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小功率同步电机调速器

北京天文同好会 曹军 1998年7月10日

自去年以来,北京天文同好会的会员们陆续开始使用经同好陈永明改装的电动跟踪赤道仪做天体摄影。这套装置比较小巧轻便,适于在野外使用。赤道仪采用50Hz、220V同步电机作动力,在进行一般观测时直接联至市电插座上即可。若用来做跟踪摄影,则必须配以变频调速器。

本人在几年前曾制做过一套电路用来驱动6V/50Hz的小型同步电机,所有电路(不包括输入的6V直流电源变压器)可以装在象钢笔盒一样大小的控制盒内。此次针对赤道仪所使用的50Hz、220V的同步电机,对原有电路进行了修改。经过近一年来的试验,无论是使用相机跟踪摄影还是驱动80mm望远镜进行观测,工作都比较稳定。同好于杰鸿和尹相东在试用后也都给予肯定。

变频调速电路原理如下图所示:

变频调速电路

下面对变频调速器的工作原理做一下说明:

变频调速器分为电源,控制手柄,方波信号发生器,功率输出等四个部分。

方波信号发生器由两块CMOS电路CD4060和CD4069组成。CD4060是振荡、分频集成电路,其振荡频率由电容(200pF)和电阻的乘积决定。这个高频振荡信号经10级分频后降低到50Hz左右。控制手柄内的波段开关用来改变电阻阻值以获得不同的振荡频率。在慢速档,两个6K电阻均接入RC振荡器;在中速档,其中一只电阻被短路;在快速档,两只6K电阻均被短路,振荡频率最高。

本人的赤道仪的电机转速为1/15转/分,蜗轮付的传动比为100:1,所对应的快、正常、慢三种速度分别为:60.2Hz,52.2Hz和45.7Hz。

振荡信号由CD4060第15脚输出,经4069反相器缓冲后形成正、反相两路信号输入到功率输出级。

CD4060和CD4069由集成稳压器7805供电,这样可以保证频率的稳定性。

使用高频振荡器是为了减小有关阻容元件的体积。

功率输出级使用双时基电路556接成BTL形式,这样可以使用较低的电源电压。为增加输出功率,采用3至6个NE556直接并联(各对应管脚相接的方式)。时基电路的输出经变压器升压后驱动电机。

此电路的在制作完成后,只需调节10K电位器,使得中速档的电机转速满足要求即可。

这套电路的主要特点是结构简单,整机重量较轻,便于携带;另外容易制做,不需专门仪器调试,成本较低(200元左右)。它的不足之处是输出功率较低,约1瓦,输出波形中高次谐波较多,但对于经过仔细配重的小型赤道仪而言,使用上没有太大问题。