Собственно говоря, я учусь в институте Георга-Симона-Ома, это в городе Нюрнберг (Германия), на данный момент я заканчиваю 6ой семестр факультета электро- и информационной техники, в данном семестре мы выполняем проектную работу, который выдаёт нам преподаватель нашего выбора. Мне и моему сокурснику собственно достался этот ад.
Что это такое? Это схема управления мотора постоянного тока, задача такова: постоянно выбивает 2 транзистора (нижних), нам нужно найти причину и внести свои поправки дабы этого не происходило. Мы в данный момент находимся на следующем этапе: Понять схему... В связи с этим мы запаслись литературой и спаяли сие чудо аналогового мышления. Теперь делая замеры, пытаемся понять как происходит управление... В данный момент столкнулись с некими проблемами, а именно:
- мы не совсем понимаем как происходит регулировка всего если честно, тоесть сами операционые усилители как я понял это 2 PI, 1 Inverter, 1 управление силой тока, но вот именно как они взаимодействуют не совсем понятно, помогите кто, если не сложно
- Если меряем оптрон к массе управления, получаем пульсовый сигнал, когда меряем оптрон к массе транзисторного "круга" получаем мертвеченко

П.с: Пардоньте за мой русский

П.с.с: как работает транзисторный мост вроде ясно, проблема в понимание скорее в левой стороне :/

"Нижние" транзисторы будет выбивать из-за большого тока базы если потенциометры P4 и P5 выкручены на максимум. Нужно между транзисторами оптронов и потенциометрами (U3/1 и P4, U3/2 и P5) поставить токоограничительные резисторы.
имхо.

А как они вылетают. Коллекторный переход становится короткозамкнутый или как?


В схеме есть возможность мертвой зоны когда ни один из плечей не включен

ток резко обрывается а индуктивному выбросу некуда деваться

PS А пардон он замыкается через шину питания.

И поэтому нужно поставить между точками 3 и 4 двусторонний стабилитрон (или пару встречно-последовательно), на напряжение больше 24 V.

Двухсторонний стабилитрон ставить необязательно - есть 4 диода, защищающие коллекторы транзисторов, их достаточно имхо.
А вылетают транзисторы из-за слишком большого базового тока - базовый переход не выдерживает. Оптроны могут выдавать большие токи.

Ребят, спасибо за ответы, насчёт токоограничительных резисторов я уже думал...
Но вопрос не в этом на данной стадии, не до конца получается понять левую часть схемы, тоесть как именно происходит сама регулировка >.<

А промоделировать поведение схемы не пробовали? Если да, то в какой программе и что именно вызывает вопросы.

Ещё не пробовали, собираемся в PSpice, но прежде чем что-либо моделировать было бы не плохо хотя-бы как-то поверхностно понять схему. Я вот лично вижу в этой схеме два PI регулятора и 2 инвертора, конденсаторы допустим в левом верхнем углу вообще для меня являются загадкойб вот собственно :/

Запустите модель, и все сами поймете...

Это связано с формированием заданной передаточной функции управления двигателем, чтобы получить заданное качество управления.

Переходную характеристику

На вход поступает первая и вторая производная чего-то. Как переводятся с немецкогог слова?

Если такую работу вам дали, значит на лекциях должны были читать теорию про это.

U1/2 - регулятор скорости
насколько помню, у ДПТ в некоторых случаях компенсируют падение на обмотке якоря с помощью ПОС по току, может быть здесь что-то подобное, переведите названия сигналов на входах
ОС по скорости - с тахогенератора?

Взгляните в спецификацию.
Оптроны слабее. Они должны были бы гореть первые при большом базовом токе у транзисторов.
Во вторых при подключенном моторе базовые токи не могут быть большими у транзисторов T2 и T4, этому помешает ток нагрузки через R20 и R21
Без мотора должны были бы гореть оптроны. Транзсторы могут выходить из строя просто из-за перегрева.

Ну а принцип работы схемы до конца нельзя восстановить поскольку не изображены цепи откуда приходят сигналы задатчиков тока и частоты.
Не видно обратных связей.
На U1 сделаны интеграторы.
Пропорционального канала не видно. Вот видимо его и надо добавить. Скорее всего надо закоротить конденсатор 4

А я вижу - формируется резистором в обратной связи.
Автор! Картинку надо было привести к черно-белой (повысить контраст - убрать серый фон) и сжать.

Резистор просто на верхних частотах искажает характеристику интегратора. Странное вообще включение.

Рекомендую потренироваться вот в этом симуляторе: http://www.partsim.com/simulator/#1002

сделал за них
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

такое включение (последовательно резистор с конденсатором в ОС) и есть ПИ регулятор

Это и есть PI- регулятор.

Какой же это ПИ (пропорционально-интегральный ) если он всегда уходит в насыщение при малейшем постоянном напряжении на входе.
Пропорциональная составляющая в нем отсутствует. Вернее пропорциональная по постоянному напряжению. Это же не RF электроника.

А что Вы хотели при наличии интегральной составляющей?
Вот у меня еще меньше файл.

Согласен, логика подвела.
Тогда что это такое?
Такой хитрый ШИМ? Что по вашему идет с сигнала Sollwert?
Там ведь нигде не может быть постоянной составляющей.

Трудно сказать, что там и зачем. По логике... там есть быстрый ПИД - он скорее всего должен регулировать ток (механический момент). А управляется он более медленным регулятором. Скорости? Так мне моя логика подсказывает.
А вот где там датчик тока и скорости? Возможно это напряжение на моторе за вычетом тока с некоторым коэффициентом для вычитания падения напряжения на обмотке ротора.

гугл-переводчик говорит
Sollwert уставка
stromistwert фактическое значение тока
drehzahlistwert действительная скорость
регулятор скорости сводит к нулю рассогласование датчика скорости и уставки,
конденсатор сводит в ноль статическую ошибку, резистор последовательно с конденсатором ограничивает динамику
схема резистор!!конденсатору в ОС не позволила бы свести рассогласование до нуля, ошибка определялась бы усилением по пост. току
а сигнал тока, думаю, используется для компенсации сопротивления якоря

про регулятор постом выше уже написали, добавлю: датчики на схеме похоже не показаны, потому у автора и спрашивалось про тахогенератор

Там , если приглядеться, можно увидеть, что один конец двигателя - общий для управления. Там и снимаются сигналы тока (с шунта) и напряжения с двигателя (противоэдс - скорость), из которого вычитается ток с некоторым коэффициентом.

спасибо, нашёл, честно говоря, рассматривать номиналы и надписи на картинке такого качества - глаза болят
более строго: обозначения U и I не равны словам на D и S возле стрелочек влево

Вообще-то на рисунке типичная конструкция из "доцифровой" эры.
Задачей регулятора является поддержание заданной скорости (Sollwert). В качестве сигналов обратной связи используются ток мотора (Stromistwert) и напряжение с тахогенератора (Drehzahlistwert, пропорциональное скорости).
Схема на первом ОУ - это ПИ-регулятор, его выход в первом приближении пропорционален желаемому ускорению объекта управления (или силе/крутящему моменту или просто току двигателя, поскольку они все пропорциональны друг другу).
Второй ОУ - тоже ПИ-регулятор, его задача - стабилизация заданного тока, он заметно быстрее первого (постоянная времени меньше).
Параметры первого регулятора определяются в основном механикой объекта (момент инерции, трение), а второго более электрическими характеристиками двигателя.
Ну и ещё сигнал тока двигателя подаётся на вход первого регулятора чтобы компенсировать активное сопротивление ротора движка.
Если к выходу второго ОУ подключить усилитель мощности, то этим аналоговым сигналом вполне можно управлять маломощным двигателем.

А вот всё, что дальше вызывает массу вопросов. По-хорошему там нужен правильный ШИМ-модулятор для управления уже мощными ключами.
Вместо него там какая-то пародия, анализ работы которой не так прост. Во всяком случае подавать (медленно меняющееся) напряжение с выхода второго ОУ на оптрон - плохая идея.

Можно попробовать на арапа подключите резистор скажем 20к к диоду одного из оптронов на плюс питания. Можно побольше номинал пусть горит все время
Посмотрите будут после этого гореть транзисторы или нет.

А вообще приглашайте в Германию))

похоже что автор схемы и не думал о ШИМ, резисторы в цепи диодов оптронов высокоомные, оптроны не находятся в области насышения, правая часть - это "типа" такой линейный аналоговый усилитель

эт точно, схема дрянь.

По-моему с цифровым управлением еще тяжелей.
Там будем проблема устойчивости на зеркальных частотах

Если предположить, что на вход Sollwert подают ШИМ, то эта схема вполне пропустит ШИМ.
О ШИМ-е косвенно говорят фильтры на всех входах PI регуляторов кроме Sollwert.
И оптроны будут работать на 1..1.3 мА, что достаточно для их насыщения. При этом и ток в базах транзисторов ограничивать будут.

Вот тут уже надо моделировать чтобы определить какой частоты должен быть ШИМ.

Тогда и причина сгорания транзисторов понятна.
Если подавать не ШИМ, то все равно будет стабилизация вращения двигателя, но транзисторы будут работать в линейном режиме и страшно перегреваться.

Так и работают. А то "ШИМ, ШИМ"...

Спасибо за ответы, очень сильно помогли, простите что не успел перевести обозначения, весь день в институте был, была консультация с преподом по поводу схемы, сами поболее уже разобрались, да и ваши ответы очень помогли, Сегодня переносили в PSpice, в понедельник доделаем будем смотреть сигналы. Стыдно даже как-то что не подумал о том чтобы схему поконтрастнее сделать и перевести обозначения с немецкого. Ещё раз всем огромное спасибо!!!!


Sollwert=то к чему должен стремится сигнал, задающее устройство по-русски вроде, в данной схеме его значение это постоянное напряжение


Ток снимается с мотора, Stromistwert (Ток который на моторе, с мотора стрелочка с I идёт на контакт: Stromistwert)
Датчик скорости, это напряжение на моторе Drehzahlistwert (стрелочка от мотора где U)
I-Kompensation (возле потенциометра P2) это как раз таки связано с падением на обмотке ротора

Так что, ШИМ-а таки нет?

Нет, я хотел её предложить, но препод сказал что от этого EMI и будет глючить SPS, так там таких плат штук 30, для 30 моторов которые управляют миниатюрной фабрикой, так что только аналог, только хардкор


Цифровое управление можно было бы спрогить А тут осцилограф и конспекты из рук не выпускаем :/

Да, есть только обыкновенный линейный мостовой усилитель.

Если это раскраска "найдите семь отличий", то, например:

1) УГО транзисторов не соответствуют факту — они составные;

2) минимальный паспортный коэффициент передачи по току данных оптронов 50%, их максимальный возможный входной ток на схеме задан резисторами 8,2 кОм, т.е. 1 мА, который даст на их нагрузке, т.е. потенциометрах 1 кОм, соответственно максимум 0,5 В, тогда как для открытия транзисторов усилителя необходимо в 5 раз больше;

3) светодиоды оптронов не защищены от того, что на них подаётся в 4 раза превышающее паспортный предел отрицательное напряжение;

4) пока на схеме два общих провода, она нерабочая.

ШИМ тут получается сам собой. Даже без контроллеров-процессоров. Должен.

Снова всем привет, черчу это чудо в LTSpice, этих усилителей/оптронов/транзисторов нету в базе данных, взял LT1001 как усилки (должно вроде прокатить), а вот оптроны PC817A (сомнения) и транзисторы стандартные пнп и нпн (точно бред, так как по схеме это дарлингтоны, тоесть там внутри 2 транзистора, 2 резистора и диод), хелпки, готовый шематикс потом тоже залью

А толку все это чертить в LTSpice если нет модели самого мотора?
Или собираетесь купить ?
Динамику системы без мотора не увидеть.

Легче тогда уж в MATLAB-е рисовать, там хоть модели моторов доступны.

Ну, мотор в спайсе должен быть у препода вроде, мы пока катушку с резистором туда нарисовали XD

Мотор... - это же конденсатор с резисторами и, для совсем уж пытливых, - катушечка.

А ещё генератор э.д.с, пропорциональной скорости.
В библиотеке Оркада есть простенькая модель двигателя с вязким трением и моментом инерции на валу.
Находится в файле function.lib (а в function.olb символ для неё).

В LTSpice тоже должна работать, разве что придётся закомментировать две строки (EDUMMY1 и EDUMMY2), а за условиями следить самостоятельно.

Какой генератор? Генератор не нужен. Напряжение на конденсаторе - интеграл от тока. Напряжение на двигателе - тоже интеграл от тока. Еще резистор последовательно - сопротивление якоря, резистор параллельно - нагрузка.

Стоит напомнить вот это эпическое обсуждение - http://electronix.ru/forum/index.php?showtopic=116478
Там DC двигатель представлялся системой второго порядка.

Но даже не в этом суть. Номиналы элементов! Как узнать номиналы тех самых элементов модели?

Можно построить, конечно, точную схему в Spice нотации. Потом симулировать ее с шагом в 1 мкс и получить через пару минут полную ахинею.

Проще перейти к MATLAB и симулировать на системном уровне. И даже идентифицировать модель двигателя можно будет.

С Вашим подходом нужно учитывать квантовые эффекты и влияние Луны. И порядок системы может быть огромным. Там по вашей формуле уже субатомные расстояния очень быстро получаются, что очень важно для лифтов.

Очень просто. Если есть описание, то оттуда, а если нет, - экспериментально.
Вот, например, измеряем зависимость изменения скорости от интеграла тока (ток достаточно большой, время короткое, изменение скорости небольшое) получаем емкость конденсатора. Измеряем кривую торможения - получаем трение. Там должно быть два вида - вязкое (жидкое), которое моделируется резистором. Спад экспоненциальный - реакция первого порядка, радиоактивный распад. И постоянная сила трения - имитируется источником тока. Скорость линейно падает.
Особенная точность и не требуется. Ведь в любом случае к мотору нечто подсоединено, что увеличивает приведенный момент инерции (емкость конденсатора) и трение. Таким образом, параметры в любом случае нужно варьировать, чтобы убедиться в сохранении робастности.

Влиянием луны занимается альтернативная электроника. Там я не в теме.
А вот модель DC мотора сколько не искал везде представляют такой передаточной функцией:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Ничего особенного, просто 5-ть параметров и 2-й порядок.
Кстати по напряжению на движке как следует из модели никак нельзя судить о скорости вращения.
Т.е. предположение о том, что напряжение с движка сразу идет на регулятор скорости скорее всего не верное.
На схеме явно не хватает тахометра.

Если на роторе еще сидит некая механическая передача то порядок передаточной функции увеличивается и вдобавок она становится нелинейной.
Хотя в реале она очевидно нелинейная даже для движка без нагрузки.
Что там определить в модели по осциллографу врядли удастся, там нелинейности и шумы замаскируют всю картину.

Вообщем симуляция результата не принесет. Нужно моделирование.

Вы глубоко не правы во многом, разжевывать именно Вам - желания нет.
Конспектно - наличие инерции никак не может перевести линейную систему в нелинейную.

P.S.
Симуляция - есть моделирование.
Подумайте.

Давайте уже не строить из себя мегаспециалистов.

Я говорю, что студент бесполезно берется симулировать такую схему, потому как кучу времени убъет на симуляцию незначащих мелочей и борьбу за выбор правильного масштаба времени.

А модель двигателя все равно так просто не определит по осциллографу, поскольку все будет забито шумами коллектора (нелинейность) , испорчено кривой намагничивания (нелинейность) , неидеальностью источника питания (нелинейность) и т.д.

А мне разжовывать не надо.
Cейчас читаю такую книжку: "Digital Control of Electrical Drives" Slobodan N. Vukosavić , там все разжевано по мелочам.
Советую и вам освежить знания, чтобы возражать хотя бы по теме.

Привет всем, собственно после долгих поисков была найдена данная модель, но не получается почемуто её в лтспайс завязать:

DC_MOTOR_MODEL.CIR
*
V_AMP 1 0 AC 1 PWL(0MS 0V 1MS 10V 1000MS 10V 1010MS 0V 2000MS 0V)
*
* MOTOR VOLTAGE
RA 1 2 0.5
LA 2 3 0.0015
H_EMF 3 4 VSENSE2 0.05
VSENSE1 4 0 DC 0V
*
* MOTOR TORQUE BASED ON INERTIA AND FRICTION
H_TORQ 6 0 VSENSE1 0.05
LJ 6 7 0.00025
RB 7 8 0.0001
VSENSE2 8 0 DC 0V
*
* MOTOR POSITION
FPOS 0 11 VSENSE2 1
CPOS 11 0 1
RPOS 11 0 1MEG
*
* ANALYSIS
.TRAN 10MS 2000MS
*
* VIEW RESULTS
.PRINT TRAN V(1) I(VSENSE1)
.PROBE
.END



Это я тоже в конспекте по системной теории нашёл. Тахометра нету, сегодня переспрашивали у препода, скорость снимается на прямую с мотора, хотя он сам не знает как :D, что улыбнуло, схеме 20 лет, мастерил какой-то лаборант который уже умер давно, схема рабочая, мы запускали ту которая к SPS подключена, единственно что регулировка какая-то угшная, мотор крутится в одну сторону быстрее чем в другую, на транзисторах через 5 минут можно жарить яишницу, мы молили о ШИМ, были снова посланы в лес

LTSPICE с удовольствием съест конденсатор с двумя резисторами и генератором тока.