E сколасах все пак , но без снимки (за сега).
Та ето какво направих и тествах през почивните дни.
Аналогово захранване на подвижен състав за ж.п.моделистите.
Както ви бях обещал по-рано , показвам ви една сравнително проста ,но пък много ефективна електронна схема за аналогово управление движението на локомотивите ни.
Схемното решение е реализирано с помощта на електронни компоненти , които струват евтино и се намират във всеки що годе добре зареден магазин за резервни части .
За да си я сглобите са ви необходими минимални познания по електроника и малко умения за работа с поялник. Не знам до колко се справяте с тази дейност , но се надявам че щом се занимавате с ж.п.моделизъм , значи имате някакви технически познания и определена сръчност на ръцете.
Ето и самата схема:
Състои се от входен щепсел тип „шуко” (S1) , обикновен минипатронен стопяем предпазител (F1) за ток на сработване - 0,315 А , двоен ключ с положения „Вкл / Изкл” който подава 220 V на първичната намотка на понижаващия трансформатор. За понижаваш трансформатор може да използвате всякакъв тип , стига да осигурява на вторичната си намотка изходно променливо напрежение в рамките 12 до 16 V (АС) и минимален консумиран ток от нея – не по-малко от 1 А.Тоест върши работа всякакъв трансформатор с подходящо изходно напрежение и мощност в рамките на 50 – 60 W.Така или иначе трансформатора работи в доста облекчен режим , поради схемното решение , което е реализирано чрез импулсно управление на изходния транзистор .
След намаляване на входното напрежение от 220 V на 12 V изходно , то се подава към изправителната схема тип ”Грец” (D1;D2;D3;D4) сглобена от четири достатъчно мощни изправителни диода.Те преобразуват променливото напрежение в постоянно. То се изглажда доста добре от пулсациите чрез филтровия електролитен (да се разбира – „полярен”) кондензатор (С1) който е с голям капацитет (3300 мF) и е готово за по следваща употреба, като се подава на входа на мощния изходен за устройството , транзистор (Q3-краче 3).Благодарение на импулсното управление осъществено от схемата чрез управляващия вход на този мощен транзистор (Q3-краче 2) той пропуска , по-малка или по-голяма част от напрежението си на входа към изхода (Q3 краче 1). Така се осъществява регулирането на изходното напрежение от 0 V до 12 V което е отведено до изходна клема (S2) .На нея всъщност си закачате двоен ключ служещ за „реверс” на проводниците , които отвеждат това регулируемо напрежение към релсовия път.
Както вече стана ясно малко по-горе , импулсното управление на този транзистор , се осъществява от блокче съставено от следните елементи:R2;R3;R8;C4;C5;D5;D6 и U1.
Тъй като за захранването на интегралната схема (U1) е необходимо да има стабилно напрежение за постигане на стабилни резултати (тоест стабилизирано , да не се бърка с постоянно такова), ние го добиваме от постоянното , идващо от изправителя („Грец”-а) който освен , че е направил от променливите 12 V постоянни , ги е увеличил на доста повече – 16,92 V . Това се получава поради спецификата в начина на работа както на този вид изправител , така и на филтровия кондензатор , свързан на неговия изход .
Който се интересува защо става така , може да прочете някъде в мрежата (или учебника по електротехника / физика) . Аз тук приемам за даденост това положение и продължавам .
Е , ако искате бързо да си изчислите какво изходно напрежение бихте получили след преминаване на променливото през схема „Грец” просто го умножете с коефициент 1,41.Този коефициент не е предмет на тази разработка и е само приблизително информативен , макар че е достатъчен за първоначална работа.(Пример : 12 V х 1,41 = 16,92 V)
Та , постоянното напрежение го подаваме през товарен резистор (R1) на стабилизиращия елемент (D5) в лицето на така наречения „ценер” диод , който от своя страна го понижава до необходимите ни 12 V. Резистора R1 ограничава чрез себе си пропускания към ценера ток , за да го предпази от повреда.Тук е свързан още един малък електролитен кондензатор (C3) който заедно с С2 подава допълнителна енергия към веригата , с което подпомага стабилизацията на напрежението от ценера.Работата на С2 е да предпазва интегралната схема от „самовъзбуждане” по захранващата си верига , което би било пагубно за нея (Получава се нещо като влизане в резонас на мост , от маршируващи войници – тя обикновенно прегрява и изгаря!).
Освен за захранване на чипа , така стабилизираното напрежение се прилага и на делителя съставен от резисторите R2;R3;R8.Тук потенциометъра R8 , се явява регулиращ елемент който чрез обратната връзка създадена през елементите C4;D5;D6 , определя нивото на сработване на стартовия тригер вграден в интегралната схема U1 , която всъщност е добре познатия ни единичен таймер „555” .Тоест казано по просто , R8 определя нивото на заряд на кондензатора С4 и щом той се зареди ,останалата енергия течаща в тази верига запуска входния тригер на таймера. Той превключва свойто изходно състояние,което довежда до разреждане на енергията в кондензатора С4.Щом тази енергия намалее под определено ниво , тригера пак превключва и започва процес на ново зареждане .Нещо като реле за време , което постоянно се включва , отброява време, изключва се , пак отброява време , включва се и т.н.
Само дето скороста тук е повече от 30 Нz , тоест прави го повече от 30 пъти в секунда това броене.
Така сформирания благодарение на времезадаващата група (R2;R3;R8;C4;C5;D5;D6 и U1) сигнал , от изхода на чипчето се подава през токоограничаващ резистор R5 (ограничава тока на управление на транзистора Q1 , по същите причини като при групата от R1 и D5) на управляващия вход на транзистора Q1 (краче 2).Този транзистор усилва в себе си входния ток до по-високи стойности , и го отдава като изходен ток необходим за управлението на съставната мощна двойка изходни за цялата схема транзистори , Q2 и Q3.Чрез тяхното импулсно управление (виж фиг.2 ; 3 и 4 ) се получава сформирането на захранващото към релсите напрежение с формата на правоъгълни импулси , при различен коефициент на „запълване”. Тоест напрежението включено към релсите е винаги 12 V но с различно време на „работа”.На фиг.2 е показана времедиаграма на захранването , при малък ход на двигател .Тук се вижда , че времето за работа на напрежението по релсите е много кратко (върха на правоъгълниците).Това време не е достатъчно за пълното развъртане на двигателчето в модела .То подобно на таймера се включва и изключва много пъти в секунда , но благодарение на зъбните предавки и инерционните сили има плавен ход. Тъй като това включване е за много кратко време , двигателчето се върти бавно защото , тъкмо да стигне силата си като за дванайсет волта , те вече са изключени и то намалява скоростта , но пък 12 V пак се включват и то отново потегля ... и така много пъти за кратко време.Тоест то не успява да набере обороти - но пък развива моментна мощоност , достатъчна да „носи” себе си и да тегли товар!
На диаграмата от фиг.3 се вижда какво става с импулсите на 12-те волта при среден ход.
И на диграмата от фиг . 4 вече става ясно , че 12-те волта по релсите са повече включени , отколкото изключени и двигателя в модела е развил пълните си обороти.
И при трите диаграми с пунктирана линия е означено приблизителното натоварване по време на работа , както на изхода на трансформатора и изправителя , така и на електронните компоненти в изхода на цялата схема.
От тук всъщност и двете основни предимства на тази схема.
1. Натоварването на съставните компоненти рядко стига максималните си стойности , което всички знаем , че е стадящ режим на работа.Изходния транзистор Q4 не се нуждае от охлаждащ радиатор (особено ако е с метален корпус) при работата си. Това не му пречи да работи на пълна (но тя е импулсна) мощност без дори да загрява , тоест нямаме и излишна загуба на енергия.
2. Благодарение на импулсното управление на тяговото напрежение към релсите се постига абсолютно плавен ход на движение на моделите , дори и при минимална скорост.На практика при направените от мен ходови изпитания с десетина различни локомотива , теглещи себе си или различни по дължина и тегло композиций ,резултатите бяха превъзходни. Във всички възможни случай , плавното и бавно потегляне , зависи единствено от желанието на управляващия.Регулирането се осъществява без прецизни инструменти или „спокойна” ръка. Вие лесно виждате кога тръгва , как набира скорост и как спира дадения модел, като откривате , че той моментално изпълнява вашите желания показани му чрез копчето на потенциометъра.Без никакво забавяне или инерция.
Приемам , че основното ни желание на практика е изпълнено превъзходно (докато не го пробвате , не бихте повярвали...)!!!
Да се върнем на останалите части от схемата. Чрез товарния резистор R7 в изхода на веригите , където в паралел е включен тример R6,се управлява токоограничаващият транзистор Q4, включен също в управлението (той всъщност именно го ограничава ) , и по законите на електрониката се получава и доста прецизно регулиране на изходния ток , който може да протича в рамките от 0,6 А до над 1 ампер .Ако R6 e на минимум , тоест на „маса” , тогава имаме максимален изходен ток , и обратното – колкото е по „на МАХ” , толкова е по-малък тока в изхода.Това регулиране се извършва еднократно , на нивата който ни интересуват , а по време на работа , варирането на изходното напрежение влияе и на конпенсация в изходния ток , като за това се грижи ”електрониката”.
Това е напълно достатъчно за едновременно захранване на два –три локомотива , без възможност за повреда в „пулта за управление”, и без затруднение на електрониката.Е при аналогово захранване на релсовия път , всичките локомотиви се движат в една и съща посока , като скоростта им се различава само от това до колко еднакво им работят двигателите и механичните предавки.
За да има винаги „някакви” импулси в управляващия механизъм , потенциометъра R8 е „заграден” от два резистора – R2 и R3.Те определят първоначалното и крайното време за ширината на импулсите , съответно „Мах” и „Мin” , за да се постигне освен всичко останало и добра температурна стабилност , както и стабилна работа на интегралната схема U1.Така че , въобще не ги пропускайте защото тяхната липса би довела при крайни позиции на регулиращия потенциометър или прегряване на чипа , или „забиване” в работата му.Не пропускайте и ключа SW2 , който трябва да изключвате след пълно физическо спиране на управлявания модел , тъй като при крайно тесен импулс към двигателя му , вече няма силата да го развърти , но моторчето е под минимално напрежение , „жужи” на място , макар да е много тихо и може да се нагрее и повреди.Този ключ всъщност върши работа и за аварийна спирачка , изключването му довежда до мигновенно спиране на „влака”!
Ами това е в общи линий! Който си реализира схемата , ще остане доволен ! Е , не е като цифровото управление , но може да се брой , като последна стъпка от преминаването от аналогово към цифрово управление в нашето любимо хоби.
А ето и списък на използваните елементи , както и на някой от техните заместители.
S1- ......................щепсел тип „шуко” желателно с три проводен шнур ........................................................
S2- ......................може и най-обикновена „лустър”клема за 4 А....................................................................
F1- ......................стопяем минипредпазител 0,315 А и минипатрон за него..................................................
SW1-...................всеки подходящ двоен ключ за 220 V – 1 А........................................................................
SW2- ..................всеки подходящ единичен ключ тип „ЦК” например .......................................................
T1- .................... трансформатор с изходно напрежение 12 V и ток около 1 А............................................
D1;D2;D3;D4-...изправителни диоди 1N5822 с мин.напрежение 50 V и мин.ток 3 А.................КД2012
D8;D6;D7- ........изправителни диоди 1N4001 с мин.напрежение 100 V и мин.ток 1 А .................КД1118
D5 - .................. ценер диод PL12Z с напрежение на стаб.12V и ток мин 0,6 А................................Д815Е
C1- ....................електролитен, голям капацитет (може и 4700 мF) по-добре мин. 25 V..............................
C2;C5- ……….10 nF (нанофарада) 50 V всеки керамичен изводен конд. с тези параметри ......................
C3- ................... електролитен, 22 мF (микрофарада) мин. 16 V....................................................................
C4- ....................220 nF / 50 V всеки керамичен изводен конд. с тези параметри.........................................
R1- ....................аксиален (изводен) резистор 180 Ом (ома) на 1W...............................................................
R2;R3-...............аксиални (изводни) резистори 1,2 кОм (килоома) на 1/4 W...............................................
R4;R5--..............аксиални (изводни) резистори 10 кОм (килоома) на 1/4 W...............................................
R6- .................... тример – потенциометър 100 Ом / 0,5 W...........................................................................
R7- .....................аксиален (изводен) резистор 1 Ом (ома) на 2 W...............................................................
R8 -.....................линеен (не логаритмичен) потенциометър 250 кОм / 0,25 W...................................220 кОм
U1- ..................... интегрална схема таймер тип „555” в конвенционален корпус (DIP-8)..................NE 555
Q1;Q4- .............. маломощни транзистори „n-p-n” 2Т3169 в корпус ТО-92(TO-18)мин.45 V/0,3A ....ВС109
Q2- .....................средномощен транзистор „n-p-n” 2Т9139 в корпус ТО-126 мин 45 V / 1 А... ..........BD139
Q3- ..................... мощен транзистор „n-p-n” 2Т7537 в корпус ТО-220 мин. 60 V / 5 А........................KD503
Желателно е преди монтаж , да проверите изправноста на всички елементи , а преди първоначален пуск – да проверите правилноста на монтажа , за избягвани не грешки и разочарования.Правилно сглобената схема с изправни елементи , тръгва от „раз” и се нуждае само от избор на ограничаващия ток чрез тримера R6.
Ами това е . Направете я и се наслаждавайте на плавното потегляне и спиране на вашите влакове композиции.!!!
Ако имате желание ще кача и вида на печатната платка ,както и други снимки на този блок и неговите части.
Ако имате въпроси – моля...
леле ее , то станало дълго (добре че съкратих доста от елементарните съвети за начинаещи)
