在USB電扇已經(jīng)很常見了,網(wǎng)上隨便可以低價買到。里面的電機分為有刷和無刷兩種。我拆過的有刷USB電扇都非常劣質(zhì),里面的電機貌似是舊DVD機的拆機貨;而無刷也有優(yōu)劣之分,有的硅鋼片非常少,銅線也細。這種電扇實在是太疲軟了,不爽啊。必須要改裝!我挑了好久,找到一個質(zhì)量感覺還可以的電機拿來改裝,分享一下改裝過程。
因為我之前做了一些實驗,把電機和電路板搞完了,所以本文的圖片都是改裝后的電機,不過不影響原理的理解。
所有USB電扇里無刷電機都是雙相無刷電機,用一個霍爾元件換向,電機原理參考這里。改裝之前最好了解電機工作原理,不然出了問題不知道怎么解決。
第1步,拆開電機。
看一下電機背面,會發(fā)現(xiàn)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸上有一個卡扣,用鑷子把卡扣拆除。
卡扣拆掉后,就可以把轉(zhuǎn)子拔出來了,注意卡扣很小,不要弄丟。
可以看到霍爾元件和4股銅線頭連到電路板上,其中2股并在一起,共3個焊點。(我這圖里的電機是改裝以后的,只看見3根銅線,實際上剛拆的時候是4根)
第1.5步,電機原理的一點補充。
這里要靠蠻力把定子從塑料座上拆下來,挺費勁的,建議戴上手套,避免硅鋼片把手劃傷。
我改裝后的電路板圖片放在后面,有點亂,不過沒有關(guān)系,電路板不重要,不同的電機電路板的畫法是不一樣的,只看我這塊電路板沒有參考價值,要理解原理。
之前的電機原理參考鏈接說明了電機的運行原理,但是沒有電路原理,再加上我這改裝以后的電路板和導(dǎo)線一塌糊涂,所以有必要把原理圖畫一下。我找到了276的數(shù)據(jù)手冊,276和277差不多,原理一樣的。
電路圖就是這樣,注意線圈A、A‘雖然分開繞,但是線是一根,B、B’也是一樣,所以抽頭是4根,有2根并在一起接到VCC(5V),所以電路板上會有3個焊點。如果理解了之前電機原理參考鏈接里電機運行的規(guī)則,就知道線圈A(A‘)、B(B’)是輪流通電的,所以我改裝的目標就是讓線圈A(A‘)、B(B’)同時通電,這樣就可以提高輸出功率。此外,霍爾元件的耐壓雖然能到20V, 但是持續(xù)電流最大只有0.4A,如果直接給電機提高電壓,霍爾元件會過流燒毀,感興趣的可以嘗試一下,嘿嘿。
第2步,改裝電路。
那么,為了讓線圈同時通電,就必須在每次換向時切換線圈電流方向,顯然,這里最好的選擇是上雙H橋。
上某寶隨便搞個雙H橋模塊,不到5元錢。芯片是MX1508,控制邏輯也很簡單。我只寫出來1路的邏輯,芯片里有2路。
分析下原來的控制邏輯和現(xiàn)在的控制邏輯。
因此,只要把新邏輯套用在雙H橋上就可以了。對應(yīng)邏輯如下:(太長了,紙不夠用了,這里用表格表示……)
注意電機驅(qū)動模塊的IN1和IN4、IN2和IN3分別連到一起??催@個邏輯,是不是和上面的新邏輯一樣。
然后就是電路改裝了,按照上面表格第一行對應(yīng)關(guān)系把線圈、霍爾元件和雙H橋模塊連起來。原來的B2和A2是共用一個焊盤的,現(xiàn)在要分開,所以要割線、刮綠油,創(chuàng)造出來新的焊盤;剩下的地方該割的該刮的也都細心處理下??次绎w線大法。
再說一遍:電機驅(qū)動模塊的IN1和IN4、IN2和IN3分別連到一起。
注意霍爾元件內(nèi)部是開漏輸出,沒有上拉能力,所以DO和DOB要加上拉電阻。 雖然MX1508數(shù)據(jù)手冊里說控制邏輯電平最高是5V,而我這樣子上拉到VCC肯定超了,不過管它呢,先試試再說,燒了再換,也不貴。后來試過并沒有燒,可能是因為電流很小吧。
第3步,裝回去,通電試機。
管他三七二十一,直接上12V,小風(fēng)扇它嗖嗖的轉(zhuǎn)~~~
最后,一點額外的事情。
1. MX1508數(shù)據(jù)手冊里說功率電路電壓不能超過10V,其實在之前的實驗里我給這個小模塊加過12V電壓,在開始的十幾秒里并沒有燒,后來我聞到了焦味,可能是電機銅線太細了,發(fā)熱嚴重,于是我就換成9V電源了。
2. 其實在一開始,我并沒有直接上雙H橋。我一開始了解到是霍爾元件的電流限制了電機的功率,所以給霍爾元件加了2個三極管擴流,給電機上了12V,電機果然轉(zhuǎn)得快多了。然后我仔細想了想,可以上雙H橋控制,進一步提高功率,然后就有了本文的方案。其實看電路的連接,我覺得把線圈串聯(lián),只上單H橋也是可以的,不過我沒有試過,因為總覺得線圈串聯(lián)的功率不如并聯(lián)的,不爽。
3. 關(guān)于電機反向、調(diào)速的控制。看過前面電機原=以后就知道,電機轉(zhuǎn)動的方向其實與霍爾元件的安裝位置有很大關(guān)系,只依靠電路邏輯的改變恐怕很難。而關(guān)于調(diào)速,在TC276的數(shù)據(jù)手冊里明確說明,不可以直接把電源PWM調(diào)制。而霍爾元件可以輸出電機轉(zhuǎn)子位置信息,通過位置就可以知道轉(zhuǎn)速,所以如果要控制轉(zhuǎn)速,建議上單片機,通過控制線圈每次通電時間來控制轉(zhuǎn)速。
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