Le post explique un contrôleur de moteur à courant continu qui présente une compensation de couple constante pour permettre au moteur de fonctionner à une vitesse constante, quelle que soit la charge sur celui-ci.
Inconvénient des contrôleurs de vitesse ordinaires
Un inconvénient de la majorité des contrôleurs de vitesse simples est-ce qu'ils fournissent uniquement au moteur une tension constante prédéterminée. En conséquence, la vitesse ne reste pas constante et varie avec la charge sur le moteur, en raison de l'absence de compensation de couple.
Par exemple dans un train miniature, avec des contrôleurs simples, la vitesse du train diminue progressivement pour les pentes de montée et accélère en descendant.
Par conséquent, pour les trains miniatures, le réglage de la commande du potentiomètre pour maintenir une vitesse de moteur sélectionnée dévie également en fonction de la charge que le moteur peut tirer.
Le circuit de contrôleur de vitesse de moteur à couple constant expliqué dans cet article élimine ce problème en suivant la vitesse du moteur et en la maintenant constante pour un réglage de commande prédéterminé, quelle que soit la charge sur le moteur.
Le circuit peut être appliqué dans la plupart des modèles qui utilisent un moteur à aimant permanent CC.
Calcul du facteur de retour EMF
La tension aux bornes du moteur comprend un couple de facteurs, le dos e.m.f. produit par le moteur et la tension a chuté à travers la résistance d'induit.
Le dos e.m.f. généré par l'enroulement du moteur est normalement proportionnel à la vitesse du moteur, ce qui signifie que la vitesse du moteur pourrait être surveillée en mesurant cette teneur en force électromotrice. Mais, le principal problème est d'isoler et de détecter le dos e.m.f. de la tension de résistance d'induit.
Supposons qu'une résistance séparée soit fixée en série avec le moteur, considérant qu'un courant unique commun passe à travers cette résistance et également à travers la résistance d'induit, la chute de tension à travers les deux résistances série pourrait bien être équivalente à la chute à travers la résistance d'induit.
En fait, on peut supposer que lorsque ces deux valeurs de résistance sont identiques, les deux amplitudes de tension à travers chacune des résistances seront également similaires. Avec ces données, il peut être possible de déduire la chute de tension de R3 de la tension du moteur et de récupérer la valeur e.m.f nécessaire pour le traitement.
Traitement des contre-EMF pour un couple constant
Le circuit proposé surveille en permanence le dos e.m.f. et régule en conséquence le courant du moteur pour garantir que, pour un réglage de commande de potentiomètre attribué, le e.m.f. arrière, ainsi que la vitesse du moteur, sont maintenus à un couple constant.
Pour pouvoir faciliter la description du circuit, on considère que P2 est ajusté et maintenu à sa position centrale, et la résistance R3 est sélectionnée comme un équivalent à la valeur de résistance de l'armature du moteur.
Calcul de la tension du moteur
La tension du moteur peut être calculée en ajoutant le retour e.m.f. Va avec une chute de tension aux bornes de la résistance interne du moteur Vr.
Considérant que R3 chute d'une tension Vr, la tension de sortie Vo sera égale à Va + 2 V.
La tension à l'entrée inverseuse (-) de IC1 sera Va + Vr, et celle à l'entrée non inverseuse (+) sera Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
Puisque les deux amplitudes de tension ci-dessus sont supposées être égales, nous organisons l'équation ci-dessus comme suit:
Va + Vr = Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
La simplification de cette équation donne Va = Vi.
L'équation ci-dessus indique que le dos e.m.f. du moteur est constamment maintenu au même niveau que la tension de commande. Cela permet au moteur de fonctionner avec une vitesse et un couple constants pour tout réglage spécifié du réglage de la vitesse P1.
P2 est inclus pour compenser le niveau de différence qui peut exister entre la résistance R3 et la résistance d'induit. Il exécute cela en ajustant l'amplitude de la rétroaction positive sur l'amplificateur opérationnel d'entrée non inverseur.
L'ampli opérationnel LM3140 compare fondamentalement la tension développée à travers l'armature du moteur avec l'équivalent de la force électromotrice arrière à travers le moteur et régule le potentiel de base du T1 2N3055.
T1 étant configuré comme un émetteur suiveur régule la vitesse du moteur en fonction de son potentiel de base. Il augmente la tension aux bornes du moteur lorsqu'une force électromotrice plus élevée est détectée par l'ampli opérationnel, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse du moteur, et vice versa.
T1 doit être monté sur un dissipateur thermique approprié pour un fonctionnement correct.
Comment configurer le circuit
La configuration du circuit du contrôleur de vitesse du moteur à couple constant est effectuée en ajustant P2 avec le moteur avec une charge variable jusqu'à ce que le moteur atteigne un couple constant quelles que soient les conditions de charge.
Lorsque le circuit est appliqué pour des trains miniatures, il faut veiller à ne pas trop tourner P2 vers P1 qui pourrait entraîner un ralentissement du train miniature, et inversement P2 ne doit pas être trop tourné dans le sens inverse, ce qui la vitesse du train devient en fait plus rapide en montant une pente ascendante.
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