Motorhastighetskontrollkrets med konstant vridmoment

Inlägget förklarar en likströmsmotorstyrenhet som har en konstant vridmomentkompensation för att möjliggöra för motorn att köra med en konstant hastighet oberoende av belastningen på den.

Nackdelen med vanliga hastighetsregulatorer

En nackdel med majoriteten av enkla hastighetsregulatorer är de bara förser motorn med en förutbestämd konstant spänning. Som ett resultat förblir varvtalet inte konstant och varierar med belastningen på motorn på grund av avsaknad av vridmomentkompensation.

Till exempel i ett modelltåg, med enkla styrenheter, minskar tågets hastighet gradvis för klättringslutningarna och accelererar när du går nedför.

Följaktligen avviker potten kontrolljustering för modelltåg för att upprätthålla en vald motorhastighet på samma sätt beroende på belastningen som motorn kan dra.

Motorvarvtalsregulatorns krets med konstant vridmoment som förklaras i den här artikeln blir av med detta problem genom att spåra motorhastigheten och hålla den konstant för en förutbestämd kontrollinställning, oavsett belastning på motorn.

Kretsen kan användas i de flesta modeller som använder en DC permanentmagnetmotor.

Beräkning av den bakre EMF-faktorn

Spänningen över motoranslutningarna består av ett par faktorer, baksidan e.m.f. produceras av motorn och spänningen sjönk över armaturmotståndet.

Baksidan e.m.f. genererad av motorlindningen är normalt proportionell mot motorhastigheten, vilket innebär att motorhastigheten kan övervakas genom att mäta detta bakre emf-innehåll. Men huvudfrågan är att isolera och upptäcka baksidan e.m.f. från ankarets motståndsspänning.

Om vi ​​antar att ett separat motstånd är anslutet i serie med motorn, med tanke på att en gemensam enström passerar genom detta motstånd och även genom ankarresistansen, kan spänningsfallet över de två seriemotstånden mycket väl motsvara fallet över ankarresistansen.

Egentligen kan det antas att när dessa två motståndsvärden är identiska kommer de två spänningsstorheterna över vart och ett av motstånden också att vara lika. Med dessa data kan det vara möjligt att dra av spänningsfallet på R3 från motorspänningen och få det erforderliga tillbaka e.m.f-värdet för behandlingen.

Bearbetar tillbaka EMF för konstant vridmoment

Den föreslagna kretsen övervakar kontinuerligt baksidan e.m.f. och reglerar följaktligen motorströmmen för att säkerställa att, för en tilldelad inställning av grytstyrningen, baksidan e.m.f. tillsammans med motorhastigheten hålls vid ett konstant vridmoment.

För att kunna göra kretsbeskrivningen enklare anses det att P2 justeras och hålls i sitt mittläge, och motståndet R3 väljs som motsvarande motståndsvärdet för motorarmaturen.

Beräkning av motorspänning

Motorspänningen kan beräknas genom att lägga till baksidan e.m.f. Va med spänningen tappad över motorns interna motstånd Vr.

Med tanke på att R3 tappar en spänning Vr kommer utspänningen Vo att vara lika med Va + 2 V.

Spänningen vid den inverterande ingången (-) på IC1 kommer att vara Va + Vr, och den vid icke-inverterande ingång (+) kommer att vara Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Eftersom ovanstående två spänningsstorlekar ska vara lika, organiserar vi ovanstående ekvation som:

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

Att förenkla denna ekvation ger Va = Vi.

Ovanstående ekvation indikerar att baksidan e.m.f. motorn hålls konstant på samma nivå som styrspänningen. Detta gör att motorn kan arbeta med konstant varvtal och vridmoment för valfri inställning av P1-hastighetsjusteringen.

P2 ingår för att kompensera skillnadsnivån som kan finnas mellan R3-motståndet och armaturmotståndet. Den utför detta genom att justera storleken på positiv feedback på den icke-inverterande ingångsförstärkaren.

Op-förstärkaren LM3140 jämför i grunden spänningen som utvecklats över motorarmaturen med ekvivalenten på baksidan över motorn och reglerar baspotentialen för T1 2N3055.

T1 konfigureras som en emitterföljare reglerar motorns hastighet i enlighet med dess baspotential. Det ökar spänningen över motorn när en högre bakre emf detekteras av förstärkaren, vilket resulterar i en ökning av motorhastigheten och vice versa.

T1 ska monteras över en lämplig kylfläns för att fungera korrekt.

Hur man ställer in kretsen

Inställning av motorns varvtalsreglerkrets med konstant vridmoment görs genom att justera P2 med motorn med varierande belastning tills motorn uppnår ett konstant vridmoment oavsett belastningsförhållanden.

När kretsen används för modelltåg måste man vara försiktig så att man inte vrider P2 för mycket mot P1 vilket kan leda till att modelltåget saktar ner, och omvänt får P2 inte vridas för mycket i motsatt riktning, vilket kan resultera i tåghastigheten blir faktiskt snabbare när du klättrar uppför en sluttning.