Автор Тема: Нюансы замера потребляемого локомотивами тока  (Прочитано 5647 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ailcat

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1554
  • Репутация: +60/-3
  • Незлобный гоблин
  • Откуда: Москва
  • Имя: Алексей
Для этого нужен конденсатор, которого нет. Поэтому между импульсами ток не протекает. Якорь проворачивается только по инерции.
Физика:
Краткая выжимка из учебника физики за 7 класс: "ток на индуктивности не может измениться мгновенно".
Последствия: при снятии питания с любой индуктивности (в том числе якорной обмотки движка) - напряжение на ней резко возрастает, вплоть до нескольких раз (ограничено активным сопротивлением обмотки). Что, разумеется, может "пожечь" управляющие транзисторы. Для избежания заброса напряжения к обмотке (здесь: мотору) ставят встречно включенный диод, замыкающий обмотку саму на себя - это снимает импульс практически полностью.
Электроника:
Аналог: конденсатор является вынужденной мерой, т.к. неспособен полностью снять перенапряжение (для этого нужна очень большая емкость). Но все же он "давит" заброс напряжения в момент отключения обмоток (щетка переезжает на якорную пластину следующей обмотки) достаточно, чтобы не пожечь "аналоговые" блоки питания (обычно обеспечивает ограничение до 1,6-2 номинального напряжения).
Цифра: полевые МДП (MOS, MOSFET) транзисторы в силу технологии производства имеют в себе "паразитные" диоды, обеспечивающие протекание тока в обратном для транзистора направлении. Именно поэтому H-мост не имеет внешних диодов, защищающих транзисторы моста от пробоя.
Резюме:
Если вы питаете мотор от ШИМ-генератора - защитный диод, шунтирующий обмотку двигателя в обратной полярности - нужен (без него - ШИМ-генератор спасет только многократный "запас" по напряжению на силовом ключе).
Если вы питаете мотор от "испытательного стенда" с полноценным H-мостом или полумостом - диод нужен только для биполярных схем (хотя в сколь-нибудь современных интегральных сборках защитные диоды часто имеются - для  "защиты от дурака")
Наш паровоз в тупик летит - в овраге остановка...

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
только полярность такую, чтобы выпрямленное напряжение на нём не слить.
Это понятно. :D
В это время создаётся путь для протекания тока якоря по аналогии с обратным диодом- через один из открытых на землю транзисторов в прямом направлении, а затем через другой, только в обратном направлении ( в котором постоянно присутствует обратный диод, поэтому не важно, открыт он или нет).
Н мост - это и есть по сути выпрямление - на движке получаем импульсы одной полярности. Для каждого направдения вращения работает пара транзисторов в режиме диода. ;)

Вот упрощенная схема внутрянки SN7554410 :
 

Их схемы видно, что маломощный ВЧ сигнал (частота в этом декодере 5кГц) , модулирует источник питания VCC1, т.е на выходе имеем уже достаточно мощные импульсы. Скважность. управляет внешний контроллер.
Оконечный каскад - почти полная аналогия с оконечным каскадом из п. #54 (выпрямление и усиление по мощности)

Выходной сигнал выглядит так, т.е это низкочастотные импульсы:



Что и требовалось выяснить. ;)

Ну и на самом выходе микросхемы стоят дополнительные диоды,  которые кроме улучшения качества выпрямления еще и выполняют защитную функцию микросхемы от бросков тока, создаваемые индуктивностью обмоток при коммутации, о чем выше писали gidra и ailcat.



... и добавил:
Единственно из схемы не видно как из генератора 5кГц получается 100Гц. Но скорее всего это происходит за счет большого диапазона регулировки скважности и происходит это в микропроцессоре.

Оффлайн gidra

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 167
  • Репутация: +23/-0
  • Откуда: Пермь
Каким это образом у Вас высокочастотный сигнал (пусть даже 5 кГц) превратился в низкочастотный? Выход по частоте и форме повторяет вход, транзисторы работают в ключевом режиме (насыщения).

Обратный диод при высокой частоте выполняет более важную роль, чем защитная (хотя её тоже).
При питании низкочастотным шим ток якоря за один импульс успевает от нуля достичь номинального значения, при высокочастотном шим нет, требуется определённое количество периодов (в зависимости от скважности).
Поэтому, чтобы достичь номинального значения, за время паузы между импульсами ток должен снижаться на меньшее значение, чем вырос во время импульса. Поэтому для него нужен низкоомный путь для протекания.
Если же обратного диода нет- по окончании импульса ток будет рваться сразу до 0, и следующий импульс опять начнётся с исходного состояния, и двигатель никогда не наберёт нужный ток, чтобы развить момент для преодоления нагрузки.

... и добавил:
и кстати, н-мост выполняет функцию не выпрямления, а как раз таки наоборот- однополярный сигнал коммутирует к щеткам двигателя таким образом, чтобы получить  требуемое направления вращения.

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
Каким это образом у Вас высокочастотный сигнал (пусть даже 5 кГц) превратился в низкочастотный?
Выше я привел страницы из даташита. Каким образом они получили 100Гц из схемы не видно, 574410 - это оконечный каскад. Но выходная эпюра напряжения на двигателе именно такая.
Я думаю что 100Гц получено за счет очень большой регулировки скважности с помощью микроконтроллера и этот сигнал уже поступает на вход 574411.
Обратный диод при высокой частоте выполняет более важную роль, чем защитная (хотя её тоже).
Да, он участвует в выпрямлении сигнала))))))
н-мост выполняет функцию не выпрямления,
Именно выпрямления. Ибо якорь крутится в одну сторону, а не болтается туда сюда)))))
Вид сигнала представляет собой однополупериодные импульсы 50Гц напряжением 12В.

Оффлайн Сергеевич

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1440
  • Репутация: +135/-34
  • мӧҗҥҩ ҧрѻҫҭҩ мӥҫҭҿӄѣ Ӥ.Ҟ.Ҫ.
  • Откуда: 13 верста У.Г.Җ.Д.
  • Имя: Ҝѻӊҫҭѩңҭӥԋъ
Остается посмотреть внутреннюю схему IC2... Что там внутрях. И что на ногах 11/14, 3/6...
какие проблемы по названию микрухи легко ищется паспорт от производителя,
на ногах что выдается смотри прошивки, лежат тут,  язык С  http://model-railroad-hobbyist.com/sites/model-railroad-hobbyist.com/files/users/geoffbfiles/new-dual-multifunction-decoderv5_4.zip

засим всё тема закрыта, не интересна  для меня.

повесить на аналоге вольтметр и амперметр на выход к рельсам, ИМХО  это задачка из школьной физики.
добавить для надежности 10-15% получим нужные параметры для  декодера. 

HOe.N.Z? . .  G.Oe.HO! ПолHOля , эNка и кое-что ещё.  Люблю У.Г.Ж.Д. особенно 13 версту и вообще 1 эпоху.
https://mynickname.com/id834180
https://mynickname.com/id1361505

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
какие проблемы по названию микрухи легко ищется паспорт от производителя,
на ногах что выдается смотри прошивки, лежат тут, 
Да всё уже, я выложил даташит и вид сигнала на выходе...  Для меня лично в целом все понятно. :boyan:

Оффлайн gidra

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 167
  • Репутация: +23/-0
  • Откуда: Пермь
Над эпюрой надпись "Диаграмма выходного напряжения драйвера при работе с двухфазным шаговым двигателем".
Как бы, не наша тема. Управление им, надо думать, совершенно другое.
Входной шим сигнал, как Вы правильно заметили, вырабатывается в микроконтроллере. Там, под управлением программы встроенные блоки таймеров настраиваются на генерацию сигнала требуемой частоты и скважности. В очень широких пределах. В зависимости от требований конкретного применения.
А микросхема-выходной каскад на временные характеристики сигнала практически не влияет. Форма на входе повторяется на выходе, только с небольшими задержками на переключение.
В описании должны быть приведены характеристики по максимальной частоте работы, можете посмотреть, ради интереса. Но они явно на порядки больше 100 Гц.

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
"Диаграмма выходного напряжения драйвера при работе с двухфазным шаговым двигателем".Как бы, не наша тема.
Это не суть важно. Там для этого просто используются две ячейки микросхемы (она двухканальная) на 2 отдельные обмотки. А в нашем случае - одна обмотка (их обычно три, но в каждый момент времени - одна). Сопротивление на пост токе её как у многих двигателей - 20 Ом.
А микросхема-выходной каскад на временные характеристики сигнала практически не влияет.
Она вообще никак не влияет. Это формирователь мощных импульсов. Там вся фишка в том, что уже сформированный сигнал НЧ (маломощный) подается на ключ, который из довольно мощного источника питания формирует "толкающие" якорь импульсы. Далее они выпрямляются однополупериодно (тупо срезается нижняя полуволна) , усиливаются по мощности и подаются на движок. Движок их интегрирует немного, сглаживая как ФНЧ и превращая в "пилу", но по сути он питается импульсным низкочастотным током одной полярности.

В описании должны быть приведены характеристики по максимальной частоте работы, можете посмотреть, ради интереса. Но они явно на порядки больше 100 Гц.
Частота работы микросхемы 5кГц. И если подать на ключ эту частоту, то он её отработает.
Но максимальная частота которую почувствует двигатель с 12000об/мин  чисто механически, как я показал выше, - 400Гц. А электрически и того меньше из-за падения мощности с частотой из за интегрирования коротких импульсов и резкого возрастания сопротивления: Х=2пfL, где L - индуктивность обмотки, f-частота. Двигатель постоянного тока не работает на переменном токе высокой частоты. . Он работает либо на постоянном токе, либо на импульсном низкой частоты.
В схеме приведенной в п.#54,  и очень наглядно поясняющей принцип питания двигателя пост. ток от ШИМ частота тоже 100Гц (средняя, она там меняется от 50 до 150)

Оффлайн Gematogen

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6924
  • Репутация: +252/-1
  • Имя: Михаил
и таки, глаз видит пульсации до 50-70 Гц, не зря же кинескопные ТВ пытались сделать 100-150 Гц
А вообще, глаз способен фиксировать мерцания около 60Гц, поэтому частоту мониторов стараются сейчас делать 75, 100 и выше Гц (для ЭЛТ и ОЛЕД).
Позволю себе заметить, что "глаз видит" и "человек видит" - не одно и то же.
Между ними находится мозг.
Да, он воспринимает пульсации как раздражитель, но сознательно обрабатывает движущееся изображение с частотой 10 - 20 Гц.

PS Если вы утверждаете, что вы видите смену изображения на более высокой частоте, то вы должны были в советское время иметь возможность смотреть телевизор и фильмы в кинотеатре как дискретный набор изображений.
Напомню, всё началось с возможности видеть рывки паровоза вызванные неравномерностью вращения двигателя.

... и добавил:
трех обмоточном якоре (2 переключения)
Это как?
Михаил, DCC

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
Позволю себе заметить, что "глаз видит" и "человек видит" - не одно и то же.Между ними находится мозг.
Да, согласен. Надо рассматривать систему "глаз-мозг". Речь о интуитивной регистрации, конечно, на уровне комфорт/дискомфорт/
вы должны были в советское время иметь возможность смотреть телевизор и фильмы в кинотеатре как дискретный набор изображений
При рассмотрении испытательной ч/б таблицы №049 на ЭЛТ-телевизорах довольно отчетливо заметно дрожание по вертикали с частотой 50Гц. На реальном динамическом изображении этого просто не заметно.
На некоторых фрагментах кинохроники со статичными объектами дрожание с частотой 16кадров/c тоже отчетливо видно. То же самое было видно и при любительской киносъемке 16-24кадра/c. Я еще успел поснимать в формате 2х8мм. ;)
Это как?
Имеется в виду что из трех контактов коллектора в любой момент задействовано два (первая и вторая обмотка, потом вторая и третья, потом третья и первая)

Оффлайн Gematogen

  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 6924
  • Репутация: +252/-1
  • Имя: Михаил
При рассмотрении испытательной ч/б таблицы №049 на ЭЛТ-телевизорах довольно отчетливо заметно дрожание по вертикали с частотой 50Гц. На реальном динамическом изображении этого просто не заметно.
На некоторых фрагментах кинохроники со статичными объектами дрожание с частотой 16кадров/c тоже отчетливо видно. То же самое было видно и при любительской киносъемке 16-24кадра/c. Я еще успел поснимать в формате 2х8мм.
Это скорее связано с нестабильностью кадровой развёртки или погрешностями в механическом тракте протяжки плёнки.
И речь шла не о дискомфорте при взгляде на паровоз, а о заметных рывках. ;)
Имеется в виду что из трех контактов коллектора в любой момент задействовано два (первая и вторая обмотка, потом вторая и третья, потом третья и первая)
Ну да. Но переключений-то за оборот сколько?
Михаил, DCC

Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
И речь шла не о дискомфорте при взгляде на паровоз, а о заметных рывках.

В случае таблицы, переход на 100Гц развертку в поздних ЭЛТ был связан именно с эфектом регистрации дрожаний системой "глаз-мозг". На уровне дискомфорта. Заметность нестабильности частоты развертки в несколько процентов одинаково заметна и на 100Гц ЭЛТ...Даже на 100Гц больше...

В случае с паровозом - это именно микрорывки и связаны они с дискретностью проворота якоря в самом начале движения (или перед остановкой), обусловленного трением и "кривыми" шестеренками. Заметно визуально, без всяких киносъемочных обтюраторов.

Ну да. Но переключений-то за оборот сколько?
Три, уговорили. 600Гц - максимум. :D

Оффлайн gidra

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 167
  • Репутация: +23/-0
  • Откуда: Пермь
в нашем случае - одна обмотка (их обычно три, но в каждый момент времени - одна)
........
 Далее они выпрямляются однополупериодно (тупо срезается нижняя полуволна) , усиливаются по мощности и подаются на движок. Движок их интегрирует немного, сглаживая как ФНЧ и превращая в "пилу".
........
Двигатель постоянного тока не работает на переменном токе высокой частоты.
Вот удивительный, Олег, Вы всё таки человек... Никакими убеждениями, даже очевидными вещами, Вас не сдвинуть из колеи Ваших, далеко не всегда верных, убеждений, ни на миллиметр – Вам что в лоб, что об стенку. Своими догмами Вы легко превращаете чёрное в белое, правда, только в Вашей голове...
Шаговый двигатель это совсем не ДПТ. Принцип его работы- перемещение дискретными шагами. У него нет коллектора, и обмотки у него на статоре. Если напряжение, коммутируемое на него не превышает номинал, то никакого смысла в шим модуляции при запитывании группы обмоток нет  в принципе. Подали импульс (конечно же, немалой длины-надо же нагрузку преодолеть)– ротор на шаг переместился. Кроме того, в общем случае, закон его перемещений во времени модет быть вообще произвольным (управляли когда нибудь микровертолётом? Видели, как сервоприводы автомата перекоса двигаются?), так что давайте аналогию с дпт не будем проводить.

По поводу количества обмоток дпт– вообще то в каждый момент времени так или иначе задействованы все обмотки. Единственное, в то время, пока щётка перемыкает пару коллекторных пластин, одна обмотка оказывается закороченной, за это время ток в ней меняет направление на противоположное... Ну это так, к слову.

...На Н-мост в декодере подаётся напряжение одной полярности– какую полуволну Вы хотите отсекать, да ещё и тупо?

...Никто и не утверждает, что дпт может питаться импульсами тока высокой частоты. Он может питаться импульсами напряжения высокой частоты. При этом форма тока, а если точнее, её огибающая, действительно, представляет собой пилу,  причём высота "забора" под этой пилой от начала разгона некоторое время увеличивается с 0 до значения, соответсвтующего номинальному значению при данном моменте сопротивления и колеблется вокруг этого уровня ( это если нет процедуры измерения противо-эдс). А вот в случае низкой часоты питания, когда двигатель работает в зоне прерывистых токов форма тока, в первом приближении, будет представлять из себя трапеции с перерывами между ними, а если есть путь для протекания тока, то в перерывах ещё и в обратную сторону потечёт.

Ну и по поводу Ваших практических доказательств... Кому и что Вы доказали? С обратным диодом Вы ведь эксперимент не провели? А если учесть, что, как Вы писали, пробовали на частотах от 40 кГц до 0, а движок не работал во всём диапазоне, я правильно понял? То что тогда тут вообще говорить- если Ваш генератор двигатель никак не крутит, какие тут доказательства можно строить, так ведь можно сказать, что двигатель вообще электричеством не провернуть, только кривым :)




Оффлайн VeschiiOleg

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 602
  • Репутация: +20/-0
Принцип его работы- перемещение дискретными шагами.
Коллекторный работает так же (по физике работы).
От роторного (бесколлекторного) двигателя отличается просто конструктивно числом толкающих электромагнитов. Обычно их там много, чтобы обеспечить малую детонацию. Шаговый двигатель - это следующий частный случай.

то никакого смысла в шим модуляции при запитывании группы обмоток нет  в принципе.
Схема предназначена для управления коллекторными двигателями. А смысл ШИМ, я уже писал выше - потому что мы не можем управлять двигателем напрямую, нам нужно раздельное управление локомотивами на макете, для этого нужно иметь все необходимое на борту локомотива.
вообще то в каждый момент времени так или иначе задействованы все обмотки.
Нет. Они коммутируются. Одна включается, другая выключается (закорачивается). Дискретный принцип.
Не путайте с принципом работы асинхронного двигателя переменного тока.

.Никто и не утверждает, что дпт может питаться импульсами тока высокой частоты. Он может питаться импульсами напряжения высокой частоты.
Ток связан с напряжением. Одно без другого не существует. Поэтому процитированная фраза смысла не имеет.  :D
Но если хотите быть корректным - то "толкают" мотор именно импульсы тока.

...На Н-мост в декодере подаётся напряжение одной полярности– какую полуволну Вы хотите отсекать, да ещё и тупо?
Даже если Вы подадите неполярное напряжение оно будет однополярным. А в рассматриваемом декодере это происходит в силовом модуле. 
С обратным диодом Вы ведь эксперимент не провели?
Я Вам ответил сразу, что диод я поставил, чтобы двигатель не пытался "трепыхаться" в обе стороны, но причина неудачи эксперимента была в том, что генератор радиотехнический, маломощный, (выходное сопротивление равно 5Ом) и не потянул 20 Омные обмотки на НЧ. На ВЧ двигатель не чувствует импульсов, это интегратор или ФНЧ (как Вам понятнее), он заваливает высокие частоты после нескольких сотен Гц.
А эксперимент с БП (нулевое выходное сопротивление), позволяющим менять скважность в диапазоне 50-100Гц у меня прошел успешно. Все работает. Далее я привел простую схему, которая наглядно позволяет показать принцип работы ШИМ для управления двигателем.   
так ведь можно сказать, что двигатель вообще электричеством не провернуть, только кривым 
Вы невнимательно читаете. Я выше тоже написал каким именно напряжением проворачивается двигатель. Даже выделил жирным шрифтом.

Своими догмами
Вообще то я все доказываю с картинками и формулами. ;)

Изучив схему декодера по даташиту я сейчас уже могу нарисовать эпюру поступающего сигнала на входе микросхемы SM754411 для невращающегося двигателя и для вращающегося. Вы это можете сделать и выложить сюда?

Оффлайн gidra

  • Постоялец
  • ***
  • Сообщений: 167
  • Репутация: +23/-0
  • Откуда: Пермь
Принцип его работы- перемещение дискретными шагами.
Коллекторный работает так же (по физике работы).
то никакого смысла в шим модуляции при запитывании группы обмоток нет  в принципе.
Схема предназначена для управления коллекторными двигателями
вообще то в каждый момент времени так или иначе задействованы все обмотки.
Нет. Они коммутируются. Одна включается, другая выключается (закорачивается). Дискретный принцип.
Не путайте с принципом работы асинхронного двигателя переменного тока.

.Никто и не утверждает, что дпт может питаться импульсами тока высокой частоты. Он может питаться импульсами напряжения высокой частоты.
Ток связан с напряжением. Одно без другого не существует. Поэтому процитированная фраза смысла не имеет.  :D
Но если хотите быть корректным - то "толкают" мотор именно импульсы тока.

...На Н-мост в декодере подаётся напряжение одной полярности– какую полуволну Вы хотите отсекать, да ещё и тупо?
Даже если Вы подадите неполярное напряжение оно будет однополярным. А в рассматриваемом декодере это происходит в силовом модуле. 

Принцип работы коллекторного двигателя совсем не как у шагового. И давайте уже коллекторными ограничимся.
И к сведению, у хоть сколь нибудь больших промышленных дпт, я так полагаю, и у локомотивных тоже, полюсов с обмотками возбуждения, а так же и обмоток (только правильней говорить "секций обмоток") якоря с коллекторными пластиними бывает не один десяток. Так что это, как раз, не отличительная особенность одного типа двигателей от другого.

Для каких двигателей предназначена схема это зависит от того какой двигатель и как подключен, плюс соответствующее программное обеспечение. И я говорил не про схему, а про эпюру с подписью " для шагового двигателя". Вашу мысль про то для чего шим, я понял. И дело не в этом. Я написал, что, в отличие от дпт, для шагового двигателя, который работает дискретными шагами, нет нужды регулировать уровень напряжения, а потому, в этом случае шим не нужна.

Про обмотки- нет, с асинхронником не путаю. У 3-полюсного дпт в любой момент времени работают как минимум две обмотки, и даже когда третья перемкнута щёткой, и то, в это время в ней протекает ток, которвй вносит свою толику в образование момента двигателя. Соотвественно, у пятиполюсника- не менее четырёх обмоток запитано–попарно последовательно, а сами пары в параллель.

Ток, конечно связан с напряжением, только формы и фазы у них могут быть совсем разные. Вы это прекрасно, я надеюсь, знаете.. Тогда где Вы тут бессмыслицу видите?

Вот фраза "якорь толкают импульсы тока" действительно бессмыслена. Хотя бы потому, что ток импульсно в индуктивной нагруке не меняется. Ещё один пример бессмысленности ваша фраза про неполярное однополярное напряжение и то что за ним следует.

Про невнимательность, вот тут Вы бы совсем молчали... Сколько раз я вам уже писал про обратный диод и как его подсоединять –  а Вы всё своим выпрямительным диодом размахиваете.. Да, если у Вас переменка  ( неважно какой формы) выпрямлять, разумеется надо... Но обратный диод это другой (дополнительный), выполняющий другую функцию.
А то, какие выводы Вы сделали на основании двух проведённых экспериментов, ну это уж, совсем, извините– логика в них, мягко говоря, слабо прослеживается. И вывод, что дпт электрической энергией вообще нельзя раскрутить вот ничуть не хуже ваших выводов..

Что до формул– а какой в них смысл, если Вы не применить их правильно не можете, ни физического смысла за буковками не видите?
Вот Вы привели формулу индуктивного сопротивления... Эта формула, вообще то писана для гармонического переменного сигнала, ну или для гармонической составляющей сигнала с постоянной составляющей...
Но даже, фиг с ним, пусть бы оно подходило для прямоугольников, не велика беда, дак вывод Вы всё равно получили в корне неверный. Вы говорите- с ростом частоты ток будет уменьшаться? А я говорю, коль скоро мы говорим о питании двигателя однополярным напряжением– скорость нарастания (в общем случае, изменения) тока будет уменьшаться. Т.е. время, за которое он нарастёт от нуля до номинала. И увеличивать частоту можно до тех пор, пока динамика двигателя остаётся приемлимой.

Как надо подавать напряжения на Н-мост я вам писал, там вообще никакой премудрости нет. И даже путь для протекания тока якоря во время паузы автоматически образуется. Смысл картинки рисовать?