Регулятор хода с релейным реверсом

Мостовые схемы управления двигателями имеют несомненные достоинства, однако при любом направлении вращения двигателя, последовательно с ним, включаются коллекторные переходы двух транзисторов, на которых создается падение напряжения порядка 0,5—2,5 В, что снижает КПД устройства.

Для экономии энергии бортовых источников питания можно с успехом применять регуляторы хода с релейным реверсом. В этом случае используется один ключевой транзистор, и потери можно существенно уменьшить. Так, у транзистора КТ863А сопротивление насыщенного коллекторного перехода составляет всего лишь 0,06 Ом.

Даже при токе нагрузки в 2 А на нем будет падать всего 0,12 В и рассеиваться мощность не более 240 мВт. Наилучший же выбор— современные полевые транзисторы с изолированным затвором. На рис. 7.23 приведена схема регулятора хода с релейным реверсом и аналоговым удлинителем импульсов.

Ждущий мультивибратор реализован на первом триггере DDI. Длительность опорных импульсов определяется постоянной времени R2C2. Временной дискриминатор DD2 обеспечивает формирование разностных импульсов отрицательной полярности на выводе 4 DD2.4 при любом соотношении длительностей опорного импульса и принятого канального. Разностные импульсы поступают на удлинитель, собранный на компараторе DA1. Потенциометром R8 устанавливается требуемый коэффициент удлинения.

Если длительность канального импульса превышает длительность опорного (движение модели вперед), то разностные положительные импульсы формируются на выводе 10 DD2, а на выводе 11 присутствует нулевой потенциал. RS-триггер DDI.2 устанавливается в единичное состояние, на его инверсном выходе (вывод 14) — нулевое напряжение, и транзисторный ключ VT1 закрыт. Реле К1 обесточено, и его нормальнозамкнутые контакты коммутируют обмотку двигателя для вращения вперед. Если есть импульсы с выхода удлинителя, двигатель вращается.

При обратной ситуации с длительностями импульсов, что соответствует движению назад, положительные разностные импульсы появятся на выводе 11 DD2, и RS-триггер установится в нулевое состояние. Единичный уровень с инверсного выхода откроет транзистор VT1, реле сработает, переключив выводы двигателя на вращение в обратную сторону. Поскольку модель движется в обратном направлении значительно меньшее время, чем вперед, расход энергии на удержание реле в сработанном состоянии при данной логике работы минимизируется. Для еще большей экономии релейный каскад можно сделать по схеме, изображенной на рис. 7.1, б.

Напряжение питания Un можно выбирать в пределах 7—27 В, в зависимости от используемого двигателя. Под выбранное напряжение и ток нагрузки необходимо подбирать и реле К1. Если верхний вывод этого реле переключить на левый вывод стабилизатора напряжения DA2, то можно установить реле с напряжением срабатывания 3—5 В при любых значениях Uu. Подойдет, например реле РЭС9 с паспортом РС4.524.214П2. Коммутируемый контактами ток не должен превышать 3 А. Еще удобнее использовать импортные реле серии BT-S.

Они достаточно малогабаритны, и их надежность измеряется сотнями тысяч срабатываний. При унифицированном исполнении их выпускают на напряжение срабатывания 3, 5, 6, 9, 12, 24, 48 В. Основные характеристики таких реле приведены в приложении 1.

Вместо транзисторов VT2, VT3 можно установить один составной типа КТ829 при токе через двигатель не более 8 А, однако у него сопротивление насыщения практически в десять раз больше, чем у рекомендованного в схеме.

Детали и конструкция

Печатная плата изображена на рис. 7.24.

Для реле на плате зарезервировано только место, поскольку конкретный тип его будет зависеть от выбора напряжения питания и ходового двигателя.

Настройка

Настройка сводится к установке длительности опорных импульсов и требуемого коэффициента удлинения. После проверки правильности монтажа к плате подключается питание, и контролируются наличие и величина стабилизированного напряжения на выходе DA2.

На место резистора R2 временно впаивается с помощью коротких проводников последовательно соединенные резистор номиналом 33 кОм и любого типа потенциометр —100—150 кОм. На вход схемы необходимо подать прямоугольные импульсы амплитудой 4—5 В и длительностью 2 мс, следующие с периодом повторения 20 мс.

По экрану осциллографа, подключенного к выводу 1 DDI, потенциометром устанавливается длительность положительных импульсов, равная 1,5 мс. Отключив временную цепочку от схемы, измеряют ее сопротивление, и на плату устанавливается ближайший по номиналу постоянный резистор.

Отрицательный разностный импульс на выводе 4 DD2 в этом случае будет иметь длительность 0,5 мс. Переключив осциллограф на вывод 7 компаратора DA1, потенциометром R8 устанавливают длительность наблюдаемых положительных импульсов равной 18—19 мс.

Если при переходе ручки управления через нейтральное положение наблюдается задержка в смене направления вращения двигателя, необходимо подобрать емкость конденсатора С5 в сторону уменьшения.

Днищенко В. А. 500 схем для радиолюбителей. Дистанционное управление моделями.  СПб.: Наука и техника, 2007. — 464 е.: ил.