La publicación explica un controlador de motor de CC que cuenta con una compensación de par constante para permitir que el motor funcione a una velocidad constante independientemente de la carga en él.
Inconveniente de los controladores de velocidad ordinarios
Un inconveniente de la mayoría de controladores de velocidad simples es que solo proporcionan al motor un voltaje constante predeterminado. Como resultado, la velocidad no permanece constante y varía con la carga en el motor, debido a la ausencia de compensación de par.
Por ejemplo, en un tren modelo, con controladores simples, la velocidad del tren disminuye gradualmente para las pendientes de ascenso y acelera mientras se dirige cuesta abajo.
Por lo tanto, para los trenes de modelos, el ajuste del control del potenciómetro para mantener una velocidad seleccionada del motor también se desvía dependiendo de la carga que el motor pueda estar tirando.
El circuito controlador de velocidad del motor de par constante explicado en este artículo elimina este problema al rastrear la velocidad del motor y mantenerla constante para una configuración de control predeterminada, sin importar cuál sea la carga en el motor.
El circuito se puede aplicar en la mayoría de los modelos que utilizan un motor de imán permanente de CC.
Cálculo del factor EMF trasero
El voltaje a través de los terminales del motor se compone de un par de factores, la e.m.f. producido por el motor, y el voltaje cayó a través de la resistencia del inducido.
La espalda e.m.f. generada por el devanado del motor es normalmente proporcional a la velocidad del motor, lo que significa que la velocidad del motor podría controlarse midiendo este contenido de fem inversa. Pero, el problema principal es aislar y detectar la e.m.f. de la tensión de resistencia del inducido.
Suponiendo que se conecta una resistencia separada en serie con el motor, entonces, considerando que una sola corriente común pasa a través de esta resistencia y también a través de la resistencia de la armadura, la caída de voltaje a través de las dos resistencias en serie podría ser equivalente a la caída a través de la resistencia de la armadura.
En realidad, se puede suponer que cuando estos dos valores de resistencia son idénticos, las dos magnitudes de voltaje en cada una de las resistencias también serán similares. Con estos datos, puede ser posible deducir la caída de voltaje de R3 del voltaje del motor y obtener el valor de fem posterior requerido para el procesamiento.
Procesamiento de EMF posterior para un par constante
El circuito propuesto monitorea continuamente la e.m.f. y en consecuencia regula la corriente del motor para garantizar que, para un ajuste de control de potenciómetro asignado, la fem trasera, junto con la velocidad del motor, se mantenga a un par constante.
Para poder facilitar la descripción del circuito, se considera que P2 está ajustado y mantenido en su posición central, y la resistencia R3 se selecciona como equivalente al valor de resistencia del inducido del motor.
Calcular el voltaje del motor
La tensión del motor se puede calcular sumando la fem trasera. Va con la caída de voltaje a través de la resistencia interna del motor Vr.
Considerando que R3 cae un voltaje Vr, el voltaje de salida Vo será igual a Va + 2 V.
El voltaje en la entrada inversora (-) de IC1 será Va + Vr, y el de la entrada no inversora (+) será Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
Dado que se supone que las dos magnitudes de voltaje anteriores son iguales, organizamos la ecuación anterior como:
Va + Vr = Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2
La simplificación de esta ecuación proporciona Va = Vi.
La ecuación anterior indica que la e.m.f. del motor se mantiene constantemente al mismo nivel que el voltaje de control. Esto permite que el motor funcione con una velocidad y un par constante para cualquier configuración especificada del ajuste de velocidad P1.
Se incluye P2 para compensar el nivel de diferencia que pueda existir entre la resistencia R3 y la resistencia del inducido. Ejecuta esto ajustando la magnitud de la retroalimentación positiva en el amplificador operacional de entrada no inversora.
El amplificador operacional LM3140 básicamente compara el voltaje desarrollado a través del inducido del motor con el equivalente de fem trasera a través del motor y regula el potencial base del T1 2N3055.
T1 se configura como un seguidor emisor regula la velocidad del motor de acuerdo con su potencial base. Aumenta el voltaje en el motor cuando el amplificador operacional detecta una fem trasera más alta, lo que da como resultado un aumento en la velocidad del motor, y viceversa.
T1 debe montarse sobre un disipador de calor adecuado para que funcione correctamente.
Cómo configurar el circuito
La configuración del circuito controlador de velocidad del motor de par constante se realiza ajustando P2 con el motor con carga variable hasta que el motor logre un par constante independientemente de las condiciones de carga.
Cuando el circuito se aplica a modelos de trenes, se debe tener cuidado de no girar P2 demasiado hacia P1, lo que podría provocar que el tren modelo se ralentizara y, a la inversa, P2 no debe girarse demasiado en la dirección opuesta, lo que podría provocar la la velocidad del tren es cada vez más rápida al subir una pendiente.
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