Электрорекордер своими руками

[mickbell]

/-/ekit писал(а):

Я могу более-менее что то расчитать для простого усилительного каскада, но врядли у меня получится переработать схему, принцип работы которой я не совсем понимаю, разве что в общих чертах. Так что тут мне уже точно помощь нужна...

Да пожалуйста. Помогу, чем смогу.
Первое. На оптопару, понятно, никакую частоту подавать не надо, просто постоянное напряжение питания. А вот с неё по моей прикидке снимаются сотни герц. Сколько отверстий у вас на оборот планируется? Надо, как я себе понимаю, штук сто как минимум, лучше больше. Не знаю, насколько качественно это дело работает, но если нормально, то номиналы пересчитаем. И не только резисторов в каскадах - возможно, надо будет изменить и ёмкости в частотнозависимых цепях.
Далее. Рекомендую поступить так. Сначала соорудите датчик скорости вращения: оптопару и нечто с отверстиями, и заставьте это работать. То есть на выходе оптопары должны быть регулярные, не зависящие от того, каким местом повёрнут диск, импульсы с частотой, зависящей от скорости вращения. Как только с этим справитесь и мы будем знать частоты для 33 и 45 об/мин, тогда пойдём дальше.

[/-/ekit]

Собственно вот. Получился такой импровизированный тахометр:

https://drive.google.com/file/d/1RHZvcv ... sp=sharing

Фототранзистор это или фотодиод я не знаю. Никакой маркировки на детале нет. Знаю только, что это шло в наборе для ардуино (у меня он уже несколько лет валяется без дела). Как источник света пробовал самые разные светодиоды, но лучше всего себя показала именно лампочка. Стробоскопический круг это просто распечатанная на бумаге А4 лента склеенная из нескольких сегментов и обёрнутая вокруг блина.

Что думаете?


Кстати, на круге ровно 178 меток, а это значит, что при 33 оборотах частота 98Гц, а при 45ти - 134Гц


Есть ещё момент. Я посмотрел отечественные аналоги транзисторов из схемы. Оказалось, что это кт349 и кт373. По параметрам они в принципе похожы на кт315 и кт361. Единственное что, коэффициент усиления у 315х может быть по ниже в зависимости от модификации. Можно ли их использовать вместо заявленных в схеме? А то не охота из Китая месяц ждать транзисторы.

[mickbell]

Думаю, фотодатчик с таким количеством элементов работать будет нормально, но сигнал с него надо "обострить", получить прямоугольные импульсы. Как вы это будете делать - компаратором, готовым триггером Шмитта, ещё как - этого я не знаю, решать вам. Нужен прямоугольник. Думаю, компаратором сделать его будет проще всего. Подберите такой, что способен работать при напряжении питания 24 В, их есть. На один вход компаратора - инвертирующий - даёте сигнал с вашего фотодатчика, на другой - с движка подстроечного резистора номиналом, скажем, 47 кОм. И посмотрите осциллографом сигнал на его выходе. Подстройте порог компаратора так, чтобы получился примерно меандр на выходе. Имейте в виду, что у компараторов обычно выход выполнен в виде открытого коллектора, так что не забудьте про резистор подтяжки. Только не 1.6 кОм, как на вашей схеме, а 4.7 кОм, всё-таки напряжение больше. Я бы ещё порекомендовал сделать из него триггер Шмитта, подключив к неинвертирующему входу и к выходу резистор в один мегаом номиналом.
Следующим этапом сделайте выпрямитель - конденсатор 68 нФ, два диода, резистор 47 кОм и другой конденсатор, 1 мкФ - его пока включите параллельно резистору 47 кОм. Будет интересовать напряжение на этом конденсаторе при 33 и 45 об/мин. Напряжение смотрите осциллографом.
Потом будем проверять возможность применения ваших или каких-то ещё транзисторов. Для этого надо знать ток, потребляемый двигателем в рабочем режиме и при его пуске - измерьте его. Кстати, о транзисторах. Неужели там у вас своих не продают, что надо из Китая тащить? Я с нашими давно дел не имел, уже лет тридцать, наверно. Если найду на них даташиты, тогда скажу, что они за. Конечно, КТ315 я ещё помню.

[/-/ekit]

mickbell писал(а):

Неужели там у вас своих не продают, что надо из Китая тащить?

Нет, не продают. Раньше был RadioShack - по сути монополист в этой области, но и он разорился лет 10 назад. Радиомагазины есть в Нью Йорке, Чикаго, Бостоне и других городах-миллионниках, но мне до ближайшего 3 часа в одну сторону. Такие вот дела. Не занимаются тут люди таким. Когда я говорю, что я - радиолюбитель, то на меня обычно смотрят либо как на волшебника, либо как на дурачка.

Вот такой вот получился меандр:

https://drive.google.com/file/d/1BTEjkB ... sp=sharing

По моему вполне не плохо. А вот собственно схема компаратора:

https://drive.google.com/file/d/1lf4euG ... sp=sharing

Далее я измерил напряжение на конденсаторе после выпрямителя:

https://drive.google.com/file/d/1SFs7_3 ... sp=sharing

Как видите, получилось ровно 0,05в при 33х оборотах. При 45ти оборотах получается 0,12в. Так же стоит отметить, что пока что схема работает от напряжения 5в потому, что блок питания занят лампочкой. Так что наверное придётся заново это мерять при напряжении 12в (да, будет 12в, а не 24 потому, что 45 оборотов получается уже при 9ти вольтах на моторе, но всё таки нужен некоторый запас)

Ток старта мотора при 45 оборотах где-то 130 мА. Ток хода - 80 мА

[mickbell]

Нууу... всё неплохо, кроме одного: слишком низкое напряжение получилось. Смоделировал я это дело в микрокапе (меандр 5 В, частоты 100 Гц и 125 Гц, номиналы, как на схеме, сделал даже подобие открытого коллектора диодом), получилось 1 В при 100 Гц и немного больше вольта при 125. В той схеме предполагается напряжение около 2 В. Что-то пошло не так. Может быть, ёмкость какая-то, скорее всего, 47 нФ, не соответствует своему номиналу. Или резистор какой-то.
Кстати, у вас там не компаратор, как я позже заметил, а банальный 358-й ОУ. Так даже лучше, подтяжка ему не нужна.
О транзисторах. Маломощные могут быть какие угодно, 315 и 361 туда вполне. У 315-х букву надо бы Б, Г, Д, у 361 - уже не помню. Мощный - как минимум на 2 Вт рассеиваемой мощности. Конечно, с радиатором.

[/-/ekit]

Я заново промерял напряжения и оказалось, что я просто неправильно прочитал показания осциллографа. Было уже поздно в конце концов, так что я протупил. Сегодня на свежую голову посмотрел - оказалось, что на 33 оборотах - 0,25в, а при 45 оборотах - 0,6в. Всё равно маловато, но не настолько же.

Я думаю ещё германиевые диоды попробовать - на них падение напряжения меньше.

[mickbell]

/-/ekit писал(а):

оказалось, что на 33 оборотах - 0,25в, а при 45 оборотах - 0,6в. Всё равно маловато, но не настолько же.

Ну всё ж получше. Попробуйте увеличить первую ёмкость. Вольта два надо бы получить. Думаю, исходная причина столь низкого напряжения - мало импульсов на оборот, но подозреваю, что в вашей конструкции их уже некуда увеличивать.

/-/ekit писал(а):

Я думаю ещё германиевые диоды попробовать - на них падение напряжения меньше.

Дохлому припарки. Меньше полувольта прибавка будет.

[/-/ekit]

Я перепробовал разные ёмкости и диоды на выпрямителе - результат ровно тот же. Как ни странно, стабильно получаются те же значения напряжений вне зависимости от деталей. Как я понял, - это выпрямитель с удвоением. Если проблема именно в напряжении, может можно просто поставить выпрямитель с утроением или учетверением няпряжения? Кстати, а зачем здесь вообще выпрямитель? Разве сигнал с ОУ - это переменный ток? Без выпрямителя на осциллографе были видны только колебания от 0 до 5в. В минус ничего не уходило.

А может выход с ОУ просто не тянет нагрузку? Если убрать крайний конденсатор, то импульсы имеют вполне нормальную амплитуду - как раз где-то 3 вольта. Эту догадку поддерживает тот факт, что если убрать резистор в 47кОм параллельно крайнему конденсатору, то напряжение на нём возрастает до 3,2 вольта. Далее я попробовал вместо 47кОм поставить другие номиналы резисторов. При 680кОм напряжение на конденсаторе 2.7 вольта при 33 оборотах и 2.9 вольта при 45 оборотах. Но всё таки у него изначальный номинал был в 47 кОм по какой то причине... Так что стоит ли этот резистор трогать?

[mickbell]

/-/ekit писал(а):

Если проблема именно в напряжении, может можно просто поставить выпрямитель с утроением или учетверением няпряжения?.

Проблема-то в напряжении, но она чем-то вызвана, и это что-то по-хорошему надо бы найти и устранить.

/-/ekit писал(а):

Кстати, а зачем здесь вообще выпрямитель? Разве сигнал с ОУ - это переменный ток? Без выпрямителя на осциллографе были видны только колебания от 0 до 5в. В минус ничего не уходило.

Это так называемый пульсирующий ток. Можно было бы взять его среднее значение - нам ведь для регулировки надо иметь постоянное, зависящее от частоты, напряжение, получив его с помощью RC-цепочки. Проблема в том, что это напряжение от частоты, то есть от скорости вращения, не зависит, и, значит, не подходит как сигнал обратной связи. Выпрямитель с удвоением, имеющий входную ёмкость, даёт частотнозависимый сигнал, что как раз нам и нужно.

/-/ekit писал(а):

А может выход с ОУ просто не тянет нагрузку? Если убрать крайний конденсатор, то импульсы имеют вполне нормальную амплитуду - как раз где-то 3 вольта. Эту догадку поддерживает тот факт, что если убрать резистор в 47кОм параллельно крайнему конденсатору, то напряжение на нём возрастает до 3,2 вольта. Далее я попробовал вместо 47кОм поставить другие номиналы резисторов. При 680кОм напряжение на конденсаторе 2.7 вольта при 33 оборотах и 2.9 вольта при 45 оборотах. Но всё таки у него изначальный номинал был в 47 кОм по какой то причине... Так что стоит ли этот резистор трогать?

Вот как раз этот резистор менять можно. Он, конечно, является для ОУ слабой нагрузкой (даже будучи преобразованной в более низкоомную этим самым удвоителем) и по идее не должен подгружать его выход, тем более что на исходной схеме источник сигнала ещё слабее - транзистор с коллекторным резистором, но неплохо было бы это проверить. Если вы хотите в этом разобраться, то можете посмотреть напряжение на выходе ОУ в схеме, как она сейчас есть - с резистором 47 кОм. Интересуют уровни низкого и высокого напряжений в вольтах. По идее, они должны быть близки к линиям питания: около нуля вольт низкий и около пяти вольт высокий. Если это сильно не так, то надо проверить питание самого ОУ, не просаживается ли оно. Ну а если разбираться со всем этим лениво, бывает и так, то можно забить и просто увеличить номинал разрядного резистора (47 кОм) хоть в десять раз. Главное - добиться, чтобы напряжение на нём было в районе двух вольт и сильно зависело от оборотов.

[/-/ekit]

Промерял выход самого ОУ - всё нормально. Низкий уровень близок к 0, а высокий к 5 вольтам. Так что тут вообще что-то непонятное. И тем не менее я подобрал разрядный резистор так, что бы при 33 оборотах напряжение было ровно 2 вольта, а при 45 оборотах - 2,3 вольта. Сопротивление получилось около 270 кОм.

[mickbell]

Аминь. Теперь можно собирать всё остальное. Можно даже не менять номиналы, если будете питать это дело от 12 вольт. Но имейте в виду: это напряжение должно быть стабильное, от этого зависят скорость и, вероятно, детонация. Достаточно стабилизатора вроде 7812, понятно, на радиаторе. Можно вообще разделить питания: верх мощного резистора подключать к одному стабилизатору, всё остальное к другому. Блокировочные (по питанию) конденсаторы в этом случае будут нужны в обоих питаниях.

[/-/ekit]

Итак, собрал я схему польностью и... Ничего не работает. Вернее, двигатель то крутится, но медленно и никакой автоподстройки скорости нет и в помине. Покрутил подстроечники - ничего не поменялось. Выключил лампочку (ослепив тем самым фототранзистор) - тоже ноль изменений. Значит дело в основной схеме, а не в генераторе меандра, котороя судя по показаниям осциллографа, кстати, работает вполне исправно. На обе части схемы питание - 12 вольт. Резистор в 47 Ом в коллекторе мощного транзистора почему то очень сильно греется, хотя его мощность 1Вт (как по схеме).

Мощный транзистор - КТ829. Всё остальное - КТ315Б и КТ361А

Что здесь стоит промерять что бы выявить проблему?

[mickbell]

Значит, будем пробовать наладить её.
Во-первых, конденсатор 1 мкФ подключаем не как на схеме, а параллельно резистору, который когда-то был 47 кОм.
Во-вторых, включаем это дело, чтобы крутилось примерно с интересующими оборотами. Измеряем напряжение на этом конденсаторе, оно же - на базе левого BC158. На базе правого BC158 должно быть столько же. Если из-за изменения оборотов напряжение на базе левого BC158 болтается туда-сюда, то берём его среднее значение.
Дальше надо посмотреть, как ведёт себя напряжение на резисторе 33 кОм, оно же на коллекторе левого BC158. Вот оно просто обязано болтаться вверх-вниз. И не просто болтаться, а болтаться в зависимости от оборотов. То есть если притормозить диск, то оно должно довольно сильно увеличиться. Проверьте всё тут сказанное. Если что-то пойдёт не так, потребуется дополнительное исследование.
Что касается нагрева мощного резистора - его нагрев зависит от мощности двигателя, в предельном случае он может рассеивать более двух ватт, так что нагреваться он имеет право. Уменьшите его номинал раза в полтора-два, мощность - пусть будет двухваттный, а то и вообще поставьте цементный SQP ватт на пять.

[HochReiter]

Во-вторых, включаем это дело, чтобы крутилось примерно с интересующими оборотами.

Это дело, как я понял, с интересующими оборотами не крутится ни при каких условиях. Я бы начал с проверки схемы при отключенной лампочке, когда обороты должны быть максимальными. Какое при этом напряжение на резисторе 47 Ом, между коллектором и транзистором BD137 и сколько остаётся на двигателе? Скорее всего, 47 Ом - сопротивление для другого мотора, слишком большое.

[mickbell]

Он приводил данные по потреблению. Насколько я запомнил, там не больше 200 мА, и то при старте. Значит, 1.8 Вт, но это только при старте, потом меньше. А вот падение... Да, омов так десять туда, наверно, надо.
PS. Таки ага, я невнимательно всё прочитал, не обратил внимание на медленное вращение. Ну так на работе...

[/-/ekit]

Попробовал всё вышесказанное и есть вопросы.

Во-первых, а как это присоединить конденсатор в 1 мкф параллельно резистору? То есть эмитер мощного транзистора не подключается никуда кроме как к двигателю?

Если я правильно понял этот момент, то вот соответсвующие измерения:

- напряжение на базах обоих кт361 по 6 вольт получается.
- на резисторе 33кОм напряжение при свободном вращении - 5 вольт. При полной остановке - 6,25 вольта.

Напряжение питания всё так же 12 вольт.

Что дальше?

[mickbell]

/-/ekit писал(а):

Во-первых, а как это присоединить конденсатор в 1 мкф параллельно резистору? То есть эмитер мощного транзистора не подключается никуда кроме как к двигателю?

Это вот как: правый вывод конденсатора отключаете от эмиттера, резистора 200 Ом и двигателя, и подключаете его к общему. Это не навсегда, а на время наладки, потом, если всё будет как надо, нужно будет сделать, как нарисовано. Соединение эмиттера резистора и двигателя должно сохраниться.

/-/ekit писал(а):

- напряжение на базах обоих кт361 по 6 вольт получается.
- на резисторе 33кОм напряжение при свободном вращении - 5 вольт. При полной остановке - 6,25 вольта.

Подумал я тут (раньше надо было бы подумать, ну да лучше поздно, чем совсем никогда)... а ведь хрень полная получается. Допустим, датчик оборотов выдал 6 В. Это значит, что на коллекторе левого КТ361 больше 6 В не будет. А нам надо, чтобы выходное напряжение дифкаскада менялось сильно, дальше ведь стоит дарлингтон эмиттерным повторителем, он напряжение не усиливает, только ток. Так что на выходе дифкаскада нужно, чтобы был диапазон напряжений от почти нуля до 12 вольт. В этой схеме такое не получится.
Чтобы получилось, попробуем сделать так.
Сначала поднимем повыше оба входных напряжения дифкаскада. Сейчас они равны 6 В, сделайте 10. Это можно сделать подбором резистора 18 кОм. Замените его на 100 кОм.
Затем займёмся левым входом. Нижний вывод резистора 47 кОм, или сколько он у вас там сейчас, отсоедините от общего провода и подключите к плюсу питания. На базе левого КТ361 станет 12 В. Из-за этого он полностью закроется и напряжение на его коллекторе станет нулевым. Нам надо, чтобы было не так, поэтому резистор 33 кОм с конденсатором 100 нФ переносим с коллектора левого транзистора в коллектор правого, а коллектор левого соединяем с общим проводом.
И последнее. Надо сделать, чтобы сигнал обратной связи менялся вниз от 12 вольт. Для этого оба диода выпрямителя переворачиваем, а тот, что нарисован на схеме вертикально, подключаем не к общему проводу, а к плюсу питания.
Что у нас в результате должно получиться:
1. напряжение обратной связи меняется от +12 В пр стоящем диске и снижается при его вращении;
2. напряжение задания оборотов (на базе правого КТ361) где-то 10 В плюс-минус сколько-то;
3. напряжение на выходе дифкаскада (теперь это коллектор правого, а не левого КТ361) меняется от почти питания при стоящем диске и ниже при вращающемся;
4. если выходного тока дифкаскада вдруг не хватит для дарлингтона, то надо будет уменьшить сопротивление резистора в его эмиттерах с 5.6 кОм хоть до одного килоома.

[/-/ekit]

Извините за задержку, но схему я до вами описанного состояния таки довёл. То есть напряжение задания оборотов четко получается в районе 10 вольт и на выходе диф каскада напряжение обратно пропорционально скорости вращения диска.

Что дальше?

Кстати, при указаных изменениях двигатель не крутится вообще. Так и должно быть?

[mickbell]

Чтобы не гадать на кофейной гуще и не получить не ту схему, которая в реальности, нарисуйте схему именно в том виде, как она сейчас. И подпишите напряжения, где они известны, включая питание.

[/-/ekit]

Вот схема: