MOSFET के साथ मोटर गति नियंत्रण

के कई अनुप्रयोग हैं MOSFET औद्योगिक क्षेत्र से लेकर घरेलू उपकरणों जैसे मोटर गति नियंत्रण, लाइट डिमिंग, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के भीतर इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को बढ़ाना और स्विच करना, इन्वर्टर के रूप में, उच्च आवृत्ति एम्पलीफायर, और भी बहुत कुछ। आम तौर पर, ये विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं की आवश्यकताओं से मेल खाने के लिए विभिन्न आकारों में उपलब्ध होते हैं। जब भी हमें छोटे सिग्नल के साथ बड़े वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है तो MOSFETs का उपयोग किया जाता है। यह आलेख MOSFET अनुप्रयोगों में से एक पर संक्षिप्त जानकारी प्रदान करता है जैसे कि इसे कैसे डिज़ाइन किया जाए MOSFET के साथ मोटर गति नियंत्रण .

MOSFET के साथ मोटर गति नियंत्रण

आधुनिक समाज में, इलेक्ट्रिक मोटरों का गति नियंत्रण हर जगह है क्योंकि यह विभिन्न मशीनों के लिए महत्वपूर्ण है। इलेक्ट्रिक मोटरों के आवश्यक कार्य और प्रदर्शन व्यापक हैं। जब हम मोटर के गति नियंत्रण भाग पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो स्टेपर और सर्वो मोटर्स का गति नियंत्रण एक पल्स ट्रेन द्वारा किया जा सकता है, जबकि ब्रशलेस डीसी और इंडक्शन मोटर गति नियंत्रण डीसी वोल्टेज या बाहरी अवरोधक के साथ किया जा सकता है। वर्तमान में कई उद्योगों में विद्युत मोटरों का उपयोग एक अपरिहार्य शक्ति स्रोत के रूप में किया जाता है। लेकिन, मोटर गति नियंत्रण आवश्यक है क्योंकि यह सीधे मशीन के संचालन, गुणवत्ता और कार्य के परिणाम को प्रभावित करता है।

इसका मुख्य उद्देश्य एक सर्किट डिजाइन करना है डीसी मोटर की गति को नियंत्रित करना MOSFET के साथ. MOSFET एक प्रकार का ट्रांजिस्टर है, जिसका उपयोग सर्किट के भीतर वोल्टेज को बढ़ाने या स्विच करने के लिए किया जाता है। इस सर्किट में उपयोग किए जाने वाले MOSFET का प्रकार एन्हांसमेंट मोड MOSFET है जो केवल एन्हांसमेंट मोड में काम करता है इसका मतलब है कि जब भी गेट टर्मिनल पर कोई वोल्टेज प्रदान नहीं किया जाएगा तो यह ट्रांजिस्टर बंद हो जाएगा और जब भी वोल्टेज प्रदान किया जाएगा तो यह चालू हो जाएगा। इसलिए ट्रांजिस्टर को डीसी मोटर को नियंत्रित करने के लिए स्विच की तरह उपयोग करने के लिए आदर्श बनाता है।

डीसी मोटर का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों जैसे रोबोट, उपकरण, खिलौने आदि में किया जाता है। इसलिए कई डीसी मोटर अनुप्रयोगों में, मोटर की गति और दिशा नियंत्रण आवश्यक है। यहां हम यह बताने जा रहे हैं कि MOSFET के साथ एक साधारण DC मोटर नियंत्रक कैसे डिज़ाइन किया जाए।

आवश्यक घटक:

इस डीसी मोटर नियंत्रक को बनाने के लिए आवश्यक घटकों में 12V बैटरी, 100K शामिल है तनाव नापने का यंत्र , IRF540N E-MOSFET, एक DC मोटर, और एक स्विच।

सम्बन्ध:

इस डीसी मोटर के कनेक्शन गति नियंत्रण के साथ हैं IRF540N इमोस्फेट अनुसरण जैसे;

IRF540 E-MOSFET गेट टर्मिनल पोटेंशियोमीटर से जुड़ा है, सोर्स टर्मिनल मोटर के पॉजिटिव तार से जुड़ा है, और MOSFET का ड्रेन टर्मिनल एक स्विच के माध्यम से बैटरी के पॉजिटिव टर्मिनल से जुड़ा है।

मोटर नेगेटिव तार बैटरी के नेगेटिव टर्मिनल से जुड़ा होता है।

पोटेंशियोमीटर आउटपुट टर्मिनल MOSFET के गेट टर्मिनल से जुड़ा है, GND मोटर के नकारात्मक तार के माध्यम से बैटरी के नकारात्मक टर्मिनल से जुड़ा है, और VCC पिन MOSFET के ड्रेन टर्मिनल के माध्यम से बैटरी के सकारात्मक टर्मिनल से जुड़ा है। और स्विच करें.

कार्यरत

एक बार स्विच 'एस' बंद हो जाने पर एमओएसएफईटी गेट टर्मिनल पर वोल्टेज आपूर्ति ड्रेन (डी) टर्मिनल से स्रोत (एस) तक वर्तमान आपूर्ति का कारण बनती है। उसके बाद पूरे डीसी मोटर में करंट प्रवाहित होने लगता है और मोटर घूमने लगती है। डीसी मोटर को आपूर्ति की जाने वाली धारा के योग को केवल पोटेंशियोमीटर को समायोजित करके नियंत्रित किया जा सकता है, इसके बाद यह MOSFET के गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टेज को बदल देता है। इसलिए हम MOSFET में गेट टर्मिनल पर वोल्टेज को नियंत्रित करके DC मोटर की गति को नियंत्रित कर सकते हैं। DC मोटर की गति बढ़ाने के लिए, हमें MOSFET के गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टेज को बढ़ाना होगा।

यहां, IRF540N MOSFET-आधारित DC मोटर नियंत्रक सर्किट को गति को नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था मोटर . MOSFET और पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके इस सर्किट को डिज़ाइन करना बहुत आसान है। हम MOSFET के गेट टर्मिनल पर लागू वोल्टेज को नियंत्रित करके मोटर की गति को नियंत्रित कर सकते हैं।

मोटर गति नियंत्रण के लिए MOSFETs के लाभ:

ट्रांजिस्टर मोटर गति नियंत्रण सर्किट में एक मौलिक भूमिका निभाते हैं, और MOSFETs (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) को अक्सर कई कारणों से BJTs (बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर) और IGBT (इंसुलेटेड गेट बाइपोलर ट्रांजिस्टर) जैसे अन्य प्रकार के ट्रांजिस्टर पर पसंद किया जाता है। . इस लेख में, हम अन्य ट्रांजिस्टर की तुलना में मोटर गति नियंत्रण के लिए MOSFETs के उपयोग के लाभों और अनुप्रयोगों का पता लगाएंगे।

• उच्च दक्षता :
  • MOSFETs बहुत कम ऑन-रेज़िस्टेंस (RDS(on)) प्रदर्शित करते हैं, जिससे न्यूनतम बिजली अपव्यय होता है और मोटर नियंत्रण सर्किट में उच्च दक्षता होती है।
  • इस उच्च दक्षता का मतलब है कि कम गर्मी उत्पन्न होती है, जिससे विस्तृत शीतलन प्रणालियों की आवश्यकता कम हो जाती है, जिससे MOSFETs उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।
• तेज़ स्विचिंग गति :
  • MOSFETs में बहुत तेज़ स्विचिंग गति होती है, आमतौर पर नैनोसेकंड रेंज में।
  • यह त्वरित प्रतिक्रिया मोटर की गति और दिशा के सटीक नियंत्रण की अनुमति देती है, जिससे वे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाते हैं जहां तेजी से बदलाव की आवश्यकता होती है।
• लो गेट ड्राइव पावर :
  • MOSFETs को अपनी चालू और बंद स्थिति के बीच स्विच करने के लिए न्यूनतम गेट ड्राइव पावर की आवश्यकता होती है।
  • यह विशेषता ट्रांजिस्टर को नियंत्रित करने के लिए आवश्यक शक्ति को कम करती है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा-कुशल मोटर नियंत्रण प्रणालियाँ बनती हैं।
• गेट करंट की आवश्यकता नहीं :
  • BJTs के विपरीत, MOSFETs को अपने ऑन-स्टेट में बने रहने के लिए निरंतर गेट करंट की आवश्यकता नहीं होती है, जो नियंत्रण सर्किट की बिजली खपत को कम करता है।
  • यह बैटरी चालित अनुप्रयोगों में विशेष रूप से लाभप्रद है जहां ऊर्जा दक्षता महत्वपूर्ण है।
• तापमान सहनशीलता :
  • MOSFETs एक विस्तृत तापमान सीमा पर काम कर सकते हैं, जो उन्हें अत्यधिक ठंडे और गर्म दोनों वातावरणों के लिए उपयुक्त बनाता है।
  • यह सुविधा ऑटोमोटिव सिस्टम और औद्योगिक मशीनरी जैसे अनुप्रयोगों में मूल्यवान है।
• ईएमआई कम हुई :
  • MOSFETs BJTs और IGBTs की तुलना में कम विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) उत्पन्न करते हैं।
  • यह उन अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है जहां ईएमआई आस-पास के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों या सिस्टम में हस्तक्षेप कर सकती है।

MOSFETs के साथ मोटर गति नियंत्रण के अनुप्रयोग:

• इलेक्ट्रिक वाहन (ईवी) और हाइब्रिड वाहन :
  • MOSFETs का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रिक और हाइब्रिड वाहनों के मोटर नियंत्रण प्रणालियों में किया जाता है।
  • वे इलेक्ट्रिक मोटरों पर कुशल और सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं, जिससे वाहन के प्रदर्शन और रेंज में सुधार होता है।
• औद्योगिक स्वचालन :
  • उद्योगों में, MOSFET-आधारित मोटर गति नियंत्रण का उपयोग कन्वेयर बेल्ट, रोबोटिक हथियारों और अन्य स्वचालित प्रणालियों के लिए किया जाता है।
  • MOSFETs की तीव्र स्विचिंग गति विनिर्माण प्रक्रियाओं में सटीक और उत्तरदायी नियंत्रण सुनिश्चित करती है।
• घरेलू उपकरण :
  • MOSFETs मोटर गति नियंत्रण के लिए वॉशिंग मशीन, एयर कंडीशनर और पंखे जैसे घरेलू उपकरणों में पाए जाते हैं।
  • उनकी दक्षता और कम ताप उत्पादन उन्हें ऊर्जा-कुशल उपकरणों के लिए आदर्श बनाता है।
• एचवीएसी सिस्टम :
  • हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (एचवीएसी) सिस्टम पंखे और कंप्रेसर में मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए एमओएसएफईटी का उपयोग करते हैं।
  • यह ऊर्जा बचत और सटीक तापमान विनियमन में योगदान देता है।
• ड्रोन प्रणोदन :
  • स्थिरता और गतिशीलता बनाए रखने के लिए ड्रोन को कुशल मोटर गति नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
  • MOSFETs को उनके कम वजन और उच्च दक्षता के कारण ड्रोन मोटर नियंत्रण सर्किट में पसंद किया जाता है।
• कंप्यूटर कूलिंग सिस्टम :
  • MOSFETs का उपयोग तापमान के आधार पर पंखे की गति को समायोजित करने के लिए कंप्यूटर कूलिंग प्रशंसकों में किया जाता है, जिससे न्यूनतम शोर के साथ इष्टतम शीतलन प्रदर्शन सुनिश्चित होता है।
• इलेक्ट्रिक ट्रेनें और लोकोमोटिव :
  • MOSFETs को गति और दिशा को कुशलतापूर्वक नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रिक ट्रेनों और लोकोमोटिव के मोटर नियंत्रण प्रणालियों में नियोजित किया जाता है।
• नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियाँ :
  • पवन टरबाइन और सौर ट्रैकिंग प्रणालियाँ ऊर्जा उत्पादन को अनुकूलित करते हुए, मोटरों की गति को नियंत्रित करने के लिए MOSFETs का उपयोग करती हैं।

संक्षेप में, MOSFETs मोटर गति नियंत्रण के लिए कई लाभ प्रदान करते हैं, जिनमें उच्च दक्षता, तेज स्विचिंग गति, कम गेट ड्राइव पावर आवश्यकताएं और कम ईएमआई शामिल हैं। ये फायदे उन्हें इलेक्ट्रिक वाहनों और औद्योगिक स्वचालन से लेकर घरेलू उपकरणों और नवीकरणीय ऊर्जा प्रणालियों तक, अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में पसंदीदा विकल्प बनाते हैं। MOSFETs की बहुमुखी प्रतिभा और विश्वसनीयता उन्हें आधुनिक मोटर नियंत्रण प्रौद्योगिकी की आधारशिला बनाती है।