Верига на регулатора на скоростта на постоянен въртящ момент

Постът обяснява контролер за постоянен ток, който има постоянна компенсация на въртящия момент, за да позволи на двигателя да работи с постоянна скорост, независимо от натоварването върху него.

Недостатък на обикновените контролери на скоростта

Един недостатък на по-голямата част от прости контролери на скоростта дали те осигуряват само на двигателя предварително определено постоянно напрежение. В резултат на това скоростта не остава постоянна и варира в зависимост от натоварването на двигателя, поради липса на компенсация на въртящия момент.

Например в моделен влак, с прости контролери, скоростта на влака постепенно намалява за градиентите за катерене и се ускорява, докато се спуска надолу.

Следователно за моделни влакове регулирането на управлението на гърнето, за да поддържа избраната скорост на двигателя, също се отклонява в зависимост от натоварването, което двигателят може да дърпа.

Схемата на регулатора на скоростта на двигателя с постоянен въртящ момент, обяснена в тази статия, се отървава от този проблем, като проследява скоростта на двигателя и я поддържа постоянна за предварително зададена настройка за управление, без значение какво натоварване може да бъде върху двигателя.

Веригата може да се приложи в повечето модели, които използват двигател с постоянен магнит с постоянен ток.

Изчисляване на фактора на обратния EMF

Напрежението на клемите на двигателя се състои от няколко фактора, задния e.m.f. произведени от двигателя и напрежението пада на съпротивлението на котвата.

Задната част e.m.f. генерираното от намотката на двигателя обикновено е пропорционално на скоростта на двигателя, което означава, че скоростта на двигателя може да бъде наблюдавана чрез измерване на това обратно съдържание на ЕРС. Но основният въпрос е да се изолира и открие гърба e.m.f. от напрежението на съпротивлението на котвата.

Ако предположим, че отделен резистор е прикрепен последователно към двигателя, като се има предвид, че общ единичен ток преминава през този резистор, а също и през съпротивлението на котвата, спадът на напрежението в двете серийни резистори може да бъде еквивалентен на спада на съпротивлението на котвата.

Всъщност може да се приеме, че когато тези две стойности на съпротивление са идентични, тогава двете величини на напрежението във всеки от резисторите също ще бъдат сходни. С тези данни може да е възможно да се приспадне спада на напрежението на R3 от напрежението на двигателя и да се получи необходимата обратно стойност e.m.f за обработката.

Обработка на обратна ЕМП за постоянен въртящ момент

Предложената схема непрекъснато следи задната e.m.f. и съответно регулира тока на двигателя, за да гарантира, че за зададена настройка за управление на гърнето, задният e.m.f., заедно със скоростта на двигателя се поддържат с постоянен въртящ момент.

За да може да се улесни описанието на веригата, се счита, че P2 се регулира и задържа в централната си позиция, а резисторът R3 е избран като еквивалент на стойността на съпротивлението на котвата на двигателя.

Изчисляване на напрежението на двигателя

Напрежението на двигателя може да се изчисли чрез добавяне на задния e.m.f. Va с напрежение, паднало на вътрешното съпротивление на двигателя Vr.

Като се има предвид, че R3 пада напрежение Vr, изходното напрежение Vo ще бъде равно на Va + 2 V.

Напрежението на инвертиращия вход (-) на IC1 ще бъде Va + Vr, а на неинвертиращия вход (+) ще бъде Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Тъй като горните две величини на напрежението трябва да бъдат равни, ние организираме горното уравнение като:

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

Опростяването на това уравнение осигурява Va = Vi.

Горното уравнение показва, че задният e.m.f. на двигателя постоянно се поддържа на същото ниво като управляващото напрежение. Това позволява на двигателя да работи с постоянна скорост и въртящ момент за всяка определена настройка на регулирането на скоростта P1.

P2 е включен, за да компенсира нивото на разликата, което може да съществува между съпротивлението R3 и съпротивлението на котвата. Той изпълнява това, като регулира величината на положителната обратна връзка на неинвертиращия входен усилвател.

Операционният усилвател LM3140 сравнява основно напрежението, развито на котвата на двигателя с еквивалента на задната едс през двигателя и регулира базовия потенциал на T1 2N3055.

T1 се конфигурира като последовател на излъчвателя регулира скоростта на двигателя в съответствие с базовия му потенциал. Той увеличава напрежението в двигателя, когато операционният усилвател открие по-висока задна едс, което води до увеличаване на скоростта на двигателя и обратно.

T1 трябва да се монтира върху подходящ радиатор за правилно функциониране.

Как да настроите веригата

Настройката на веригата на регулатора на скоростта на двигателя с постоянен въртящ момент се извършва чрез регулиране на P2 с двигателя с променливо натоварване, докато двигателят постигне постоянен въртящ момент, независимо от условията на натоварване.

Когато веригата се прилага за моделни влакове, трябва да се внимава да не се обърне P2 твърде много към P1, което може да доведе до забавяне на моделния влак, и обратно P2 не трябва да се завърта твърде много в обратна посока, което може да доведе до скоростта на влака всъщност става все по-бърза, докато се изкачвате по наклон нагоре.