AC-Motordrehzahlregler (über Frequenz)

Ich baue diese Schaltung aus einem alten Schaltplan für ein Stroboskop (dreht eine Scheibe mit Mustern darauf und blitzt ein Licht basierend auf der Eingangsfrequenz). Ich habe bereits den Frequenzteiler gebaut (es ist ein extrem cooler Ripple-Zähler mit Clock-Chopper-Feedback, der eine 1/(2^n)-Gleichung berechnet) und die Eingangs-Strobe-Schaltung (wandelt ein Audiosignal in eine Rechteckwelle um). Ich stecke im Motorstromkreis fest.

Ich glaube, es steuert die Drehzahl eines 50-V-Wechselstrommotors über die Frequenz, da der Eingang am unteren linken NPN eine Rechteckwelle mit 50% Arbeitszyklus ist, die von 30 bis 90 Hz variiert.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dort oben befindet sich eine 50-V-Gleichstromversorgung, und das Eingangssignal beträgt 5 V (über den 4K7 unten links). Die unter 50 V gestapelten Transistoren sind alle als generische High-Vce-Geräte aufgeführt, und die 71963-1-Geräte sind nur generische NPNs. Ich habe keine Informationen über den Motor, außer dass ich annehme, dass es sich um einen zweipoligen 50-V-Wechselstrommotor handelt.

Drei Dinge an der Rennstrecke verwirren mich.

1) Warum die Notwendigkeit für das NPN mit 1K, das oben an 50 V gebunden ist?

2) Ich verstehe die Notwendigkeit eines Darlington-Arrays, um die Hochspannung und den Strom zu treiben, aber warum das PNP auf der Unterseite? (Ist es schneller auf Masse zu ziehen b / c des Stroms in den Spulen?)

3) Warum sollten die Kappenwerte in den Wicklungen so unterschiedlich sein (100n & 5u6)? Ist es etwas Spezifisches für die SKU der Motoren, die sie für das Gerät hergestellt haben, oder gibt es hier einen anderen Standardtrick, den ich nicht verstehe? (Hinweis: Der Text auf der unteren Kappe sagt 5,6 NP, nicht NF, ich nehme an, das bedeutet nicht polarisiert?)

Vielen Dank im Voraus, ich weiß, es sind viele Fragen, aber die Suche nach "Grundlegende analoge Schaltungsanalyse" bei Google bringt viel Mist.

Antworten (1)

Dies verdeutlicht die Notwendigkeit von Schaltplänen mit a) Referenzbezeichnungen darauf und b) 'konventionell' gezeichnet, mit Pluspol nach oben und Erdung nach unten, mit c) verwandten Komponenten, die eng beieinander liegen und die Geschichte ihrer Verbindung erzählen.

1) R'das 1k, das oben an 50 V gebunden ist' ist nicht nur mit 50 V und TR'dem Transistor oben rechts' verbunden, sondern auch mit C'dem Kondensator oben links, der auch auf Masse geht'. Wäre das C vertikal unter dem betreffenden Widerstand und Transistor gezeichnet worden und seine Masseverbindung direkt unter der vertikalen Kappe gewesen, wäre die Funktion viel offensichtlicher gewesen.

Dies ist ein ziemlich normaler Stromversorgungsleitungsreiniger, wenn die Ausgangsspannung nicht kritisch ist, aber der Spannungsabfall darüber nicht zu groß sein sollte, ein RC-Filter, der einen Emitterfolger antreibt. Die hfe des Transistors verstärkt den Strom durch den R, wodurch der RC eine viel längere Zeitkonstante hat, als dies ohne den Transistor möglich wäre.

Warum diese Funktion einen Versorgungsfilter benötigt, ist nicht ersichtlich, aber das ist, was gezeichnet wird.

2) TR, das NPN, das den Motor antreibt, und TR, das PNP, das den Motor antreibt, bilden eine Gegentakt-Ausgangsstufe, die in der Lage ist, große Ströme in die Last zu liefern und zu senken.

2a) Warum ist der Pullup ein Darlington-Paar, wo der Pulldown ein einzelnes Gerät ist? Wie der Linienreiniger ist auch das ein wenig rätselhaft. Herkömmlicherweise würden Sie in Audioverstärkern ein Darlington-Paar sowohl für Pullup als auch für Down verwenden, da es dann nur geringen Strom zum Ansteuern benötigt und symmetrisch ist. Der NPN, der die Ausgangstransistoren antreibt, hat jedoch eine Stromverstärkung, sodass der Designer vielleicht der Meinung war, dass es ausreicht, den PNP aktiv nach unten zu treiben, wo die Pullups nur vom oberen 4,7-k-Widerstand eingeschaltet wurden. Es ist wahrscheinlich angemessen, spart einen Transistor gegenüber der konventionelleren Anordnung und hat eine geringere Verlustleistung, als den 4,7-k-Pullup-Widerstand niedriger zu machen, um einen einzelnen NPN härter hochzuziehen. Es ist sowieso nicht als Audio-Ausgangsstufe mit geringer Verzerrung gedacht, da der 47-Ohm-Widerstand die Ausgangstransistoren nicht für eine geringe Übergangsverzerrung vorspannt.

3) Wenn ein Induktionsmotor mit zwei Wicklungen von einer einzigen Phase angetrieben wird, ist es üblich, eine Wicklung direkt und eine von einem Kondensator oder beide von Kondensatoren mit unterschiedlichen Werten anzutreiben, da dies eine andere Phasenverschiebung für jede Wicklung zur Erzeugung von a Drehfeld im Motor. Ohne das Drehfeld entwickelt der Motor im Stillstand kein Drehmoment, springt also nicht an.

Ich vermute, die 100-fache Obergrenze beträgt 100 uF, nicht 100 nF. Sie werden feststellen, dass es polarisiert ist, ebenso wie ein Elektrolyt. Sie erhalten keine 100-nF-Elektrolyten, und 100 n wären bei 10 Hz nicht sehr gut. Ich vermute, es ist nur "groß" und soll den Gleichstrom ausgleichen, der am Gegentaktausgang vorhanden ist. Die kleinere 5,6uF-Kappe sorgt für die Phasenverschiebung zur Startwicklung. Es muss möglicherweise nicht polarisiert sein, da es wahrscheinlich mit der Wicklungsinduktivität in Resonanz treten kann, was zeitweise eine Gegenspannung darauf erzeugen kann. Die 100-uF-Kappe ist mit ihrer Wicklung nicht resonant und bleibt ordnungsgemäß vorgespannt.

Fantastisch! Danke, dass du es so klar erklärt hast. Ich mag auch Ihre X''-Notation. Warum nicht einfach andere RC-Werte oder eine größere Kappe verwenden, anstatt einen Transistor zu verwenden, um die Zeitkonstante zu erhöhen? Und danke für die knappe Erklärung der Motorkappen. Beifall! (Ich würde dir einen Punkt geben, aber ich habe noch nicht genug Ruf.)
Die Zeitkonstante in diesem Filter beträgt 1k.40u = 40ms. Wenn der TR ein Beta von 100 hätte, müssten Sie den Widerstandswert auf 10 Ohm reduzieren, um den gleichen Spannungsabfall zu erhalten, was bedeutet, dass Sie die Obergrenze auf 4000 uF erhöhen müssen, um die gleiche Zeitkonstante zu halten. Bei 75 V wäre diese Kappe physisch größer und wahrscheinlich teurer als der Rest der Schaltung zusammen. Ich glaube nicht, dass Sie eine Wiederholung brauchen, um die Antwort zu akzeptieren, wenn Sie sie nützlich fanden.
@PeterT Ich erinnerte mich, dass meine Antwort unvollständig war, Sie fragten nach der Asymmetrie der Ausgangsstufe. Abschnitt 2a zur Antwort auf die Adresse hinzugefügt.