Принципиальная схема регулятора частоты вращения вала электродвигателя постоянного тока показана на рис. 1 (подробное описание на английском языке можно найти по здесь). Устройство выполнено на микроконтроллере (МК) PIC16F873. Его тактовую частоту (10 МГц) задает кварцевый резонатор ZQ1. Питание на основной электродвигатель М1 подается через мощный полевой транзистор VT2, на затвор которого через согласующий каскад на транзисторе VT1 поступают прямоугольные импульсы с выхода ССР1 микроконтроллера. Частота импульсов постоянна, а скважность можно изменять, регулируя, таким образом, частоту вращения ротора двигателя.
Рисунок 1
Вал электродвигателя М1 механически (через зубчатую двухступенчатую передачу 1:1) связан со вторым электродвигателем, который используется в качестве генератора. Вырабатываемое им напряжение через диодный мост VD1 и делитель напряжения R1—R3 поступает на вход AN0 аналого-цифрового преобразователя, входящего в состав МК. Стабилитрон VD2 с напряжением стабилизации 5 В защищает этот вход от повреждения, конденсатор С5 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения.
Требуемую частоту вращения устанавливают переменным резистором R2 с функциональной характеристикой А. Рост напряжения, поступающего на вход AN0, свидетельствует о том, что частота вращения вала двигателя увеличивается. В ответ на это МК уменьшает длительность импульсов на выходе ССР1, и частота вращения возвращается к прежнему значению. При уменьшении напряжения, вырабатываемого двигателем-генератором, длительность импульсов возрастает и частота вращения повышается.
Линейка светодиодов HL1—HL8 позволяет визуально контролировать частоту вращения вала двигателя: число светящихся светодиодов растет с ее увеличением.
Питается устройство стабилизированным напряжением 5 В, снимаемым с выхода интегрального стабилизатора DA1. На двигатель М1 поступает нестабилизированное напряжение от отдельного источника.
Регулятор собран на макетной плате размерами 70х45 мм.