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DIY一个模型列车控制器电路

时间:2023-06-29 16:53

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作者:admin

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导读:火车模型是我们每个人在童年时都玩过的有趣玩具。现在市场上有许多复杂而有吸引力的模型列车,但为其构建控制器的基本原理保持不变。我构建了一个模型列车控制器,它配备了使...

火车模型是我们每个人在童年时都玩过的有趣玩具。现在市场上有许多复杂而有吸引力的模型列车,但为其构建控制器的基本原理保持不变。我构建了一个模型列车控制器,它配备了使用PWM技术的加速和减速控制。还有正向反向按钮来控制方向。

模型列车控制器电路:

控制器单元:

1.png

电源单元:

2.png

电路图工作原理图:

有关此讨论,请参阅控制器单元电路。振荡器的心脏是 U1A、R1-R5 和

C2。R1和R3将V1电源电压分成两半,其组合电阻为R1*R3/(R1+R3) = 50K。由于 R2 = 100K,当 U1A 的输出从接地切换到 15 伏

(+V1) 时,U1A+ 和 R1、R2、R3 的结点从 5 伏切换到 10 伏。R5 开始为 C2 充电。当 C2 充电超过 10 伏时,U1A- 的输入高于

U1A+。这会导致 U1A 的输出切换到 0 伏。反过来,U1A+ 和 R1、R2、R3 的结点从 10 伏切换到 5 伏。R5开始放电C2。当 C2 放电低于

5 伏时,U1A- 的输入低于 U1A+。

U1A 的输出从 0 伏切换到 15 伏(+V1),U1A+ 的结点和 R1、R2、R3 从 5 伏切换到 10

伏。R5开始向C2充电,循环不断重复。C2在+V11/3(5V)和+V12/3(10V)之间不断上升和下降。真正酷的是,即使电源电压+V1发生变化,该电路也会以相同的频率振荡!为列车控制器选择的振荡器频率约为

50 Hz(20 mS 周期)。

选择低频是为了使电机电枢可以缓慢转动,一次一段地以非常慢的速度进行控制。列车电机通常具有2 mS至5

mS的时间常数,因此PWM周期必须至少是其五到十倍才能具有良好的慢速控制。

速度控制单元:

U1B 用作比较器,提供 0% 至 100% PWM 输出。R6、R7和R8构成电阻分压器。请注意,R6和R8的电阻比电位计R10低7%。计算

15*(R7+R8)/(R6+R7+R8) = 15*19.1K/(28.2K) = 10.16 伏,全顺时针(100%

ON),15R8/(R6+R7+R8) = 159.1/28.2 = 4.84 伏,完全逆时针(0% 关闭)。U1B- 输入连接到 R5 和 C2

的结点,该结点在 5 到 10 伏之间上下斜坡。U1B+ 连接到电位计 R7 上的游标。

当振荡器斜坡电压低于游标基准电压时,U1B的输出变为高电平,而当振荡器斜坡电压高于游标基准电压时,U1B的输出为低电平。由于游标基准电压可以设置为低于最低斜坡电压,因此可实现

100% 导通时间。此外,由于游标基准电压可以设置为高于最高斜坡电压,因此可以设定为 0% 导通时间 (100% 关断)。这不能用 555

计时器完成。所以OFF真的可以关闭,ON可以完全打开。

U1B 的输出连接到开关为负载供电。在图1中,输出通过R10连接到Q1的栅极,Q44是一个IRLZ3

MOSFET晶体管。D11和R1保护Q12的栅极不被电压过驱动。R1为Q4提供轻阻性负载,而D1保护Q《》免受感性负载和电压尖峰的影响。

S1、R9 和 C3 为列车控制器提供 ACCEL/DECEL 功能。当开关 S1(加速/减速开/关)断开时,R9 和 C3 导致 U1B+

输入端的游标参考电压随着 R7 向上或向下调整而变化非常缓慢。这为模型铁路列车提供了缓慢的加速或动量效应。由 R9 和 C3 设置的 ACCEL/DECAL

时间常数约为 30 秒。这是加速到全速或减速到停止所需的时间。开关 S2 是 DPDT 滑动开关,接线以提供正向/反极性功能。

上述电路设计用于双通道、轨道或列车控制。但是,您可以扩展此电路以控制多达3个通道。为此,复制R6-R12、C3、U1B、D3-D4和Q1,请使用IC

LM324四通道运算放大器进行2或3通道。通道 2 指定 = U1C, R6=R13, R7=R14, R8=15, R9=R16, C3=C4,

R10=R17, R11=R18, D3=D5, R13=R19, D4=D6,Q1=Q2,S1=S3,S2=S4。这样做,您将在项目中获得额外的频道。

电路板设计:

PCB设计-模型-列车-控制器-电路

内置控制器:

模型-训练-组装-控制器

控制器内部电路板模型-火车-速度-控制器-项目

双通道列车控制器

注意:

U1A+、R5、C2 最多可连接三个总速度控制装置,以运行单独的轨道环路功能。

T1 可能需要更高的额定功培来适应多个轨道和列车。

温馨提示:以上内容整理于网络,仅供参考,如果对您有帮助,留下您的阅读感言吧!
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