Свет в модель. Принципы и решения

[Gematogen]

Двигатель постоянного тока наиболее комфортно и стабильно, как раз таки, работает при питании именно постоянным напряжением

Это если напряжение номинальное.
Теперь начинаем снижать скорость.
И вот вам вопрос: как будет лучше работать мотор: при снижении напряжения на 80% или при питании импульсным номинальным напряжением со скважностью 20%?
Если ответ не очевиден, то снизьте напряжение до 10% и сравните со скважностью 10%.

Иными словами - как при питании постоянным стабильным напряжением достигнуть скорости локомотива при которой от проходит от шпалы до шпалы за 5 - 7 секунд?

[Sid1044]

ШИМ и двигатели постоянного тока любят друг друга (антинаучно).

[Сергеевич]

у вас мерцают?

думается , что старопикошный мотор хорошо работает, как генератор импульсных помех, так что новым слаботочным и низковольным светодиодам, вполне хватает для моргания.  Даже в некоторых новых моделях такое происходит.  Выход ставить либо "дубовые" светодиоды 10-20 летней давности на большое напряжение и ток либо делать фильтр.

ЗЫ в инете полно видео:  просто два светика, без внешнего питания, подключены анод к аноду, катод к катоду
на один светят мощным фонариком, второй светится!  токи очень малы.

Мягко говоря, сильно антинаучное утверждение

сигналы управления (в том числе и питающие моторы) формируются с помощью нескольких типов модуляции и/или  их комбинации: фазовая модуляция (ФМ ), амплитудная (АМ) и частотная модуляция (ЧМ).  И часто используют для моторов разновидность:  широтно - импульсная модуляция (ШИМ).
 VeschiiOleg  пытался применить упрощённый вариант амплитудной модуляции.

уж тем более импульсное питание, которое для него вообще стрессовая ситуация...и никаких "толкающих импульсов" ему нафиг не нужно..

сильно ошибаетесь Алексей,  вспомните курс школьной физики. 
В моделях локомотивов почти всегда используются коллекторные двигатели и ротором с 3, 5 и 7 обмотками, на которых с помощью ламелей  на коллекторе, формируются импульсы нужной длительности и полярности. Так что это очень даже штатный режим работы.
Другой вопрос, что формировать электроникой  импульсы на входе мотора с необходимыми параметрами, сообразно необходимым оборотам, достаточно нетривиальная задача,  проще просто подавать выпрямленное постоянное напряжение (с разной "амплитудой"   элементарно подключили батарейку),  мотор типа сам отрегулируется по оборотам.
В общем то это работает нормально на напряжениях больше половины от номинального.  Но как уже сказали с уменьшением напряжения, мощность мотора падает нелинейно и на минимальных напряжениях мотор работает нестабильно, плюс внешние проблемы типа слоя пыли на рельсах, которую не может пробить низкое напряжение. 
С помощью ШИМ, можно исправить эту ситуацию давая на мотор, вместо минимального постоянного напряжения, дозированные импульсы с большой амплитудой,  мощность электропитания, в среднем та же самая и обороты минимальные, но работает стабильнее.

выпрямленные 50 Гц вряд ли можно называть импульсным питанием.

смотря, какая степень выпрямления, если просто обрезка диодом или диодным мостом, то вполне ощутимая  пульсация.

ШИМ и двигатели постоянного тока любят друг друга (антинаучно).

не всегда к сожалению. если нет нормальной синхронизации импульсов, мотор может перегреваться.
А безколлекторные типа фаульхабер вообще не любят импульсы. они иногда попадаются в дорогих моделях.

[gidra]

И вот вам вопрос: как будет лучше работать мотор: при снижении напряжения на 80% или при питании импульсным номинальным напряжением со скважностью 20%?
Если ответ не очевиден, то снизьте напряжение до 10% и сравните со скважностью 10%.

Иными словами - как при питании постоянным стабильным напряжением достигнуть скорости локомотива при которой от проходит от шпалы до шпалы за 5 - 7 секунд?

Лучше при 20% DC чем при 20 % ШИМ. Причём, при каких то периодах ШИМ результат визуально не будет отличаться, а при каких то весьма значительно.
По второму вопросу: ну и как же?

[Сергеевич]

как будет лучше работать мотор: при снижении напряжения на 80% или при питании импульсным номинальным напряжением со скважностью 20%?
Если ответ не очевиден,

а ответ действительно не очевиден, т.к. не хватает важных параметров:  частота дискретизации ШИМ и реальные обороты мотора при этих условиях.

 

[gidra]

сильно ошибаетесь Алексей,  вспомните курс школьной физики. 
В моделях локомотивов почти всегда используются коллекторные двигатели и ротором с 3, 5 и 7 обмотками, на которых с помощью ламелей  на коллекторе, формируются импульсы нужной длительности и полярности. Так что это очень даже штатный режим работы.
Другой вопрос, что формировать электроникой  импульсы на входе мотора с необходимыми параметрами, сообразно необходимым оборотам, достаточно нетривиальная задача,  проще просто подавать выпрямленное постоянное напряжение (с разной "амплитудой"   элементарно подключили батарейку),  мотор типа сам отрегулируется по оборотам.
В общем то это работает нормально на напряжениях больше половины от номинального.  Но как уже сказали с уменьшением напряжения, мощность мотора падает нелинейно и на минимальных напряжениях мотор работает нестабильно, плюс внешние проблемы типа слоя пыли на рельсах, которую не может пробить низкое напряжение. 
С помощью ШИМ, можно исправить эту ситуацию давая на мотор, вместо минимального постоянного напряжения, дозированные импульсы с большой амплитудой,  мощность электропитания, в среднем та же самая и обороты минимальные, но работает стабильнее.

Я могу даже вспомнить курс электрических машин.. Я вполне знаком с устройством дпт, и, конечно, если формировать внешнее напряжение с периодами, синхронными с прохождением точек естественной коммутации, то всё будет замечательно. только мы же говорили о пульсациях с периодом не связанным с частотой вращения двигателя, а "синхронный" случай не рассматриваем, ибо замучаетесь такое напряжение формировать... Да собственно, и не зачем. А коммутацию напряжения к нужным обмоткам, как Вы правильно заметили, выполняет коллектор..

По поводу плохого токосъёма с загрязнённых/окисленных рельс, наверно, импульсы большей амплитуды лучше пробивают возникающий диэлектрик, но мы в данном случае рассматриваем работу двигателя, а не проблемы токосъёма.

Про нелинейное падение мощности ниже 50 % от номинального напряжения это для меня что то новенькое.... Можете пояснить?

И ещё, многие свято считают, что уверенно ползти на сверхмалых оборотах модели локомотива позволяет исключительно применение ШИМ.... А я думаю, что дело тут в реализации алгоритма "компенсации изменения нагрузки" , т.е. введение обратной связи по изменению величины противоЭДС, генерируемой двигателем, которое отражает изменение скорости вращения двигателя, данный алгоритм особенно важен на малых скоростях, когда изменение нагрузки особенно чувствительны и могут привести к тому, что двигатель просто не сможет увеличение нагрузки преодолеть . Отключите алгоритм компенсации и посмотрите, что получится...
Гораздо лучше результат будет, если в систему ввести датчик оборотов, и по его сигналу корректировать величину питающего напряжения (но не импульсного, а непрерывного).. Другое дело, что стоимость, сложность и габариты такой системы будут несказанно выше.

...Пульсации выпрямленного напряжения, конечно же есть, я бы просто не стал бы употреблять в их отношении понятие "импульное", (в той мере, какими являются импульсы при ШИ-модуляции).

[4887]

...как будет лучше работать мотор: при снижении напряжения на 80% или при питании импульсным номинальным напряжением со скважностью 20%?

Это даже котам понятно и ответ более чем очевиден! Именно на таком принципе и работают ВСЕ системы BEMF: подача импульса - измерение обратной ЭДС - коррекция импульса.

[gidra]

В вопросе значится ШИМ , а не BEMF

[smola.pp.ua (Евгений)]

озадачился и я освещением вагонов светодиодами. Накупил кучу рассыпухи, текстолит фольгированый и поймал затык.
-затык первый, не могу понять ЛМ317 делать как стабилизатор тока или как стабилизатор напряжения, задумка в том, что бы стабилизатор был на "отдельной" плате а уже к ней шли на выбор платы с разным кол-вом светодиодов
- второй первый - нужен человек который может спроектировать в Спринте или какой другой программе вот такую вот схемку

[gidra]

стабилизатор напряжения. Вы же разное количество светодиодов хотите подключать. Соответственно,  если делать стабилизатор тока, не изменяя его уставки придётся разные резисторы к диодам цеплять в зависимости от их количества, чтобы суммарный ток равнялся уставке. А при ст. напряжения резисторы будут одинаковыми независимо от количества светодиодов.

[smola.pp.ua (Евгений)]

стабилизатор напряжения. Вы же разное количество светодиодов хотите подключать. Соответственно,  если делать стабилизатор тока, не изменяя его уставки придётся разные резисторы к диодам цеплять в зависимости от их количества, чтобы суммарный ток равнялся уставке. А при ст. напряжения резисторы будут одинаковыми независимо от количества светодиодов.

А напряжение регулировать резистором к каждому сетику?

А вот что за схема подключения?

[smola.pp.ua (Евгений)]

А что позволяет вот такая схема?

[VeschiiOleg]

Двигатель постоянного тока наиболее комфортно и стабильно, как раз таки, работает при питании именно постоянным напряжением,

Нет. Это не так.
Двигатель пост тока на малых оборотах лучше всего работает от импульсного напряжения одной полярности (той, в сторону которой надо крутить якорь). Они "четче" толкают якорь (это если так совсем примитивно), "контроль дороги" лучше. Напряжение трогания ниже. На больших оборотах - да напряжение может быть чистым. Самый лучший способ питания - от одноролупериодного выпрямителя при трогании и переход на двухполупериодное после разгона. Это для аналога.

Ну или ШИМ-метод (если в цифре)

ставил уже на многих локах, не заметим ничего.

Вы наверное после резистора ставили. Если поставить скажем 4700мкф впараллель, питание будет чистым даже для питания радиоприемника, но лок перестанет нормально трогаться.

[Sandro]

VeschiiOleg,  Не, я ставлю, по совету товарищей, я то сам полный дуб в электронике, ставлю парпллельно, прямо к движку. Мерцание действительно пропадает. Но если двигатель старый и издаёт некий "скрип" при движении, то мерцание остается, хотя и становится сильно слабее. Но теперь, благодаря Сережиным лампочкам, я думаю проблемы с впаиванием диодов и с мерцанием останутся в прошлом.

[Gematogen]

Лучше при 20% DC чем при 20 % ШИМ.

При номиналке 12В 20%=2,4В. Большинство локов просто останется стоять при таком напряжении.

при каких то периодах ШИМ результат визуально не будет отличаться, а при каких то весьма значительно.

При высокой частоте ШИМ результат, как правило, отличается в лучшую сторону.

По второму вопросу: ну и как же?

Ответ: на постоянке - никак.

а ответ действительно не очевиден, т.к. не хватает важных параметров:  частота дискретизации ШИМ и реальные обороты мотора при этих условиях.

Костя, мы же говорили не о теории "вообще", а о моделях. Там эти цифры примерно понятны.

А напряжение регулировать резистором к каждому сетику?

Жень, к светику регулируется ток.
И для твоего случая лучше делать как gidra советует - стабилизатор напряжения. Тогда номинал резисторов будет зависеть от падения напряжения на светодиоде.