Circuito do controlador de velocidade do motor de torque constante

A postagem explica um controlador de motor CC que apresenta uma compensação de torque constante para permitir que o motor funcione a uma velocidade consistente, independentemente da carga nele.

Desvantagem dos controladores de velocidade comuns

Uma desvantagem da maioria dos controladores de velocidade simples é que eles apenas fornecem ao motor uma tensão constante predeterminada. Como resultado, a velocidade não permanece constante e varia com a carga do motor, devido à ausência de compensação de torque.

Por exemplo, em um trem-modelo, com controladores simples, a velocidade do trem diminui gradualmente para os gradientes de subida e acelera durante a descida.

Conseqüentemente, para o modelo treina, o ajuste do controle do potenciômetro para manter uma velocidade do motor selecionada também se desvia dependendo da carga que o motor pode estar puxando.

O circuito controlador de velocidade do motor de torque constante explicado neste artigo se livra desse problema rastreando a velocidade do motor e mantendo-a constante para uma configuração de controle predeterminada, não importa qual seja a carga no motor.

O circuito pode ser aplicado na maioria dos modelos que usam um motor CC de ímã permanente.

Calculando o Fator de EMF de volta

A tensão nos terminais do motor é composta por alguns fatores, a parte traseira e.m.f. produzida pelo motor, e a tensão caiu na resistência da armadura.

As costas e.m.f. gerado pelo enrolamento do motor é normalmente proporcional à velocidade do motor, o que significa que a velocidade do motor pode ser monitorada medindo este conteúdo de fem de retorno. Mas, o principal problema é isolar e detectar o e.m.f. da tensão de resistência da armadura.

Supondo que um resistor separado seja conectado em série com o motor, então, considerando que uma única corrente comum passa por esse resistor e também pela resistência da armadura, a queda de tensão entre os dois resistores em série pode muito bem ser equivalente à queda na resistência da armadura.

Na verdade, pode-se supor que, quando esses dois valores de resistência são idênticos, as duas magnitudes de voltagem em cada um dos resistores também serão semelhantes. Com esses dados, pode ser possível deduzir a queda de tensão de R3 da tensão do motor e obter o valor de e.m.f necessário para o processamento.

Processando EMF de volta para torque constante

O circuito proposto monitora continuamente a e.m.f. e, consequentemente, regula a corrente do motor para garantir que, para um ajuste de controle de potenciômetro atribuído, a e.m.f. traseira, junto com a velocidade do motor, seja mantida em um torque constante.

Para facilitar a descrição do circuito, considera-se que P2 é ajustado e mantido em sua posição central, e o resistor R3 é selecionado como equivalente ao valor da resistência da armadura do motor.

Calculando a tensão do motor

A tensão do motor pode ser calculada adicionando o e.m.f. Va com a queda de tensão na resistência interna do motor Vr.

Considerando que R3 cai uma tensão Vr, a tensão de saída Vo será igual a Va + 2 V.

A tensão na entrada inversora (-) de IC1 será Va + Vr, e aquela na entrada não inversora (+) será Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

Uma vez que as duas magnitudes de voltagem acima devem ser iguais, organizamos a equação acima como:

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

Simplificar essa equação fornece Va = Vi.

A equação acima indica que o e.m.f. do motor é mantido consistentemente no mesmo nível que a tensão de controle. Isso permite que o motor trabalhe com velocidade e torque constantes para qualquer configuração especificada do ajuste de velocidade P1.

P2 é incluído para compensar o nível de diferença que pode existir entre a resistência R3 e a resistência da armadura. Ele executa isso ajustando a magnitude do feedback positivo no amplificador operacional de entrada não inversora.

O amplificador operacional LM3140 basicamente compara a tensão desenvolvida ao longo da armadura do motor com o equivalente emf posterior no motor e regula o potencial de base do T1 2N3055.

T1 sendo configurado como um seguidor de emissor regula a velocidade do motor de acordo com seu potencial básico. Ele aumenta a tensão no motor quando um fem de retorno mais alto é detectado pelo amplificador operacional, resultando em um aumento na velocidade do motor e vice-versa.

T1 deve ser montado sobre um dissipador de calor adequado para o funcionamento adequado.

Como configurar o circuito

A configuração do circuito do controlador de velocidade do motor de torque constante é feita ajustando P2 com o motor com carga variável até que o motor atinja um torque constante independentemente das condições de carga.

Quando o circuito é aplicado para trens-modelo, deve-se tomar cuidado para não virar muito P2 em direção a P1, o que pode resultar na desaceleração do trem-modelo e, inversamente, P2 não deve ser virado muito na direção oposta, o que pode resultar no a velocidade do trem está ficando cada vez mais rápida ao subir um declive.