Zuverlässiger Geschwindigkeitsregler. Selbstgebauter Bürstenmotorregler oder Tuning für den sowjetischen Niva. Allgemeine Konzepte und Funktionen
Ich leite seit fast neun Jahren einen Schiffbauclub und seit drei Jahren bin ich im Children's Creativity Center der Stadt tätig. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Beschaffung der entsprechenden Ausrüstung bestand jedoch bis vor Kurzem keine Notwendigkeit, an ferngesteuerten Modellen zu arbeiten. Doch dann gelang es uns, einen alten Supronar-838 zu ergattern, und sofort traten Probleme mit dem serienmäßigen Geschwindigkeitsregler und der Umkehrung des Antriebsmotors auf.
Aus der Erfahrung regionaler Wettkämpfe weiß ich, dass die meisten Sportler bei ähnlichen Schwierigkeiten auf eine zusätzliche Lenkmaschine (RM) zurückgreifen, mit deren Hilfe sie die erforderlichen Kontakte schalten. Dies ist nur bei großen Modellen akzeptabel, aber bei kleinen Modellen (F-2Yu, F-4A/B), bei denen es um jedes eingesparte Gramm geht, ist die Platzierung eines weiteren RM aus alten und sperrigen Haushaltsgeräten eine sehr problematische Angelegenheit.
Und hier erschien zu einem günstigen Zeitpunkt V. Zhorniks Artikel „Elektronische Geschwindigkeitsregler für Elektromotoren“ („Modelist-Constructor“ Nr. 8, 1998). Besonders attraktiv sah die technische Lösung mit der importierten TA7291-Mikroschaltung aus.
Doch in Wirklichkeit erwies sich ein solcher Regulator als ziemlich launisch. Anstelle des reibungslosen Betriebs eines Elektromotors, der seinen Strom aus einer 8-Volt-Anlage bezieht Batterie Der Strom betrug 0,4 A, es begannen kontinuierliche Rucke und die Mikroschaltung TA7291R (installiert auf dem Kühlkörper-Kühler) wurde ziemlich heiß. Als die Versorgungsspannung auf 6,5 V reduziert wurde (dazu mussten wir einen D-0,5 aus der Batterie entfernen), nahmen die Beschwerden über den Motor zwar ab. Doch die Geschwindigkeit sank so stark, dass die vom Reglement vorgesehenen vier Minuten, die dem Modell für die erforderliche Distanz zur Verfügung standen, nicht mehr ausreichten. Auch die Hoffnungen auf den TA7291B erfüllten sich nicht – selbst mit zwei parallel geschalteten Mikroschaltungen dieses Typs konnte der Elektromotor nicht zuverlässig arbeiten.
Es wurde angenommen, dass der Grund dafür darin lag, dass das von den Integratoren zu den Steuerpins der Mikroschaltung kommende Signal zu schwach war und daher Puffertasten eingeführt werden mussten, um es auf den TTL-Steuerpegel anzuheben. Es war jedoch nicht möglich, die Gültigkeit dieser Annahme in der Praxis zu überprüfen.
Ein anderer Weg erwies sich als viel fruchtbarer: der Ersatz des teuren importierten TA7291 durch billige und erschwingliche Transistorschalter. Dadurch war es möglich, Fragmente bereits veröffentlichter Texte mehrfach zu verwenden technische Lösungen, kombinieren Sie alles zu einem zuverlässig funktionierenden Design. Insbesondere enthielt es nahezu unverändert den von V. Zhornik vorgeschlagenen Wartemultivibrator, die Vergleichsschaltung und die Integratoren.
Von den Integratoren werden nun Steuersignale an den K561LA7 gesendet, der über eine Triggerschaltung angeschlossen ist. Dadurch können Sie das Gerät nicht nur vor dem gleichzeitigen Durchgang des Steuersignals an beide Zweige der Transistorschalter schützen (und somit einen Kurzschluss im Stromversorgungskreis des laufenden Elektromotors vermeiden), sondern auch das Steuersignal erhöhen auf TTL-Ebene.
Beim Anschluss des Reglers an den Empfänger ist zu berücksichtigen, dass dessen Standardversorgungsspannung möglicherweise höher ist als die U-Leistung des Befehlssignaldecoders, der in Supronar auf zwei K155TM2-Mikroschaltungen hergestellt wird. Und es ist möglich, dass, wenn der Regler direkt an die Stromquelle des Empfängers angeschlossen ist, der vom Standby-Multivibrator erzeugte Signalpegel das Befehlssignal übersteigt. Und dies kann zu Störungen in der Vergleichsschaltung führen.
Durch die Einspeisung einer 5-Volt-Zenerdiode (über einen Strombegrenzungswiderstand) in den Stromversorgungskreis der Regler-Mikroschaltungen können Sie solche Konsequenzen vermeiden. Es gibt aber eine originellere, praxiserprobte Lösung. Sein Kern besteht darin, den „positiven“ Strombus direkt an Pin 14 der K155TM2-Mikroschaltung des Supronar-Empfängers anzuschließen.
Der Controller wird in der folgenden Reihenfolge debuggt. Ersetzen Sie den Widerstand 131 vorübergehend durch einen „Tuner“ von 33 - 68 kOhm und stellen Sie den Schieberegler des variablen Widerstands 132 auf die mittlere Position. Sender und Empfänger werden eingeschaltet (die Bedienknöpfe stehen in Neutralstellung) und durch Einstellen von 131 wird das gleichzeitige Verschwinden des Signals am 10. und 11. Pin der DD1-Mikroschaltung erreicht.
(Widerstände und Halbleiterdioden werden vertikal montiert; um eine Erwärmung zu vermeiden, empfiehlt es sich, Transistoren auf Heizkörpern zu installieren - Aluminiumplatten aus einem Kinder-„Konstrukteur“)
Dann wird der temporäre „Tuner“ (31) abgelötet, sein Widerstand gemessen und durch einen permanenten Widerstand mit einem bestimmten Wert ersetzt. Der Abgleich wird mit dem angepassten Widerstand 132 wiederholt.
Anschließend wird über die eingestellten Widerstände 135 und 136 die Betriebsart der Integratoren eingestellt. Ja, sodass bei neutraler Stellung des Sendergashebels an den Pins 10 und 11 der DD2-Mikroschaltung logische Nullen vorhanden sind. Wenn der Gashebel jedoch vollständig ausgelenkt wäre (in irgendeine Richtung), würde an einem der angezeigten Pins eine logische Einheit erscheinen. Durch die Auswahl der Werte der eingestellten Widerstände 135 und 136 sowie der Kondensatoren SZ und C4 erreichen wir eine sanfte Änderung des Tastverhältnisses des Signals (von vollständig logisch „0“ bis vollständig logisch „1“ über die gesamte Ablenkung Abschnitt des Sendergashebels) oder diskreter Betrieb. Zukünftig können die angepassten Widerstände 135 und 136 problemlos durch Festwiderstände mit vorgegebenen Werten ersetzt werden. Sie können diese „Tuner“ jedoch belassen und ihre Schieber mit einem Tropfen Nitrolack oder Kleber vor einer möglichen Verschiebung durch Vibrationen des Modellkörpers schützen.
Diese Geschwindigkeitsreglerschaltung wurde auf einem Kunststoffmodell des deutschen Schlachtschiffs Tirpitz der Firma Academy installiert ( Südkorea) im Maßstab 1:350 (Rumpflänge 717 mm) und bei den winterlichen Stadtschiffbauwettbewerben für Schüler belegte der „Goldene Ring“ den zweiten Platz in der Klasse der F-4B-Modelle und verlor nur wenige Punkte an den Spitzenreiter ( Modelle des deutschen Torpedobootes S-Boot im Maßstab 1:72, ausgestattet mit importierter Funkfernsteuerung).
Auch Schiffsmodellbauer dürften an der modifizierten Reglerschaltung interessiert sein, die die strengsten Tests erfolgreich bestanden hat. Es ist für den Einbau in größere Modelle gedacht und unterscheidet sich von dem betrachteten Modell dadurch, dass es anstelle von Transistorschaltern eine Relaisschaltung mit vollständiger Entkopplung des laufenden Elektromotors vom Stromversorgungskreis des Empfängers verwendet.
V. SAVELIEV, Raduzhny, Gebiet Wladimir.
Alle funkgesteuerten Autos mit Elektromotor sind mit Vorrichtungen ausgestattet, mit denen Sie die Geschwindigkeit Ihres Autos regulieren können, d. h. sie ändern die Drehzahl der Motorwelle auf Ihren Wunsch. Diese Geräte werden Geschwindigkeitsregler oder Geschwindigkeitsregler genannt.
Bisher erfolgte die Drehzahländerung des Elektromotors über einen mechanischen Regler. Solche Geräte haben einfaches Design, aber sie „fressen“ zu viel Batterieenergie und sind zudem nicht sehr zuverlässig. Heute kommen fortschrittliche elektronische Fahrtregler zum Einsatz, die von den Mängeln ihrer Vorgänger befreit sind.
Dementsprechend gibt es Drehzahlregler „für bürstenbehaftete Motoren“ und „für bürstenlose Elektromotoren“. Es gibt auch Regler für bürstenlose Elektromotoren, die bei der Arbeit mit Bürstenmotoren verwendet werden können (aber nicht umgekehrt!).
Professionelle Geschwindigkeitsregler können über eine Reihe zusätzlicher Funktionen verfügen (neben der standardmäßigen Änderung der Motorgeschwindigkeit). Dabei handelt es sich in erster Linie um eine Bremsfunktion (wird durch Schließen der Elektromotorwicklungen über den Drehzahlregler durchgeführt). Eine Reihe von Drehzahlreglern kann für sanftes Bremsen sorgen, wodurch die Wicklungserwärmung und die Kommutatorbelastung reduziert werden. Außerdem kehren einige Hubregler die Drehrichtung des Elektromotors um und verleihen dem Modell so die Funktion umkehren. In diesem Fall wird der Motor der Maschine nicht mit der vollen Nennbetriebsspannung versorgt, da in diesem Fall nicht die gesamte Leistung benötigt wird.
Außerdem sind einige Regler mit dem sogenannten VEC-System ausgestattet (am häufigsten bei Reglern für Niederspannungs-Elektromotoren verwendet). Mit diesem System können Sie vermeiden, dass am Modell eine Batterie für die Funkausrüstung und -steuerung installiert werden muss (bei diesem System wird die Funksteuerung über die Stromversorgungsbatterie des Modells mit Strom versorgt).
Leistungsstarke Fahrtenregler, die mit erhöhter Spannung (von 15 bis 36 Batteriezellen) arbeiten, sind galvanisch getrennt und verhindern so, dass Impulsstörungen in die empfindlichen Eingangskreise von Funkempfängern gelangen.
Einige Fahrtenregler sind mit einer POR-Funktion (Start-up-Reset) ausgestattet.
Diese Funktion verhindert, dass der Motor beim Anschließen der Batterie sofort an Fahrt gewinnt (sozusagen Schutz vor Vergesslichkeit). Bei einem solchen System schaltet der Regler den Elektromotor beim Anschließen der Batterie automatisch in den „Stop“-Modus. Das Fehlen einer solchen Funktion führte häufig zu Verletzungen.
Nützlich ist auch die PCO-Funktion (Power Cut Off). Es trennt den Elektromotor vom Stromkreis, wenn die Leistungsbatterie unter einen festgelegten Wert entladen wird. Die PCO-Funktion schützt Ihren Power-Akku vor Tiefentladung. Das Vorhandensein einer solchen Funktion ist für funkgesteuerte Flugmodelle äußerst wünschenswert (wenn der Antriebsakku entladen ist, haben Sie Zeit, Ihr Modell sicher zu landen, bevor der Strom einfach verschwindet).
Die TOP-Funktion (Thermal Overload Protection) schützt Leistungsschalter vor Überstrom und verhindert die thermische Zerstörung von Halbleitern.
Die Regler sind durch die TP-Funktion (Thermal Protection) vor Überhitzung geschützt. TP impliziert das Vorhandensein eines Temperatursensors, der den Geschwindigkeitsregler bei Überhitzung abschaltet.
Das RVP-System (Reverse Voltage Protection) verhindert eine Umkehrung der Stromversorgung. Diese Funktion wird nicht oft verwendet, da ihr Vorhandensein die Kosten des Reglers erheblich erhöht und gleichzeitig seine Leistungsmerkmale negativ beeinflusst.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Controllers für Ihr Modell unbedingt dessen Leistungsmerkmale. Der von Ihnen gewählte Regler muss (laut Reisepass) zu Ihrem vorhandenen Elektromotor und Ihren Batterien (nach Typ) passen. Einige Geschwindigkeitsregler können mit Batterien verschiedener Typen betrieben werden (der verwendete Batterietyp wird in den Controller-Einstellungen festgelegt).
Achten Sie auf die Werte des maximal zulässigen Stroms, den der Regler über einen längeren Zeitraum liefern kann maximaler Strom, für die die Leistungsschalter des Reglers ausgelegt sind. Denken Sie an die Engpässe: die Verkabelung und die Platine. Meist scheitern sie zuerst.
Berücksichtigen Sie auch den Wert des maximalen Spitzenstroms (der beispielsweise beim Start auftritt). Im Pass des Fahrtreglers ist angegeben, mit welchen Motoren er kompatibel ist (basierend auf der Anzahl der Umdrehungen).
Ein anderer wichtiger Parameter– maximale Betriebsspannung. Der Regler darf nicht mit einer höheren Spannung als der vom Hersteller angegebenen Spannung versorgt werden.
Zur Berechnung der Energieverluste ist es außerdem wichtig, den Innenwiderstand des Reglers zu kennen. Natürlich sind solche Berechnungen eher für professionelle Rennfahrer erforderlich, aber denken Sie daran: Dieses Merkmal ist im Produktpass angegeben und je niedriger sein Wert, desto besser.
Beliebte Modelle von Geschwindigkeitsreglern sind für den Einsatz mit vielen funkgesteuerten Modellen ausgelegt, daher bieten die Hersteller die Möglichkeit, sie entsprechend bestimmten Parametern anzupassen.
Am häufigsten konfiguriert:
Sender-Joystick-Positionen nach Modus;
Brems- und Rückwärtsmodus aktivieren/deaktivieren;
Ändern der Impulssteuerfrequenz beim Arbeiten mit verschiedenen Motoren;
Phasenwechsel des Drehstroms relativ zur Rotorlage.
Darüber hinaus ist zu bedenken, dass es Geschwindigkeitsregler gibt, die speziell auf Automodelle, Flugzeugmodelle und Schiffsmodelle ausgerichtet sind. Die Verwendung mit anderen Arten von funkgesteuerten Modellen wird nicht empfohlen.
Die Geschwindigkeitsregler sind über Kabel mit der Batterie und dem Elektromotor verbunden. Für einen effektiven Langzeitbetrieb ist die Qualität dieser Drähte sehr wichtig.
Für Ströme bis 20 A – 1 mm2;
Für Ströme bis 30 A – 1,5 mm2;
Für Ströme bis 50 A – 2,5 mm2;
Für Ströme bis 80 A – 4 mm2.
Unterschätzen Sie den Leitungsquerschnitt nicht! Dies führt zu Leistungs- und Effizienzverlusten und häufig zu einem Brand!
Auf professioneller Ebene werden die Leitungen zwischen Motor und Fahrtenregler verlötet. Bei Amateurmodellen werden diese Drähte häufig an Steckverbindern befestigt.
Meistens ist in den Stromkabeln kein Schalter installiert. In der Regel wird ein Schalter im Stromkreis des Empfängers und der Servos platziert.
Moderne Fahrtenregler erzeugen ausreichend Wärme und sind daher für eine effizientere Kühlung mit Kühlkörpern und sogar Kühlern ausgestattet.
Wenn Sie Modelle mit mehreren Elektromotoren verwenden, installieren Sie entweder die gleiche Anzahl an Fahrtreglern oder einen Regler, der mehrere Elektromotoren bedient. In diesem Fall ist zu beachten, dass der maximal zulässige Strom des Reglers nicht größer sein sollte als der insgesamt aufgenommene Strom aller an den Regler angeschlossenen Elektromotoren. In jedem Fall ist zu klären, ob ein solcher Anschluss an den Regler vom Hersteller zugelassen ist.
Hochrangige Gouverneure kosten viel Geld. Wenn der Regler ausfällt, werfen Sie ihn daher nicht überstürzt weg, sondern wenden Sie sich an eine Fachwerkstatt. Defekte Regler können oft durch den Austausch ausgebrannter Komponenten repariert werden.
REGIONALE STAATLICHE BILDUNGSEINRICHTUNG FÜR ZUSÄTZLICHE KINDERBILDUNG
„KRASNOYARSK REGIONALPALAST DER PIONIERE UND SCHÜLER“
Entwicklung eines Geschwindigkeitsreglers für funkgesteuerte Modelle
Krasnojarsk - 2012
Einführung
Bei Modellen mit Elektroantrieb müssen Sie die Elektromotoren steuern – Sie müssen sie einschalten, ihre Geschwindigkeit ändern und stoppen. Wenn auf Motoren interne Verbrennung Für diese Zwecke wird ein durch ein Servo gesteuerter Vergaser verwendet, für Elektromotoren ist jedoch ein separates Gerät namens Drehzahlregler erforderlich.
Historisch gesehen waren mechanische Regler die ersten, die auf den Markt kamen. Sie sind ein leistungsstarker Rheostat (variabler Widerstand), der in Reihe mit dem Elektromotor geschaltet ist. Über ein spezielles Lenkgetriebe können Sie den Rheostat steuern und so die Motordrehzahl regulieren. Mechanische Regler haben neben ihrer Einfachheit auch den Nachteil, dass sie wertvolle elektrische Energie an Bord absorbieren und in Wärme umwandeln. Diese Wärme muss noch abgeführt werden
in die Umwelt, was zusätzliche Probleme schafft. Diese Regler sind nicht besonders zuverlässig, da sie Schleifkontakte enthalten, durch die ein großer Strom fließt. Eine starke Erwärmung der Struktur trägt ebenfalls nicht dazu bei
seine Zuverlässigkeit. Heutzutage werden mechanische Regler nur in den einfachsten Spielzeugen verwendet, bei denen die Leistung des Motors gering ist und ein niedriger Preis sehr wichtig ist.
Solche Regler sind bei seriösen Modellen nicht verbaut und wir werden nicht mehr darüber sprechen.
Die Entwicklung der Halbleiterbauelementtechnologie hat es ermöglicht, elektronische Modellgeschwindigkeitsregler ohne bewegliche Teile zu entwickeln, die frei von den oben genannten Nachteilen sind. In ihnen wird dem Motor Energie in Impulsen zugeführt, und alle Anpassungen erfolgen durch Änderung der Impulsdauer.
Neben elektronischen Drehzahlreglern werden auch elektronische Schalter für den Betrieb von Elektromotoren hergestellt. Sie regulieren die Motorleistung nicht, sondern schalten sie nur auf Befehl des Senders ein und aus. Wir werden auch nicht weiter darüber sprechen.
Der erste Teil dieses Artikels behandelt alles, was Sie wissen müssen.
über Geschwindigkeitsregler. In der zweiten Hälfte wird darüber gesprochen, wie sie funktionieren
und funktionieren. Wie im Artikel über Servos richtet sich dieser Teil an diejenigen, die nicht nur Modelle fahren möchten, sondern auch die Essenz des Funktionsprinzips der Geschwindigkeitsregler verstehen möchten.
Allgemeine Konzepte und Funktionen
Typischerweise bieten Regler zusätzlich zur Geschwindigkeitsregelung viele zusätzliche Funktionen. Darüber hinaus weisen sie eine Reihe von Merkmalen auf, die Ihre Wahl für das eine oder andere Modell beeinflussen können. Daher geben wir zunächst grundlegende Definitionen mit Kommentaren, um Ihnen die Navigation zu erleichtern.
Bremse. Bei vielen Modellen ist nicht nur ein schnelles Hochdrehen des Motors erforderlich
am Anfang, aber auch schnell verlangsamen. Dies ist wichtig für Automodelle und für Elektroflugzeuge mit Faltpropeller. Das Bremsen erfolgt durch Schließen der Motorwicklungen über den Regler. Manchmal wird eine „sanfte“ Bremsfunktion implementiert, bei der die Wicklungen nicht sofort, sondern in kleinen Impulsen geschlossen werden. Dies reduziert die Erwärmung des Reglers und verlängert die Lebensdauer des Motorkollektors.
Umkehren. Manchmal ist es sinnvoll, an Ihrem Modell einen Rückwärtsgang zu haben. Daher können Sie bei vielen Reglern die Drehrichtung des Elektromotors ändern, indem Sie eine Spannung mit umgekehrter Polarität anlegen. Der Rückwärtsgang wird oft nicht mit voller Leistung eingelegt, da dieser einfach nicht „in vollem Umfang“ benötigt wird. Aber es wird möglich, die Implementierung von Power-Reverse-Tasten zu vereinfachen und den Preis des Reglers zu senken.
BEC-System (Battery Elimination Circuit). Bei den meisten Regulierungsbehörden
Bei Niederspannungsmotoren (für Batterien nicht mehr als 10-15 Dosen) ist ein sekundäres Stromversorgungssystem für Empfänger und Servos eingebaut. Es hat nichts mit der Motorsteuerung zu tun, ermöglicht es Ihnen aber, die Installation von zwei Batterien am Modell zu vermeiden: eine für die Stromversorgung und eine für die Funksteuerung. Die gesamte Stromversorgung erfolgt über Power-Batterien, was sehr praktisch ist.
Optokoppler. In leistungsstarken Reglern für hohe Spannungen – von 15 bis 36 Batteriebänken – ist eine galvanische Trennung der Stromkreise von den Empfängerkreisen des Funksteuerungssystems eingebaut. Dies geschieht, damit starke Impulsgeräusche vom Leistungsteil des Reglers und des Motors nicht in die hochempfindlichen Eingangskreise des Empfängers gelangen. Wenn eine optische Isolierung verwendet wird, benötigt der Empfänger natürlich eine separate Stromversorgung.
Schutz- und Servicefunktionen
Zu den Funktionen der Regulierung selbst kommen noch verschiedene nützliche Dinge hinzu:
POR (Power on Reset). Einschalt-Reset. Beim Einschalten des Bordstroms des Modells kann es (aufgrund der Vergesslichkeit des Modellbauers) vorkommen, dass sich der Motorsteuerknopf nicht in der Position „Stop“ befindet. Dann kann der Motor des Modells sofort die Höchstgeschwindigkeit erreichen. Für einen Modellbauer, der dazu nicht bereit ist, kann ein solch plötzlicher Start zu schweren Verletzungen und zum Verlust des Modells führen. Um dies zu verhindern
Die POR-Funktion wird in das Steuerungsprogramm eingeführt. Das funktioniert so: Wenn der Geschwindigkeitsregler mit Strom versorgt wird, zwingt er den Motor in die „Stop“-Position, unabhängig von der Dauer des Steuerimpulses vom Empfänger. Sobald der Modellbauer den Griff in die „Stop“-Position bringt, wird die Sperre gelöst und der Motor kann wie gewohnt gefahren werden.
PCO (Stromabschaltung). Die Funktion zum Abschalten des Elektromotors, wenn die Batteriespannung unter einen bestimmten Schwellenwert fällt. Sehr nützlich zum Fliegen von Elektromodellen mit einem VES-System. Im Gegensatz zu Bodenmodellen, die einfach stoppen, wenn der Motor abgestellt wird, muss ein Flugmodell trotzdem auf dem Boden gelandet werden. Dazu bleibt nach dem Abschalten des Antriebsmotors noch etwas Energie im Akku übrig, um den Empfänger und die Servos zu betreiben. Der Abschaltschwellenwert wird berechnet
für einen bestimmten Batterietyp, normalerweise Nickel-Cadmium. Wenn Sie Lithiumbatterien anschließen, können diese mit einer Ladung beschädigt werden. Mit erweiterten Reglern können Sie den Abschaltschwellenwert für einen bestimmten Batterietyp anpassen.
TOP (Thermal Overload Protection) – Schutz von Leistungsschaltern vor Stromüberlastung, die zur thermischen Zerstörung von MOSFET-Transistoren führen kann. Schützt auch vor Kurzschlüssen in der Last. Die Umsetzung erfolgt durch die Integration eines Stromsensors in die Stromkreise und die Programmierung der Schwellenwert-Abschaltfunktion aller Tasten im Controller. Zurücksetzen durch Einschalten der Stromversorgung.
TP (Thermal Protection) – Schutz vor Überhitzung des Geschwindigkeitsreglers. Auf der Platine ist ein Temperatursensor installiert, der den Regler abschaltet, wenn er sich über das zulässige Maß erwärmt. Wird zurückgesetzt, wenn das Reglergehäuse abkühlt.
RVP (Reverse Voltage Protection) – Schutz vor Verpolung der Versorgungsspannung. Dies verkompliziert und erhöht zwangsläufig die Kosten des Reglers und verschlechtert seine Parameter. Selten verwendet. Dies wird bei den meisten guten ESCs nicht verwendet.
Die Fülle an Sicherheitssystemen in Atemreglern kann den falschen Eindruck erwecken, dass der Atemregler nicht verbrannt werden kann. Das ist falsch. Erstens schützen Regulierungsbehörden selten
durch Verpolung des Power-Akkus. In diesem Fall brennen in der Regel alle Leistungsschalter durch. In manchen Fällen muss der Schutz deaktiviert werden. Zum Beispiel,
in einem Elektrohubschrauber. Da die Aktivierung des Schutzes im Flug den Regler schont,
aber es wird das Modell selbst ruinieren. Drittens rettet der Schutz den Regler nur, wenn er funktioniert
mit einem Elektromotor, der von den Eigenschaften her mehr oder weniger damit übereinstimmt.
Wichtige Funktionen
Der Geschwindigkeitsregler verfügt über mehrere wichtige Eigenschaften, von dem sie abhängig sind
seine Fähigkeiten, die darüber entscheiden, mit welchem Motor und welcher Batterie es überhaupt arbeiten kann.
Maximaler Konstantstrom. Bestimmt, welchen maximalen Motorstrom der Regler über einen längeren Zeitraum aushalten kann.
Der Parameter ist nur auf den ersten Blick einfach. Im Englischen wird es bezeichnet
als Dauerstrom. Es kommt zu Verwirrung im unterschiedlichen Verständnis des Begriffs „kontinuierlich“.
Für die Mikroelektronik ist das ein Bruchteil einer Sekunde. Das heißt, dies ist der Strom, dem die Leistungsschalter standhalten können und der TOP-Schutz nicht funktioniert (siehe oben). Dies bedeutet keineswegs, dass die Drähte und Leiterbahnen im Regler einem solchen Strom standhalten. Wenn also in den Eigenschaften des Reglers ein Dauerstrom von 400 A angegeben ist, bedeutet dies keineswegs, dass der Regler einem solchen Strom eine Minute lang standhalten kann. Der tatsächliche Dauerstrom ist um ein Vielfaches geringer. Viele Hersteller geben die Dauer des Maximalstroms an.
Maximaler Spitzenstrom. Dies ist der Strom, dem der Regler kurzzeitig standhalten kann. Typischerweise ist der Spitzenstrom um ein Vielfaches höher als der Konstantstrom. Spitzenströme treten beim Starten auf, wenn der Motor schnell ein hohes Drehmoment entwickeln muss. Zum Beispiel bei einem plötzlichen Start eines Autos.
Um den Verbrauchern das Leben zu erleichtern, wird derzeit häufig ein alternatives System zur Bezeichnung der Fähigkeiten von Regulierungsbehörden verwendet. Dies ist häufig bei Automodellen zu finden. Dort wird den Reglern mitgeteilt, für wie viele Umdrehungen Motoren ausgelegt sind. Selbstverständlich wird bei Motoren wiederum die Windungszahl der Wicklungen angegeben. T.n. Unlimited-Regler können mit jedem Elektromotor eines Automodells funktionieren, aber überhaupt nicht mit jedem Motor!
Maximale Spannung Batterien. Wenn die Batteriespannung höher als zulässig ist, kann der Regler durchbrennen. Oft wird in den Kennlinien nicht die Spannung angegeben,
und die Anzahl der Zellen in einer Batterie aus NiCd-Akkus. Multiplizieren Sie diesen Wert mit 1,2 Volt
und erhalten Sie die maximal zulässige Spannung.
Innenwiderstand. Es versteht sich von selbst, dass die in Reglern verwendeten elektrischen Schaltkreise aufgrund des Innenwiderstands der Schalter gewisse Energieverluste verursachen. Daher weisen alle Regulierungsbehörden die folgenden Merkmale auf:
als innerer Widerstand. Obwohl der Innenwiderstand des Reglers niedrig ist (0,0006 Ohm bei Meisterschaftsreglern), kann die Einfügungsdämpfung im ernsthaften Wettbewerb eine große Rolle spielen.
Umkehrregler haben übrigens meist einen höheren Innenwiderstand als vergleichbare Modelle ohne Umkehr. Dies liegt an den Konstruktionsmerkmalen der Schaltkreise von Elektromotoren. Welche praktische Schlussfolgerung lässt sich daraus ziehen? Ja, ganz einfach. Wenn Sie ernsthaft ein Modellauto fahren und dann an Wettbewerben teilnehmen möchten, ist es für Sie besser, sofort zu lernen, wie man einen Regler ohne Rückwärtsgang benutzt. Obwohl es zunächst unbequem ist, ohne Rückwärtsgang zu fahren.
Pulsfrequenz des Reglers. Die optimale Steuerfrequenz hängt davon ab
von den Parametern des verwendeten Elektromotors. Wenn die Frequenz viel höher als optimal ist
- Schaltverluste im Regler nehmen zu. Diese Verluste sind darauf zurückzuführen, dass selbst der schnellste Schlüssel nicht sofort öffnet und schließt. Zu der Zeit, als
es bewegt sich von einem Zustand in einen anderen, dabei geht Energie verloren. Wenn die Frequenz viel niedriger als optimal ist, nehmen die induktiven Verluste im Motor zu.
Bürstenlose Motorcontroller verfügen über noch mehr Parameteroptionen. Daher ist es bei der Auswahl eines Reglers für einen Motor besser, sich einfach an die Empfehlungen des Herstellers zu halten.
Anpassen der Controller
Controller-Hersteller versuchen, ihre Produkte kompatibel zu machen
mit einer großen Auswahl an Motoren und Funksendern. Deshalb
Sie führen viele vom Benutzer konfigurierbare Parameter ein.
Zunächst werden die Positionen der Sender-Joysticks entsprechend den Modi „Neutral“, „Bremse“, „Maximalgas“ und „Rückwärts“ angepasst. Modi wie „Bremse“ und „Rückwärts“ können deaktiviert werden. Durch die Einstellung der Extremwerte wird ein zuverlässiger Betrieb des Controllers mit Sendern gewährleistet, die in den Extrempositionen des Joysticks deutlich unterschiedliche Kanalimpulsdauerwerte aufweisen können. Einige Controller können die Totzone anpassen
in der Neutralstellung. Die Reihenfolge der Einrichtungsvorgänge variiert je nach Hersteller. Hier müssen Sie den Anweisungen folgen. Als Einstellbefehle dienen Tasten am Controller-Körper oder bestimmte Positionen des Joysticks. Manche Regler gehen in den Konfigurationsmodus, wenn ein Jumper angeschlossen oder entfernt wird, wie bei einem Computer. Die LEDs am Reglerkörper dienen als Anzeige der einstellbaren Modi. IN in letzter Zeit Viele Controller verwenden eine akustische Anzeige der Einstellungsmodi. In diesem Fall fungieren die Wicklungen des angeschlossenen Motors als Hochtöner.
Bei einigen Reglern können Sie die Frequenz der Impulsregelung ändern, wenn der Regler mit unterschiedlichen Motoren arbeitet. Darüber hinaus kann die Frequenz getrennt für Vorwärtsfahrt und Bremsung ermittelt werden. In einigen Anwendungen können sie beim Programmieren des Schutzsystems deaktiviert werden, beispielsweise in einem Elektrohubschrauber.
Bei fortschrittlichen Steuerungen sensorloser Motoren ist es möglich, die Phasenverschiebung (Timing) des Drehstroms relativ zur Rotorposition zu ändern.
Dies liegt an der Besonderheit des Betriebs sensorloser Regler, bei denen die Modi höchster Leistung und höchster Effizienz nicht zusammenfallen. In diesem Fall kann der Benutzer auswählen, was für sein Modell wichtiger ist.
Da die Welt des Modellbaus vielfältig ist, werden spezielle Regler beispielsweise für Automodelle, Schiffsmodelle, Flugzeuge und Hubschrauber hergestellt. In diesen Modellen ist der Satz implementierter Funktionen vielfältig. Um das Angebot an Geschwindigkeitsreglern nicht unangemessen zu erweitern, stellen einige Hersteller ein Universalgerät mit Umkonfiguration für Schiffe, Autos und Flugzeugmodelle her.
In den meisten Anwendungen steuert der Drehzahlregler die Leistungsaufnahme
zum Motor, proportional zur Position des Joysticks am Sender. Aber nicht überall.
Bei Elektrohubschraubern ist es viel wichtiger, nicht die Leistung, sondern die Motordrehzahl zu regulieren.
In diesem Fall ändert sich die Last und die Batterie entlädt sich allmählich
Alle Einstellungen des Steuerungssystems bleiben wirksam. In den Hubreglern von Kommutatormotoren z Rückmeldung Fügen Sie einen Hall-Sensor und einen Magneten hinzu
auf einem Hubschrauberrotor. Die Hubregler bürstenloser Motoren verfügen bereits über Informationen über die Geschwindigkeit und benötigen keine zusätzlichen Sensoren. Beim Einrichten werden Multifunktionssteuerungen in den Helikoptermodus geschaltet, danach
Sie stabilisieren und regulieren nicht die Leistung, sondern die Motordrehzahl.
Merkmale des Anschlusses von Geschwindigkeitsreglern
Der Geschwindigkeitsregler ist über Kabel mit der Batterie und dem Elektromotor verbunden. Diese Drähte sind ein wichtiges Element im Kraftwerk. Damit es richtig funktioniert, müssen Sie einige Empfehlungen befolgen. Als Anschlussdrähte werden flexible Kupferlitzen verwendet. Die Drähte sind nicht elektrisch, sondern speziell -
mit einer sehr großen Anzahl sehr dünner Adern. Solche Drähte werden neben elektrischen Modellen häufig zum Anschließen verwendet Lautsprechersysteme Hochleistungs-Hi-End-Audiogeräte, die in seriösen Audiofachgeschäften erhältlich sind. Die gebräuchlichsten Drähte sind 1 Quadratmeter groß. mm. für Ströme bis 20 Ampere, 1,5 qm mm. - für Ströme bis 30 Ampere, 2,5 qm mm. - bis zu 50 Ampere und 4 qm mm. - bis zu 80 Ampere. Die Verwendung eines kleineren Querschnitts für hohe Ströme ist zumindest mit einer Verschlechterung des Wirkungsgrades des Kraftwerks und höchstens mit einem Brandunfall verbunden. Im Gegenteil – es ist akzeptabel, aber das Gewicht wird unangemessen überschätzt.
Die Länge der Kabel vom Regler zum Motor wird so kurz wie möglich gehalten. Fall
liegt darin, dass über diese Leitungen relativ große Ströme geschaltet werden Hochfrequenz. Komponenten ihres Spektrums können in den Funkkanal von Steuergeräten gelangen
in Form von Störungen auftreten, die zu einem Ausfall des Steuerungssystems führen.
Kondensatoren. Um die von der Bürsten-Kollektor-Einheit erzeugten Breitbandstörungen zu reduzieren, ist diese mit Keramik überbrückt
oder Dünnschichtkondensatoren. Ein Kondensator ist zwischen den Bürsten angeschlossen, die anderen beiden zwischen jeder Bürste und dem Motorgehäuse. Die Kapazität des Kondensators wird durch einen Kompromiss ausgewählt. Tatsache ist, dass größere Kondensatoren Störungen besser unterdrücken. Mit zunehmender Kapazität nehmen jedoch die Schaltverluste zu
auf den Tasten des Fahrtreglers. Daher besteht aus gutem Wunsch zur Reduzierung von Störungen keine Notwendigkeit, die Kapazität der Abblockkondensatoren zu erhöhen! Dies kann die Effizienz drastisch reduzieren,
oder sogar den Geschwindigkeitsregler durchbrennen. Aber die Länge der Drähte muss minimiert werden, weil
Es handelt sich im Wesentlichen um Antennen, die Störungen aussenden. Übrigens: Bei der Überprüfung der Reichweite von Funkfernsteuerungen sollte der Motor mit 50 % Gas betrieben werden. Der Störpegel ist maximal. Kabel von der Batterie zum Geschwindigkeitsregler auch
sollte nicht zu lang sein, aber aus einem anderen Grund. Wenn die Drähte lang sind
Wenn vom Regler zum Elektromotor Funkstörungen entstehen, sind die Leitungen zu lang
von der Batterie bis zum Regler stellen eine Gefahr für die Integrität des Reglers selbst dar.
Der Reglereingang wird immer durch Elektrolytkondensatoren mit hoher Kapazität umgangen, die Stromstöße dämpfen. Allerdings begrenzen die Hersteller die maximal zulässige Länge dieser Leitungen. Müssen die Leitungen je nach Ausführung des Modells länger sein, werden zwischen Regler und Batterie zusätzliche Elektrolytkondensatoren eingelötet, die die Stromleitungen überbrücken. Um Energieverluste in der Batterie zu reduzieren, ist es in manchen Fällen sinnvoll, solche Kondensatoren mit kurzen Drähten hinzuzufügen. Dadurch wird die Leistung des Kraftwerks nicht radikal verbessert, es werden jedoch in einem Rennen einige Prozent Energie hinzugefügt. Fans der inländischen Elementbasis sollten berücksichtigen, dass ausländische Elektrolytkondensatoren eine viel geringere Trägheit haben als unsere. Wenn Sie wirklich Geld sparen möchten, dann löten Sie einen Folienkondensator parallel zu unserem Elektrolyten. Allerdings ist ein solcher Austausch nicht gleichbedeutend mit dem Einbau spezieller Impulskondensatoren. Es kommt vor, dass Eingangs-Shunt-Kondensatoren aufgrund mechanischer Vibrationen ihre Anschlüsse „unter dem Rücken“ abbrechen. Beim Ersetzen durch inländische Modelle müssen die oben genannten Überlegungen berücksichtigt werden.
Anschlüsse. Zwischen Regler und Motor werden die Drähte meist angelötet,
es sei denn, der Motor oder Regler verfügt bereits über integrierte Anschlüsse. Sie müssen einen Stecker zwischen Fahrtenregler und Batterie stecken, da sich die Batterie des Modells wie der Kraftstoff verändert – von Start zu Start
bis frisch aufgeladen. Hier müssen Sie nur spezielle Modellstecker verwenden,
meist in vergoldeter Ausführung. Herkömmliche Elektro- oder Funksteckverbinder sind nicht für so große Ströme ausgelegt, wie sie im Modellbau üblich sind. Das Gelenk ist bipolar und muss mechanisch gegen Verpolung geschützt sein. Denken Sie daran, dass Geschwindigkeitsregler meist keinen Verpolungsschutz haben. Wie bereits erwähnt, zeigt die Praxis, dass die Hälfte der ausgebrannten Regler aus diesem Grund ausfällt. Bei Verwendung spezieller separater Steckverbinder vom Typ Buchse-Stecker erfolgt der Schutz wie folgt: Der Pluspol der Batterie wird an den Stecker angelötet und der Minuspol -
zum Nest. Der Geschwindigkeitsregler hat das Gegenteil. In diesem Fall wird Schutz gewährt.
Schalten. Normalerweise gibt es in Stromkabeln keine Schalter.
Alle Fahrtregler sind für den dauerhaften Anschluss des Leistungsteils ausgelegt
wenn das Signal stromlos ist. Viele VECs verfügen über einen separaten Schalter, der den Empfänger und die Servos mit Strom versorgt. Im Aus-Modus entladen die Tasten des Tempomats die Batterie (praktisch) nicht.
Kühlkörper. Trotz der hohen Effizienz moderner Geschwindigkeitsregler sind sie
Es entsteht jedoch eine spürbare Wärmemenge, die abgeführt werden muss. Um diese Aufgabe zu erleichtern, verfügen einige Regler über kleine Plattenstrahler. Durch die Platzierung des Fahrtreglers am Modell soll gewährleistet werden, dass dessen Körper vom einströmenden Luftstrom angeblasen wird. Diese Regel widerspricht oft
mit der Notwendigkeit, den Regler vor Feuchtigkeit und Schmutz an Autos und Schiffsmodellen zu schützen,
wo sie in eine luftdichte Hülle eingewickelt werden. Um dieses Problem zu lösen, ist es am besten, Regler zu verwenden, die für eine geringere oder besser unbegrenzte Anzahl von Umdrehungen ausgelegt sind. Ihr Wirkungsgrad ist deutlich höher und sie geben weniger Wärme ab. Natürlich kannst du das
Ignorieren Sie alle oben genannten Punkte und stellen Sie Verbindungen her, wie Sie möchten.
Mehrmotorige Modelle
Bei Modellen mit Elektroantrieb kommen deutlich häufiger Mehrmotorenmotoren zum Einsatz als bei Modellen mit Verbrennungsmotor. Kraftwerke. Dies liegt daran, dass der Elektromotor als Regelobjekt dem Ideal eines Kraftantriebs deutlich näher kommt als ein Verbrennungsmotor. Bei mehrmotorigen Modellen, bei denen die Leistung der Motoren separat gesteuert werden muss, ist jeder von ihnen mit einem eigenen Geschwindigkeitsregler ausgestattet. Dies ist jedoch nicht bei allen Modellen der Fall. In vielen Fällen ist die Mehrmotorigkeit eine Hommage an das Kopieren oder an den Wunsch, eine sehr hohe Leistung zu erzielen, die mit vorhandenen Elektromotoren nicht bereitgestellt werden kann
in einer einzigen Version. In diesem Fall ist bei Kommutatormotoren der Einsatz eines separaten Hubreglers überhaupt nicht erforderlich. Es ist durchaus akzeptabel, mehrere Elektromotoren an einen Regler anzuschließen. In diesem Fall muss der maximal zulässige Dauerstrom des Reglers den insgesamt aufgenommenen Strom aller daran angeschlossenen Elektromotoren überschreiten.
Die Motoren sind parallel zueinander an den Drehzahlregler angeschlossen. Bei einer solchen Verbindung in Teilmoden werden deren Eigenschaften angeglichen. Wie ist das zu verstehen?
Stellen Sie sich ein Automodell vor, bei dem jedes Rad der Antriebsachse angetrieben wird
aus seinem Elektromotor, die parallel geschaltet und an einen Drehzahlregler angeschlossen sind. Im Teilbetrieb (Teilgas) sind die abgegebenen Leistungen und Drehmomente beider Motoren voneinander abhängig. Wenn beispielsweise das Drehmoment eines der Räder abnimmt und das Rad durchrutscht, sinkt auch das Drehmoment seines Elektromotors und das des anderen Motors steigt. Dies führt zu einem automatischen Ausgleich.
hinsichtlich Leistung und Drehmoment im Wesentlichen ähnlich der Funktionsweise des Sperrdifferenzials – Thorsen. Typischerweise ist diese Parallelverbindungseigenschaft für Modelle sehr nützlich. Bei Vollgas funktioniert der Autobalancing leider fast nicht.
Bei Reihenschaltung von Motoren an einen Drehzahlregler
ihre Drehmomente sind annähernd gleich und hängen kaum vom Belastungsgrad ab.
Schlupft eines der Räder bei Teillast, nimmt das Drehmoment des anderen, stärker belasteten Motors sogar etwas ab. Eine solche Abhängigkeit ist äußerst unrentabel
zur Modellsteuerbarkeit. Daher ist eine serielle Verbindung in der Praxis nahezu unumgänglich
nicht verwendet.
Was ist mit bürstenlosen Motoren? Bei bürstenlosen Motoren mit Sensoren ist es natürlich notwendig, an jedem Motor einen anderen Drehzahlregler zu installieren.
Bei sensorlosen Motoren ist es (unter bestimmten Voraussetzungen) möglich, zwei Motoren an einen Controller anzuschließen. Die Hauptvoraussetzung ist ein günstiger Motorstart, der durch das geringe erforderliche Drehmoment beim Motorstart gewährleistet wird. Viele Hersteller von Geschwindigkeitsreglern halten diesen Modus für abnormal und geben keine Garantie.
für den hochwertigen Betrieb ihrer Produkte mit zwei bürstenlosen Motoren gleichzeitig. Ihnen
Die Praxis zeigt jedoch, dass ein Regler recht erfolgreich eingesetzt wird
mit zwei Motoren in einem Modellflugzeug. Theoretisch möglicher Fehler beim Start
In der Praxis hat der Autor es nie beobachtet.
Es ist nicht akzeptabel, zwei bürstenlose Motoren mit einem Drehzahlregler zu verwenden, wenn ihre Wellen starr miteinander verbunden sind. Zum Beispiel beim Arbeiten über ein Untersetzungsgetriebe an einer gemeinsamen Propellerwelle.
Entwurf von Hubreglern
Die gesamte Bauvielfalt von Geschwindigkeitsreglern ist inzwischen auf zwei Arten verkommen: Geschwindigkeitsregler für Niederspannungsautos – und Schiffsmodelle werden auf einer Leiterplatte hergestellt, die in einer Styroporbox mit oder ohne Kühler untergebracht ist.
Andere Arten von Reglern werden auf einer oder mehreren Leiterplatten hergestellt, in Form eines Sandwichs in einer Tüte zusammengebaut und in einem Schrumpfschlauch festgezogen.
Bei Reglern für bürstenlose Motoren ist der Steuerkreis auf einer Platine montiert, auf der anderen Platine befinden sich die Leistungsschalter.
Mit derselben Steuerplatine kann eine unterschiedliche Anzahl von Platinen mit Tasten bestückt werden. Dementsprechend wird auch der zulässige Strom unterschiedlich sein.
Die Fahrtregler können baulich auf einer Platine mit weiterer Bordelektronik kombiniert werden.
Funktionsprinzip von Geschwindigkeitsreglern
Der Geschwindigkeitsregler wird zwischen der Batterie und dem Antriebsmotor angeschlossen. Der Regler wird durch einen Kanalimpuls vom Empfänger der Funksteuerung gesteuert. Erinnern wir uns an seine Parameter: Periode - 20 ms, Dauer variiert
von 1 bis 2 ms. Im einfachsten Fall besteht die Aufgabe des Reglers darin, den Stromfluss von der Batterie zum Motor zu regulieren. Bei einer Kanalimpulsdauer von 1 ms wird der Motor abgeschaltet, bei 2 ms entwickelt der Motor die maximale Leistung.
Zwischendurch wechselt die Leistung sanft.
Bevor wir zum Blockschaltbild des Hubreglers übergehen, stellen wir fest, dass derzeit nur Impulsregler mit Pulsweitensteuerung hergestellt werden. Andere Regulierungsmöglichkeiten sind in unserer Zeit veraltet
Wird nicht in der Modellierung verwendet. Deshalb werden wir nicht über sie sprechen. Leistungselektromotoren gibt es mit oder ohne Kommutator. Dementsprechend lassen sich Drehzahlregler in zwei Typen unterteilen – für bürstenbehaftete Motoren und für bürstenlose Motoren. Einige Regler des zweiten Typs können auch mit Kommutatormotoren arbeiten.
Aber nicht umgekehrt. Geleitet vom Prinzip vom Einfachen zum Komplexen werden wir zunächst über die Funktionsweise der einfachsten Steuerung eines Kommutator-Elektromotors sprechen. Hier ist ein typisches Blockdiagramm seiner Einbindung:
Reis. 1. Blockschaltbild eines irreversiblen Hubreglers
G – Steuergenerator;
K – Einschalttaste;
M - Elektromotor;
A - Batterie.
Der Kanalimpuls wird dem gesteuerten Impulsgenerator G zugeführt. Die Frequenz der Impulse ist konstant, ihre Dauer hängt jedoch wie folgt von der Dauer des Eingangskanalimpulses ab:
Wenn die Dauer des Ausgangsimpulses 0 % beträgt, liegen am Ausgang des Generators einfach keine Impulse vor – das Signal, das die Taste steuert, ist niedrig. Schlüssel K ist geschlossen, es fließt kein Strom durch Motor M.
Wenn die Dauer des Ausgangsimpulses 100 % der Periode beträgt, gibt es auch keine Impulse am Ausgang des Generators, aber der Pegel des die Taste steuernden Signals ist hoch. Schlüssel
K – offen und die gesamte Spannung von Batterie A wird an Motor M angelegt. Gleichzeitig entwickelt er maximale Leistung.
Bei einem Zwischenwert der Kanalimpulsdauer enthält der Generatorausgang Impulse mit einer Dauer, die aus dem obigen Diagramm bestimmt wird. Nehmen wir an, bei einem Kanalimpuls von 1,5 ms enthält der Ausgang des Generators Impulse, deren Dauer die halbe Periode beträgt. Dementsprechend der Schlüssel
Die Hälfte des Zeitraums ist geöffnet, die Hälfte geschlossen. Die Spannung am Punkt 1 wiederholt diese Form. Der Motor besteht aus einem magnetischen Stator und einem Rotor – im einfachsten Fall einem stromdurchflossenen Drahtgestell. Das Magnetfeld des Stators interagiert mit dem Magnetfeld des Rahmens, sodass auf ihn die Lorentzkraft einzuwirken beginnt, die nach dem gleichnamigen Gesetz proportional zum Strom im Rahmen ist. Das heißt, das Rotordrehmoment ist proportional zum Strom, nicht zur Spannung. Beachten wir, dass der Rahmen am Magnetkern des Rotors eine spürbare Induktivität L und einen Widerstand R aufweist. Erinnern wir uns auch daran
Was ist eine Kollektormaschine? Gleichstrom reversibel. Wenn man Spannung anlegt, funktioniert es wie ein Motor. Wenn Sie hingegen eine Last daran anschließen und beginnen, ihren Rotor zu drehen, wird die Maschine zum Generator und Strom fließt in die Last. Selbst wenn die Maschine wie ein Motor arbeitet, entsteht in den Wicklungen ihres Rotors Spannung
E, proportional zur Rotorgeschwindigkeit.
Der Strom fließt entgegen der Richtung der in den Wicklungen induzierten Spannung – das ist die Nutzarbeit des Stroms beim Drehen des Rotors. Am Widerstand wird ein Teil der Stromenergie in Wärme umgewandelt – dieser Teil ist schädlich, reduzierend Motoreffizienz. Bei der Induktivität wird ein Teil der Energie im Magnetfeld der Spule gespeichert. Die Energiequelle für alle drei Komponenten ist hier die Batterie.
Bei geschlossenem Schlüssel hört der Stromfluss nicht auf.
Wie Sie sehen, fließt der Strom durch den Motor weiterhin in die gleiche Richtung. Die Energiequelle dafür ist das Magnetfeld der Induktivität, und die Diode schließt den Stromkreis in einer Pause, wenn die Taste K geschlossen wird.
Da das Rotordrehmoment eher Strom als Spannung am Rotor erzeugt, ist klar, warum der Motor beim Pulsieren des Motors nicht wackelt. Damit die Induktivität Energie speichern und abgeben kann, muss der durch sie fließende Strom entsprechend zunehmen und abnehmen. Um die Stromwelligkeit zu verringern, muss die Induktivität größer sein (die gesamte gespeicherte Energie ist größer) und die Impulsperiode muss kürzer sein – der Anteil der hin- und hergepumpten Energie ist geringer. So gelangten wir zum wichtigsten Prinzip zur Bestimmung der erforderlichen Betriebsfrequenz des Drehzahlreglers. Sie sollte umso größer sein, je geringer die Induktivität der Rotorwicklungen und je größer die Motorleistung ist.
Wenn die Generatorfrequenz niedriger als optimal ist, wird die Energie gespeichert
In der Induktivität der Motorwicklungen während des Impulses reicht es nicht aus
um Stromwelligkeiten in der Pause zwischen den Impulsen zu glätten. Es kommt zu spürbaren Vibrationen des Rotors. Aber es ist nicht beängstigend. Schlecht ist noch etwas: Die Motorleistung nimmt ab, da nur der konstante Anteil des Impulsstroms sinnvolle Arbeit leistet. Die Variable wird an den Magnetkreis des Motors abgegeben und erwärmt ihn. Der Wirkungsgrad der Kombination aus Drehzahlregler und Elektromotor sinkt. Darüber hinaus ist ein falsch gewählter Drehzahlregler der Übeltäter und der Motor erwärmt sich.
Technische Umsetzung
Der gesteuerte Generator G ist in allen modernen Drehzahlreglern ausnahmslos auf einem programmierbaren Mikrocontroller aufgebaut. Die Charakteristik der Abhängigkeit der Dauer der Tastensteuerimpulse von der Dauer des Eingangskanalimpulses wird per Software generiert. Sie werden ausschließlich als schaltende Leistungsschalter in Hubsteuerungen eingesetzt Feldeffekttransistoren mit isolierter Gate- und Kanal-Vertikalstruktur (MOSFET). Sie zeichnen sich durch einen geringen Einschaltwiderstand und eine hohe Geschwindigkeit aus. Geschwindigkeitsregler mit geringer Leistung können einen Transistor haben. Um jedoch den Widerstand im offenen Zustand zu verringern und den maximal geschalteten Strom zu erhöhen, werden in der Regel viele solcher Transistoren parallel geschaltet – bis zu 16 Stück. Am häufigsten verwendet
N-Kanal-Transistoren, da sie bei gleichen Kosten wie P-Kanal-Transistoren einen geringeren Durchlasswiderstand und einen höheren maximal zulässigen Strom haben. Herkömmliche Regler verwenden Transistoren in TO-220-Gehäusen. In besonders kleiner Miniaturausführung sowie Regler leistungsstarker bürstenloser Motoren – im Gehäuse
SO-8.
Abb. 2. Blockschaltbild eines nicht umkehrbaren Reglers
Fahren mit Bremsfunktion
Bei den Fahrtreglern, die die Bremsfunktion realisieren, ist neben dem Schlüssel, der die Energieversorgung des Motors aus der Batterie dosiert, ein weiterer Schlüssel parallel zum Motor platziert:
Der Algorithmus für die Betätigung der Bremsen ist wie folgt: Wenn sich der Steuerkanalimpuls in der Position „Stopp“ befindet, ist die Taste K geschlossen und die Taste K2 geöffnet. Wir erinnern uns, dass der Rotor einer Gleichstrom-Kommutatormaschine wie ein Generator funktioniert, wenn er rotiert. Wenn Sie also versuchen, den Motorrotor zu drehen, wird das erzeugte
Ihre Energie wird durch die K2-Taste fließen. Der Rotor dreht sich, aber mit einer spürbaren Kraft, je höher die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors. Wenn der Joystick des Senders in die Position „Run“ bewegt wird, beginnt ein Impulsgeber mit einstellbarer Dauer zu arbeiten und öffnet die Taste K. Gleichzeitig wird die Taste K2 geschlossen. Der Motor beginnt hochzudrehen. Wird danach der Sender-Joystick wieder in die Position „Stopp“ bewegt, so wird die Taste K geschlossen und die Taste K2 geöffnet. Die erzeugte Energie fließt durch öffentlicher Schlüssel K2 und wandelt sich wie beim Widerstand des Schlüssels in Wärme um,
und vom Widerstand der Wicklungen des Motors selbst. Die kinetische Energie des Rotors wird schnell in Wärmeenergie umgewandelt. Da der Widerstand der Tasten gering ist, sind die Bremsströme sehr groß. Um eine Überlastung der Tasten und des Motors zu vermeiden, erfolgt die Bremsung bei leistungsstarken Reglern nicht sofort scharf, sondern sanft. Dazu wird zu Beginn der Bremsung die Taste K2 zusätzlich von einem Impulsgeber variabler Dauer angesteuert. In Niederspannungssteuerungen werden p-Kanal-MOSFET-Transistoren häufig als Bremsschalter verwendet, da sie einfacher zu steuern sind. Wenn sie einen N-Kanal-Transistor zur Steuerung verwenden, bauen sie einen potenziellen Vorspannungskreis auf oder installieren eine spezielle Mikroschaltung – einen Schaltertreiber. Zusammen mit
Mit Bremsfunktion macht ein zusätzlicher Schalter parallel zum Motor den Einbau einer separaten Diode überflüssig, die in den Diagrammen am Anfang des Artikels vorhanden war. Tatsache ist, dass moderne Leistungs-MOSFET-Transistoren über eine eingebaute integrierte Diode im Inneren verfügen, die dies erfolgreich bewältigt. Auch der Bremsschalter besteht aus mehreren parallel geschalteten Transistoren. In der Regel gibt es weniger davon als
in der Tonart K. Bei Rennfahrzeugen bauen manche Hersteller ABS-Bremsimitationen in den Fahrtregler ein große Autos. Es besteht aus intermittierendem Bremsen. Nachahmung, da hier keine Verfolgung der Raddrehung erfolgt.
Seine Wirksamkeit entspricht der, wenn wir ein echtes Auto fahren.
Auf einer rutschigen Straße bremsen wir zeitweise. Manchmal hilft es. Aber das ist kein echtes ABS.
Umkehren. Reversible Hubregler (nicht reversible Regler werden auch Vorwärtshubregler genannt) sind wie folgt aufgebaut:
Reis. 3. Blockschaltbild des Reversierhubreglers
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, ist der Elektromotor in der Diagonale der Tastenbrücke eingebunden. Beim Öffnen der Tasten K1 und K3 dreht sich der Motor in Vorwärtsrichtung:
und beim Öffnen von K2 und K4 - in die entgegengesetzte Richtung
In den oberen Zweigen der Brücke werden in der Regel p-Kanal-Transistoren verwendet,
und in den unteren gibt es n-Kanal-Modelle. K1 oder K2 ist während der gesamten Zeit, in der der Motor in eine Richtung dreht, geöffnet. K3 oder K4 öffnet mit einem Impulssignal einstellbarer Dauer, wodurch die dem Motor zugeführte Leistung stufenlos geändert wird.
Aus wirtschaftlichen Gründen werden reversible Regler in der Regel asymmetrisch ausgeführt. In den Brückenzweigen für Vorwärtsfahrt K1 und K3 sind wesentlich mehr Transistoren parallel geschaltet als in den Rückwärtszweigen K2 und K4. Damit der Regler
ist bei längerer Rückwärtsfahrt nicht durch Überlastung durchgebrannt; einige Regler führen eine automatische Begrenzung der Rückwärtszeit ein.
Aus dem Anschlussplan geht hervor, dass der Vorwärtsregler bei gleicher Anzahl von Schaltern in jedem Arm den halben Innenwiderstand hat als der Rückwärtsregler, obwohl er deutlich günstiger ist, da er fast viermal weniger teure MOSFET-Transistoren verwendet. Daher sollten Sie reversible Regler nicht dort einsetzen, wo sie nicht wirklich benötigt werden.
Im Gegensatz zu den seltenen Fällen erfolgreicher selbstgebauter Funksteuerungsgeräte sind selbstgebaute Controller viel häufiger anzutreffen. Speziell für konventionelle Kommutatormotoren. Dieses Produkt gehört zur Kategorie der Elektrogeräte, die kompetent konstruiert und ohne Fehler aus bekanntermaßen guten Teilen zusammengebaut werden, keine Einrichtung und Einstellung erfordern, sondern sofort funktionieren. Daher betrachten wir den Prozess der Herstellung eines Geschwindigkeitsreglers mittlerer Komplexität.
Das Geschwindigkeitsreglerdiagramm ist in Abb. dargestellt. 6. Hier ist ein wartender Multivibrator
und der Zeitdiskriminator werden auf nur einem DD1-Chip hergestellt. Impulsverlängerer sind auf den Komparatoren DA1.1 und DA1.2 implementiert. Elemente
DA1.3 und DA1.4 übernehmen die Funktionen von Wechselrichtern. Verwendung von Feldeffekttransistoren
in einem Brückenmotor-Steuerkreis erhöht die Effizienz der Endstufe erheblich.
Komplementäre" href="/text/category/komplementarij/" rel="bookmark">komplementäre Paare, wobei der Schwerpunkt auf der verfügbaren Versorgungsspannung und Leistung des Stellmotors liegt. Leiterplatte in Abb. dargestellt. 7.
Die Kondensatoren C2, C4 und C5 müssen aus Film bestehen
(K73-17). Trimmerwiderstand R10 – Typ SPZ-19 oder ein importierter rechteckiger Widerstand ähnlicher Größe. Stabilisator DA2 - klein 1170EN5 oder
sein importiertes Äquivalent.
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DA1, DA2 – NE555, DA3 – L7805L
Reis. 8. Grundlegend Elektrischer Schaltplan Geräte
zur Überprüfung der Fahrtregler
Der Ausgang der Schaltung ist direkt mit dem Eingang des einstellbaren Geschwindigkeitsreglers verbunden. Zuvor stellt das Potentiometer R8 die erforderliche Amplitude der Ausgangsimpulse ein (3 oder 5 V, je nach Version des zu konfigurierenden Geräts).
Eine Möglichkeit zur Verfolgung der Leiterplatte ist in Abbildung 9 dargestellt.
Reis. 9. Leiterplatte des Gerätes zur Überprüfung der Hubregler
Beim Bau funkgesteuerter Schiffsmodelle mit Elektromotoren sind spezielle Vorrichtungen zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung des Rotors vorgesehen. Wird normalerweise verwendet Kontaktgeräte, eingebaut an Lenkgetrieben, oder elektronische Geschwindigkeitsregler („Fahrtregler“).
Regler für die industrielle Produktion sind sehr teuer und oft nicht optimal. Ich biete mehrere an einfache Schaltungen Kompatibel mit Standard-Funksteuerungsgeräten, vorgesehen für den Einsatz auf Schiffsmodellen der Klasse F2, FSR-ECO und ferngesteuerten Spielzeugen.
Ein typisches Blockdiagramm eines umkehrbaren Drehzahlreglers mit geringer Leistung ist in Abb. dargestellt. 1. Es funktioniert wie folgt.
Der Impuls vom Empfangsgerät gelangt in den Eingang des auf Referenz wartenden Multivibrators und wird durch die Vorderflanke ausgelöst. Die Eingangs- und Ausgangsimpulse des wartenden Multivibrators folgen einer Vergleichsschaltung mit zwei Ausgängen. Wenn die Dauern nicht übereinstimmen, wird an dem einen oder anderen Ausgang ein Differenzimpuls erzeugt (je nachdem, welcher Impuls größer ist).
Differenzimpulse werden über Dioden und Begrenzungswiderstände RC-Gliedern zugeführt, die als Integratoren dienen. Auf dem TA7291-Chip werden Schwellenwertgeräte und ein Brückenleistungsverstärker hergestellt. Es wurde von TOSHIBA zur Steuerung von Kassettenlademotoren in Videorecordern entwickelt und eignet sich gut für kleine Modelle der F2A-Klasse.
Diese Mikroschaltung verfügt über eine hohe Eingangsimpedanz (150 kOhm), eine gleichzeitige Auslöseschutzschaltung und einen Überlastschutz. Sein maximaler Betriebsstrom beträgt 2 A (bei einem Laststrom von 1 A), der Spannungsabfall beträgt 1,2 V. Es ist eine Parallelschaltung von bis zu vier solcher Mikroschaltungen zulässig, wodurch der Ausgangsstrom des Reglers erhöht werden kann. TA7291 ist in zwei Gehäusevarianten erhältlich – P und S. Der Unterschied liegt in der Größe und der Verlustleistung, die bei P viermal größer ist als bei S.
Die Mikroschaltung im P-Gehäuse kann auf einem Kühlkörper installiert werden. Für kleine Modelle und Spielzeuge kann der LB1638-Chip als Schwellenwertgerät und Leistungsverstärker verwendet werden. Es zeichnet sich durch seine Miniaturabmessungen und den geringen Spannungsabfall aus; Sein maximaler Betriebsstrom beträgt 1 A, die Spannung beträgt 12 V. Für leistungsstärkere Modelle Geeignet für Motoren
Drehzahlregler, dessen Blockschaltbild in Abb. dargestellt ist. 4.
In dieser Steuerung gibt es im Gegensatz zur vorherigen zwei Vergleichsschaltungen: einen Dauerdetektor, der die Drehrichtung festlegt, und eine Differenzimpulsauswahlschaltung, die den Impuls „streckt“, begrenzt und an den Leistungsverstärker liefert. Die Ausgangsleistung wird von einem Transistor gesteuert und die Drehrichtung wird von einem Relais gesteuert, das von einem Dauerdetektor gesteuert wird.
Die Vergleichsschaltung und das Schwellenwertgerät sind auf der Mikroschaltung K561LP2 montiert; sie enthält vier Elemente vom Typ „Exklusiv ODER“. Der Ausgangstransistor KT829 (KT827) muss eine Verstärkung von mindestens 1000 haben und auf einem Kühlkörper installiert werden. Der maximale Ausgangsstrom des Reglers beträgt 4 A (KT829) bzw. 8 A (KT827). Solchen Strömen können Relais vom Typ RES9 zuverlässig standhalten.
Das Schaltbild des einfachsten Drehzahlreglers für Modelle der FSR-ECO-Klasse ist in Abb. 6 dargestellt.
Es funktioniert genauso wie die Schaltung in Abb. 2, jedoch ohne Rückwärtsgang. Die Versorgungsspannung wird dem Empfänger über den Regler zugeführt. Als Endstufe des Leistungsverstärkers kommen Feldeffekttransistoren BUZ100 zum Einsatz, die von PHILIPS für den Einsatz in leistungsstarken Schlüsselgeräten hergestellt werden. Der maximale Impulsstrom des Reglers beträgt 100 A, der maximale für 5 s beträgt 50 A, der maximale Dauerschaltstrom beträgt 20 A.
Die maximale Versorgungsspannung beträgt 18 V. Der Spannungsabfall am Regler beträgt maximal 0,3 V bei einem Strom von 20 A. Die Ausgangstransistoren müssen auf Kühlkörpern montiert werden.
Wenn die Versorgungsspannung auf weniger als 7,2 V reduziert wird, verringert sich der maximale Ausgangsstrom. Um es zu erhöhen, ist die Parallelschaltung zusätzlicher Transistoren zulässig.
BUZ100-Transistoren können durch ähnliche Transistoren anderer Unternehmen oder durch leistungsschwächere Transistoren, jedoch mit Parallelschaltung, ersetzt werden.
In allen beschriebenen Reglern ist die Verwendung von Widerständen und Kondensatoren aller Art zulässig, deren Betriebsspannung muss mindestens 20 V betragen. Elektromotoren müssen mit einem Entstörsystem ausgestattet sein.
Reis. 1. Typisches Blockdiagramm eines umkehrbaren Geschwindigkeitsreglers mit geringer Leistung: 1 - Standby-Multivibrator; 2 - Vergleichsdiagramm; 3,5 - Integratoren; 4.6 - Schwellengeräte; 7 - Brückenleistungsverstärker; 8 - Aktuator (Elektromotor).
Reis. 2. Schaltplan (a) und Zeitdiagramme (b) eines Drehzahlreglers mit geringer Leistung.
Reis. 3. Bezeichnung der Pins der Mikroschaltungen TA7291 und LB1638.
Es war Abend, es gab nichts zu tun... Es regnete traurig vor dem Fenster... Meine Frau ging zu ihren Eltern... Zielloses Herumwandern im Internet bereitete kein Vergnügen... Und in meinen Händen wuchs eine Art Juckreiz ... Sie wollten etwas schaffen!
Kürzlich habe ich beim Aufräumen der Garage ein altes Spielzeug aus der Zeit der UdSSR gefunden – ein Modell des Niva-Autos mit schwenkbaren Rädern und einem Trägheitsantrieb. Schon damals dachte ich – ich muss etwas daraus machen, ich habe darüber nachgedacht, es ins Regal gestellt und vergessen …
Und als ich darüber nachdachte, was ich mit seinen Händen machen sollte, fiel mir dieses Spielzeug ein. Wir leben bereits im 21. Jahrhundert und das Auto ist noch nicht funkgesteuert. Wir müssen dringend Tuning machen!
Nachdem ich meine Behälter durchsucht hatte, holte ich aus einem chinesischen Spielzeug ein 9-Gramm-Servo und einen Kommutator-Elektromotor mit Getriebe hervor. Nach einigem Nachdenken, Anpassen, Arbeiten mit Bohrmaschine und Nadelfeilen nahm das Servo seinen Platz am Rahmen der Maschine ein und befestigte es mit zwei Schrauben.
Der Motor wurde auf die gleiche Weise eingebaut.
Hier entstand das Hauptproblem – ich hatte keinen Regler dafür Kommutatormotor. Ich wollte nicht bei den Chinesen bestellen und einen Monat warten. Und das ist nicht meine Art. Wenn ich etwas selbst tun kann, dann mache ich es lieber selbst!
Das erste, was mir in den Sinn kam, war, etwas „Servomechanisches“ zu bauen, das Servo an einen variablen Widerstand anzuschließen und damit die Motordrehzahl zu ändern. Die Methode funktioniert ganz gut, kam mir aber irgendwie unzuverlässig vor.
Ich habe einmal gelesen, dass man die Elektronik eines Servos als Regler verwenden kann. Entfernen Sie das Getriebe, bringen Sie den Widerstand in die mittlere Position und löten Sie eine stärkere H-Brücke an die Drähte, die zum Mikromotor führen. In einem Cache wurde ein Servo mit einem nicht funktionierenden Getriebe gefunden; die H-Brücke stammte von einer billigen chinesischen Funksteuerung. Es stellte sich heraus, dass die Methode funktionierte, aber die Motordrehzahl änderte sich nicht gleichmäßig und sprang von Null auf Maximum. Wir können sagen, dass es sich um eine diskrete Steuerung handelte.
Das Internet kam zur Rettung; es stellte sich heraus, dass die Schaltkreise der Kollektorregler recht einfach waren: ein Mikrocontroller, ein kleiner Kabelbaum, eine H-Brücke.
Ich hatte einen PIC16F84 zur Verfügung und beschloss, darauf einen Regler zu bauen. Für alle Interessierten gibt es hier den Schaltplan und die Firmware
Dies ist nicht das erste Mal, dass ich Firmware für Mikrocontroller mache, daher gab es keine Probleme mit der Firmware. Ich habe beschlossen, die H-Brücke in der Schaltung aufzugeben, ich brauche keine so leistungsstarke und es gab keine solchen Transistoren, also habe ich die chinesische Brücke gelassen.
Die Zahlung erfolgte mittels LUT-Technologie. Ich habe mit Ammoniumperfosulfat geätzt, es vergiftet sehr schnell - ich rate. Der Regler funktionierte sofort, die Kalibrierung erfolgte ohne Probleme und die Geschwindigkeit änderte sich reibungslos.
Zusätzlich habe ich an einer am Kühler montierten Kurbel einen Stabilisator angefertigt, um den Elektromotor anzutreiben. 5V für den Empfänger werden vom Regler entnommen. Alles in allem ist Folgendes passiert.
Und hier ist ein Video vom ersten Einlauf des getunten Niva
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