Диод должен обеспечить безопасный путь для индуктивного отдачи двигателя. Если вы попытаетесь внезапно отключить ток в катушке индуктивности, это создаст любое напряжение, необходимое для поддержания тока в краткосрочной перспективе. Иными словами, ток через индуктор никогда не может измениться мгновенно. Всегда будет некоторый конечный уклон.
Двигатель частично индуктор. Если транзистор быстро отключается, то ток, который еще некоторое время должен проходить через индуктор, будет течь через диод и не причинит вреда. Без диода напряжение на двигателе становилось бы настолько большим, насколько это необходимо для поддержания тока, что, вероятно, потребовало бы обжаривания транзистора.
Небольшой конденсатор accross двигателя будет снижать скорость работы , возможно , быстрых переходов напряжения, что приводит к менее излучение и ограничивает Dv / дт транзистор подвергается. 100 нФ избыточны для этого и будут препятствовать эффективной работе на всех частотах, кроме низких ШИМ. Я бы использовал 100 пф или около того, возможно, до 1 нФ.
Резистор предназначен для ограничения тока, который должен иметь цифровой выход, а база транзистора должна обрабатывать. Транзистор BE выглядит как диод для внешней цепи. Следовательно, напряжение будет ограничено до 750 мВ или около того. Удержание цифрового выхода при 750 мВ, когда он пытается подать напряжение до 5 В или 3,3 В, не соответствует спецификации. Это может повредить цифровой выход. Или, если цифровой выход может быть источником большого тока, он может повредить транзистор.
1 кОм снова сомнительная величина. Даже с 5 В цифровым выходом, это будет только 4,3 мА или около того через базу. Вы не показываете спецификации для транзистора, поэтому давайте подумаем, что он имеет минимальный гарантированный коэффициент усиления 50. Это означает, что вы можете рассчитывать только на транзистор, поддерживающий 4,3 мА х 50 = 215 мА тока двигателя. Это звучит низко, особенно для запуска, если это не очень маленький мотор. Я хотел бы взглянуть на то, что цифровой выход может безопасно использовать и настроить R1, чтобы получить большую часть этого.
Другая проблема заключается в том, что диод 1N4004 здесь неуместен, тем более что вы будете быстро включать и выключать двигатель, как это подразумевает «ШИМ». Этот диод является силовым выпрямителем, предназначенным для нормальных частот линии питания, таких как 50-60 Гц. У него очень медленное восстановление. Вместо этого используйте диод Шоттки. Любой универсальный диод Шоттки на 1 В 30 В будет работать хорошо и будет лучше, чем 1N4004.
Я могу видеть, как эта схема может работать, но она явно не была разработана кем-то, кто действительно знал, что они делают. В общем, если вы видите arduino в цепи, которую вы где-то находите в сети, особенно простой, предположите, что она была опубликована, потому что автор считает это большим достижением. Те, кто знает, что они делают, и за минуту разрабатывают схему, подобную этой, не считают нужным писать веб-страницу. Это оставляет тех, кому понадобилось две недели, чтобы заставить двигатель вращаться без взрыва транзистора, и они не совсем уверены, что все делает для написания этих веб-страниц.
Когда обмотки двигателя проводят ток, они генерируют магнитное поле. Для этого требуется энергия, и энергия накапливается в магнитном поле. Если ток внезапно отключается, магнитное поле разрушается. Это изменяющееся магнитное поле будет индуцировать ток в обмотке, который намного выше, чем обычно, и создавать более высокое напряжение на обмотках. Это очень короткий и может быть довольно впечатляющим.
Ключ к индуцированному току - изменяющееся поле. Вы можете увидеть тот же эффект в домашнем выключателе света. Если у вас есть переключатели, не относящиеся к ртутному типу («бесшумные переключатели»), иногда вы можете увидеть искру или вспышку света при выключении света. Если вам случится разорвать соединение, когда переменный ток проходит около нуля, ничего не произойдет. Если вы прервете вблизи пика тока, проводка к светильникам будет иметь максимальное магнитное поле вокруг него, и она будет разрушаться с достаточным всплеском напряжения для образования дуги в выключателе света.
Обратите внимание, что ваш диод указывает на сторону + вашей цепи. Изменяющееся поле создает «обратную ЭДС» или напряжение, идущее в неправильном направлении. Энергия уходит из трубы, в которую она вошла. (Надеюсь, у меня есть это право. Я проверю и отредактирую, если она у меня в обратном направлении.) Диод будет проводить, если потенциал или напряжение на обмотке двигателя больше, чем примерно 0,6 V в «неправильном» направлении. Для DC это прямо вперед. Для ШИМ это больше похоже на переменный ток, а надежная схема качества сложнее.
Как сказал @OlinLathrop, ваш базовый резистор может быть немного большим. Как типичные примеры, 2N2222 и 2N3904 имеют бета или усиление тока около 30 при постоянном токе, которое увеличивается с частотой до 300-400. Если у вас большая часть двигателя, транзистор не будет подавать ток или перегорать. Вы можете измерить рассеиваемую мощность в транзисторе примерно на 1 Вт на ампер и намного выше, если все настроено неправильно. (Вы не можете поставить биполярные транзисторы в параллель без большой дополнительной работы. По мере того, как они нагреваются, сопротивление падает, и протекает больше тока, а тот, который нагревает самые быстрые токовые ток - обычно к разрушению). Вы можете видеть, что у маленьких драйверов для двигателей, продаваемых для Arduinos, есть либо радиатор, либо большая часть с металлическим профилем, предназначенным для использования с радиатором.
Кепка сглаживает текущие пики. По мере того, как они расширяются во времени, они уменьшают пиковый ток, и, следовательно, напряжение, создаваемое током в цепи, уменьшается. Если у вашего двигателя есть щетки, вы получаете ток включения / выключения со скоростью вращения двигателя. Мы снова вернулись к изменению токов и изменению полей. Вот откуда исходит радиочастотный шум. Распространение этих всплесков тока означает, что скорость изменения тока ниже, а в результате RFI (радиочастотные помехи) ниже. Могу поспорить, что если вы поместите AM-радио рядом со своей цепью и настроите его на месте, где нет радиостанции, вы сможете определить, когда работает двигатель. Попробуйте заглавные буквы разных размеров и посмотрите, обнаружите ли вы разницу.
источник