Enkla styrenheter för DC motorer (inkl PWM) tröghet och bromsning (sim) (4 / 6 steg)

Steg 4: Lägga till PWM

/ * Formatmallsdefinitioner * / bord. MsoNormalTable {mso-stil-namn: "Tabell Normal"; mso-tstyle-rowband-storlek: 0; mso-tstyle-colband-storlek: 0; mso-stil-noshow:yes; mso-stil-förälder: ""; MSO-stoppning-alt: 0 cm 5.4pt 0 cm 5.4pt; MSO-para-marginal: 0 cm; MSO-para-marginal-botten: .0001pt; MSO-sidnumrering: änka-orphan; font-size: 10.0pt; font-family: "Times New Roman";}

Så vi har täckt allt utom start- och långsam driftsprestanda, och även om grundläggande controller i Fig 2 kommer att utföra väl vi fortfarande inte har tagit upp detta problem. Det billigaste och enklaste sättet att lösa detta är att använda pulsade bredd modulering eller PWM. Detta innebär att kontrollera hastighet genom att skicka de motoriska pulserna med FULL effekt av varierande bredder. Detta innebär att motorn har mycket mer effekt och vridmoment vid låga hastigheter än en standard-styrenhet kan ge. Dessutom tas problemet med att övervinna tröghet som motorn börjar bort eftersom motorn blir en stor injektering av makten från en rad mycket korta pulser tillåter motorn att "dra" på vad som verkar vara krypande hastighet.

Vi kan skapa en enkel PWM utan mycket komplex eller dyr elektronik. Om vi använder beprövade '555' timer chip finns ett antal olika konfigurationer vi kan prova. Dessutom kan vi helt enkelt leverera puls utdata från våra timer chip att mata slutresultatet och överbelastning krets redan beskrivits av utfodring utgång puls från kretsen här på basen av TR1.

555 chipet kan kopplas upp för att utföra ett stort antal funktioner. Det är tidsinställda utdata definieras av ett "RC" nätverk. Detta är den effekt som skapas när ett motstånd och en kondensator kopplas ihop. Jag kommer inte försöka gå in i detalj här, det räcker för att säga att om vi använder resistorer och kondensatorer av kända värden kan vi få en timing puls av en känd frekvens. Det finns bokstavligen hundratals webbplatser ägnas åt 555 timer chip inklusive räknedosor och grundläggande går runt. Vad är av särskilt intresse för oss är pin 5 av 8-pin DIL 555 chip. Stift 5 används sällan i vanliga 555 kretsar, men för oss är det en gudagåva. Stift 5 funktion är att ändra längden på utdata pulserna från chip i förhållande till en "referens spänning" tillämpas på stiftet. I huvudsak vår standard spänningsavdelare VR1, om utfodras till stift 5 av chip kommer att ändra längden på pulserna utfärdats av chipet. Dessa kan sedan matas direkt in i vår produktion arrangerar och ge oss en puls bredd modulerade controller!

/ * Stil definitioner * / bord. MsoNormalTable {mso-stil-namn: "Tabell Normal"; mso-tstyle-rowband-storlek: 0; mso-tstyle-colband-storlek: 0; mso-stil-noshow:yes; mso-stil-förälder: ""; MSO-stoppning-alt: 0 cm 5.4pt 0 cm 5.4pt; MSO-para-marginal: 0 cm; MSO-para-marginal-botten: .0001pt; MSO-sidnumrering: änka-orphan; font-size: 10.0pt; font-family: "Times New Roman";}

Motstånd mellan stift 7 och Vcc är helt enkelt att hindra den från att bli lämnad "hängande". Motstånd mellan stift 2 och 3, tillsammans med kondensatorn mellan 2 och marken in denna frekvens. Kondensatorn bör vara en icke-polariserad 0.1uF (100nF) typ (oftast märkt '104'). Du kan använda en keramisk skiva om det är allt du kan hitta men jag rekommenderar att du använder en högre kvalitet glimmer eller polystyren.

Värdet på motståndet mellan stift 2 och 3 bör vara mellan ca 33K och 150K. Med hjälp av en 100K motstånd kommer att göra bra. Resistor bör värdet mellanregistret frekvens till runt 150Hz (pulser per sekund). Anledningen är att jag har funnit att modellen loco motorer kommer judder under ca 30Hz och klaga eller ge upp helt ovan 1kHz.

Kretsen visas följer inte normal praxis, jag kan inte minnas när jag först kom över det, men jag har använt det mer än 10 år som ett grundläggande PWM generator och det fungerar, så kredit måste verkligen gå till den som konstruerade den ursprungliga versionen. När 0V tillämpas på stift 5 en multimeter kommer att läsa pulserna som motsvarar mellan 5 och 8 Volt vid produktionen, men ett oscilloskop visar att det faktiskt är mindre än "1 volt" sedan är pulserna mindre än 2% av våglängden. När spänningen på pin 5 ökas till Vcc går produktionen upp till 98% av full effekt.

Tyvärr, även om den lägsta inställningen kommer att föra loco avstannade, en rad små pulser finns kvar i rälsen, detta kan leda till konstiga ljud som kommer från vissa loco motors. Om du kan få tag på en 10K linjär potentiometer försedd med ett "off" läge SPST växla då ledningar detta in i produktionen kommer "dödar" alla pulser på utdata. Om inte jag vill tillägga en SPST switch någonstans i utdata från 555 att förhindra herrelösa buller.

Denna krets är inte den mest eleganta PWM lösningen vi kunde har kommit på att använda 555. Ett potentiellt problem är att denna krets byter frekvens samt pulse bredd. Så länge frekvensen är väl inom de gränser som diskuteras skulle detta inte visa sig vara ett problem.

Vi kunde ha gjort bättre med hjälp av två 555. Den första uppsättningen upp som en fast frekvens generator, utlöser en andra 555 som PWM generator, men det är fortfarande en annan dag.