Obvod regulátora otáčok motora s konštantným krútiacim momentom

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Tento príspevok vysvetľuje radič jednosmerného motora, ktorý je vybavený konštantnou kompenzáciou krútiaceho momentu, ktorá umožňuje motoru bežať konštantnou rýchlosťou bez ohľadu na zaťaženie.

Nevýhoda bežných regulátorov rýchlosti

Jednou z nevýhod väčšiny jednoduché regulátory rýchlosti či poskytujú iba motor s vopred určeným konštantným napätím. Výsledkom je, že otáčky nezostávajú konštantné a menia sa podľa zaťaženia motora z dôvodu absencie kompenzácie krútiaceho momentu.



Napríklad v modelovom vlaku s jednoduchými ovládačmi sa rýchlosť vlaku postupne znižuje pre stúpanie a zrýchľuje pri jazde z kopca.

Preto sa pre modelové vlaky nastavenie riadenia hrnca na udržanie zvolenej rýchlosti motora tiež líši v závislosti od zaťaženia, ktoré môže motor ťahať.



Obvod regulátora otáčok motora s konštantným krútiacim momentom, vysvetlený v tomto článku, sa zbaví tohto problému sledovaním otáčok motora a ich udržiavaním na konštantnej hodnote pre vopred dané nastavenie riadenia, bez ohľadu na to, aké môže byť zaťaženie motora.

Obvod je možné použiť vo väčšine modelov, ktoré používajú jednosmerný motor s permanentným magnetom.

Výpočet faktora spätného EMF

Napätie na svorkách motora pozostáva z niekoľkých faktorov, zadného e.m.f. produkovaný motorom a napätie pokleslo cez odpor kotvy.

Zadné hodiny generované vinutím motora je zvyčajne úmerné rýchlosti motora, čo znamená, že rýchlosť motora je možné monitorovať meraním tohto obsahu spätného emf. Hlavným problémom však je izolovať a zistiť zadný e.m.f. z napätia odporu kotvy.

Za predpokladu, že je k motoru pripojený samostatný odpor v sérii, potom vzhľadom na to, že cez tento odpor prechádza spoločný jediný prúd a tiež cez odpor kotvy, pokles napätia cez dva sériové odpory by mohol byť ekvivalentný poklesu cez odpor kotvy.

V skutočnosti sa dá predpokladať, že keď sú tieto dve hodnoty odporu identické, potom budú tiež podobné obidve veľkosti napätia na každom z odporov. S týmito údajmi je možné odpočítať pokles napätia R3 od napätia motora a získať požadovanú spätnú hodnotu e.m.f pre spracovanie.

Spracovanie spätného EMF pre konštantný krútiaci moment

Navrhovaný obvod nepretržite monitoruje zadné hodiny. a podľa toho reguluje prúd motora, aby sa zaistilo, že pre priradené nastavenie riadenia potu je zadný prúd spolu s rýchlosťou motora udržiavaný na konštantnom krútiacom momente.

Pre uľahčenie popisu obvodu sa predpokladá, že P2 je nastavený a udržiavaný v jeho strednej polohe a odpor R3 je zvolený ako ekvivalent hodnoty odporu kotvy motora.

Výpočet napätia motora

Napätie motora je možné vypočítať pridaním zadného stredného času. Va s poklesom napätia cez vnútorný odpor motora Vr.

Ak vezmeme do úvahy, že R3 poklesne napätie Vr, bude sa výstupné napätie Vo rovnať Va + 2 V.

Napätie na invertujúcom vstupe (-) IC1 bude Va + Vr a na neinvertujúcom vstupe (+) bude Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Pretože vyššie uvedené dve veličiny napätia majú byť rovnaké, usporiadame vyššie uvedenú rovnicu ako:

Va + Vr = Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Zjednodušenie tejto rovnice poskytuje Va = Vi.

Vyššie uvedená rovnica naznačuje, že zadný e.m.f. konštantne udržiavané na rovnakej úrovni ako riadiace napätie. To umožňuje motoru pracovať s konštantnými otáčkami a krútiacim momentom pri akomkoľvek zadanom nastavení nastavenia otáčok P1.

P2 je zahrnutý na kompenzáciu úrovne rozdielu, ktorý môže existovať medzi odporom R3 a odporom kotvy. Vykoná to úpravou veľkosti kladnej spätnej väzby na neinvertujúcom vstupnom operačnom zosilňovači.

Operačný zosilňovač LM3140 v zásade porovnáva napätie vyvinuté cez kotvu motora s ekvivalentom spätného emf cez motor a reguluje základný potenciál T1 2N3055.

T1 je konfigurovaný ako sledovač emitorov reguluje otáčky motora podľa jeho základného potenciálu. Zvyšuje napätie na motore, keď operačný zosilňovač deteguje vyšší spätný emf, čo vedie k zvýšeniu rýchlosti motora a naopak.

T1 by mal byť namontovaný cez vhodný chladič pre správnu funkciu.

Ako nastaviť obvod

Nastavenie obvodu regulátora otáčok motora s konštantným krútiacim momentom sa vykonáva nastavením P2 s motorom s meniacim sa zaťažením, kým motor nedosiahne konštantný krútiaci moment bez ohľadu na podmienky zaťaženia.

Keď sa obvod aplikuje na modely vlakov, je potrebné dávať pozor, aby sa P2 príliš neotáčal smerom k P1, čo by mohlo mať za následok spomalenie modelového vlaku, a naopak, P2 sa nesmie príliš otáčať v opačnom smere, čo by mohlo mať za následok rýchlosť vlaku sa v skutočnosti zvyšuje pri stúpaní do kopca.




Dvojica: Boli preskúmané jednoduché obvody nabíjačky Ni-Cd batérií Ďalej: Obvod mini vysielača a prijímača