Предисловие к русскому изданию
Рис. 120. Регулятор скорости моделей железных дорог
жүктеу/скачать 1.54 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Рис. 123. Схема импульсного управления направлением и частотой вращения двигателя
Рис. 120. Регулятор скорости моделей железных дорогБолее удачна схема импульсного питания, показанная на рис. 119, г. Если переключатель включен, двигатель вращается с максимальной угловой частотой и энергия не рассеивается. Когда двигатель выключен, состояние идеальное: нет потребления и паразитных помех. 
Рис. 121. Принципиальная схема соединений регулятора скорости моделей железных дорог с автоматической цепью защиты от перегрузок (Р1 — регулятор скорости) Предположим, что переключатель включают через определенные промежутки времени (с довольно боль-шой частотой). Двигатель запускается, не достигнув максимальной частоты вращения (птах). В этом случае он имеет среднюю скорость, а энергия будет убывать только во время выключения переключателя. Для того чтобы получить необходимую частоту вращения, достаточно просто изменить соотношение временных интервалов закрытого и открытого состояний (см. рис, 119, д). В качестве достоинства метода можно отметить то, что, поскольку двигатель всегда питается полным напряжением, он при всех обстоятельствах сохраняет максимальный крутящий момент. Однако прерывистый режим работы всегда вызывает и сильные помехи при переключении. Поэтому надо обязательно поставить фильтр для подавления этих помех. Регуляторы скорости модели железной дороги. Схема на рис. 120 с успехом может быть использована для непрерывного регулирования скорости (потенциометр Р2) в моделях железных дорог. Когда движок потенциометра находится между средним положением и точкой А, транзисторы Т1 и Т2 открыты и, следовательно, выходное напряжение положительно. На двигателе (т. е. на выходе) отрицательное напряжение появляется тогда, когда движок потенциометра находится между средним положением и точкой В. Тогда открыты транзисторы ТЗ и Т4. При среднем положении движка выходное напряжение равно нулю. При настройке схемы двигатель подключается к ее выходу. Затем, устанавливая потенциометр Р2 в крайнее положение В, потенциометром Р1 добиваются 12 В. На рис. 121 приведена принципиальная схема соединений регулятора скорости моделей железных дорог с автоматической цепью защиты от перегрузок. Она выполняет следующие функции: позволяет устанавливать различные скорости в зависимости от настройки потенциометра Р1; защищает регулятор от временных возможных перегрузок путем автоматического уменьшения выходного тока, например когда происходит короткое замыкание при сходе поезда с рельсов; сигнализирует о перегрузке (светодиод); после устранения неисправности (например, короткого замыкания) цепь защиты от перегрузок автоматически возвращается в исходное состояние. 
Рис. 122. Принципиальная схема соединений регулятора скорости моделей железных дорог с цепью замедленного пуска При нормальных условиях транзисторы 77 и Т2 открыты. Светодиод в это время получает запирающее напряжение, поэтому не горит. Если потребление тока нагрузкой, подключенной к выходу схемы, возрастет настолько, что коллекторный потенциал транзистора Т2 упадет приблизительно на 1,9 В по сравнению с базой Т], светодиод зажжется и своим свечением укажет на наступление перегрузки. Поскольку по светодиоду, связанному с базой транзистора Т1 и с коллектором Т2, течет ток, транзистор Т1 закрывается. Уменьшается базовый ток транзистора Т2, тем самым ограничивая ток нагрузки. После устранения перегрузки светодиод и оба транзистора возвращаются в исходное состояние. При коротком замыкании на рельсах схема позволяет снизить ток на 20 % по сравнению с его нормальным значением (1 А), когда локомотив движется с полной скоростью. Это особенно важно, если с помощью одного трансформатора питают несколько регуляторов и поездов. При отсутствии автоматической цепи защиты от перегрузок в этом случае сгорел бы тиристор регулятора. В качестве Т1 могут использоваться транзисторы, способные поддерживать базовый ток Т2 на уровне 40 мА. Транзистор Т2 обеспечивает выходной ток 1 А. Регулятор скорости железнодорожных моделей, схема которого приведена на рис. 122, выполняет следующие функции: в зависимости от настройки потенциометр Р1 позволяет устанавливать различные скорости движения, при помощи переключателя K немедленно останавливает двигатель, а затем с задержкой плавно запускает его в обратном направлении. Основным элементом этой схемы является эмиттер-ный повторитель, выполненный по схеме Дарлингтона и состоящий из трех транзисторов. Напряжение, снятое сдвижка потенциометра, соединенного со стабилитроном, подается на базу транзистора Т1. На эмиттере транзистора ТЗ получается напряжение меньше, чем на базе Т1, за счет диодов. При помощи потенциометра Р1 можно отрегулировать поступающее на двигатель напряжение в пределах от 0 до 13 В. Изменение направления вращения осуществляют перестановкой переключателя K, меняя полярность напряжения, подаваемого на двигатель. Заметим, что вслед за этим переключением оно медленно повышает-ся до заданного значения. Из двух установленных диодов D1 и D2 открыт всегда только один (в зависимости от положения переключателя). В положении K, показанном на рисунке, диод D2 открыт, D1 закрыт. Ток течет через резистор R1.
Возникающий скачок положительного напряжения, попадая через конденсатор С2 на управляющий электрод тиристора Th, отпирает его. Напряжение питания тиристора подается от конденсатора С1, который после отпирания быстро разряжается. Таким образом, с уменьшением напряжения на конденсаторе тиристор закрывается. При быстром разряде конденсатора исчезает и выходное напряжение, и только спустя несколько секунд — по мере заряда конденсатора С1 большой емкости — опять достигает значения, предварительно установленного потенциометром Р1. Время обратной установки определяется постоянной времени, рассчитываемой по значениям R2, Р2, CL Такой медленный запуск очень удобен, так как это облегчает режим для двигателя модели, и, кроме того, это случай, близкий к реальному, когда скорость увеличивается постепенно. 
Рис. 124. Формы сигналов на транзисторе Т4 схемы рис. 123: 1 — максимальная частота вращения двигателя; II — IV — средняя частота вра щгния двигателя; V — остановка двигателя На рис. 123 приведена схема импульсного управления направлением и частотой вращения двигателя. Однопереходный транзистор Т2 работает как генератор линейного пилообразного напряжения. Такая форма сигналов получается, если Т1 применяется в качестве генератора постоянного тока, заряжающего конденсатор емкостью 100 нФ. Значение тока определяется напряжением базы транзистора. Если движок потенциометра передвигать по направлению к +5 В (на рисунке — вверх), то уменьшается базовый, а значит и эмиттерный ток, заряжающий конденсатор, частота при этом тоже уменьшается. Если движок потенциометра передвигать в противоположном направлении, частота будет увеличиваться. При настройке частота устанавливается равной 50 Гц (в диапазоне от 20 до 200 Гц). Пилообразное напряжение через транзистор ТЗ поступает на транзистор Т4, точнее на его базу, без значительного линейного искажения. Эмиттер же Т4 имеет регулируемый потенциал, определяемый положением движка потенциометра. Если в какой-либо момент потенциал эмиттера более положительный, чем потенциал базы, транзистор 2N2926 находится в закрытом состоянии. В такой же степени, в какой уменьшается напряжение эмиттера, уменьшается время закрывания по сравнению с временем открывания транзистора (рис. 124). Стабильно он открыт тогда, когда напряжение эмиттера уменыиито примерно до нуля. Таким образом, путем измененш значений сопротивления потенциометра Р можно получить сигнал с регулируемым коэффициентом заполнения импульсов. Когда транзистор Т4 закрыт, Т5 тоже закрыт. Следовательно, открываются транзисторы Т6 и 77, двигатель вращается с максимальной частотой. Если картина изменится на противоположную, то напряжение питания не поступает на двигатель, он останавливается.
Как видно из рис. 123, потенциометр 4,7 кОм в эмит-терной цепи транзистора Т4 имеет отвод в середине. При перемещении движка от среднего положения вверх частота вращения двигателя возрастает, однако из-за изменения полярности реле вращается он в противоположном направлении. 2.3.2. АВТОМАТЫ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ШТОР Приведенные здесь схемы позволяют осуществлять автоматическое задвигание и раздвигание затемняющих штор (в зависимости от интенсивности внешнего света) при помощи, например, одного из светочувствительных переключателей, срабатывающего с наступлением темноты. 
Рис. 126. Автоматическое устройство для движения штор с использованием светочувствительного переключателя и двигателя постоянного тока: а — кинематическая схема; б — электронная схема Возможное решение показано на рис. 126. Штора изображена задвинутой, она имеет две точки захвата: Р1 и Р2 (рис. 126, а). Двигатель, приводящий в движение шторы, управляется микропереключателями Ml и М2 (ограничителями положения штор). Автоматическое раздвигание штор осуществляется следующим образом. Одновременно с началом движения штор посредством переключения контактов изменяется полярность питающего напряжения в точках k и l (рис. 126, б). Перемена полярности может произойти и в результате переключения переключателя (точки т и р). Двигатель при этом сразу же вступает в работу. Тогда ток под действием положительного напряжения через тонеограничивающий резистор RV2, диод Dy2, контакты двигателя Ml поступает в точку т. После пуска двигателя микропереключатель М2 ограничения положения шторы при ослаблении приводного шнура (между Р2 и М2) быстро возвращается в исходное положение и шунтирует своим контактом последовательно соединенные элементы RV2 и Dy2. Ток возбуждения возрастает. Двигатель вращается до тех пор, пока микропереключатель Ml не прервет цепь его питания. Как видно из рис. 127, а, пружинный рычаг микропереключателя Ml приводится в действие при помощи шнура, закрепленного в точке Р1. 
Рис. 127. Автоматическое устройство для движения штор с использованием светочувствительного переключателя: а — вариант с сериесным двигателем; б — вариант с сериесным двигателем и изменением полярности питания при помощи микропереключателей Когда начинает темнеть, якорь реле J1 занимает другое положение и своими контактами меняет поляр, ность питающего напряжения. Двигатель начинает вращаться в противоположном направлении. Ток течет уже через токоограничивающий резистор Rvi, диод Dу1, контакты и микропереключатель М2. Затем микропереключатель Ml исключает из цепи пусковые и ограничивающие пусковой ток элементы Rv1 и Dyl. Когда шторы задвинуты, микропереключатель М2 прерывает цепь питания двигателя и он останавливается. На рис. 127, а представлена схема двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением (сериесного двигателя). У него большой пусковой момент (он пропорционален квадрату пускового тока). Для того чтобы изменить направление вращения сериесного двигателя путем изменения полярности питающего напряжения, надо его обмотку возбуждения питать от выпрямителя. Тогда по обмотке возбуждения ротора будет течь ток всегда одного направления (в зависимости от полярности питающего напряжения). Различие схем рис. 126 и 127, а состоит в том, что в последней мы используем сериесный двигатель и заставляем двигаться только штору. Предположим, что штора движется в каком-либо направлении. Если резко изменить полярность входа (чем управляет реле светочувствительного переключателя, срабатывающего при наступлении сумерек), то направление движения шторы изменится на противоположное. Когда штора достигла какого-либо конечного положения (выдвинута или задвинута), она при помощи буферного ограничителя, вмонтированного в точку захвата, прерывает цепь двигателя через микропереключатели Ml и М2. В качестве сериесного двигателя применен двигатель автомобильного стеклоочистителя 12 В/0,8 А с редуктором. При отключении двигателя диоды (на 1 А), с точки зрения всплесков индуктивного напряжения, возникающих на роторе и статоре двигателя, соединены в схеме в проводящем направлении. Поэтому они могут быть рассчитаны на большой ток, но малое обратное напряжение. В схеме, представленной на рис. 127, б, изменение полярности ротора двигателя производится с помощью микропереключателей Ml и М2. На рисунке показано положение, когда штора раздвинута, т. е. микропереключатель М2 находится в рабочем (включенном), a Ml — в нерабочем (выключенном) состоянии. При наступлении сумерек реле светочувствительного переключателя J1 отпускает. Тогда двигатель начинает работать и штора движется справа налево. Достигая крайнего положения, штора нажимает на левый ограничитель и переключает оба микропереключателя: включает Ml и заставляет вернуться в исходное положение М2. Тем самым прерывается цепь двигателя и осуществляется изменение полярности вращения его ротора. При срабатывании реле светочувствительного переключателя J1 двигатель начинает вращаться в противоположном направлении и работает до тех пор, пока движущаяся слева направо штора не переведет (нажатием на правый буферный ограничитель) микропереключатели в показанное на рисунке положение. В этом случае диоды не нужны. Реле, срабатывающему с наступлением сумерек, достаточно только одного контакта, однако механика здесь сложнее, чем на рис. 127, а.
жүктеу/скачать 1.54 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
