Простой привод

Шпиндельные жёсткие диски, когда-то применявшиеся в настольных компьютерах, морально устарели и стали слишком медленными для современных программ. Любители помастерить что-нибудь на досуге разбирают такие накопители, чтобы извлечь из них неодимовые магниты и зеркальные пластины.

Бесколлекторный двигатель, который приводит шпиндель во вращение, обычно выбрасывают, считая его неудобным для любительского применения. Почему? К источнику постоянного напряжения такой мотор не подключишь, а штатные схемы управления им использовать сложно. Между тем существует простая схема включения бесколлекторного двигателя, состоящая буквально из десятка электронных компонентов. Предлагаем читателю собрать её на досуге.

Для нашего случая удобно взять мотор с четырьмя выводами и обмотками, соединёнными по схеме «звезда». На их общий провод (пронумерованный единичкой) подаём питание +5 В, а свободные выводы обмоток подсоединяем к транзисторным ключам, на которых собираем схему трёхфазного мультивибратора (см. рисунок на шаге 3). Такой мультивибратор строится на трёх одинаковых мощных полевых транзисторах с изолированным затвором и индуцированным каналом n-типа. Обязательное условие: напряжение срабатывания ключей (измеряется на затворе относительно истока) должно быть в диапазоне 2-4 В. Подходящие нам транзисторы можно выпаять из ненужной компьютерной системной платы, где они используются в импульсных преобразователях напряжения для питания центрального процессора или модулей памяти. Мы для иллюстрации статьи использовали полевые транзисторы 75339P производства компании Fairchild.

Раздобыв транзисторы, посмотрите по документации, имеют ли они внутри защитные диоды, предотвращающие пробой переходов импульсами высокого напряжения. (В случае индуктивной нагрузки, которую мы имеем в виде обмоток двигателя, такие импульсы весьма вероятны.) При необходимости добавьте в схему защитные стабилитроны, подключив их между истоком и стоком каждого транзистора.

Скорость вращения мотора задаётся параметрами RC-цепочек, которые определяют задержки переключения транзисторных ключей относительно друг друга. С учётом многополюсности статора частота вращения в оборотах в секунду ориентировочно будет равна 1/12RC.

Если вам не удастся раздобыть три полевых транзистора с одинаковым напряжением срабатывания, можно параллельно конденсаторам подсоединить дополнительные резисторы (получатся делители напряжения) и подобрать их значения так, чтобы выровнять пороги переключения для всех трёх каскадов мультивибратора.

Учтите, что обмотки шпиндельного двигателя имеют невысокое активное сопротивление (один-два ома), так что есть риск сжечь его при случайной подаче постоянного напряжения. Поэтому рекомендуем испытывать схему с лабораторным источником питания, установив на нём ограничение тока на уровне 300 мА. Если при подаче напряжения двигатель откажется запускаться и его придётся подталкивать, попробуйте отсоединить один из времязадающих конденсаторов.

Стоит отметить, что высокой энергетической эффективностью предлагаемая схема не отличается - это станет понятно хотя бы по нагреву транзисторов во время работы мотора. Её стоит собирать для изучения начал электротехники и схемотехники, а также для знакомства с современными полупроводниковыми приборами. Если же речь пойдёт о применении бесколлекторных двигателей в каких-то полезных устройствах, лучше воспользоваться специальной микросхемой контроллера. Она обеспечит и плавный пуск, и защиту от внезапной остановки вала мотора, и регулировку оборотов, и высокую эффективность.

Учтите, что для разборки жёсткого диска вам понадобится набор приборных отвёрток. При пайке не перегревайте полевые транзисторы и не сгибайте их выводы слишком близко к корпусу. Не торопитесь, соблюдайте технику безопасности.

Далее следуйте инструкциям на фотографиях.