История разработки ЧС2

[ailcat]

Сначала одна диагональ моста работает потом вторая. Толкая якорь в одну и ту же сторону.

Чо?

P.S.
Поделитесь грибами, которые вы курите, а?

[VeschiiOleg]

Чо?

Ой пардон!   Это означает, что в схеме, приведенной в той теме про декодер,  одна пара транзисторов, стоящих по диагонали, скажем Т5-Т6, толкает якорь в одну сторону (движение лока вперед), вторая пара Т2-Т3 в другую сторону (движение назад).

Грибы белые люблю.

[VSergN]

Набрался терпения и прочёл тему "от корки до корки". 
Благодарю коллег за подробную информацию о работе ТЭДов в реальных электровозах.
В результате уяснил для себя давно "забавлявший" меня вопрос, почему "буржуи" избрали для своей "переменки" частоту 16 Гц, а не промышленные 50 Гц. Спасибо!


Главный спор, как я понял, возник из-за того, что Олег (VeschiiOleg) настаивает, что:

Про  40 кГц ... работать движку на таких частотах,

Повторюсь еще раз. Двигатель пост тока не работает на таких частотах.

Но позвольте! Если говорить о Nаших моделях, то питание двигателя пост. тока переменкой здесь не причём!
На двигатель от декодера (или от БП с ШИМ) подаётся импульсное напряжение, имеющее постоянную составляющую. ШИМ-напряжение имеет такой параметр, как частота, но это вовсе НЕ делает его переменным. Наличие Герц и КилоГерц не должно трактоваться, как питание переменкой. Питание переменкой (БЕЗ постоянной составляющей) - это из "другой оперы".

Понимание физики процессов, КМК, можно значительно упростить, если  представить декодер или БП с ШИМ, как "чёрный ящик", выдающий импульсное напряжение, а двигатель - как интегрирующую цепь (индуктивность). В результате получаем "на выходе" проинтегрированные (сглаженные) импульсы магнитного поля, вращающего ротор двигателя. Форма этих импульсов будет зависеть (в первую очередь) от соотношения индуктивности обмоток двигателя и частоты следования импульсов. Соответственно, чем выше частота следования импульсов, тем больше будет эффект "сглаживания". А в принципе, питание от ШИМа мало отличается от случая питания нефильтрованным выпрямленным напряжением.

[Gematogen]

В результате получаем "на выходе" проинтегрированные (сглаженные) импульсы магнитного поля, вращающего ротор двигателя.

Ох, зря ты так...
Кажись, новый круг запустил...

[ailcat]

В результате уяснил для себя давно "забавлявший" меня вопрос, почему "буржуи" избрали для своей "переменки" частоту 16 Гц, а не промышленные 50 Гц.

А можно о выделенном чуть подробнее?

[VeschiiOleg]

На двигатель от декодера (или от БП с ШИМ) подаётся импульсное напряжение, имеющее постоянную составляющую. ШИМ-напряжение имеет такой параметр, как частота, но это вовсе НЕ делает его переменным. Наличие Герц и КилоГерц не должно трактоваться, как питание переменкой. Питание переменкой (БЕЗ постоянной составляющей) - это из "другой оперы".

Вот поэтому я и попросил нарисовать эпюру напряжения на зажимах двигателя.  Потому что если говорить чисто о ШИМ, - то это именно переменное напряжение прямоугольной формы. И даже если мы имеем однополярное напряжение, то на частоте 40кГц мощности импульса не хватит для раскручивания коллекторного двигателя. Двигатель, работая как ФНЧ, просто срежет эту частоту в ноль.
Поэтому выпрямление (выделение постоянной составляющей) в той или иной форме должно быть. И в итоге двигатель вращается импульсным напряжением низкой частоты или вообще постоянкой.
Я приводил скриншот формы импульса из даташита ШИМ-декодера – там импульсы переменной длительности (частота 100Гц).  Такие же импульсы мы имеем на выходе БП с ШИМ схему которого я тоже приводил.

[VSergN]

Ох, зря ты так...

Столько "копей сломано", столько информации приведено... Жалко бросать на полпути! Неплохо бы хоть как-то подытожить, дабы форумчане, для которых схемы и эпюры - "тёмный лес",  прочтя тему, вынесли для себя что-то полезное, НЕ вдаваясь в "дебри".
КМК, упрощение представления процессов позволит объяснить принципы "на пальцах", не вдаваясь глубоко в нюансы. 

А можно о выделенном чуть подробнее?

Извольте!
О преимуществах "переменки" высокого напряжения (15 или 25 кВ) перед "постоянкой" 1,5 или 3 кВ, думаю, упоминать не стОит?
На "заре" электровозостроения, как я понял, главной проблемой был тот факт, что коллекторные двигатели "любят" постоянный ток. Выпрямлять переменный ток необходимой силы (непосредственно на электровозе) тогда было попросту нЕчем. "Переменка" частотой 16 Гц оказалась более-менее приемлемой для непосредственной подачи на двигатели, что мы и видим на схемах "буржуйских" электровозов.
ЕМНИП, степень влияния активной нагрузки (коей являются обмотки двигателя) пропорциональна квадрату частоты переменного тока. Стало быть, при 50 Герцах условия работы двигателя будут, фигурально выражаясь, "хуже" на порядок (!), чем при 16 Гц. Что делает неприемлемым непосредственное питание ТЭДов переменкой 50Гц.
Это ИМХО. Если заблуждаюсь - принимаю аргументы. 

Кажись, новый круг запустил...

  Похоже, так и есть:

...Поэтому выпрямление (выделение постоянной составляющей) в той или иной форме должно быть.

Декодер выдаёт на двигатель импульсы однополярного напряжения. В каждый момент времени его значение либо "0", либо "максимум". Никакого перехода через "ноль" (как в переменке) нет! Зачем выпрямлять выпрямленное?

И даже если мы имеем однополярное напряжение, то на частоте 40кГц мощности импульса не хватит для раскручивания коллекторного двигателя.

А на практике это работает...

Ну а доказывать сложными выкладками, что двигатель модели НЕ работает от переменки, вовсе нет смысла. Наверно здесь уже каждый знает, что будет, если поставить аналоговый лок на рельсы, запитанные от цифровой командной станции (читай, от переменки). Лампы горят, мотор "жужжит", греется, но лок никуда не едет. Никакой "высшей математики" не требуется.

Потому что если говорить чисто о ШИМ, - то это именно переменное напряжение прямоугольной формы.

Думаю, не стОит "растекаться мыслью по древу". Наверно всё-таки, нас здесь интересует не теория ШИМ вообще, а конкретное применение этого метода в моделях.

[VeschiiOleg]

Декодер выдаёт на двигатель импульсы однополярного напряжения. В каждый момент времени его значение либо "0", либо "максимум". Никакого перехода через "ноль" (как в переменке) нет! Зачем выпрямлять выпрямленное?

Декодер выдает на двигатель импульсы однополярного напряжения низкой частоты. Для этого сначала надо переменное напряжение "привязать к земле", затем из ВЧ-сигнала выделить постоянную составляющую пропорциональную изменению частоты (или скважности) сигнала. Т.е две ступени обработки. "Выпрямление выпрямленного" это есть выделение низкочастотного сигнала (т.е того который подается на зажимы двигателя) из высокочастотного, но уже однополярного, привязанного к земле..
Аналогией является выделение полезного сигнала (огибающей звука) из ЧМ-сигнала УКВ. Только в нашем случае вместо звука получается низкочастотный импульсный сигнал.

А на практике это работает...

Не работает. На практике на зажимах двигателя - низкочастотный импульсный сигнал, похожий на тот, что мы имеем при питании от однополупериодного БП.
Вот здесь Вы очень правильно написали:

А в принципе, питание от ШИМа мало отличается от случая питания нефильтрованным выпрямленным напряжением.

Надо только добавить, что низкочастотным выпрямленным. 50-100Гц.

а конкретное применение этого метода в моделях.

Ну, так это мы и выяснили в соответствующей теме на основании схем из даташита. Вопросов нет.

Если они остались, я могу нарисовать осциллограммы напряжений, как формируется управляющий сигнал.

[VSergN]

Декодер выдает на двигатель импульсы однополярного напряжения низкой частоты.

Для этого сначала надо переменное напряжение "привязать к земле", затем из ВЧ-сигнала выделить постоянную составляющую пропорциональную изменению частоты (или скважности) сигнала...

Аналогией является выделение полезного сигнала (огибающей звука) из ЧМ-сигнала УКВ.

Олег! Вот тут Вы полностью заблуждаетесь! (Без обид!  )
Пытаться понять работу декодера исключительно мерками аналоговой схемотехники - бесполезно!
"Интеллектуальное" цифровое устройство (коим является декодер DCC) неверно рассматривать, как некий "преобразователь входного сигнала в выходной".

В УКВ-ЧМ исходный полезный сигнал формируется в передатчике. Затем этот сигнал путём многократного преобразования подводится к громкоговорителю.
При цифровом управлении "сигнал", подаваемый на двигатель НЕ формируется командной станцией (КС) и, соответственно, НЕ передаётся никаким способом через рельсы. Он генерируется непосредственно программой декодера в соответствии с полученной от КС командой (например, "двигаться со скоростью 34"). От этого будет зависеть скважность импульсов, подаваемых на двигатель. Частота следования этих импульсов определяется индивидуальной настройкой, хранящейся в памяти декодера и она постоянна.

На пути, питаемом от одной цифровой КС, может одновременно двигаться несколько локомотивов, каждый со своим декодером. При этом каждый декодер выдаёт своё импульсное напряжение на свой двигатель в соответствии с индивидуальными настройками каждого из декодеров и принятыми командами, задающими скорость индивидуально для каждого лока. Настройки декодеров могут различаться и тогда частоты, подаваемые на двигатели разных локов также будут различаться. КС, питающая рельсы, "знать не знает", каким током или частотой непосредственно питается двигатель каждого из локов.

Из "входного сигнала" (т.е. с рельсов) декодер берёт: во-первых питание для себя и своих нагрузок, во-вторых закодированные команды управления ("стоп", "реверс", "двигаться с такой-то скоростью" и пр.), распознаваемые опять же программным путём. Всё остальное, что декодер выдаёт на свои выходы, он генерирует самостоятельно!

На практике на зажимах двигателя - низкочастотный импульсный сигнал, похожий на тот что мы имеем при питании от однополупериодного БП.

Верно! Если декодер настроен "по умолчанию", то он выдаёт на двигатель "стандартную" низкую частоту (на слух - похоже на 100 Гц), при которой гарантированно работают большинство двигателей. Если изменить настройку, то будет другая частота.

[VeschiiOleg]

От этого будет зависеть скважность импульсов, подаваемых на двигатель. Частота следования этих импульсов определяется индивидуальной настройкой, хранящейся в памяти декодера и она постоянна.

Все верно.

Из "входного сигнала" (т.е. с рельсов) декодер берёт: во-первых питание для себя и своих нагрузок, во-вторых закодированные команды управления ("стоп", "реверс", "двигаться с такой-то скоростью" и пр.), распознаваемые опять же программным путём. Всё остальное, что декодер выдаёт на свои выходы, он генерирует самостоятельно!

Тоже верно. С этим разногласий нет.  Выделение пост. составляющей происходит тоже на борту локомотива. Про передачу ШИМ через рельсы в декодере я ничего не говорил.
Хотя вполне можно передать и ШИМ через рельсы с помощью БП (я приводил схему) и описал как все работает. Сам двигатель в модели не знает с чем ему придется работать: с ШИМ на борту лока, с ШИМ от БП, или от пост. тока через рельсы (чистый аналог).

В чем заблуждение?

Эх, чувствую придется таки рисовать картинки...

[VSergN]

Тоже верно. С этим разногласий нет.

ЗдОрово!

В чем заблуждение?

Выходит, всего лишь в следующем:

Аналогией является выделение полезного сигнала (огибающей звука) из ЧМ-сигнала УКВ.

Не вижу аналогии между передачей сигнала (по эфиру) и генерацией "на месте". 

[VeschiiOleg]

Не вижу аналогии между передачей сигнала (по эфиру) и генерацией "на месте". 

В видеомагнитофоне запись видео и звука на ленту осуществляется с помощью ЧМ-сигнала без передачи его по эфиру. Все генерируется на борту магнитофона и там же детектируется при воспроизведении.
Я виду речь о процессе выделения постоянной составляющей из модулированного сигнала. Они одинаковы. 
Только в случае звукового оборудования выделенный НЧ-сигнал идет на динамик, у нас - на двигатель.

[VSergN]

Я виду речь о процессе выделения постоянной составляющей из модулированного сигнала.

У Nас, т.е. в DCC-локомотивах, имеет место быть тупая генерация сигнала с заданными параметрами! Какой "процесс выделения"? Какой постоянной составляющей? Из какого модулированного сигнала? Это Вы о чём? 

... и добавил:

В видеомагнитофоне запись видео и звука на ленту осуществляется с помощью ЧМ-сигнала без передачи его по эфиру. Все генерируется на борту магнитофона и там же детектируется при воспроизведении.

Повторяю: не путайте аналоговые технологии с цифровыми!

[Lem]

Да-сс.. Я чувствую себя чужим на этом празднике жизни   

[VeschiiOleg]

У Nас, т.е. в DCC-локомотивах, имеет место быть тупая генерация сигнала с заданными параметрами! Какой "процесс выделения"?

Не совсем тупая, у нас ШИМ! См. схему в теме. А ШИМ - это широтно-импульсная модуляция, которую надо выделять.

не путайте аналоговые технологии с цифровыми!

Цифровые технологии заканчиваются на этапе команд управления. Цифровой там код. А исполнительное устройство согласно схеме из даташита - уже аналоговое. Движок у нас то аналоговый.