Главная Схемы Лаборатория Статьи Обучалка Форум Вернуться к полной версии Закрыть меню

–

Шрифт заголовков

+

–

Шрифт текста статей

+

–

Шрифт списка статей

+

–

Шрифт новостей

+

Такое ощущение, что это тайна за семью печатями: в интернете мне попадалась всего одна статья, где принцип работы этой схемы подробно объяснён. В основном же в сети попадается либо псевдообъяснение типа "там обратная связь", либо вообще нет ни намёка на объяснение, а просто написано "оно работает"...

Итак. Допустим, нам надо стабилизировать частоту вращения коллекторного электродвигателя. Для магнитофона, механизма, или ещё чего-нибудь. Если мы просто запитаем мотор от источника напряжения - то при увеличении механической нагрузки на мотор его скорость упадёт. Если запитать мотор от источника тока - или тупо через резистор - то будет ещё хуже: ведь при повышении нагрузки падает сопротивление двигателя, и уменьшается напряжение на нём.

При полной остановке сопротивление мотора равно сопротивлению его обмоток. При вращении мотор вырабатывает противо-ЭДС, которая мешает прохождению через него тока и увеличивает его сопротивление. Поэтому мотор на холостом ходу потребляет гораздо меньше тока, чем под нагрузкой.

Так вот, оказывается, эта противо-ЭДС зависит только от частоты вращения двигателя и не зависит от напряжения, поданного на него извне. Значит, чтобы стабилизировать обороты мотора - надо как-то отделить его собственную ЭДС от внешнего напряжения. Это легко уладить с помощью зонта моста - из четырёх резисторов, одним из которых и будет наш мотор.

Если мост сбалансирован - то при подаче питания на схему напряжение между контрольными точками А и Б будет равно нулю, но если мотор при этом вращается - то его ЭДС поступает на точки А и Б через те же резисторы R1-R3, образующие для ЭДС мотора делитель напряжения.
Условие баланса моста простое: R1/R2 = R3/R4. Для большей экономичности стабилизатора лучше сделать R1 и R2 побольше, а R3 поменьше.
Такой тип стабилизатора оборотов называется мостовым.

Переходим к реальным схемам. Возьмём для примера стабилизатор от магнитофона "Легенда 401". 

И сразу перерисуем схему попроще, заодно и сменим полярность по современной кремниевой моде. 

Здесь мостом служит R1 + мотор (слева) и два плеча подстроечного резистора R3 с дополнитльным резистором R3' (справа). Транзистор Т1 служит датчиком ЭДС, а два диода задают напряжение, которое должно поступать с мотора, котрое схема будет поддерживать. R3 и R3' служат ещё и делителем этого напряжения, что (вроде бы) и позволяет регулировать скорость. Коллектор Т1 подключён к базе Т2, который и регулирует подачу питания на мост. R2 нужен для питания Т1 и смещения диодов, а R4 служит для начальной подачи питания в обход закрытого Т2.

Вы могли заметить, что в этой схеме что-то не так. В самом деле: когда мы крутим "регулятор скорости" - мы разбалансируем наш мост! Именно из-за разбаланса и меняется скорость. Если сдвинуть движок резистора ниже по схеме - то будет недокомпенсация: под нагрузкой скорость будет проседать. Если же наоборот сдвинуть движок выше по схеме - то будет сверхкомпенсация: при небольшой нагрузке обороты будут даже расти, но такой режим нестабилен и чреват самопроизвольными колебаниями скорости - именно от этих колебаний и призван спасти конденсатор С1, но возможность медленного плавания скорости остается.

Фактически скорость грубо задаётся количеством диодов и подстраивается резистором R3, а номинал R1 необходимо подбирать, чтобы при нужной нам скорости мост был близок к балансу. При необходимости переключения скорости нужно переключать не только подстроечный резистор R3 (R3'), но и постоянный резистор R1 (R1').

А можно ли как-то регулировать скорость в широких пределах, сохраняя при этом баланс? Вот если бы можно было менять падение напряжения на диодах... Вообще-то можно, но не на диодах, а на транзисторе. Мы воспользуемся способом, применяемым обычно для задания тока покоя в УНЧ - подключим вместо диодов транзистор Т3 с присоединённым к нему подстроечным резистором R5. Именно он и будет теперь регулировать скорость, а R3 останется только регулятором баланса. Благодаря раздельной регулировке можно подобрать меньший номинал R1 из соображений экономичности, то есть, для возможности работы от более низких напряжений (от более дохлых батареек :). Изменение балансировки всё ещё влияет на скорость, но вот изменение скорости резистором R5 почти не влияет на баланс. Поэтому после настройки баланса можно заменить подстроечный резистор R3 на постоянные резисторы нужного номинала.

При желании можно использовать в магнитофоне эффект сверхкомпенсации, чтобы скомпенсировать проскальзывание пассика под нагрузкой. Конденсатор С1 спасёт от возникающих при этом колебаний скорости, но от внезапных изменений долговременной скорости конденсатор не спасает. (Наблюдал такое в заводских магнитофонах, кстати.) Избавиться от этой напасти можно только отказавшись от сверхкомпенсации.

В механизмах без пассиков (не магнитофонах :) в такой сверхкомпенации, конечно же, нет необходимости.

Кроме того, этот конденсатор замедляет реакцию стабилизатора, в том числе и на просадки по питанию.

Конденсатор С1 подключён к переходу база-коллектор, а не база-эмиттер, транзистора Т1, потому что такое включение способствует запуску схемы, а не мешает ему.

Транзисторы в схеме использованы легкодоступные и дешёвые, при желании можно заменить на любые кремниевые (а то и германиевые :). Номиналы резисторов можно изменить в пару раз при условии сохранения баланса. Конденсатор можно подобрать под ваши требования к стабильности оборотов и быстроте реакции стабилизатора.

Все вопросы в Форум.