Corso di
LABORATORIO DI AZIONAMENTI ELETTRICI
Esercitazione sperimentale n.7
Scopo dell’esercitazione: Progettazione e realizzazione di un chopper step-down in grado di pilotare
un motore in corrente continua di piccola taglia.
Materiale utilizzato: Oscilloscopio, alimentatore da laboratorio, bread-board, IC NE555, IC TL082,
transistor BD135, transistor BD136, mosfet IRF530N, condensatori, resistenze.
V
V
V
t
Oscillatore
V
t
Integratore
t
Driver
Comparatore
t
Vcontrollo
+Vcc
VRIF
Dispositivi di
potenza
V
t
-Vcc
Fig.1 - Schema a blocchi del controllo di un chopper
Valimentazione
12VCC
Tabella 1- Dati di targa del motore
Iassorbita
giri/minuto
185mA
330
Carico nominale
37,5mNm
Il chopper che si dovrà realizzare deve essere in grado di variare la velocità del motore ma non il
senso di rotazione; ciò semplifica molto la topologia del convertitore che richiederà l'utilizzo di un
solo mosfet (Fig.2).
D1
M
VCC
Controllo
del
Chopper
RG
Mosfet
Fig.2 - Schema del chopper da realizzare
Prova 1: Progettazione e realizzazione di un oscillatore.
La prova consiste nel progettare e realizzare un oscillatore che generi un segnale TTL compatibile
(0÷5V).
Tensione
5V
T1
tempo
T2
T
Fig.3 - Segnale generato dall'oscillatore
Procedura: Si realizza su una bread-board il circuito mostrato in figura 4.
Utilizzando le (2) si dimensionino i componenti in modo da generare un segnale a 6kHz e dutycycle del 50% circa.
T0 = 0,693( R1 + 2 R2 )C1
T2 = 0,693 × R2 × C1
T1 = 0,693 × ( R1 + R2 ) × C1
con R1<<R2
5V
8
1
2
VOUT
NE555
R1
7
R2
3
6
4
5
100nF C1
Fig.4 - Oscillatore con NE555
(2)
Prova 2: Realizzazione dell' integratore.
La prova consiste nel progettare un integratore e verificarne il comportamento.
Procedura: Dato il segnale a onda quadra generato dall'oscillatore realizzato in precedenza,
utilizzando le (1) si dimensionano i componenti R1, R2,C, in modo tale da ottenere in uscita un
segnale triangolare.
C
VOUT
R2
+5V
+15V
R1
v2
VIN
V0UT
IC
+15V
v1
+
-15V
0
tempo
-15V
(a)
(b)
Fig.5 - (a) Schema elettrico dell'integratore - (b) Segnale di uscita di un integratore con ingresso a onda quadra
fc =
1
2πR2 C
fi =
1
2πR1C
(1)
Gdb
Comportamento
proporzionale
Comportamento
integratore
fc
fi
f
Fig.6 - Caratteristica ingresso-uscita dell'integratore
Prova 3: Realizzazione del comparatore.
La prova consiste nel realizzare un comparatore che compari il segnale triangolare generato
dall'integratore con un segnale di riferimento costante.
Procedura: Si realizzi su bread-board lo schema mostrato in figura 7. Il segnale triangolare
generato dal blocco integratore, viene confrontato mediante un amplificatore operazionale con una
tensione costante regolabile tramite un potenziometro. Il risultato del confronto è un segnale a onda
quadra di ampiezza +Vcc÷-Vcc, dove Vcc è la tensione con cui viene alimentato l'amplificatore
operazionale.
5V
C
R2
8
1
+15V
7
2
NE555
VOUT
R1
R2
R1
v2
6
3
5
100nF
v1
C1
V'0UT
IC
+15V
4
+
-15V
-15V
+15V
v2
V''0UT
IC
+5V
v1
+
-15V
Fig.6 - Schema elettrico totale del generatore PWM
tensione
+Vcc
Vriferimento
tempo
-Vcc
Fig.7 - Risultato del confronto tra il segnale di riferimento e il segnale triangolare
