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Autor Tópico: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet  (Lida 60432 vezes)

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Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #60 em: 10 de Junho de 2014, 00:41 »
Boa :)! Mas com carga e o osciloscópio lá metido é que vamos ver ;) . Usaste que valor de resistência de gate? Devias ter feito o double pulse 1º, esse teste é quase equivalente ao teste com carga máxima e ao mesmo tempo vês se tens transientes demasiado altos.
« Última modificação: 10 de Junho de 2014, 00:47 por Njay »

Offline Crazyaboutmachines

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #61 em: 10 de Junho de 2014, 14:33 »
Ok, eu percebo mas agora vou é estudar que e para acabar os exames o mais cedo possível e assim ter mais tempo disponível para trabalhar a vontade nisto.

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #62 em: 07 de Setembro de 2014, 19:22 »
Uma ponte H de potência para 24V nominais que desenhei há já uns anos para o projecto de um amigo e para estudar o assunto dos controladores está agora publicada em open source:

https://github.com/vnevoa/DiffTrike/tree/MarkIV_RasPi_NJAY/Electronics/PowerBridge

Ainda falta alguma informação no repositório mas há-de ser adicionada nos próximos tempos. Os esquemas são os actuais (estão lá versões em PDF) excepto a ressalva dos FET-N mais abaixo. Praticamente nunca foram feitos testes "de estrada", apenas na minha bancada com um motor travado (às vezes solto tb, claro) :



Ainda não tenho especificações certas, desenhei a pensar em 24V 12A (~250W) continuos mas já testei a 25V 15A continuos no motor (15 minutos) e 19A (30s) sem problemas. Isto só com 1 FET-N em vez dos 2 em paralelo que estão no esquema e com resistência de gate de 100 Ohm. Verifiquei que para a performance que queria isto é suficiente.

Como é um controlador para aprender, está feito em várias placas, tendo uma base com os FETs e algum circuito de suporte, uma só com o microcontrolador mais umas coisas, e uma outra só com os drivers dos FETs (desenhado com componentes discretos). Há ainda uma 4ª placa que é essencialmente um isolador I2C e conversor de nível, requisito do projecto do meu amigo. A placa tem interface I2C.



Fica também o resultado de um "double pulse test" num FET-N, que serve para verificar os sinais de comutação dos FETs e transientes:



A amarelo a tensão gate-source e a azul a tensão dreno-source, do mesmo FET-N durante uma comutação (desliga e depois liga, no caso na imagem).

Que sirva para tirarem umas ideias :)
« Última modificação: 06 de Outubro de 2014, 01:45 por Njay »

Offline ivitro

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #63 em: 07 de Setembro de 2014, 20:28 »
O qur usaste para fazer o drive?

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #64 em: 07 de Setembro de 2014, 20:45 »
O drive de quê? Não entendi a que te referes...

Offline dropes

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #65 em: 07 de Setembro de 2014, 20:47 »
Está numa dessas fotos uma plaquinha familiar, agora não sei é de onde  ::)

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #66 em: 07 de Setembro de 2014, 20:58 »
Está numa dessas fotos uma plaquinha familiar, agora não sei é de onde  ::)

Lol... sabes sabes :)
E ainda há outra plaquinha, estreita e comprida com 2 furos grandes nas pontas, que não está na foto (o isolador I2C) mas que conheces ;)

Offline ivitro

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #67 em: 08 de Setembro de 2014, 01:08 »
Já tive a ver o esquema  ;)

porque nao usaste um IC dedicado para fazer o drive dos mosfet?

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #68 em: 08 de Setembro de 2014, 03:45 »
Pelo gozo de desenhar um driver :)
Mas não voltarei a fazê-lo.

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #69 em: 06 de Outubro de 2014, 02:30 »
Bom, a ponte H que mencionei acima já passou pelos testes de estrada; durante quase 2 dias, a DiffTrike com 2 controladores destes a controlar motores de 240W esteve nas mãos de dezenas de pessoas que passaram pela MakerFaire :) . A corrente esteve limitada a 20A, e os motores aqueceram bem mais do que os controladores.

Crazy, há uma secção nova no github que são os "sistemas auxiliares":

https://github.com/vnevoa/DiffTrike/tree/MarkIV_RasPi_NJAY/Electronics/AuxiliarSystems

O conversor DC-DC que lá está é usado na DiffTrike para alimentar um RasPi + hub USB + Pen WiFi antiga + Joystick USB.

O BootAndPreCharge usado e testado na DiffTrike é uma versão ligeiramente simplificada, em que destaco que tem um switch ON/OFF unipolar (não tem o switch que está em série com o pushbutton no esquema) e não tem o transistor NPN para controle do relé principal (na verdade foram usados 2 relés, um por cada ponte, era mais fácil assim) a partir do controlador principal.

Offline Crazyaboutmachines

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #70 em: 18 de Novembro de 2014, 17:08 »
NJay esse projeto de controlador parece muito interessante assim que tiver oportunidade vou estuda-lo melhor.
 Quanto ao nosso projeto este não correu lá muito bem, fizemos muita coisa já em cima da hora tanto a nível mecânico como elétrico (mesmo em Inglaterra) e portanto quando chegou a hora da corrida o mesmo não estava preparado a 100% (tivemos muitos problemas de interferência e maus contactos que ainda vamos ter de ver melhor).
Este ano a equipa decidiu continuar com o mesmo projeto refazendo aquilo que foi mal feito e desta vez com sorte haverá mais gente a ajudar na eletrónica tendo eu ficado responsável pela equipa a tratar da eletrónica.



Poderão seguir o projeto e ver mais fotos no Facebook: https://www.facebook.com/psem.ist?fref=ts
« Última modificação: 18 de Novembro de 2014, 17:16 por Crazyaboutmachines »

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #71 em: 20 de Novembro de 2014, 13:14 »
Boa, muito fixe :D!! O carro tá um mimo e é bom ver pessoal cá do rectângulo interessado e a participar neste tipo de desafio.

Em qualquer sistema os contactos têm que estar mecanicamente bem, senão aparecem problemas intermitentes que são uma fo.... chatice de detectar e resolver. Sistemas de potência então... são óptimos para problemas de mau contacto e interferências, também a juntar a isso o facto de algumas ligações serem compridas. Na diffTrike usámos terminais "espada" para as partes de potência (há umas fichas genéricas na Mauser que não são caras, acho que até é o que é usado nessas trotinetes eléctricas) e para o I2C* (comms entre controlador principal e 2 pontes-H) só deixámos de ter "avistamentos" quando isolámos galvanicamente as 3 peças e usámos par entrançado para cada linha; talvez tenhamos ido um pouco "longe" até porque fomos apanhados por um bug na máquina I2C do RasPI, mas de qualquer forma mais rock-solid do que ficou é dificil e um tipo fica descansado pois o nosso objectivo não era estudar transmissão de sinais ;), e optimizações podem sempre fazer-se depois.


* I2C não é de todo um bus "automotivo", mas era o mais simples que havia à mão na altura, e acabou por funcionar bem ao nível eléctrico, e a distância também não era assim tão grande.
« Última modificação: 20 de Novembro de 2014, 13:22 por Njay »

Offline Crazyaboutmachines

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #72 em: 13 de Abril de 2015, 23:29 »
Entretanto falando com a equipa da Formula Student da minha faculdade, fiquei a saber que eles usam o protocolo CAN que pelos vistos é bem mais fiável para este tipo de aplicações mas lamentavelmente o Atmega328 não o tem implementado, pelo que vamos primeiro tentar com o I2C.
Eles também nos recomendaram usar o tal isolamento galvânico que me falaste.
Este ano a electrónica do nosso carro vai ter muitas alterações, aproveito para deixar aqui uma pequena documentação da electrónica do carro do ano passado: http://web.ist.utl.pt/ist172942/report/ onde tamém falo por alto quais os nossos principais objectivos para este ano. Ao longo do tempo irei actualizando isto.

Offline Njay

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #73 em: 14 de Abril de 2015, 03:08 »
Que bonito sim sr., documentação, assim é outro nível :)

O CAN foi mesmo desenhado para ser usado em sistemas automotivos, é um bus diferencial (e com um esquema de prioridades). Mas com as devidas precauções, e também porque é para potências baixas, devem safar-se bem com o i2c. Na diffTrike temos o bus a 0.5 Mbit/s e o "cabo i2c" é um cabo em V, com cerca de 50cm para cada lado (une um RasPI aos 2 controladores de motor). São 20 pedidos por segundo para cada ponte (uns 12+ bytes em cada pedido) e nunca vimos um único erro (temos checksums nas mensagens). O cabo é "especial", podes ver os comentários no lado esquerdo do esquema da placa da diffTrike que tem o isolador i2c:
https://github.com/vnevoa/DiffTrike/blob/MarkIV_RasPi_NJAY/Electronics/PowerBridge/hw/bridge-ctrller-addon-schematics.pdf
Na prática usámos cabos ethernet básicos, que já têm vários pares entrançados. Não foi o que fizémos mas podes meter umas fichas ethernet e fica tudo fácil de montar e desmontar (não sei se há algum problema com vibração forte, mas no vosso caso a estrada deve ser "lisa").

Tenho uns comentários aos vossos esquemas, algumas coisas podem ser gafes, nota-se que foram feitos assim meio à pressa. Sei que são quase todos relativos à electrónica do ano passado, mas fica como dicas pó futuro. Vou referir-me a "ti" que é mais fácil.

1) Falta uma série de junções nos vários esquemas.

2) No esquema do plano B para 2015, o díodo de re-circulação é mesmo um 1N4004?


3) Na placa de potência, 2014:

3.1) na explicação teórica (Figura 22-10º) tens o sensor de corrente a medir a corrente no motor e dizes que o sensor tá em série com a bateria. No esquema da secção de potência tens o sensor de corrente a medir a corrente na bateria. Como é que querias fazer e como é que fizeste na prática? É uma diferença subtil, mas é diferente, e é importante.

3.2) se tivesses um bom layout não precisavas do snubber RC.

3.3) L4 está a dar mais trabalho aos condensadores "DC link" (C15 C17 C21 C22), aumentando neles a corrente de ripple e fazendo-os aquecer mais (pelo menos C15, que é electrolítico e tem uma ESR mais alta). Ainda por cima arriscas-te a que ambos entrem em ressonância; compara a tua frequência de PWM com a freq de ressonância de um LC f=1/(2xPIxSqrt(LC)), se estiverem "perto" corres riscos (só me apercebi disto em simulação, quando começam a ressonar é a loucura no bus de alimentação). Neste tipo de aplicação quere-se indutância baixa na malha da bateria, ou seja cabos curtos entre bateria e controlador, a viajar lado a lado (tudo para reduzir a indutância da malha). Pó lado do motor não faz mal os cabos serem compridos (até certo ponto, por causa da resistência), mais indutância aqui só ajuda.


4) Na placa do microcontrolador, 2014:

4.1) tens C20 e C11 no pino errado do LM2575, querias era no pino IN.

4.2) no conversor DC-DC podias usar um díodo para mais corrente, assim ficas limitado a uma corrente de saída muito mais baixa do que o chip consegue. Se começares a somar os consumos todos e mais os que poderão vir aí (com isoladores I2C, LEDs de status etc) ainda acabas a bater no limite actual (que é capaz de não andar muito longe de uns 100mA, num conversor de 1A; a bobina e o condensador de saída C4 tb têm que estar adequados). Além disso esse díodo é para 100V, e Schottky para maior tensão quer dizer maior Vfw para a mesma corrente.

4.3) um fusível de 5A para um módulo que não poderá consumir "nada" mais do que 1A não será muito alto? Parece ser coisa para fusível de 2A (ou mesmo 1A ou menos, nas condições actuais de consumo).

4.4) 680uH na entrada não será demasiado alto? E se começa a entrar em ressonância com C20 e C11 (que não estão lá mas hão-de estar)? É a mesma questão de 3.3)

4.5) pode valer a pena ter um díodo em série com a alimentação logo à entrada, para evitar estragar material se se enganarem na polaridade da alimentação durante os testes iniciais.

5) Na placa do volante, 2014:

5.1) tens um fusível de 5A à saída de um 7805 que dá se calhar 1.5A? Para começar o fusível devia estar à entrada e não à saída do módulo.

5.2) tenho ideia que o cap à saída do 7805 não precisa de ser tão grande, é melhor dares uma olhada na datasheet do 7805.

5.3) S2 não devia estar à entrada do 7805? É que assim ficas ali com ele a dissipar calor o tempo todo e não apenas quando se toca na buzina.

5.4) o cabo que liga a placa do microcontrolador à do volante é comprido? É que se for mais do que um "palmo" acho que o LCD vai-se baralhar com as reflexões dos sinais no cabo, não é um problema muito raro.
« Última modificação: 14 de Abril de 2015, 12:04 por Njay »

Offline senso

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Re: Controlo motor DC de 24V/20Amp com PWM e Mosfet
« Responder #74 em: 14 de Abril de 2015, 09:22 »
Para tens tens chips externos, os MCP2515 são super comuns..
De resto o Njay já te deu uma lista de trabalho.
Avr fanboy