Zasilacz do modeli kolejki. Cyfrowy regulator prędkości jazdy z zasilaczem

Zasilacz do modeli kolejki. Cyfrowy regulator prędkości jazdy z zasilaczem
Cyfrowy regulator obrotów z zasilaczem umożliwia płynną regulację prędkości jazdy modeli kolejki elektrycznej od dowolnego producenta (Piko, Rocco itp.) w przód i w tył dla modeli napędzanych silniczkami prądu stałego o napięciu znamionowym do 12 V (typowy, analogowy model lokomotywy od firmy Piko).

Rekomendacje: nieskomplikowany regulator prędkości z zasilaczem, który przyda się w prostszych zastosowaniach.

Metoda regulacji PWM umożliwia zmianę prędkości od bardzo powolnej (można uzyskać prędkość 0,176 m/s, co jest równe 20% maksymalnej prędkości testowanego modelu) do maksymalnej (0,83 m/s dla testowanego modelu Piko).

Ponadto, metoda regulacji PWM oraz zastosowanie zasilacza impulsowego zwiększają sprawność regulatora pozwalając tym samym na znaczną oszczędność energii. W prototypie uzyskano sprawność rzędu 85%, co jest bardzo dużo w porównaniu z typowymi zasilaczami, uzyskującymi sprawność rzędu 50%.

Konstrukcja z mikrokontrolerem zapewnia bezawaryjność, funkcjonalność i niewielkie gabaryty. Uzyskane parametry są nie gorsze niż oryginalnego zasilacza FZ-1 firmy Piko, natomiast wymiary i ciężar są około 10-krotnie mniejsze.

"Sercem" zasilacza z regulatorem jest mikrokontroler PIC12F675, który dzięki świetnie nadaje się do tej aplikacji dzięki bogatemu wyposażeniu. Wejście GP4 (pin 3) mikrokontrolera IC1 pracuje jako wejście przetwornika analogowo-cyfrowego. Za jego pomocą jest wykonywany pomiar napięcia na potencjometrze.

Kiedy gałka potencjometru znajduje się w środkowym położeniu, na ślizgaczu jest połowa napięcia zasilania i wówczas tranzystor T1 jest zatkany, a na wyjściu nie ma napięcia. Sygnalizowane jest to zaświeceniem się zielonej diody LED0. Diody LED sterowane są za pomocą trzech wyjść mikrokontrolera poprzez multiplekser IC2 (4051).

Przekręcając gałkę potencjometru w prawo zwiększa się napięcie na wejściu przetwornika, co skutkuje załączeniem odpowiedniej diody LED (LED-1…LED-3) i sterowaniem tranzystorem T1 impulsem o szerokości proporcjonalnej do ustawienia gałki potencjometru. Tym samym reguluje się wartość napięcia średniego na wyjściu układu, co przekład się na prędkość jazdy lokomotywy.

Kręcąc gałką potencjometru w lewo od środkowej wartości spoczynkowej zaświeca się odpowiednio diody LED1…LED3 i steruje tranzystorem T1 impulsem o szerokości proporcjonalnej do odchylenia gałki potencjometru z tym, że równocześnie tranzystor T2 załącza przekaźnik PX i zmienia polaryzację napięcie, a więc i kierunek jazdy lokomotywy.

Program wykonano w taki sposób, że prędkość jest regulowana w 8 krokach, przy czym po przejściu gałki z pozycji spoczynkowej (0) na "pierwszy bieg" jest podawany impuls o czasie trwania 10 ms umożliwiający ruszenie lokomotywy z miejsca, a następnie wypełnienie impulsów jest proporcjonalne do kata obrotu potencjometru od pozycji środkowej (zerowej).

Czas trwania impulsów dobrano w taki sposób, aby każdy kolejnych ośmiu biegów zwiększał prędkość o 1/8 maksymalnej prędkości testowanego modelu lokomotywy firmy Piko. Progi napięć z potencjometru mierzone przez przetwornik tak dobrano, aby zakres regulacji potencjometru od wartości spoczynkowej 0° do wartości maksymalnej 135° był podzielony na 8 równych wartości. Przy zastosowanym potencjometrze liniowym umożliwia to proporcjonalną, liniową zmianę prędkości jazdy.

Napięcie stałe 12 V jest doprowadzone z zewnętrznego zasilacza, a napięcie +5 V zasilające mikrokontroler dostarcza stabilizator szeregowy IC3.

Więcej czytaj w Elektronice Praktycznej 10/2013

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio lipiec 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje czerwiec 2020

APA - Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów