Konstant krets for motorhastighetsregulator

Innlegget forklarer en DC-motorstyring som har en konstant dreiemomentkompensasjon for å gjøre det mulig for motoren å kjøre med jevn hastighet uavhengig av belastningen på den.

Ulempe med vanlige hastighetsregulatorer

En ulempe med flertallet av enkle hastighetskontrollere er de bare gir motoren en forhåndsbestemt konstant spenning. Som et resultat forblir hastigheten ikke konstant og varierer med belastningen på motoren på grunn av mangel på dreiemomentkompensasjon.

For eksempel i et modelltog, med enkle kontrollere, reduseres togets hastighet gradvis for stigningene og akselererer mens du går nedover.

Følgelig avviker justeringen av grytestyringen for å holde en valgt motorhastighet også avhengig avhengig av belastningen som motoren kan trekke.

Motorhastighetskontrollerkretsen med konstant dreiemoment som er forklart i denne artikkelen, blir kvitt dette problemet ved å spore motorhastigheten og holde den konstant for en forutbestemt kontrollinnstilling, uansett hvilken belastning som kan være på motoren.

Kretsen kan brukes i de fleste modeller som bruker DC permanentmagnetmotor.

Beregning av den bakre EMF-faktoren

Spenningen over motorterminalene består av et par faktorer, baksiden e.m.f. produsert av motoren, og spenningen falt over ankermotstanden.

Baksiden e.m.f. generert av motorviklingen er normalt proporsjonal med motorhastigheten, noe som betyr at motorhastigheten kan overvåkes ved å måle dette tilbake-emf-innholdet. Men hovedspørsmålet er å isolere og oppdage ryggen e.m.f. fra ankermotstandsspenningen.

Hvis vi antar at en separat motstand er festet i serie med motoren, med tanke på at en vanlig enkeltstrøm passerer gjennom denne motstanden og også gjennom ankermotstanden, kan spenningsfallet over de to seriemotstandene godt være ekvivalent med fallet over ankermotstanden.

Egentlig kan det antas at når disse to motstandsverdiene er identiske, vil de to spenningsstørrelsene over hver av motstandene også være like. Med disse dataene kan det være mulig å trekke spenningsfallet på R3 fra motorspenningen, og få den nødvendige e.m.f-verdien tilbake for behandlingen.

Behandler tilbake EMF for konstant dreiemoment

Den foreslåtte kretsen overvåker kontinuerlig baksiden e.m.f. og regulerer følgelig motorstrømmen for å sikre at baksiden e.m.f., sammen med motorhastigheten, opprettholdes med et konstant dreiemoment for en tildelt grytestyring.

For å være i stand til å gjøre kretsbeskrivelsen enklere anses det at P2 justeres og holdes i sin midtstilling, og motstanden R3 velges som en ekvivalent med motstanden til motorarmaturet.

Beregning av motorspenning

Motorspenningen kan beregnes ved å legge baksiden e.m.f. Va med spenningen falt over motorens indre motstand Vr.

Tatt i betraktning at R3 faller en spenning Vr, vil utgangsspenningen Vo være lik Va + 2 V.

Spenningen ved den inverterende inngangen (-) til IC1 vil være Va + Vr, og den ved ikke-inverterende inngang (+) vil være Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Siden de ovennevnte to spenningsstørrelsene skal være like, organiserer vi ligningen ovenfor som:

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

Å forenkle denne ligningen gir Va = Vi.

Ovennevnte ligning indikerer at baksiden e.m.f. av motoren holdes konstant på samme nivå som styrespenningen. Dette gjør at motoren kan arbeide med konstant hastighet og dreiemoment for en spesifisert innstilling av P1-hastighetsjusteringen.

P2 er inkludert for å kompensere for differansenivået som kan eksistere mellom R3-motstanden og ankermotstanden. Den utfører dette ved å justere størrelsen på positiv tilbakemelding på den ikke-inverterende inngangsforsterkeren.

Op-amp LM3140 sammenligner i utgangspunktet spenningen som utvikles over motorarmaturet med den bakre emf-ekvivalenten over motoren og regulerer basepotensialet til T1 2N3055.

T1 blir konfigurert som en emitter følger regulerer motorens hastighet i samsvar med basepotensialet. Det øker spenningen over motoren når en høyere tilbake-emf oppdages av op amperen, noe som resulterer i en økning i motorhastigheten, og omvendt.

T1 skal monteres over en passende kjøleribbe for å fungere korrekt.

Hvordan sette opp kretsen

Oppsett av motorens hastighetsregulatorkrets med konstant dreiemoment gjøres ved å justere P2 med motoren med varierende belastning til motoren oppnår et konstant dreiemoment uavhengig av belastningsforholdene.

Når kretsen brukes for modelltog, må man være forsiktig med å vri P2 for mye mot P1, noe som kan føre til at modelltoget bremser, og omvendt må P2 ikke dreies for mye i motsatt retning, noe som kan føre til toghastigheten blir faktisk raskere mens du klatrer i en oppoverbakke.