Niederspannung - Hochstrom-AC-Motordrehzahlregelung

Was wir zu erreichen versuchen, ist die digitale Steuerung der Drehzahl eines 18-VAC- Motors, der problemlos 1 A ziehen kann (insbesondere alte H0-Märklin-Lokomotiven, die angeblich 5 A in Spitzen ziehen können). Die Versorgungsspannung ist in unserem Fall auf 18 VAC festgelegt.

Ideen, die wir berücksichtigt haben:

  • Spannungsteiler mit digitalem Potentiometer, was aufgrund des hohen Strombedarfs wahrscheinlich nicht machbar ist.
  • Die Verwendung einer DIAC + TRIAC-Dimmerschaltung (mit einem digitalen Potentiometer), aber die Existenz von DIACs mit niedriger Kippspannung scheint ein Mythos zu sein. Ich habe einen 15-V-SIDAC gefunden, aber das scheint für unsere 18-VAC-Motoren immer noch zu hoch zu sein.

Dimmerschaltungen für Wechselstrom mit Spannungen unter 30 V scheinen nicht beliebt zu sein, daher hoffe ich, dass einer von Ihnen eine Schaltung finden kann / kennt, die dies kann. Oder kennen Sie vielleicht eine Alternative für den DIAC? Ich bin mir nicht sicher, ob dies hilft, aber ein Mikrocontroller mit PWM-Fähigkeiten ist verfügbar.

Antworten (3)

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Abbildung 1. Modifizierte Schaltung.

Versuchen Sie, den DIAC wegzulassen. Sein Hauptzweck besteht darin, eine gut definierte Kippspannung bereitzustellen, um die Unterschiede zwischen dem Schaltpunkt der positiven Halbwelle ('erster Quadrant' in Datenblättern) und dem Schaltpunkt der negativen Halbwelle ('dritter Quadrant') auszugleichen. Ohne sie sehen Sie möglicherweise einen Unterschied im Auslösepunkt auf einem Zielfernrohr, aber es ist unwahrscheinlich, dass es Probleme mit Ihrer Modelleisenbahn verursacht. Sie werden auch in der Lage sein, dem Triggerwinkel von 0° viel näher zu kommen, als Sie es mit einem DIAC im Schaltkreis könnten.

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Abbildung 1. Triac-Phasensteuerung für Dimmeranwendungen.

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Abbildung 2. Auslösemodi. Quadranten, 1 (oben rechts), 2 (oben links), 3 (unten links), 4 (unten rechts). Quelle: Wikipedia TRIAC .

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Simulieren Sie diese Schaltung

Abbildung 2. Integrierte Triac-Steuerung.

Für die Onboard-Steuerung können Sie den Triac direkt vom Mikrocontroller auslösen (über einen geeigneten Strombegrenzungswiderstand).

  • Gleichrichten, glätten und regeln Sie den AC-Eingang.
  • Tippen Sie ein Nulldurchgangssignal von Ihrer Wechselstromversorgung ab und speisen Sie dieses in das Mikro ein. Stellen Sie jedoch sicher, dass keine Hochspannungstransienten den Eingang beschädigen können. (Zum Beispiel eine Diode vom Eingangspin zu V+.)
  • Lassen Sie das Mikro herausfinden, wann der Triac gepulst werden soll.
  • Sie können jetzt den Triac im ersten und vierten Quadranten auslösen. Es wird glücklich genug sein und es sollte Ihre Elektronik wirklich vereinfachen.
Einfach, aber effektiv, das ist die Art von Antwort, nach der ich gesucht habe. Ich werde dies simulieren und mich bei Ihnen melden. FYI: Wir digitalisieren die Strecke nicht, die Versorgung auf der Strecke wird konstant sein. Wir versuchen, jede einzelne Lokomotive zu digitalisieren.
Um zu sehen, ob ich das richtig verstehe: Verwenden Sie eine Nulldurchgangserkennungsschaltung / -komponente und speisen Sie ihren Ausgang (mit einigen Sicherheitsvorkehrungen) in die MCU ein? Und dann nach einer Verzögerung (die je nach erforderlicher Geschwindigkeit variiert) den Triac mit der MCU pulsieren?
Nulldurchgangserkennung hinzugefügt. Jetzt müssen wir das Triggersignal zurück zum Triac bringen, der auf einer anderen "Masse" liegt. Später mehr.
+1 2019 :-) ......

Lassen Sie sich spezifisch für Ihren Märklin-Loktyp beraten. Sie müssen nicht nur den Motor berücksichtigen, sondern auch den Mechanismus, der den Motor umkehrt. Es scheint, dass es je nach Alter oder spezifischem Modell entweder einen Magneten gibt, der eine mechanische Umkehrmethode betreibt, oder ein Relais, das die Feldspule schaltet. Das Solenoid oder Relais benötigt offensichtlich einen höheren Spannungsimpuls, um zu arbeiten, oder arbeitet, wenn die Spannung entfernt und wieder angelegt wird. Es funktioniert möglicherweise nicht richtig, wenn Sie die Spannung hoch- und runterfahren.

Der "AC"-Motor ist kein reiner Wechselstrommotor, sondern ein Universalmotor. Ein Universalmotor ist wie ein Gleichstrommotor. Es hat einen Anker (Rotor) mit Wickelspulen, einen Kommutator und Bürsten sowie ein Statorfeld, das ebenfalls eine Wickelspule hat. Anker und Feld sind miteinander in Reihe geschaltet. Der Motor wird als "universal" bezeichnet, weil er sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom betrieben werden kann, die Leistung jedoch unterschiedlich ist. Um die Drehung umzukehren, muss die Polarität der Feldspule in Bezug auf den Anker umgekehrt werden. Dies geschieht offensichtlich durch die Verwendung von zwei Wicklungen, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt oder verbunden sind.

Zum Umkehrmechanismus: Dieser Impuls wird im Moment von unserer Versorgung erzeugt, und wir werden uns noch nicht mit der Digitalisierung dieses Teils befassen. Wir wollen klein anfangen, indem wir nur die Geschwindigkeit steuern, und ich werde vorsichtig sein, um zu sehen, ob ein solcher Impuls den Geschwindigkeitsregelkreis, den wir verwenden, unterbrechen würde. Zum Universal-Motorteil: Das ist eine interessante Idee, da das Umschalten auf Gleichstrom nicht so schwierig wäre und unser Bestreben, das gesamte System zu digitalisieren, auf lange Sicht viel einfacher machen würde.

Erwägen Sie, einen Dimmer für Lampen mit Transformatoreingang zu besorgen. Die Kombination aus einem solchen Dimmer und einem 12-V-Transformator ermöglicht das Dimmen für ein 12-V-Halogenlampensystem, aber der Ersatz eines 20-V-Transformators würde Ihren Anforderungen entsprechen. Der Dimmer arbeitet mit voller Netzspannung, und der Transformator schaltet herunter und isoliert den Strom, der zu Ihrem Zug geht (Isolierung ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal). Lutron Magnetic Low Voltage Dimmer Und erhältlich in spannungssteuerbarer Serie, ausgelegt für Motorbetrieb: Grafik EYE-Schnittstelle

Das würde eine Hochspannungsquelle erfordern. Wir wollen einzelne Lokomotiven digitalisieren, während auf den Gleisen 18 VAC anliegen.
Ich ging von einem einmotorigen Setup aus und regelte die Gleisspannung. Die AC-Steuerung bei niedriger Spannung ist schwierig (Triacs sind ineffizient). Die Motordrehzahlregelung impliziert einen Universalmotor, der mit Gleichstrom betrieben wird.