепи током значения близкого к нулю. По этой причине использование его в большинстве случаев ограничено цепями переменного тока. Таким образом, не смотря на то, что наш двигатель способен работать и на постоянном токе, в паре с симисторным регулятором придётся ограничиться переменным.
Движок обесточивается и начинается новый цикл работы.

Стабилизация заданной скорости вращения

Остаётся выяснить главное — каким образом работает стабилизация. Допустим наш двигатель вращается с нужной частотой и, вдруг, нагрузка на вал уменьшилась. Такое может произойти например, когда в процессе отжима вес белья уменьшился. Барабан в этом случае начинает разгоняться и, как следствие, увеличится частота вращения тахогенератора, а значит и импульсов поступающих с формирователя на входе таймера 1.

Заметив это, микроконтроллер увеличит задержку подачи управляющего импульса на симистор. Симистор откроется позже и на двигатель поступит меньшая мощность, его вращающий момент уменьшается и скорость барабана снижается до заданной в программе, ну а частота импульсов тахогенератора приходит в норму. Об этом свидетельствует нижний график рисунка. На нижней диаграмме графика заполненным красным цветом показано насколько уменьшится время подачи напряжения на двигатель. Мощность, поступающая на двигатель уменьшится ещё серьёзней — при изменении амплитуды она изменяется квадратично.

Несложно представить себе и другую ситуацию. В машинку, на этапе полоскания, клапан добавил водички, выросла нагрузка на вал и приходящие с формирователя импульсы уменьшили свою частоту.

В ответ микроконтроллер уменьшает длительность выдержки таймера Т2. Симистор включается раньше, а значит остаётся открытым ДОЛЬШЕ, и мощность на двигателе повышается. Частота оборотов приходит в норму.

В заключении отмечу, что описал типичный пример действия обратной связи. Работает она не мгновенно и стабилизация скорости происходит за несколько итераций, при этом возможен даже запуск небольшого колебательного процесса, амплитуда которого, при правильных настройках ПИД, быстро затухает.

Ссылки на мои видео по материалам которых была подготовлена статья, для тех, кто предпочитает смотреть, да и разрешение там побольше

«Как работает двигатель стиральной машины? Устройство. Диагностика. Тахогенератор.»
«Управление двигателем стиральной машины. Зачем нужны симистор и реле, где они стоят в плате управления»
«Как микроконтроллер управляет двигателем? Алгоритм. На примере стиральной машины»