Electric TECHNIC Motor 9V 2838c01, Lego 74569

Ez a régebbi 9 voltos TECHNIC motor (1990). Fordulatszáma magas, forgatónyomatéka kicsi. Többnyire le kell szabályozni a fordulatszámát, hogy használni lehessen.

Electric TECHNIC Mini-Motor? 9v 71427c01, Lego 71427

Ez a motor 1997-ben felváltotta a 2838-ast. Fordulatszáma leszabályozott, hatásfoka jó, emiatt a legtöbb célra jól megfelel.

2838

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
6 V	0,45 Ncm	580 rpm	0,32 A	0,27 W	1,9 W	14 %
7 V	0,45 Ncm	1000 rpm	0,32 A	0,46 W	2,3 W	20 %
9 V	0,45 Ncm	2000 rpm	0,32 A	0,9 W	3 W	31 %
12 V	0,45 Ncm	3300 rpm	0,32 A	1,5 W	4 W	39 %

71427

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
4,5 V	2,25 Ncm	57 rpm	0,12 A	0,13 W	0,54 W	24 %
7 V	2,25 Ncm	160 rpm	0,12 A	0,38 W	0,85 W	45 %
9 V	2,25 Ncm	250 rpm	0,12 A	0,58 W	1,1 W	54 %
12 V	2,25 Ncm	375 rpm	0,12 A	0,88 W	1,5 W	61 %

43362

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
4,5 V	2,25 Ncm	50 rpm	0,12 A	0,12 W	0,54 W	22 %
7 V	2,25 Ncm	140 rpm	0,12 A	0,33 W	0,85 W	39 %
9 V	2,25 Ncm	219 rpm	0,12 A	0,51 W	1,1 W	47 %
12 V	2,25 Ncm	333 rpm	0,12 A	0,77 W	1,5 W	54 %

47154

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
4,5 V	2,25 Ncm	90 rpm	0,19 A	0,21 W	0,85 W	24 %
7 V	2,25 Ncm	210 rpm	0,19 A	0,49 W	1,33 W	37 %
9 V	2,25 Ncm	315 rpm	0,19 A	0,74 W	1,7 W	43 %
12 V	2,25 Ncm	468 rpm	0,19 A	1,1 W	2,3 W	48 %

2986

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
9 V	1,28 Ncm	16 rpm	0,04 A	0,021 W	0,36 W	16 %
12 V	1,28 Ncm	28 rpm	0,04 A	0,038 W	0,48 W	28 %

5292

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
3 V	2,48 Ncm	120 rpm	0,76 A	0,31 W	2,28 W	13 %
4,5 V	2,48 Ncm	340 rpm	0,77 A	0,88 W	3,46 W	25 %
7 V	2,48 Ncm	670 rpm	0,78 A	1,74 W	5,46 W	32 %
9 V	2,48 Ncm	920 rpm	0,78 A	2,38 W	7,2 W	33 %

NXT

	Forgatónyomaték	Fordulatszám	Áramfelvétel	Mechanikai teljesítmény	Elektromos teljesítmény	Hatásfok
4,5 V	16,7 Ncm	33 rpm	0,6 A	0,58 W	2,7 W	21,4 %
7 V	16,7 Ncm	82 rpm	0,55 A	1,44 W	3,85 W	37,3 %
9 V	16,7 Ncm	117 rpm	0,55 A	2,03 W	4,95 W	41 %
12 V	16,7 Ncm	177 rpm	0,58 A	3,10 W	6,96 W	44,5 %

A 43362-es motor mintegy 12%-kal lasabbnak mutatkozik, mint a 71427. Ez elvileg beleférne a Steve Baker által megállapított szórásba, amit 9 egyforma motor összehasonlítása során fedezett fel, ám a mi esetünkben a szórás nem az azonos motorok, hanem a kétfajta verzió között jelentkezett.

A fordulatszám és áramfelvétel alakulása a forgatónyomaték függvényében

Védelem

A túlterhelés ellen a 71427-es és 43362-es motorokat két eszköz védi:

• Epcos B1056 PTC termisztor. Ez az ellenállás a motorral sorba van kötve, hideg állapotában alacsony (1,7 ohm) az ellenállása, ami a hőmérséklet növekedésével gyorsan növekszik. Ha a motoron túl sok áram folyik keresztül, a hőmérséklet növekedés miatt megnő az ellenállás, emiatt csökken a feszültség.
• BZW04-15B kétirányú tranziens feszültségcsökkentő dióda. Az RCX-et védi a motorok által esetlegesen keltett "tüskéktől", de egyben a 15 voltnál magasabb feszültségek motorba jutását is meggátolják.

Hasonló védelmet építettek a 47154-es motorba, amint az a fényképen is látszik. Az NXT motort is védi egy PTC és egy tranziens feszültség csökkentő dioda (D4 ezen a képen).

Az RCX kimenetei is túlterhelés elleni védelemmel vannak ellátva. A motorvezérlő chip (Melexis MLX10402) legfeljebb 500 mA áramerősséget engedélyez, és hővédelemel van ellátva, ami elvágja a kimenetet, ha a hőmérséklet túl magasra emelkedik.

Itt látható az RCX szabályozási görbéje. Az RCX-et szabályozott külső áramforrásról tápláltuk, 9 V-tal (ami 6 db alkáli elemnek felel meg) és 7,2 V-tal (ami 6 db NiCd? vagy NiMH akkunak felel meg) is vizsgáltuk.



Az 500 mA-es határ elérése előtt jelentős feszültségesést figyelhetünk meg. Emiatt egy leblokkolt 71427-es motor csak kb. 7 V feszültséget kap 300 mA-es áramerősségen, míg két párhuzamos 71427 vagy egy 2838 majdnem eléri az áramerősség engedélyezett maximumát (5,5 V / 430 mA).

Amint az áramerősség határát elérjük (pl. rövidzárlattal), a motorvezérlő hőtermelése gyorsan felszökik, és a vezérlő kikapcsol, kb. 1 másodpercre, az áramkör lehűl, az áramellátás visszakapcsol, az áramkör ismét túlmelegszik, és az áramkör ismét kikapcsol. Ez addig folytatódik, amig a rövidzárlat megszűnik.

Szintén megfigyelhető, hogy rövidzárlat esetén a kimenet kicsit 500 mA felé emelkedhet. Ha mindhárom kimenet rövidre záródik, a teljes áramfelvétel több mint 1,5 A, ami magasabb, mint az RCX-et védő biztosíték értéke. Normális körülmények között ez nem fordulhat elő, még akkor sem, ha mindhárom kimenetre 2 darab leblokkolt 71427-es motor van rákötve.

Megvizsgáltuk a 8475 RC Race Buggy kimeneti áramerősségének jellemzőit is. A kimenet két párhuzamosan kötött 5292-es motort hajt meg, amik blokkolt állapotban 3 A-t (!) vesznek fel. Úgy néz ki, 4 A-es a felső határa, és szintén túlmelegedés elleni védelemmel van ellátva, akár az RCX motorvezérlője.

A maximális teljesítmény kisajtolása az RCX kimenetelén

Friss elemek használata esetén az egyenáramú motor akkor adja le a legnagyobb teljesítményt, ha a rá ható terhelés kisebb a blokkolásához szükséges terhelés felénél. Ilyenkor a fordulatszám is fele a terhelés nélküli fordulatszámnak. Ez az állítás persze csak ideális körülmények között lenne teljesen igaz, azaz pl. ha nem lenne a motoroknak a belső súrlódásból következő ellenállása, stb. - de amint a terhelési grafikonok mutatják, nagyjából pontosnak nevezhető ez a megközelítés.

Az RCX kimenetének esetében azonban kicsit más a helyzet, mivel az áramerősség növekedésétől föggően némi feszültségesés is bekövetkezik, valamint eőfordulhat, hogy párhuzamosan kötött, megterhelt motorok esetén bekapcsol az áramfelvételt limitáló védelem.

Az itt következő grafikonok mutatják a motorok mechanikai teljesítményét a forgatónyomaték függvényében különböző motor-kombinációk esetében. Az RCX-et szabályozott külső áramforrásról tápláltuk, 9 V-tal (ami 6 db alkáli elemnek felel meg) és 7,2 V-tal (ami 6 db NiCd? vagy NiMH akkunak felel meg) is vizsgáltuk.

Itt látható az RCX külső áramforrásról történő táplálása, két "hamis" ceruzaelem segítségével.

Figyelem: a helytelen feszültségből vagy a rossz polaritásból eredő károkért nem vállalunk felelősséget!

A "hamis" elemeket alkáli elemek lefűrészelt végeiből, és melegítőpisztolyos ragasztórúdból fabrikáltuk.

Figyelem: az elemek a környezetre és az egészségre ártalmas anyagokat tartalmaznak! Senkinek nem ajánljuk az elemek szétszedését!

Amint a grafikonok mutatják, az RCX működtethető NiMM akkumulátorokkal, de a kisebb tápfeszültsék miatt kb. 40%-os a mechanikai teljesítmény csökkenése.

Szimpla motorok grafikonjai

Párhuzamos motorok grafikonjai

Két azonos fajta motort helyezünk ugyanarra az RCX kimenetre, és tengelyeiket mechanikusan is összekapcsoljuk.




A 47154-es és 2838-as motorok magasabb fogyasztása miatt nem javasolt két motor kötése ugyanarra az RCK kimenetre, mivel leterhelésük esetén az RCX túlterhelésvédelme bekapcsol, amint azt a grafikonon is láthatjuk. (A görbék meredek "zuhanása" jelzi a túlterhelésvédelem hatását.) 0,8 W-os teljesítményfelvételével a 71427-páros képes a legnagyobb mechanikai teljesítmény leadására.

Végső következtetések

Mindegyik motornak sajátságos tulajdonságai vannak, melyek alapján bizonyos feladatokra jobban használhatóak, mint a többiek.

• Micromotor 2986: ott a legmegfelelőbb, ahol a kis helyigény és súly az elsődleges szempont. Mechanikai ereje elenyésző.
• TECHNIC motor 2838: sokat fogyaszt, és gyenge a teljesítménye, de a Micromotorénál 30%-kal nagyobb az ereje.
• Minimotor 71427: a legjobban teljesítő motor.
• 43362: majdnem egyenértékű a 71427-tel, annál kicsit gyengébb a teljesítménye, de a súlya is kevesebb.
• 47154: nagyobb mechanikai teljesítményt nyújt, mint a 71427, de valamivel rosszabb a hatásfoka.
• RC Race Buggy Motor 5292: erős, de sok áramot vesz fel. RCX-ről nem tanácsos táplálni, mert annak 500 mA-es limitje nem teszi lehetővé a motor teljesítményének kiaknázását.
• NXT motor: a beépített fordulatszám-csökkentésnek köszönhetően magas a forgatónyomatéka. Emiatt hatásfoka is csökken valamelyest. Adapterkábellel lehetséges a közönséges 9V-os áramforrásokra is kötni, de RCX-el történő meghajtása nem javasolt, mert az nem képes elegendő áramot biztosítani.

Figyelem!

A 9 voltos motorokat 12 voltos feszültséggel is teszteltük, de ez nem jelenti, hogy tartósan is képesek elviselni az extra terhelést. A motorok ajánlott tápfeszültségnek átlépéséből eredő károkért nem vállalunk felelősséget!