Qualche settimana fà avevo fatto qualche prova di PWM, giusto per farmi un' idea. Ora ho ritrovato il foglietto di prove e lo condivido per chi fosse interessato.
La prova è fatta generando un impulso pari a una semionda sinusoidale di 6.5 ms con tensione di picco di 12 V, distanziata rispetto alla successiva di una quantità variabile. La locomotiva fà un piccolo movimento in avanti ad ogni semionda. Variando la distanza frà ogni semionda e la successiva, le semionde si avvicinano, ma la velocità non aumenta di molto. In funzione della distanza frà le semionde ho fatto le seguenti misure : - E432 ROCO : 133 ms inizia a muovere a scatti, sotto 17 ms muove liscia - Gr625 OsKar : 157 ms inizia a muovere a scatti, sotto 93 ms muove liscia - Gr851 HRR : 527 ms inizia a muovere a scatti, sotto 45 ms muove liscia
Ho poi perfezionato il sistema, mettendo una prima fase in cui la semionda aumenta di ampiezza, ma la pausa è sempre quella massima. Poi, da quando l' ampiezza della semionda arriva al massimo, riduco gradualmente il tempo di pausa frà una semionda e la successiva, mantenendo l' ampiezza massima. Ho usato semionde da 13.6 ms e, in funzione della pausa massima durante l' aumento di tensione, ho constatato che : - pausa di 20 semionde, ovvero 400 ms ; parte a piccoli scatti molto lentamente ; se si appoggia, le ruote si fermano - pausa di 1 semionda, ovvero 10 ms ; parte molto lentamente ; se si appoggia, le ruote si fermano. Significa che la velocità è sufficientemente bassa, ma la coppia motrice è scarsa - pausa di 2 semionde, ovvero 20 ms ; parte molto lentamente ; se si appoggia, le ruote continuano a girare lentamente. Significa che la velocità è sufficientemente bassa, e la coppia motrice è sufficientemente alta. Questo và bene.
Per fare il test fermando la locomotiva è sufficiente appoggiare un dito ad un respingente simulando un paraurti.
Se le ruote continuano a girare lentamente, slittando, quella è la velocità che la locomotiva riesce a tenere anche in caso di variazioni dello sforzo resistente. Ovviamente, non significa che la locomotiva slitterà, ma lo farà solo se la forza resistente supererà la forza di trazione sviluppata.
Queste prove sono utili per verificare l' attitudine del regolatore a far andare piano la locomotiva (ed il treno) senza incertezze, ovvero senza fermarsi al minimo aumento dello sforzo resistente.
La spiegazione di quest' ultima fase è la seguente. Intuitivamente si pensa che la resistenza al moto aumenti all' aumentare della velocità. Studi sui rotabili veri hanno mostrato che questo è vero solo per rotabili con boccole a rulli. Per quelli con boccole a strisciamento (i rotabili veri più anziani e tutti i nostri in scala) l' attrito inizia un poco alto e diminuisce all' aumentare della velocità, raggiungendo il minimo a circa 25 km/h, dopodichè aumenta nuovamente con la velocità. Per i nostri modelli ho constatato personalmente che tale limite esiste ed è più basso, ponendosi a qualche km/h, circa 3 .. 5 (rapportati in scala).
Un altro fenomeno che ci ostacola ad andare a velocità molto basse è causato dall' isteresi magnetica dei motori. Quando ogni polo magnetico del rotore del motore passa davanti al polo del magnete, esso ne è attratto , quindi avvicinandosi tende ad accelerare, mentre in allontanamento tende a rallentare. Significa che un rotore avrà un numero di scattini per ogni giro pari al numero di poli del rotore (numero di espansioni polari). Più poli avrà il rotore, meno decisi saranno quegli scatti.
Tutto questo ci impedisce di regolare facilmente la velocità. Non è possibile abbassare a piacere la tensione al motore, dato che sotto la soglia di 3..5 km/h equivalenti, la locomotiva si ferma. Per andare molto piano dobbiamo aumentare la manopola del regolatore fino a chè la forza della locomotiva riesce a superare l' attrito di distacco e la forza degli scatti dei poli magnetici. Appena il treno muove, però, l' attrito cala, quindi la velocità tende a crescere, quindi occorre abbassare il regolatore appena il treno muove. Non facilissimo. E non tutti i regolatori consentono finezza di regolazione a bassa velocità. Molti di noi hanno trovato di dare il colpetto di avviamento col regolatore, per poi abbassare la manopola ad un livello che consenta una marcia più lenta. Funziona abbastanza bene, ma richiede di essere sempre attenti e precisi. I regolatori PWM del DCC, invece, misurano la befm, ovvero la tensione che il motore genera girando come se fosse una dinamo, ed in base a quella regolano la tensione per mantenere costante la velocità. Anche questo sistema funziona.
Il sistema che ho provato consente basse velocità senza decoder e senza attenzione maniacale alla manopola del regolatore.
Preciso che sono considerazioni che valgono per velocità in scala di qualche km/h, problema che si pone solo a chi vuole fare manovre realistiche con velocità in scala. Ed anche a chi, come mè, ha dotato il regolatore del rubinetto freno come nella realtà.
Stefano Minghetti
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