<<

#154 ; Malgranda generatoro por mezuri la rotacion de ventumila motoro

>>

Ĉi tiu artikolo prezentos la apude fotitan malgrandan ventumilon. Ĝia ideo estas malvarmumi tro varmajn komputilojn.

Ĉi tiu ventumilo estas tial speciala kaj interesa kazo ke ĝi enhavas "TachoGenerator". Tial eblas simple mezuri la rotacian rapidon de ventumilo. La generatoro produktas nur malmulte da elektra efekto, sed ĝia eliro ebligas facile sekvi la rotacion de motoro. La rotacia rapido de normala DC-motoro ja ne estas tiel simpla afero.

Nominale la ventumilo konsumas 190mA@5V. La DC-motoro estas senbrosila ("brushless") kaj tial iom moderna.

Oni ja povus reguligi la rotacian rapidon de ventumilo ekzemple per PWM. Oni tamen apenaŭ povus atendi rektan rilaton inter la PWM-signalo kaj la rotacio de motoro. Ĉi tiu ja ne estas ia "stepper". Do la malforta generatoro ebligas simplan mezuradon de rotacia rapido de ventumila motoro.

La apudaj desegnaĵoj prezentas la principon de "tachogenerator". En AC-generatoro magnetoj movas relative al fiksaj bobenoj kiam la akso turnas. En DC-generatoro la magnetoj estas fiksaj kaj la bobenoj movas kiam la akso turnas. Principe la rezulto estas la sama, ekzistos elektra tensio kaj eble kurento pro la rotacio.

Motoro transformas elektron al rotacio kaj generatoro efektivigas la kontraŭon, transformas rotacion al elektro. En "tachogenerator" oni do transformas la rotacion al elektro. La efekto tamen estas nur malgranda. La celo ja estas nur mezurado, ne produktado de multa energio.

Principe la elektro en la bobeno de generatoro estas alterna kurento, AC. Oni tamen uzas diodoj (por AC-generatoro) aŭ komutilon (por DC-generatoro) eble kun brosiloj por aliigi la alternan kurenton al kontinua kurento, tiel ke mi atendas nur kontinuan kurenton, DC, el eliroj de tia generatoro.

Kvankam la elektro en la eliroj de "tachogenerator" estas kontinua kurento, kio signifas ke la direkto de kurento restas la sama, ni ne povas atendi tute konstantan kaj ebenan tension en la eliroj. Ekzistos pulsoj en la eliroj kaj la frekvenco de tiuj pulsoj rakontos la rotacian rapidon (se ni scias kiom da pulsoj per unu tuta turno de akso).

En la plej simpla kazo mi atendas du pozitivaj pulsoj por unu turno de akso. Eĉ se estus pli da pulsoj por unu turno (kiel en la kazo de AC-generatoro en supra bildo devas esti ĉar estas multaj magnetoj por unu turno), estos la rilato inter la frekvenco kaj rotacia rapido rekta.

La celo de ĉi tiu artikolo do estas mezuri la pulsojn en la eliro de rotacianta "tachogenerator" de ventumilo per osciloskopo. Osciloskopo bezonas nur tre malmulte da kurento el la generatoro kaj la informo do validas praktike sen kargo. Mi ne kredas ke la elektra efekto de tia malgranda generatoro kapablus notinde lumigi eĉ unu malgrandan LEDon.

La selektitan ventumilon mi intencas uzi por iom malvarmumi la ujon de Raspberry Pi. Mi uzos ĝin en la ujo kun 19 mm longaj bambuaj stangetoj. Tiaj stangetoj de bambuo estas fakte intencitaj por kuiraj celoj, "BBQ", "Bar-Be-Que""Grill". Mi bezonas ilin por subteni la ventumilon en la ujo de komputilo.

La cirkvito por mezuri estas simpla. Mi uzis malnovan 3V baterion por peli la motoron kaj mezuris la eliron de "tachogenerator" per osciloskopo.

La tensio de baterio estis proksimume 2,6 V kiam la ventumilo rotacias. Nominale la ventumilo estas 0,19A@5V kaj la tensio do estis iom malalta. Kun pli alta tensio la DC-motoro supozeble rotacius pli rapide.

Surprize la eliro de "tachogenerator" montras preskaŭ ortangulaj pulsoj. La supraj bildoj do ne klarigas tre bone la funkcion de ĉi tiu generatoro.

La uza tensio estis iom konstanta kiel ni vidas en la apuda foto. La kurenton mi ne mezuris.

La frekvenco de pulsoj de "tachogenerator" per ĉi tiu tensio estis proksimume 150 Hz. Eble tio signifas ke la motoro rotacias 150 fojoj per sekundo? Certe mi volas poste ankoraŭ testi ĉu pli alta tensio por la motoro vere produktos pli grandan frekvencon de generatoro.

Laŭ mia kompreno ni vidas nur ĉiun duan pulson de "tachogenerator" kaj la pulsoj devus esti pli rondaj en formo. Mi ne estas certa ĉu la supraj principoj de generatoro vere estas ĉi tie uzataj.

Parenteze la senbrosila DC-motoro turnas al nur unu direkto. Se oni turnas la polusoj de uza tensio, la senbrosila motoro ne funkcias.

El la osciloskopa bildo ni vidas ke la tuta daŭro de ciklo estas proksimume 6,5 milisekundoj kaj la pli alta tensio estas proksimume 1,5 voltoj.

La rapidan ioman variadon de uza tensio 0,2 V kredeble kaŭzas la magneto de motoro kiam ĝi movas en la magneta kampo de bobeno.

Je ĉi tio rotacia rapido de motoro la frekvenco de "tachogenerator" do estas proksimume f = 1/T = 1 / 0,0065 s = 154 Hz sed ĝi ja kredeble dependas de uza tensio.

Mirinda estas la mondo de osciloskopo. Ĝenerale oni ja uzas osciloskopon por mezuri rapide varian tension kiu tamen ripetas ĉiam la sama. Do estas sufiĉe kiam ni havas eĉ malgrandan specimenon de tio rapide varia tensio, ĉar ĝi bone reprezentas la tuton.

Ekzistas diversaj rapidaj tensioj en nia mondo. La tensio de frekvenco 50 Hz estas komuna eĉ ekster elektraj kondukoj. La tensioj en norma homo povas esti multaj dekoj da voltoj. Nur mezurilo kun tre granda rezistanco povas kapti tiaj tensioj ĉar ilia elektra efekto estas nur tre malgranda kaj ili kapablas doni nur tre malmulte da elektra kurento.

Krome eblas tre altaj tensioj kiujn povas kaŭzi frotado inter konvenaj materialoj en seka aero. Tiaj altaj tensioj povas facile difektigi sentemaj CMOS-cirkvitoj.

En la apuda foto ni vidas kia estis momente la tensio inter miaj propraj manoj, pli ol 15 voltoj je 50 Hz. Mi ne havis ion baterion sed tio tensio naskiĝis en mia korpo pro la elektro-magnetaj kampoj kiuj influas min.


Hmmmm, la rezultoj de mezuroj ne estis laŭ la tradicia modelo. Kia estas la kialo?

Ĝenerale oni ofte volas ke elektronikaj cirkvitoj produktu nur du diversaj logikaj tensiaj niveloj, nulo (0) kaj unuo (1). Praktike la "nulo" estas io sufiĉe malalta pozitiva tensio. La unuo povus esti ekzemple +3 ... +5 voltoj. La tensioj inter logikaj 0 kaj 1 oni tute ne volas, ili estas malpermesitaj. Elektronikaj cirkvitoj nome ne povas decidi kion tia nedifinita tensio inter klara 0 kaj klara 1 estus, kion ĝi signifas? Ekzistas ja nur 2 permesitaj logikaj niveloj kaj inter ili estas nenio.

Certe la tensio devas momente pasi tra la malpermesita regiono kiam okazas ekzemple modifo de logika nivelo 0 -> 1. Ni tamen volas ke la daŭro de tia nedifinita kaj malpermesita tensio estu kiel eble plej mallonga. Mi kredas ke ĉi tio povas esti la kialo por la surprizaj ortangulaj pulsoj de ĉi tiu "tachogenerator". Oni volas ke la pulsoj estu facile kompreneblaj por elektronikaj cirkvitoj. Tial la randoj de pulsoj devas esti kiel eble plej abruptaj.

Post ioma pensado mi opinias ke la elektra skemo de tiu elektra motoro kun "tachogenerator" povus esti proksimume laŭ la suba desegnaĵo.

La ventumila motoro M turnas la generatoron G helpe de ilia komuna akso en la sama rotacia rapido. Mi kredas ke la senbrosila generatoro produktas normalan sin -forman AC-tension kiel mi desegnis en la apuda bildo.

Sekve la diodo D tranĉas la negativan duonon de tensio for kaj post la diodo la tensio estas nur DC. Nur tia pozitiva tensio, kiu superas la sojlan tension (0,7 voltoj) de diodo, povas antaŭeniri.

Ni ja vidis en la supra osciloskopa foto ke en la pulso la daŭro de pli alta tensio ("1") estas iom pli mallonga ol tiu de nula tensio ("0"). Tion kaŭzas la diodo kiu volas ignori tension pli malaltan ol 0,7V. La pozitiva kaj negativa parto de originala AC-tensio estas same longaj, sed la diodo ne akceptas la pozitivan tension kiu ne superas la sojlan tension kaj tial la nula parto de ciklo fine estos pli longa.

Sekve ni havas fortigilon F. La fortigilo uzas la saman uzan tension kiel la motoro. Ĝi fortigas la pozitivan pulson ĝis io limiga parto - ĉirkaŭ duono almenaŭ en ĉi tio kazo - de uza tensio. La fortigita pulso ("1") estas ebena kaj konstanta en tensio ĉar la fortigilo estas jam satigita, ĝi ne kapablas produkti pli altan tension eĉ se la tensio en la eniro estas pli alta.

Se la generatoro vere havas fortigilon kiel mi supozis, eble ĝi tamen povus doni pli multe da elektra efekto?

Kaj fine .......... NI VENKOS!

La Ambasadoro en Pori
de sendependa nacio
Mueleja Insulo


Menuo
Ĉefa paĝo (finna lingvo)