Elektroniske spørgsmål

Hej Carsten

Det skulle være nok med en modstand, hvis motoren kører med fuld belastning hele tiden, ellers bruger den jo mindre strøm og skal derfor have en større modstand, lidt tricky at udregne , udover at modstanden ved fuld belastning skal holde til over 1W.

Jeg er ved at lave en puls vidde modulering (PWM) der bruger en NE555 timer som puls kreds, den hakker strømmen op på samme måde som motorstyringen i en standard lokdekoder.

Den har selvfølgelig også ulemper da den jo stadig sender fuld spænding ud, men jeg håber at det er et spørgsmål om at sænke tiden den er tændt så motoren ikke 'ser' så meget strøm, det virker ihvertfald med en lokdekoder.

Hej Carsten,

Jeg har studeret Mabuchis datablad og jeg mener, man skal regne modstanden ud ved hjælp af data under "NO LOAD".

En strøm på 0,022A ved NO LOAD ved 3V giver en innermodstand i viklingerne på 160 ohm.

Motoren må ifølge databladet kun få maks 6V, så det giver en maks strøm på 6 / 136 = 0,044A. Det er denne strøm man skal begrænse for ikke at brænde viklingerne af.

Ved 18V har man brug for 18 / 0,044 =  409 ohm i kredsen for at begrænse strømmen til de 0,044A. Det giver en formodstand på 409 - 136 = 273 ohm.

Jeg kan ikke se fordelen ved en spændingsfordeler, da den ville bestå af to modstande som også "spilder" effekt (hvis jeg forstår det rigtigt 

Hilsen, Jaco

Slut den til lokomotivdekodern og sæt maxhastihed ned til 1/3.

Det vil jeg jo også sige: En motor er normalt fuldstændigt ligeglad med spændingen - der er derimod grænser for, hvor stor en strøm og - først og fremmest - hvor stor en effekt, man må afsætte i den. Spændingen kan blive et problem, men så skal den være meget, meget større.

En almindelig dekoder arbejder normalt med en spænding på 15-18 V, og den kører på fuld spænding hele tiden: Til gengæld "hakker" den forsyningen over i små stykker, så den på den måde kan regulere motorens hastighed. Hvis det sker med tilstrækkelig høj hastighed (dvs. frekvens), vil motoren være fuldstændig upåvirket af dette. Den kan sagtens tåle 18 V, hvis du slukker for strømmen i 2/3 af tiden - så vil det svare til 1/3 af 18 V = 6 V.

Du kan sætte alt dette i dekoderen - men naturligvis med en vis risiko, for hvis "nogen" laver en dekoder reset og sætter fuld fart på, vil motoren sikkert brænde af.

Til gengæld kan du ikke lige beregne en passende modstand, da størrelsen vil skulle stå i forhold til motorens modstand: Denne er imidlertid langt fra konstant - det er for det første ikke en ren ohmsk modstand, men derimod en impedans, der er en kompleks sammensætning af en spole, en modstand og en kondensator - og for det andet ændrer den sig med motorens temperatur, så den vil også skulle ændres med belastningen.

Når dette er sagt, skal det også siges, at du sagtens kan bruge en modstand - hvis du har mulighed for at slippe af med varmen: Men der findes ikke nogen nem måde at beregne den rigtige størrelse, så jeg ville snarere prøve mig frem med nogle forskellige størrelser.

Impedans er vekselstrømsmodstand, så det er der ingen af i en DC motor. Langt de fleste DC motorer kan let tåle en 3x overspænning i kort tid. Det er for meget varme der dræber motoren.

Da' Bent.

Skal det forståes sådan, at du mener, der ikke er nogen spole i en DC motor? Eller at spolen ikke udgør en impedans, men derimod er en rent ohmsk modstand?

For du føder jo netop motoren med en pulserende jævnstrøm, der opfører sig fuldstændigt som AC i forhold til spolens impedans.

Helt enig.

Nej, du vender aldrig polerne i pulserne. Linket du selv henviste til omtaler også vekselstrøm.

Da' Bent.

Vi er enige om, at man aldrig vender polerne: Men det betyder så sandeligt ikke, at impedansen pludseligt begynder at opføre sig som en ohmsk modstand. I denne sammenhæng er det fuldstændigt ligegyldigt, om der er tale om "vekselstrøm" eller "pulserende jævnstrøm" - den eneste forskel er reelt set definitionen af nulpunktet, og den kan man sætte, som man vil.

Impedansen opfører sig fortsat som sådan, også overfor en pulserende jævnstrøm.

Impedans = vekselstrømsmodstand. Der er ingen vekselstrøm og du kan ikke bare "sætte nulpunktet hvor du vil".

Da' Bent.

Så du vil altså mene, at jeg blot kan sende en 100 kHz pulserende DC gennem en spole og forvente, at den opfører sig som en ohmsk modstand?

Det synes jeg, du skulle prøve af i praksis...

Jeg har arbejded som radiomekaniker i over 40 år, jeg har prøved lidt af vert!

... men åbenbart ikke at sende en 100 kHz pulserende DC gennem en spole?

Jeg har også en fortid, hvor jeg har lavet mixerpulte, 24 spors båndoptagere mm. til en lang række af landets store pladestudier, Danmarks Radio og en masse lokalradioer. Godt nok ikke i 40 år, men til gengæld har jeg også en teoretisk eksamen med temmeligt høje karakterer indenfor bl.a. fysik og matematik.

Hej Lars

Nu er det for længe siden, at jeg lærte noget om det, til at jeg tør at udtale mig om forskellen.

Men jeg lurer på, om det er sådan noget her, du mener, hvad angår nulpunkt ?

I al min uvidenhed vil jeg umiddelbart og rent intuitivt tro, at der sker noget andet og mere, når spændingen varierer mellem minus og plus, end når den varierer mellem nul og plus, selvom spændingsforskellem måtte være den samme ?.

Da' Carsten.

Du har fuldstændigt ret: Den første er pulserende DC, den næste en AC. I virkeligheden er det fuldstændigt det samme signal, for det handler kun om, hvordan du vælger at måle: Du kan gøre det samme med din modelbane - eksempelvis kunne du definere din sporplan til at have punktet (0-0) midt i rummet, hvorefter nogle mål ville blive positive, andre negative. Du kunne også vælge at sætte (0-0) til det ene hjørne - på den måde kan du nøjes med positive mål. Det sidste er det, de fleste gør.

Lidt mindre teoretisk bliver det, hvis vi taler om en skjult station: Den kan være 40 cm under din bane, og her kan det være relevant at sætte nul højden til f.eks. jordoverfladen eller eller vandhøjden. På den måde ender din skjulte station på et negativt tal under nul punktet.

Helt det samme kan man gøre med strøm: Det er i virkeligheden fuldstændigt tilfældigt, hvor man vælger at sætte sit nul - og dermed også tilfældigt, om der er tale om en pulserende DC eller en AC. Der er og bliver en strid om ord.

I virkelighedens verden vil du se, at hvis du sætter en spole eller en kondensator ind i et kredsløb med en pulserende DC, vil den først opføre sig som en DC; men meget hurtigt vil såvel spole som kondensator skifte potentiale (efter en logaritmisk kurve, så vidt jeg husker), så den behandler den pulserende DC som en AC, og følger fuldstændigt de samme regler som en AC. Ikke særligt overraskende, da det under alle omstændigheder kun er målepunktet, der bestemmer, om det er en DC eller en AC.

I gymnasiet havde vi samme sjove diskussion om følgende: Man tager en pære og et batteri og det, vi i gamle dage kaldte et "blinkrelæ". Typisk noget med en temperaturfølsom arm, der sluttede og afbrød strømmen, så pæren endte med at blinke. Den havde det med at larme - det er derfor, man har den karakteristiske klik-klak lyd på blinklyset i en bil i dag, selvom det for længst er blevet elektronisk og lyden er kunstigt skabt.

Men her kommer det filosofiske spørgsmål: Hvis vi siger, pæren er tændt i 5 sek., herefter slukket i 5 sek., herefter... - Er der så tale om en DC, der bliver tændt og slukket, eller er der tale om en AC med en frekvens på 0,2 Hz?

Cluet er, at det er et definitionsspørgsmål - der er ingen naturlove, der siger, at det er det ene eller det andet: Det er kun et spørgsmål om, hvordan vi ønsker at beskrive naturen.

Når vi nu er kommet ind på sidesporet, hvorfor måles en højttaler spole ikke i ohmsk modstand men impedans, den strøm der bliver sendt ind i den er en pulserende jævnstrøm og ikke nær 100kHz.

Tilbage til emnet, den nemmeste løsning hvis det kun drejer sig om en enkelt motor er at bruge en lokdekoder og justere max hastighed ned, så kan hastigheden også justeres

Jo mellemfrekvens firkanter gennem spoler er også prøved. Den store forsgel er at udgangstrinnet ikke tvinger spænningen ned igen, men slipper. Så får du et magnetfelt der nedbrydes og ikke en impedans. Et blinkrelæ giver ej heller vekselspænning for spænningen ud af det skifter aldrig polaritet (veksler).

Fordi højttaleren har såvel en ohmsk som en reaktiv og en kapacitiv komponent. Jeg begyndte at bygge højttalere mod betaling som 14-årig, og havde lært mig selv komplekse tal inden gymnasiet - netop for at kunne foretage den form for beregninger.

Med det forbehold, at jeg netop selv har sagt, at det kan være hip-som-hap og et definitionsspørgsmål: Det er ikke nogen kendsgerning, at der bliver sendt pulserende DC ind i højttaleren. Det kommer an på forstærkerens konstruktion - en god forstærker sender AC ind i højttaleren, en billig forstærker bruger ikke en symmetrisk strømforsyning og sender derfor pulserende DC ind i højttaleren. Det sidste giver - i den virkelige verden - to problemer: Dels får man et assymetrisk signal og dermed forvrængning, og dels får man en ren DC komponent, der slider meget på højttaleren.

Selv et digitalt audio program som Audacity har et filter, der kan fjerne DC komponenten fra et uheldigt lydsignal. Jeg kører altid det filter, når jeg har digitaliseret en gammel LP.

Helt enig.

Nå, ja, forresten - det er vist blevet en ret abstrakt diskussion:

En dårlig forstærker forsynes typisk af en ren DC strømforsyning (f.eks. et batteri), og har en enkelt transistor - selvom der typisk er flere trin, der hver består af én transistor. Hvis vi strømforsyner den med et batteri - eller en strømforsyning - på 18 V DC, vil den have tomgang ved 9 V DC: Der skal jo være lige meget spænding på hver side af "nulpunktet" for at kunne generere en AC kurve, som enhver lyd består af. Højttaleren kan ikke tåle denne DC spænding, så man er nødt til at have en stor kondensator i udgangen, der kan filtrere DC komponenten fra og kun slipper AC delen igennem.

Det er denne form for forstærker, man kalder "pulserende DC".

Den gode form, der bl.a anvendes i alt professionelt udstyr, har en symmetrisk strømforsyning: Enten to batterier på f.eks. 9 V hver eller en transformator med midterudtag. Hvis vi genbruger spændingerne, vil vi pludseligt have en strømforsyning på ±9 V DC - det giver stadigvæk en total spændingsforskel på 18 V. Det giver også mulighed for at bruge to transistorer med hver sin polarisering - kaldet PNP og NPN i den sprogbrug - og tomgangsspændingen bliver 0 V DC. Det kan højttaleren godt tåle, så man behøver ikke den store kondensator i udgangen, og får dermed en væsentligt bedre lyd.

En sådan forstærker kaldes en "AC forstærker".

Det ændrer ikke ved, at man overordnet set stadig selv kan bestemme sit nul-punkt, og dermed også bestemme, om man ser resultatet som en AC eller en pulserende DC.

Forstærkeren i første eksempel med kun én transistor har så oveni det problem, at transistoren i lydens ene halvbølge vil arbejde meget tæt på de 0 V, mens den i den anden yderlighed vil arbejde meget tæt på max. spænding 18 V - og der findes ikke nogen transistorer, der kan behandler strømmen ens i de to situationer. Resultatet bliver forvrængning, da den ene halvbølge har helt andre arbejdsforhold end den anden.

Bruger man derimod en push-pull kobling med to modsat polariserede transistorer, vil de begge arbejde omkring 0 V, når udgangssignalet er omkring 0 V, og begge vil arbejde omkring fuld spænding, når udgangssignalet er omkring fuld spænding. Man har derfor ikke nogen assymmetri, og får væsentligt mindre forvrængning.

Lars, det kan got være at du har en lang uddannelse, men det meste du fyrer af der er noget decideret sludder. Prøv at find nogle kredsløbeksempler på de forstærkertyper du skriver om. Den første forstærker du skriver om svarer til en klasse A forstærker, den næste til en klasse B, som netop har stor cross over forvrængning fordi transistorne arbejde omkring 0 volt.

Da' Bent.

Well, der er kredsløbseksempler nok her på Wikipedia: Jeg må give dig ret i, at noget af ovenstående, uden diagrammer, vist blev lidt meget abstrakt med risiko for misforståelser - men jeg kan ikke give dig ret i resten: En klasse A forstærker handler ikke først og fremmest om kun at have en transistor - det handler mest om at bringe den pågældende transistor til kun at arbejde i det midterområde, hvor den ikke forvrænger ret meget: Den forvrænger altid mest i yderområderne, dvs. omkring mininum og maksimum strøm - ikke spænding. En transistor er en strømforstærker, ikke en spændingsforstærker. I klasse A forstærkeren lader man udelukkende transistoren arbejde i det område, hvor den "har det godt" - hvilket som regel desværre også betyder en voldsom varmeudvikling.

(Hvis du læser Wikipedia artiklen vil du se, at de taler om, at en klasse AB forstærker arbejder det meste af tiden i "the class "A" region". Dvs. der, hvor den lyder godt.)

Men det er dig, ikke mig, der begyndte dette med klasse A, B og mere: Det var ikke det, jeg skrev om ovenfor. Men du har på en del punkter ret. Det er bare ikke særligt relevant i forhold til en DC motor - med mindre den skal præcisionsstyres: Så plejer man også at anvende klasse A til dem.

Nå, jeg må hellere lade være med at kravle op i et eller andet hjørne: I slutningen af 70erne og det meste af 80erne drønede jeg virkeligt rundt og lavede studier. Jeg abonnerede også på "Studio Sound", som på det tidspunkt var verdens førende tidsskrift for professionelle lydfolk. I starten måtte jeg betale for det, siden fik jeg det gratis, fordi jeg var blevet en del af branchen. Jeg var medlem og deltager i AES (Audio Engineering Society) og den europæiske pendant (britisk styret), som jeg har glemt navnet på. Jeg husker, da Calrec (en mikrofon-producent i den gode ende) havde en artikel i Studio Sound, hvor de fortalte om en ny "Super-Bal" forstærker, de havde udviklet på nogle servietter over en kop øl på en pub.

De var uforsigtige nok til at gengive deres tegninger i bladet: Det handlede netop om en symmetrisk kobling af en NE5532, som var er en dobbelt operationsforstærker, men ikke symmetrisk i sig selv. De havde brugt to og koblet dem symmetrisk - og det måtte vi jo prøve. Lyden? Wauww....

Calrec var kun kendt for mikrofoner, men de begyndte så at lave mixerpulte baseret på Super-Bal: En af de første gik til Polar Studio i Stockholm (dvs. Abba), en af de næste gik til Puk Recordings lige udenfor Randers - og vi mente alle, at nu havde Puk totalt mistet jordforbindelsen. Han havde pantsat alt, han ejede, alt, hvad hans familie ejede, alt, hvad hans venner ejede - og så lidt til - for at købe den pult. Men Super-Bal beviste sit værd: Puk fik Elton John og mange andre som stamkunder, så den tjente faktisk sig selv hjem. Mange gange.

Vi kan godt blive ved med at drøfte dette - men så vil jeg flytte resten af diskussionen til off-topic: Vi er kommet langt væk fra udgangspunktet. Det ændrer ikke ved, at jeg vil fastholde, at det kun er et strid om ord, hvorvidt der er tale om AC eller DC: I det aktuelle tilfælde vil du føde en DC motor med en pulserende DC ved høj frekvens - og så opfører den sig altså som en AC i forhold til motorens induktans. (Undskyld at jeg kom til at skrive "reaktans" i stedet for "induktans" ovenfor)

... Og da vi hellere må være helt præcise: En kondensators opladningskurve følger en eksponentiel udvikling - jeg har nu slået det op. Det betyder, at hvis du sætter en pulserende DC på den, vil den behandle din DC som DC - indtil den er ladet op til sit balancepunkt: Herefter vil din pulserende DC bliver behandlet som en AC. Opladningen følger en eksponential kurve - men med de størrelser, vi taler om, er det irrelevant - man kan lige så godt sige, at forsyningen vil blive behandlet som en AC lige fra starten.

 

Hej

Jeg står måske med samme udfordring og takker for de oplysninger i har givet i denne tråd, men nu til mit spørgsmål:

Kan man forbinde 2 motorer i serie, altså hvis det er to 6V motore og så betragte det som en enkelt på 12V?

Hvis det var DC er jeg sikker på at teorien holder, med hvad nu når det er en DCC styret strøm?

I mit hoved kan strømmen kun komme en vej igennem, og spændingen må fordele sig over de to motorer, - men med spoler er det jo ikke altid logikken der præger billedet.

/Bo

Hvis motorerne er 100% ens vil det virke. Er der blot den midste forskel vil spændingen fordelse sig uens og motorernes effekt ligeså. Motorer forbinnes altid i parallel.

Tak for svaret, jeg googlede lidt mere og fandt nogle interessante artikler om netop dette. Ud over at de skal være ens, skal de også forbindes til samme aksel (samme load) for at få det til at virke.

I mit eksempel ville jeg have 4 små motorer på hver sin aksel, gennem skinnerne ville de i teorien have samme aksel - men i praksis vil det aldrig komme til at virke da man ikke kan forvente at motorene altid har samme modstand i deres aksel.

Som du skriver skal de i parrallel med hver sin formodstand hvis man skal sikre dem mod for stor strøm/spænding.

Af designmæssige årsager vil 4 meget små motore bedre kunne skjules i skala N, og så er det også den måde det er lavet i forbilledet så det må da afprøves (altså om de har nok træk).

Ellers må jeg falde tilbage og anvende een Maxon motor på Ø10 mm med træk på to aksler i den foreste vogn, det ved man da virker...

/Bo