Indlægget forklarer en jævnstrømsmotorregulator, der har en konstant kompensation for drejningsmoment for at gøre det muligt for motoren at køre med en konstant hastighed uanset belastningen på den.
Ulempe med almindelige hastighedsregulatorer
En ulempe ved størstedelen af enkle hastighedsregulatorer er de kun giver motoren en forudbestemt konstant spænding. Som et resultat forbliver hastigheden ikke konstant og varierer med belastningen på motoren på grund af manglende momentkompensation.
For eksempel i et modeltog med enkle controllere falder togets hastighed gradvist for stigningens stigninger og accelererer, mens man kører ned ad bakke.
Følgelig afviger pottekontroljusteringen for modeltog for at holde en valgt motorhastighed ligeledes afhængig af den belastning, som motoren kan trække.
Motorhastighedsregulatorens kredsløb med konstant drejningsmoment, der er forklaret i denne artikel, slipper af dette problem ved at spore motorhastigheden og holde den konstant i en forudbestemt kontrolindstilling, uanset belastningen på motoren.
Kredsløbet kan anvendes i de fleste modeller, der bruger en DC permanentmagnetmotor.
Beregning af den bageste EMF-faktor
Spændingen over motorterminalerne består af et par faktorer, bagsiden e.m.f. produceret af motoren, og spændingen faldt over ankermodstanden.
Bagsiden e.m.f. genereret af motorviklingen er normalt proportional med motorhastigheden, hvilket betyder, at motorhastigheden kan overvåges ved at måle dette tilbage-emf-indhold. Men hovedproblemet er at isolere og opdage bagsiden e.m.f. fra ankermodstandsspændingen.
Hvis vi antager, at en separat modstand er fastgjort i serie med motoren, i betragtning af at en fælles enkeltstrøm passerer gennem denne modstand og også gennem ankermodstanden, kan spændingsfaldet over de to seriemodstande godt svare til faldet over ankermodstanden.
Det kan faktisk antages, at når disse to modstandsværdier er identiske, vil de to spændingsstørrelser over hver af modstandene også være ens. Med disse data kan det være muligt at trække spændingsfaldet på R3 fra motorspændingen og få den krævede e.m.f-værdi tilbage til behandlingen.
Behandling af EMF til konstant drejningsmoment
Det foreslåede kredsløb overvåger kontinuerligt bagsiden e.m.f. og regulerer følgelig motorstrømmen for at sikre, at bagved emf. sammen med motorhastigheden for en tildelt potkontrolindstilling holdes ved et konstant drejningsmoment.
For at være i stand til at gøre kredsløbsbeskrivelsen nemmere anses det for, at P2 justeres og holdes til sin midterposition, og modstanden R3 vælges som en ækvivalent med motorarmaturets modstandsværdi.
Beregning af motorspænding
Motorspændingen kan beregnes ved at tilføje bagsiden e.m.f. Va med spændingen faldet over motorens indre modstand Vr.
I betragtning af at R3 falder en spænding Vr, vil udgangsspændingen Vo være lig med Va + 2 V.
Spændingen ved den inverterende indgang (-) på IC1 vil være Va + Vr, og den ved ikke-inverterende indgang (+) vil være Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
Da ovenstående to spændingsstørrelser formodes at være ens, organiserer vi ovenstående ligning som:
Va + Vr = Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
Forenkling af denne ligning giver Va = Vi.
Ovenstående ligning indikerer, at bagsiden e.m.f. af motoren holdes konstant på samme niveau som kontrolspændingen. Dette gør det muligt for motoren at arbejde med konstant hastighed og drejningsmoment for enhver specificeret indstilling af P1-hastighedsjusteringen.
P2 er inkluderet for at kompensere for det forskelleniveau, der kan være mellem R3-modstanden og ankermodstanden. Det udfører dette ved at justere størrelsen af positiv feedback på den ikke-inverterende input-op-forstærker.
Op-forstærkeren LM3140 sammenligner grundlæggende den spænding, der er udviklet over motorarmaturet med den bageste emf-ækvivalent over motoren og regulerer basepotentialet for T1 2N3055.
T1 konfigureres som en emitter tilhænger regulerer motorens hastighed i overensstemmelse med dens basispotentiale. Det øger spændingen på tværs af motoren, når en højere tilbage-emf registreres af op-forstærkeren, hvilket resulterer i en stigning i motorhastigheden og omvendt.
T1 skal monteres over en passende køleplade for korrekt funktion.
Sådan opsættes kredsløbet
Opsætning af det konstante drejningsmoment motorhastighedsregulator kredsløb udføres ved at justere P2 med motoren med varierende belastning, indtil motoren opnår et konstant moment uanset belastningsforholdene.
Når kredsløbet anvendes til modeltog, skal man være opmærksom på ikke at dreje P2 for meget mod P1, hvilket kan resultere i, at modelltog sænkes, og omvendt må P2 ikke drejes for meget i den modsatte retning, hvilket kan resultere i toghastighed bliver faktisk hurtigere, mens du klatrer en stigning op ad bakke.
Forrige: Enkle Ni-Cd batteriopladekredsløb udforsket Næste: Mini Transceiver Circuit
