Controlador de velocidad del motor de CA (a través de frecuencia)

Estoy construyendo este circuito a partir de un esquema antiguo para un estroboscopio (hace girar un disco con patrones y emite una luz estroboscópica basada en la frecuencia de entrada). Ya construí el divisor de frecuencia (es un contador de ondas extremadamente genial con retroalimentación del interruptor de reloj que calcula una ecuación 1/(2^n)), y el circuito estroboscópico de entrada (convierte una señal de audio en una onda cuadrada). Estoy atascado en el circuito del motor.

Creo que está controlando la velocidad de un motor de CA de 50 V a través de la frecuencia porque la entrada en el NPN inferior izquierdo es una onda cuadrada del ciclo de trabajo del 50 % que varía de 30 a 90 Hz.

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Hay un suministro de 50 V CC en la parte superior y la señal de entrada es de 5 V (a través del 4K7 en la parte inferior izquierda). Los transistores apilados por debajo de los 50 V se enumeran como dispositivos genéricos de alto Vce, y los dispositivos 71963-1 son solo NPN genéricos. No tengo información sobre el motor, aparte de que supongo que es un motor de CA de 50 V de dos polos.

Tres cosas sobre el circuito me confunden.

1) ¿Por qué es necesario el NPN con 1K vinculado a 50V en la parte superior?

2) Entiendo la necesidad de una matriz Darlington para impulsar el alto voltaje y la corriente, pero ¿por qué el PNP en la parte inferior? (¿Es para tirar a tierra más rápido debido a la corriente en las bobinas?)

3) ¿Por qué los valores límite en los devanados serían tan diferentes (100n y 5u6)? ¿Es algo específico del SKU de los motores que habían fabricado para el dispositivo, o hay algún otro truco estándar aquí que no entiendo? (nota: el texto en la tapa inferior dice 5.6 NP, no NF, ¿supongo que significa no polarizado?)

Gracias de antemano, sé que son muchas preguntas, pero la búsqueda de "análisis básico de circuitos analógicos" en Google arroja mucha basura.

Respuestas (1)

Esto ilustra la necesidad de esquemas con a) designadores de referencia en ellos yb) dibujados 'convencionalmente' con positivo en la parte superior y tierra en la parte inferior con c) componentes relacionados juntos que cuentan la historia de su conexión.

1) R'ese 1k conectado a 50v en la parte superior' no solo está conectado a 50v y TR'el transistor en la parte superior derecha', también está conectado a C'ese capacitor en la parte superior izquierda que también va a tierra'. Si la C se hubiera dibujado verticalmente, debajo de la resistencia y el transistor en cuestión, y su conexión a tierra hubiera estado directamente debajo de la tapa vertical, la función habría sido mucho más obvia.

Este es un limpiador de línea de suministro de energía bastante estándar, cuando el voltaje de salida no es crítico, pero la caída de voltaje no debe ser demasiado grande, un filtro RC impulsa un seguidor de emisor. La vida del transistor amplifica la corriente a través de R, lo que permite que RC tenga una constante de tiempo mucho más larga de lo que sería posible sin el transistor.

No es evidente por qué esta función necesita un filtro de suministro, pero eso es lo que se dibuja.

2) TR 'el NPN que acciona el motor' y TR'el PNP que acciona el motor' forman una etapa de salida en contrafase, capaz de generar y hundir grandes corrientes en la carga.

2a) ¿Por qué el pullup es un par Darlington, donde el pulldown es un solo dispositivo? Al igual que el limpiador de líneas, eso también es un poco desconcertante. Convencionalmente, en los amplificadores de audio, usaría un par Darlington tanto para pullup como para down, ya que solo necesita una corriente de luz para conducir y es simétrico. Sin embargo, el NPN que impulsa los transistores de salida tiene una ganancia de corriente, por lo que tal vez el diseñador sintió que era suficiente para reducir activamente el PNP, donde los pull-ups solo estaban siendo activados por la resistencia superior de 4.7k. Probablemente sea adecuado, ahorra un transistor en comparación con la disposición más convencional y tiene una disipación más baja que hacer que la resistencia pull-up de 4.7k sea más baja para hacer que un solo NPN suba con más fuerza. De todos modos, no está destinado a ser una etapa de salida de audio de baja distorsión, esa resistencia de 47 ohmios no polariza los transistores de salida para una baja distorsión de cruce,

3) Cuando un motor de inducción de dos devanados se acciona desde una sola fase, es común accionar un devanado directamente y otro desde un condensador, o ambos desde condensadores de diferente valor, ya que esto proporciona un cambio de fase diferente para cada devanado para crear un campo giratorio en el interior del motor. Sin el campo giratorio, el motor no desarrollará ningún par en reposo, por lo que no arranca.

Sospecho que el límite de 100x es 100uF, no 100nF. Notarás que está polarizado, por lo que es un electrolítico. No obtiene electrolíticos de 100nF, y 100n no sería muy bueno a 10s de Hz. Sospecho que es simplemente 'grande' y está ahí para compensar la CC que está presente en la salida push-pull. La tapa más pequeña de 5,6 uF proporciona el cambio de fase al devanado de inicio. Es posible que deba estar no polarizado, ya que probablemente pueda resonar con la inductancia del devanado, lo que a veces puede crear un voltaje inverso. El límite de 100uF no resonará con su devanado y permanecerá correctamente polarizado.

¡Fantástico! Gracias por explicar tan claramente. También me gusta tu notación X''. Con respecto al filtro CKT'RC que impulsa un seguidor de emisor, ¿por qué no usar valores RC diferentes o una tapa más grande en lugar de usar un transistor para aumentar la constante de tiempo? Y gracias por la explicación sucinta de las tapas del motor. ¡Salud! (Te daría un punto, pero aún no tengo suficiente reputación).
La constante de tiempo en ese filtro es 1k.40u = 40mS. Si el TR tuviera una beta de 100, necesitaría reducir el valor de la resistencia a 10 ohmios para obtener la misma caída de voltaje, lo que significa aumentar el límite a 4000 uF para mantener el mismo tiempo constante. A 75v, este límite sería físicamente más grande y probablemente más caro que el resto del circuito junto. No creo que necesite un representante para aceptar la respuesta, si la encontró útil.
@PeterT Recordé que mi respuesta estaba incompleta, preguntaste sobre la asimetría de la etapa de salida. Se agregó la sección 2a a la respuesta a la dirección.