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 kwiecień 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio kwiecień - maj 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje kwiecień 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna kwiecień 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich maj 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów