Alalisvoolumootor (0)

MHX0065  
Mehhatroonikasüsteemide komponendid
Praktikum Alalisvoolu mootor aruanne
Kuupäev: 6.12.12
Meeskonnaliikmed:
1. Ove Hillep
2. Joosep Andrespuk
3. Ragnar Jaanov
Aruande täitis ja esitas: Ove Hillep
Labori eeltöö 
ULN2003 on kõrgpingeline ja kõrge vooluga darlingtontransistor, mis koosneb seitsmest emitteriga darling-
toni paarist. Transistori nimivoolu tugevus on 500 mA, kuid see suudab taluda kaa 600 mA voolu.
Darlingtontransistor koosneb kahest bipolaarsest transistorist, mis on ühendatud sedasi, et  esimesest  tran-
sistorist tulev vool võimendatakse veelgi enam teise transistori poolt.
Püsimagnetiga alalisvoolumootorid on laialt levinud erinevates rakendustes, kus olulised on väikesed mõõt-
med, suur võimsus ja madal hind. Nende suhteliselt suure pöörlemiskiiruse tõttu kasutatakse neid tihti koos 
ülekandega (reduktoriga) madalama kiiruse ja suurema pöördemomendi saavutamiseks.
Püsimagnetiga alalisvoolumootorid on lihtsa ehitusega ja elementaarse juhtimisega mootorid. Kuigi 
juhtimine on lihtne, ei ole nende pöörlemiskiirus üldjuhul täpselt juhtsignaaliga määratletav, sest see sõltub 
mitmetest teguritest, eelkõige võllile rakendatavast koormusest ja toitepingest. Ideaalse alalisvoolumootori 
jõumomendi ja kiiruse suhe on lineaarne, mis tähendab seda, et mida suurem koormus on võllil, seda 
madalam on kiirus ja seda suurem on mähist läbiv vool.
Mootori pöörlemissuuna määrab toitepinge polaarsus. Kui mootorit on vaja juhtida ainult ühes suunas, võib 
toitevoolu anda relee või muu lihtsa lülitusega, kui mõlemat pidi, siis 
kasutatakse H-sil a-nimelist elektriskeemi.
H-sil aga saab peale pöörlemissuuna muuta ka mootori pöörlemiskii-
rust - selleks tuleb transistore pulsilaiusmodulatsiooniga (PWM) pi-
devalt avada ja sulgeda, nii et summaarne mootorile antav energia on 
midagi seismise ja täisvõimsuse vahepealset. 
PWM (pulse width  modulation)  signaal on  digitaalne   signaal , mil-
lega antakse mootori sisendisse kindla aja järel impulsse. Avatud aega 
kogu PWM perioodist nimetatakse ka töötsükliks ( duty   cycle ). PWM 
sagedus peab olema piisavalt kõrge, et vältida mootorivõlli vibreerim-
ist. Madalal sagedusel tekitab mootor lisaks ka müra ja seepärast kasu-
tatakse enamasti üle 20 kHz moduleerimissagedust. Samas kannatab 
väga suurtel sagedustel H-sil a efektiivsus. Mootorivõlli vibreerimist 
vähendavad ka rootori inerts ja mootori mähiste induktiivsus .
Kasutatavad vahendid: Sankyo TM001B02 alalisvoolumootor
    
ULN2003 
APG
1
DC mootor ja muudetav toiteallikas
Antud labori käigus uurisime Sankyo TM001B02 alalisvoolumootorit, mis on harjade ja püsimagnetitega 
alalisvoolumootor, millel on 3 rootorimähist ning tagasisideahel. Veel kasutasime laboris kahvelsidestit, 
mootori võllile kinnitatud enkoodrilt tagasiside saamiseks ja darlingtonpaari mootori juhtimiseks PWM 
signaaliga.
ULN2003 APG on 7st NPN avatud kollektori ja ühise emitteriga darlingtonpaarist koosnev integraal -
lülitus, mille väljundvoolutugevus on maksimaalselt 500 mA, väljundpinge kuni 50 V ning väljunditel on 
integreeritud dioodid, mis võimaldavad lülitust kasutada näiteks induktiivahelates.
Antud ülesande jaoks ühendame mootori toiteallikaga ning kasutame NI ELVISmx Instrument Launcheri 
VPS-i ja ostsilloskoopi
Kasutades manuaalrežiimi, muudame toiteallika pinget. Pinge tõustes mootori pöörlemissagedus kasvab, 
pinge langedes kahaneb.
Mootori ühe täispöörde puhul suutsime ostsilloskoobilt tagasisideahela signaalist lugeda 15 täisvõnget.
Kasutades ostsilloskoopi mõõtsime mootori tagasisideahela signaali sagedust ja amplituudi toitepingel 1 - 
12 V, ühe voldise sammuga.
Pinge (V) Sagedus (Hz)  Amplituud (V)
1
0,003
2
0,5
600
3
300
1,5
500
4
250
2,8
400
sagedus (Hz)
5
230
3,8
300
6
250
4
naali 
esig 200
7
290
4,8
8
340
5,8
100
Tagasisid
9
390
6,7
0
0
2
4
6
8
10
12
14
10
430
7,3
Pinge (V)
11
480
8,1
12
530
8,4
Pingel 12 V  tegime ostsilloskoobist 
ekraanipaugu. Keskmises alumises 
ekstreemimis toimub mingi huvitav 
signaali anomaalia, millele me ei oska 
põhjendust leida.
2
Mõõtsime mootori voolutugevust  
mootori takistamata pöörlemisel pinge-
Pinge
Voolutarve
tel 3, 6, 9 ja 12 V ning koostasime tabeli 
3
0, 0105
ja graafiku. Selleks kasutasime digitaal-
6
0,0124
set multimeetrit, ühendasime skeemil  
9
0,0138
selle mootori toitega jadamisi, kasutades 
ühendamiseks pistikuid Banana A ja Ba-
12
0,0152
nana B-d.
0,016
12; 0,0152
0,014
Tekitada mootori võllile koormuse va-
9; 0,0138
jutades näpuga vastu mootori võlli, 
6; 0,0124
0,012
voolutarve suurenes.
3; 0,0105
0,01
0,008
Kui vahetada omavahel mootori toite-
juhtmed , muutus mootori pöörlemine  0,006
vastupidiseks.
0,004
0,002
Tagasisidesignaali juhtmed omavahel 
ära vahetades tagasisidesignaal visuaal-
0
sel vaatlusel ei muutu
0
2
4
6
8
10
12
14
DC mootor ja PWM signaal
Järgnevateks ülesanneteks  PWM (%) Sagedus (Hz)
ühendame vooluahelasse ka 
ULN2003-e.
10
20 000
25000
20
20 000
20000
Muutes funktsioonigener-
30
20 000
aatoris töötsükli (duty cycle) 
40
20 000
Hz) 15000
laiust, jälgime mootori rea-
dus (
50
20 000
10000
Sage
geeringut.
60
20 000
5000
Töötsükli laiust vähendades 
mootori kiirus väheneb.
70
20 000
0
80
20 000
0
20
40
60
80
100
Töötsükkel (%)
Koostame töötsüklit muutes  
90
20 000
tabeli ja graafiku.
100
3
DC mootor ja LabVIEW
Selle ülesande tarvis koostame LabVIEW-s programmi, millega oleks võimalik kasutajaliideselt muuta 
mootori pöörlemissagedust, kasutades selleks numbriketast.
Lisades programmi if-klausli, muudame seda nõnda, et mootor muudaks automaatselt pöörlemiskiirust. 
Selleks inverteerib programm pidevalt iga 5 sekundi järel kahendväärtust, muutes sellega ka töötsüklit.
4
Kokkuvõte
Antud laboris uurisime alalisvoolumootorit. Labor sai edukalt läbi viidud ning tutvusime taas ka 
LabVIEW-ga, mille puhul tekkinud probleemidest (hoolimata asjaolust, et koostatavad programmid 
olid võrdlemisi lihtsad) õnneks üle saime .
Õppisime üht-teist uut ka alalisvoolu mootori ja pulsilaiusmodulatsiooniga signaali kohta.
Probleeme tekitas aruande koostamisel koduses arvutis olev aegunud LabVIEW, mille tõttu ei saanud 
kontrollida mõningate programmi funktsioonide täpseid nimetusi.
5