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Pulsante elettronico a bassa caduta di tensione

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batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato:

Inserito il - 12/08/2013 : 20:11:19

Ciao a tutti,
circa un'anno fa mi sono accorto che il mio pulsante elettronico autocostruito sembrava avere perso velocità massima, nonostante disponesse di un relè di massimo; per motivi di lavoro, ho dovuto prendere una slot-pausa ed il pulsante con il suo problema è finito accantonato.

Recentemente, disponendo di maggiore tempo libero, ho potuto esaminare la faccenda con più calma e così ho pensato di condividere la mia esperienza.

Uno degli "incubi" dello slottista medio è la cosiddetta "caduta di tensione del pulsante" ossia quella differenza di tensione (più o meno apprezzabile) tra quella erogata dall'alimentatore della pista e quella effettivamente disponibile alle bandelle della corsia quando il grilletto del pulsante viene premuto nella posizione di massimo; l'effetto è dovuto al fatto che il flusso elettrico deve percorrere in andata e ritorno tutto il cavo del pulsante, dalla magic al contatto del massimo che è azionato dal grilletto.
Analogo problema riguarda il circuito del freno il cui contatto è anch'esso azionato dal grilletto.

Una tipica soluzione del suddetto problema è l'utilizzo di un relè di massimo, opportunamente collegato il più vicino possibile alla presa magic; tuttavia un relè elettromeccanico introduce il problema del tempo di commutazione (intorno ai 5 millisecondi) che induce ritardo nella risposta: supponendo un circuito slot medio con 8 tratti di pista in cui il grilletto viene premuto al massimo, quel ritardo comporta una perdita di almeno 4/100 di secondo al giro ed in 100 giri avremo perso 4 secondi rispetto ai nostri amici slottisti; inoltre, tutti i relè meccanici hanno una certa resistenza di contatto (penso qualche decimo di ohm a meno di non avere costosi contatti dorati) ed assorbono qualche milliampere di corrente.

Una alternativa al relè elettromeccanico è il relè allo stato solido (ossia senza contatti mobili) che hanno tempi di commutazione molto più bassi (circa 100 volte più rapido di un elettromeccanico) ma hanno prezzi elevati e raramente sopportano correnti superiori ad 1 A, troppo rischioso a mio parere.

Qualche mese fa, con questi pensieri nella testa, ho provato a cercare in rete delle soluzioni alternative ed ho trovato che è possibile usare dei componenti elettronici semiconduttori chiamati MOSFET che, usati come interruttori, abbinano alcune caratteristiche interessanti:
- tempi di commutazione ultra-rapidi (alcuni miliardesimi di secondo)
- sopportano correnti elevate
- assorbimento per la commutazione pressochè trascurabile
- assenza di parti in movimento

Cercando ancora in rete, ho trovato su SlotForum un thread interessante sull'argomento: http://www.slotforum.com/forums/ind...46695&st=210; il thread (molto interessante, da leggere tutto) contiene alcuni schemi interessanti che, per le mie esigenze presentano troppe regolazioni (ben 5 potenziometri); così mi sono ispirato ad uno di quegli schemi per ricavarne uno più semplice:

Per il corretto funzionamento del circuito, è necessario utilizzare una meccanica ed una basetta contatti configurata come segue:

I valori delle resistenze della basetta devono essere scelti in modo che la loro somma sia compresa tra 900 e 1400 ohm.
Le funzioni dei potenziometri sono:
- POT1: regolazione frenata
- POT2: regolazione controllo di trazione (escludibile con il deviatore SW1)
- POT3: regolazione sensibilità; se la velocità di attacco è comunque troppo alta, abbassare il valore di R11 (82 oppure 68 ohm)

A voi la parola per domande, critiche e suggerimenti.

Modificato da - batdog in Data 12/08/2013 20:23:23

Firma di batdog

Tanti vivono facendo male quello che fanno; correre è importante per chi lo fa bene; quando uno corre, vive e tutto quello che fa, prima o dopo, è solo attesa.
(Michael Delaney, interpretato da Steve McQueen, ne "Le 24 ore di Le Mans")

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

EMILIO

Tuttoslottista Racing

Utente Valutato

Inserito il - 13/08/2013 : 00:07:53

Ciao Batdog,

permettimi solo di notare che, in realtà, il tempo di intervento di un relè elettromeccanico non è poi così diretto complice di una penalizzazione, nel senso che nel tempo di ritardo il modello non è che si ferma.
Anzi, alcuni anti-spin danno un ritardo temporale nell'erogazione della potenza massima......

Inoltre, l'assorbimento della bobina del relè non ha una particolare influenza sul pulsante, a meno che l'alimentatore non sia molto "fiacco".

Emilio

Firma di EMILIO

BAH!!! CHE DIRE.....

Regione Liguria ~ Prov.: La Spezia ~ Città: LA SPEZIA ~ Messaggi: 3257 ~ Membro dal: 21/04/2006 ~ Ultima visita: 23/03/2023

ciaky

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 13/08/2013 : 16:22:04
Bello ! Sono proprio contento che sei tornato a scrivere in materia, sei l'unico che fino ad oggi mi ha insegnato qualche cosa di serio, fra tutti quelli che ho letto. Mi piace anche questo come tutto quello che hai fatto fino ad ora, solo non capisco come mai non fai il passo verso il pwm, ormai ci sei bastano solo un paio di cosine. cia


Regione Sicilia ~ Prov.: Siracusa ~ Città: siracusa ~ Messaggi: 1502 ~ Membro dal: 25/03/2008 ~ Ultima visita: 25/09/2022

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 13/08/2013 : 18:54:26

Ciao Ciaky, grazie della tua considerazione

....pensa che io rimango a bocca aperta vedendo le foto dei diorami oppure dei restauri di vecchie glorie

Per quanto riguarda il PWM, per il momento preferisco non cimentarmi per via delle criticità nella disposizione dei componenti rispetto ad un circuito lineare dove ho mano libera anche per eventuali modifiche "volanti".

EMILIO ha scritto:
permettimi solo di notare che, in realtà, il tempo di intervento di un relè elettromeccanico non è poi così diretto complice di una penalizzazione, nel senso che nel tempo di ritardo il modello non è che si ferma.
Anzi, alcuni anti-spin danno un ritardo temporale nell'erogazione della potenza massima......

Inoltre, l'assorbimento della bobina del relè non ha una particolare influenza sul pulsante, a meno che l'alimentatore non sia molto "fiacco".

@Emilio: Se due slotcar escono da una curva appaiate ed alla medesima velocità, quella che accelera con un ritardo t rispetto all'altra giungerà con lo stesso ritardo alla staccata successiva a meno che non abbia maggiori prestazioni.

Il problema dell'assorbimento, l'ho messo per ultimo, infatti

Modificato da - batdog in data 13/08/2013 19:24:38

Firma di batdog

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

Cross

Tuttoslottista F1

Utente Valutato

Inserito il - 16/08/2013 : 17:45:59

Ciao Batdog,
Emilio ha ragione.
Il problema invisibile delle nostre slotcars è il pattinamento delle ruote posteriori.
Non possiamo neppure immaginare quanto si perda in accelerazione per il suddetto pattinamento.
I vari aggeggi, tipo antispin e altro, servono, oltre che a dare un comportamento più lineare in curva, ad aumentare la trazione.
Lo schema che hai citato, ha un potenziometro (che tu hai omesso) per regolare il tempo di carica del condensatore C1; questo condensatore serve proprio a dare un "ritardo progressivo" all'erogazione del pulsante (quanto si preme al massimo, viene escluso).
Comunque, il resto del discorso, mi trova pienamente concorde: meglio un Mosfet, anche se io ho ancora il classico relay.

Cross

Firma di Cross

Maurizio

Regione Piemonte ~ Prov.: Torino ~ Città: Pinerolo ~ Messaggi: 255 ~ Membro dal: 20/02/2009 ~ Ultima visita: 20/10/2020

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 16/08/2013 : 18:38:40

Ciao Cross,
il potenziometro che io ho eliminato era in serie a C1 ma essendoci già POT2 (che compone un circuito R-C con C1 e che ne regola il tempo di caricamento), mi è sembrato eccessivo, anche perchè conoscevo gli effetti del circuito R-C già da mie precedenti realizzazioni http://www.tuttoslot.it/forum/topic...PIC_ID=14395.

Firma di batdog

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

ciaky

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 17/08/2013 : 20:25:14
Come mai hai scelto irfb3004 come mosfet? Mi sembra raro, poco commerciale , va bene per controllo dei motori brushless se non ho letto male, non sarebbe stato adatto un fet usato negli iniettori elettronici, cosa ti ha fatto decidere per questo?


Regione Sicilia ~ Prov.: Siracusa ~ Città: siracusa ~ Messaggi: 1502 ~ Membro dal: 25/03/2008 ~ Ultima visita: 25/09/2022

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 17/08/2013 : 20:31:34

Ho scelto il 3004 perchè cercavo un canale N con bassa RDS(on) e che non costasse troppo (ne presi 5 a meno di 13 euro, qualche mese fa) ed infine che fosse disponibile sui venditori on-line italiani.

Firma di batdog

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

Cross

Tuttoslottista F1

Utente Valutato

Inserito il - 18/08/2013 : 21:47:39

Ciao Batdog,
C2, per come è messo, non regola il tempo di carica, solo il guadagno di transistor.
D'altra parte, l'effetto dell'aumento del guadagno si ottiene aumentando il valore del potenziometro, mentre, per ottenere il maggiore effetto dell'intervento del condensatore , occorre un valore basso della resistenza.
Con l'aumento del tempo di carica, si riduce l'effetto del condensatore.
Condivido l'utilizzo di un transistor come il TIP36 al posto di un Darlington per avere una caduta di tensione minore, però, visto che la CdT dovrebbe essere circa 0.6 V, metti solo un diodo 1N5818 in fondo alla basetta.

Cross

Firma di Cross

Maurizio

Regione Piemonte ~ Prov.: Torino ~ Città: Pinerolo ~ Messaggi: 255 ~ Membro dal: 20/02/2009 ~ Ultima visita: 20/10/2020

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 19/08/2013 : 08:05:00

Cross ha scritto:
C2, per come è messo, non regola il tempo di carica, solo il guadagno di transistor.
D'altra parte, l'effetto dell'aumento del guadagno si ottiene aumentando il valore del potenziometro, mentre, per ottenere il maggiore effetto dell'intervento del condensatore , occorre un valore basso della resistenza.

[....]

visto che la CdT dovrebbe essere circa 0.6 V, metti solo un diodo 1N5818 in fondo alla basetta.

Mi spiace contraddirti, ma C1 e POT2 (quando SW è in posizione 1) costituiscono un circuito RC con costante di tempo regolabile tramite POT2

http://it.wikipedia.org/wiki/Circuito_RC

è ovvio che POT2 limita anche la corrente di base di Q1 (e non il guadagno che è caratteristica intrinseca del transistor) ma l'effetto maggiore è sulla carica di C2 visto che in C2 circola una corrente maggiore che sulla base di Q1.

Comunque, se non sei convinto, prova a montare lo schema (anche eliminando i MOSFET) su una breadboard e verifica gli effetti mettendo o togliendo C2; questo è quello che ho fatto io quando ho adottato la soluzione del condensatore già sul mio pulsante precedente.

Quale effetto dovrei ottenere, mettendo solo un diodo?

Firma di batdog

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 19/08/2013 : 13:13:27

batdog ha scritto:

Mi spiace contraddirti, ma C1 e POT2 (quando SW è in posizione 1) costituiscono un circuito RC con costante di tempo regolabile tramite POT2

Ad essere precisi, un'errore l'ho commesso perchè C1 non è in serie alla resistenza del potenziometro, per cui lo schema corretto è il seguente:

in cui ho spostato C1 appunto.

Firma di batdog

Regione Lazio ~ Prov.: Roma ~ Città: Roma ~ Messaggi: 1335 ~ Membro dal: 06/02/2010 ~ Ultima visita: 14/05/2023

Cross

Tuttoslottista F1

Utente Valutato

Inserito il - 20/08/2013 : 08:53:51

OK, con la nuova posizione del potenziometro, condivido quello che hai scritto.
Però rimane il fatto che il potenziometro produce effetti opposti sul transistor e sul condensatore (riferito al comportamento della slot).
Scrivo questo proprio perchè ho provato a realizzare lo schema originale: conviene gestire il transistor ed il condensatore con 2 potenziometri indipendenti.
Tra l'altro, lo schema originale prevede in condensatore da 220 uF e non da 22; per quanto mi riguarda, io sto provando con capacità fino a 1.000 uF.

Certamente che con il potenziometro si limita la corrente di base del transistor; così facendo, se si supera la capacità di amplificare del transistor, si ottiene una limitazione della corrente che arriva al motore (e ovviamente, il transistor scalda).
Devo dire che anche il diodo 1N4007 in parallelo al POT2 non lo metterei e porterei il valore del POT2 a 100 Ohm.

Se ho capito l'intenzione di chi ha studiato lo schema originale, i 2 diodi servono ad evitare di avere un salto eccessivo nel passaggio tra la gestione del transistor ed il massimo; con un Darligton, la caduta di tensione dovrebbe aggirarsi attorno a 1.2 V.
Se ogni diodo ha una caduta di 0.6 V, si spiega perchè ce ne sono 2.
Se si usa un TIP36C, che ha una caduta di 0.6 V circa, è sufficiente un solo diodo, altrimenti, premendo progressivamente il grilletto, si ha una progressione dell'aumento dei giri del motore, poi quando si va sul primo dei due diodi, il motore riduce la sua velocità, per poi riacquistarla sul diodo successivo.
Questo è facilmente sperimentabile con delle prove al banco, cosa che io faccio regolarmente.

Cross

Firma di Cross

Maurizio

Regione Piemonte ~ Prov.: Torino ~ Città: Pinerolo ~ Messaggi: 255 ~ Membro dal: 20/02/2009 ~ Ultima visita: 20/10/2020

batdog

Tuttoslottista Legend

Utente Valutato

Inserito il - 23/08/2013 : 18:49:39

Però rimane il fatto che il potenziometro produce effetti opposti sul transistor e sul condensatore (riferito al comportamento della slot).
Scrivo questo proprio perchè ho provato a realizzare lo schema originale: conviene gestire il transistor ed il condensatore con 2 potenziometri indipendenti.

Non capisco il senso della frase, puoi spiegarmi?

Puoi inserire una bozza dello schema, con almeno la polarizzazione del transistor per chiarirmi le idee?

Tra l'altro, lo schema originale prevede in condensatore da 220 uF e non da 22; per quanto mi riguarda, io sto provando con capacità fino a 1.000 uF.

Con condensatori di capacità maggiore, nelle prove al banco il motore usciva dal controllo di trazione con troppa lentezza, anche con il potenziometro al minimo; la scelta sullo schema originale (ipotizzo) potrebbe dipendere dal fondo della pista; all'ARCI di Roma abbiamo una Ninco e, correndo in genere con PRS G2, F22, Ninco A25, non c'è necessità di usare tanto controllo di trazione, alcuni piloti lo escludono addirittura.

Devo dire che anche il diodo 1N4007 in parallelo al POT2 non lo metterei e porterei il valore del POT2 a 100 Ohm.

Il diodo l'ho messo per evitare che il circuito RC possa, in una frenata violenta, continuare a tenere il transistor in conduzione e questo preferirei evitarlo, a prescindere dal valore di POT2 che ho scelto per avere una costante di tempo al massimo di 2-3/100 sec; con l'altro pulsante i valori indicati di C1 e POT2 andavano bene (i problemi erano nel relay e nel freno

Se ho capito l'intenzione di chi ha studiato lo schema originale, i 2 diodi servono ad evitare di avere un salto eccessivo nel passaggio tra la gestione del transistor ed il massimo; con un Darligton, la caduta di tensione dovrebbe aggirarsi attorno a 1.2 V.
Se ogni diodo ha una caduta di 0.6 V, si spiega perchè ce ne sono 2.
Se si usa un TIP36C, che ha una caduta di 0.6 V circa, è sufficiente un solo diodo, altrimenti, premendo progressivamente il grilletto, si ha una progressione dell'aumento dei giri del motore, poi quando si va sul primo dei due diodi, il motore riduce la sua velocità, per poi riacquistarla sul diodo successivo.

Io ne ho lasciati comunque 2, perchè avendo bande molto sottili sulla basetta con poca escursione tra una e l'altra, volevo garantirmi che tra la posizione di FULL e quella di MAX1 ci fosse almeno una banda ulteriore e che non potesse capitare una situazione in cui le 2 posizioni sono entrambe attivate contemporaneamente.

Ciao e grazie dei preziosi consigli.

Firma di batdog

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