LusoRobótica - Robótica em Português
Electrónica => Electrónica Geral => Tópico iniciado por: Crazyaboutmachines em 04 de Dezembro de 2013, 13:27
-
Boas, recentemente inseri-me num projecto da faculdade que consiste em construir um carro eléctrico que tem de andar a máxima distancia possível(num det. tempo) com um dado motor e bateria(já as temos).
A equipa de alunos e constituída principalmente por estudantes de engenharia mecânica e muito poucos(2 ou3) estudante de eng. electrotécnica(inc. eu), a questão e que temos todos muita pouca experiencia pratica e ainda não tivemos cadeiras mais especificas de electrónica de potencia etc, e portanto venho cá pedir opiniões e ajuda no que toca a direcções a seguir visto que as minhas pesquisas nos livros da biblioteca apenas me estão a dispersar ainda mais as ideias.
Agradecia imenso se alguém me conseguisse indicar uma referencia ou circuito/família de circuitos de Alta Potencia para controlar a velocidade de um motor DC de 200-800 W.
A ideia não era estudar a teoria toda(que já vamos ter em futuras cadeiras) mas também não era ir a loja e comprar um controlador pois a ideia é construirmos as coisas de raiz mesmo que não sejam de topo..
Muito Obrigado desde já, todas as ideias bem-vindas.
-
Esta é a melhor referência que conheço:
http://modularcircuits.tantosonline.com/blog/articles/h-bridge-secrets/ (http://modularcircuits.tantosonline.com/blog/articles/h-bridge-secrets/)
Na minha opinião 24V é baixinho para 800W, exige que a corrente seja "muito" alta e é mais complicado lidar com correntes altas por causa das inductâncias parasitas.
-
Boas,
Mas que tipo de carro é? Tem de levar alguém lá dentro?
Tal como o Njay diz 24V parece pouco para 800W e acrescento 800W também parece pouco para por 1 carro a andar.
Explica um pouco melhor o projecto pode ser que alguém te possa ajudar.
-
800w para um kart é possivelmente o minimo dos minimos.
São obrigados a usar um motor DC?
Se não, ia antes para um Jasontroller e um brushless de 2-3kW(classe melon), estes nomes estranhos derivam do blog do Charles, aconselho-te a perder um dia a correr tudo o que ele tem sobre fazer karts e outros veiculos eletricos, dado que ele tem estado a dar uma "cadeira" no MIT sobre o assunto, apesar de o estilo de escrita, é um blog sério com MUITA informação:
http://www.etotheipiplusone.net/ (http://www.etotheipiplusone.net/)
-
o carro é electrico mas pode levar foto-voltaicos ou o carro recebe bateria nova e pronto, anda só com a bateria? nesse projecto a bateria é igual pra todos ou apenas ha o limite de capacidade da bateria? convinha saber o limite da bateria para escolher o melhor motor para o carro... e tb so pode levar um motor? existe limitaçoes pro motor?
Convinha saber os limites ou limitaçoes do concurso para n se estar a pensar em soluçoes que depois nao se podem usar!.. mas encontrar a melhor soluçao para os parametros permitidos!
-
Começa-me a cheirar a projecta de faculdade que é para ficar apenas no papel. A FEUP (onde eu andei) tinha muitos desses.
-
Começa-me a cheirar a projecta de faculdade que é para ficar apenas no papel. A FEUP (onde eu andei) tinha muitos desses.
alguns até tinham bons resultados e o pessoal ia à provas e tal...nunca participei, mas tive colegas que participaram e andei noutros projectos, mas via esses projectos evoluirem porque usavamos os mm espaços. Claro que a vontade às vezes esmurecia por falta de mais rigor ou suporte adequado ou mm infra-estruturas mais bem equipadas, mas faziam os possiveis para ir à frente com as coisas. No meu tempo a feup ainda era muito teorica e pouca pratica e qdo se abriam janelas para a pratica, eram em periodos chatos ou em periodos de festa, e logo tb nao puxava muito pela motivaçao dos estudantes da feup que claro estava, davam prioridade às notas e por isso às aulas teoricas!..
-
Obrigado pelas respostas, quanto as baterias e ao motor ambas são iguais para todos os competidores, nomeadamente um motor DC de escovas e duas baterias de 12V (=>24V) (daquelas usuais que se usa nos veículos a combustão para a ignição etc), portanto por ai não há que escolher, agora é só mesmo concentrar-se na electrónica de potencia.
Tenho andado a pesquisar e pelos vistos o Método mais simples (sem travagem regenerativa etc) é um chopper control ou buck converter(http://mike-thomson.com/blog/?p=246 (http://mike-thomson.com/blog/?p=246)) (que é uma espécie de DC-DC converter drive que funciona com base em PWM).
Njay ainda não lii a tua fonte mas assim que tiver tempo vou dar uma olhada, vem ai uma seria e testes e trabalhos portanto talvez de uma pausa nisto por uns tempos para depois voltar em força.
P.S. pelo que percebi os 800W do motor são no pior caso(ele varia entre 250-800W), e sim e pouca potencia visto que vai levar uma pessoa XD mas a piada disto e mais o processo de construção não tanto ver o carro a tentar andar.
-
Esquece esse mike e lê mas é o link que te deixei ;)
-
O charles tem a ragebridge, tanto podem ir ler o blog e tirar ideias, como comprar, serve para controlar motores dc até 50A, tem controlo/limite de corrente e está field proven nos battle bots.
-
Começa-me a cheirar a projecta de faculdade que é para ficar apenas no papel. A FEUP (onde eu andei) tinha muitos desses.
alguns até tinham bons resultados e o pessoal ia à provas e tal...nunca participei, mas tive colegas que participaram e andei noutros projectos, mas via esses projectos evoluirem porque usavamos os mm espaços. Claro que a vontade às vezes esmurecia por falta de mais rigor ou suporte adequado ou mm infra-estruturas mais bem equipadas, mas faziam os possiveis para ir à frente com as coisas. No meu tempo a feup ainda era muito teorica e pouca pratica e qdo se abriam janelas para a pratica, eram em periodos chatos ou em periodos de festa, e logo tb nao puxava muito pela motivaçao dos estudantes da feup que claro estava, davam prioridade às notas e por isso às aulas teoricas!..
Agora é bem mais prática mas mesmo assim os projectos são normalmente mal estruturados. Ou alunos têm mesmo muita força de vontade e disponiblidade para ir buscar as coisas e falar com as pessoas ou fica tudo no papel mesmo.
Anyways boa sorte nesse projecto e vai dando notícias.
-
se a prova consiste em percorrer o maximo de kilometros com a mesma bateria, 800W de potencia nao implica necessario ter potencia suficiente em velocidade! Logo na vez de ter algo mais rapido, é meter redutoras e ter menos velocidade com mais binario. Claro que uma redutora é mais um elemento a meter perdas, mas é preferivel ter um motor a rodar com velocidade alta e constante que a funcionar a baixas rotaçoes...
Ainda nao à muito vi um projecto de um seagway e dum mono-cicloide, que transportava facilmente uma pessoa, com apenas um motor de 100W e com baterias de parafusadoras! (se consiguir reencontrar o link, posto aqui!)
Relativamnete aos equipamentos base, e principalmente à bateria, 12V ha de varias capacidades e feitios!..logo convinha saber a carga das baterias e o "feitio", porque o peso tb vai "pesar" no conjunto! ;)
-
Boas, estive ausente aqui por uns tempos mas desligado do assunto.
Depois das minhas pesquisas que incluíram alguns dos sites que me aconselharam acabei por optar pelo circuito mais simples possível que se baseia num sinal PWM e um interruptor tal como se mostra neste tutorial: http://bildr.org/2012/03/rfp30n06le-arduino/ (http://bildr.org/2012/03/rfp30n06le-arduino/)
(isto porque um professor da faculdade disse que não podia por um condensador aos terminais do motor o que me eliminou a ideia de usar o buck converter, mas este professor também me falou em utilizar os díodos aos terminais do motor e do MOS (quase sempre já incluído internamente)) para evitar os problemas dos picos de tensão (devido a descontinuidade da corrente/indutância do motor) e também me falou da alta corrente de arranque (o que será solucionado posteriormente com um arranque suave por parte do condutor ou por malha de retroação)
Na pratica quando fui implementar este circuito muito simples o motor funcionou por alguns segundos mas depois parou e quando reparei tinha o breaduino estragado (felizmente bastou-me substituir o atmega).
Entretanto estive a me questionar o que poderia ter corrido mal mas não cheguei a nenhuma grande conclusão a não ser o da gate do MOS ter pedido muita corrente ao arduino (o que é pouco provável num PWM de 490Hz(?)), ou por alguma questão ter havido algum pico de tensão (apesar de em principio os díodos de proteção evitarem isso(?))
De qualquer das maneiras estive a pensar em soluções que protegessem melhor o arduino antes da minha próxima tentativa pois não ganho para arduinos :P, e fiz os seguintes circuitos (ainda não exatamente dimensionados): https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/aLSfFHORw7 (https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/aLSfFHORw7)
PWM_1: primeiro circuito que pus em prática e me queimou o arduino…
PWM_2: ideia de utilizar um transístor para carregar a capacitância de gate e díodos limitadores para evitar que a tensão na gate do Arduíno ultrapasse muito os 5V ou chegue a ser negativa
PWM_3:igual ao circuito PWM2 mas com MOSFET de canal P
PWM_4: igual ao circuito PWM2 mas com um limitador de apenas um díodo zener
PWM_5: ideia de por este buffer com ampop na entrada do arduino para que possa fornecer mais tenção e depois ligar ao andar com transístor que carrega a gate do MOS
PWM_6: ideia mais radical de usar um acoplador optico, mas se o circuito antes queimava o arduino agora vai queimar o comparador schmit-triger o que apesar de sair bem mais barato também não adianta se não funcionar.
Gostava que me dessem as vossas opiniões por qual circuito optariam? Que mudavam num circuito? Que andares estão a mais ou de que outra maneira os combinariam? Componentes específicos? Há díodos especiais para proteger os motores?
Já agora já alguém ouviu falar em MOSFET driver IC’s? nas minhas pesquisas deparei-me com este: IR 2127
A questão e que não faço a mínima ideia de como dimensionar um circuito com este IC e o circuito da datashet nao ajuda muito, ja agora deixei a datashet deste IC na pasta partilhada caso alguém queira dar uma olhada e também a do motor para terem uma ideia das potencias em jogo.
Agradecia muito ajuda neste assunto, obrigado desde já.
-
Qualquer Mosfet (ou outro tipo de transístor) deve levar uma resistência na gate, embora funcione bem sem ela, o micro não gosta.
O que se costuma fazer para preservar o transistor mosfet em tensões mais elevadas é colocar um snubber LR em paralelo com o motor:
http://coactionos.com/embedded%20design%20tips/2013/10/15/Tips-Motor-Control-using-PWM-and-PID/ (http://coactionos.com/embedded%20design%20tips/2013/10/15/Tips-Motor-Control-using-PWM-and-PID/)
-
Usa dois destes:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf)
E uma ponte H. No entanto para 800W acho que deves estudar um pouco o controlo de motores antes de começares a queimar componentes.
-
Um 2104 seria melhor a meu ver por ter dead-time integrado no driver:
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2104.pdf (http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2104.pdf)
Nada melhor para rebentar mosfets que ter high side e low side ligados ao mesmo tempo, e nem todos os micros oferecem timers com dead-time incorporado.
-
Era uma trap!
Sim toda essa gama é muito interessante. Os 2104 também me parecem uma boa opção. ;D
-
Ok, obrigado pelas dicas. Nos estivemos a pensar melhor e em princípio vamos comprar um controlador de bicicleta/scoter elétrica deste genero:http://www.aliexpress.com/item/High-quality-24V-1000W-35A-electric-bicycle-dc-brush-motor-controller/1411941357.html
Pois o tempo esta a ficar escasso e o preço dos componentes que já queimamos não esta a compensar...
Depois então de ter o controlador funcional talvez façamos um nosso com mais calma e cabeça.
-
Tens tanta coisa mal que nem vale a pena comentar muito, neste momento faltam-te bases tanto ao nível da electrónica (um desafio para ti: explicar porque é que o FET nunca desliga no circuito PWM_3) como de controle de motores. Dificilmente te safas sem limitação de corrente no motor e não precisas dos diodos em paralelo com MOSFET (btw: usaste mesmo um 1N4007 com esse motor? E viste a RDS(ON) do FET que usaste?). Leste o site que deixei lá atrás? Vai lá ler... não chega mas já ajuda ;)
-
ola novamente, tal como disse na minha ultima reply pensavamos comprar o controlador de uma bicicleta electrica ou algo assim, mas entretanto uma das outras equipas da mesma competição publicou o esquematico do seu circuito e referencia dos componentes etc!
Aqui esta o link:
http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/index.html (http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/index.html)
Aqui esta o esquematico:
http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/gpSpeed.svg (http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/gpSpeed.svg)
Em principio vamos copiar a parte de potencia e o regulador para 12v e 5v e usar breaduino em vez do pic.
Eu agora queria era perceber o funcionamento deste circuito, estive a leer a primeira secção do link que recomendou o NJay sobre a ponte H, mas olhando para ambos os circuitos não estou a conseguir associar as semelhanças a não ser o facto de ambos terem 4 MOS de potencia...
NJay podes-me só confirmar por vista rápido do circuito (http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/gpSpeed.svg (http://www.greenpower.beamweb.co.uk/groups/electronics/GpSpeed/gpSpeed.svg)
) se se trata da mesma família de controladores do link que enviaste antes que eu tenha de ler toda aquela teoria com muita tenção?
Obrigado!
-
Pá, que desgraça, num concurso deste tipo vocês vão copiar partes do projecto de outra equipa :o :o Somos mesmo muita fraquinhos.
Os gajos não usaram uma ponte H completa, estão só a usar meia ponte. Isto quer dizer que não podem inverter o sentido de rotação do motor, só anda num sentido. Dentro da meia ponte, eles estão a usar rectificação assincrona (lê o site), o que é muito mau para eficiência e não permite travagem regenerativa. Vocês aqui facilmente faziam bem melhor implementando rectificação sincrona, mesmo sem implementar a travagem regenerativa (que é uma cena complicada de gerir).
-
Ah ok fixe : ), agora sim estou super inspirado a estudar aqueles artigos. Obrigado mais uma vez NJay
-
Estive a ver o esquema e layout da PCB, só o regulador da fonte se aproveita.
- Demasiadas fichas de dados (5), bastavam 2, interface ao PC e controle.
- Mosfets à molhada com ligações confusas.
- Layout com proximidades de pistas ao GND assustador.
Parece que foi longo o seu estudo, mas exageraram.
Se queres mesmo usar um duino, podes fazer a programação do micro directamente na placa onde vai ser usado através de uma ficha, nada de shields.
Tive um trabalho de grupo à pouco tempo e propus a elaboração de um "controle de velocidade e direcção de motor em PWM", com apenas um micro atmega8 programado em bascom, consegue controlar o motor via PWM, 4 entradas com switchs de comando e ainda visualização da forma de onda com 22 LEDs, tudo em simultâneo. (apenas para fins didáticos)
-
Nem meia ponte H é. O Q2 e Q4 só estão a aproveitar o díodo interno, tem a gate ligada à source, que desperdício...
-
Façam o controlador em 3 partes/placas: controlo, driver do estágio de potência e estágio de potência. Assim podem ir testando por partes, paralelizando o trabalho e se uma se lixar não têm que refazer o controlador todo.
O layout do estágio de potência é critico. Guia para técnica de construção (dificilmente encontrarão melhor): http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641 (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641) (o Lebowski implementa 1 estágio para motor brushless que tem 3 meias pontes, vcs só precisam de 1/3).
Os ingleses têm uma bobina à saída do controlador para o motor (em série com o motor), que serve para aumentar a inductância do motor. Isto quer dizer que a frequência de PWM que usam é baixa para a inductância do motor que querem controlar. 10KHz ou mais não costuma ser um problema num tipico motor DC de "trotinete" chinesa.
-
Façam o controlador em 3 partes/placas: controlo, driver do estágio de potência e estágio de potência. Assim podem ir testando por partes, paralelizando o trabalho e se uma se lixar não têm que refazer o controlador todo.
O layout do estágio de potência é critico. Guia para técnica de construção (dificilmente encontrarão melhor): http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641 (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641) (o Lebowski implementa 1 estágio para motor brushless que tem 3 meias pontes, vcs só precisam de 1/3).
Os ingleses têm uma bobina à saída do controlador para o motor (em série com o motor), que serve para aumentar a inductância do motor. Isto quer dizer que a frequência de PWM que usam é baixa para a inductância do motor que querem controlar. 10KHz ou mais não costuma ser um problema num tipico motor DC de "trotinete" chinesa.
Atenção a meter a mica entre o mosfet e o dissipador senão vai tudo pelo ar.
-
Boas, estive a ler a referência que o NJay me enviou do modular circuits e penso que passei a perceber melhor o circuito dos ingleses, apenas há alguns pormenores que ainda não clarifiquei totalmente:
-O conjunto de componentes {D3, R17,R18, R19,R20,C7,C10} tem que função?
-Também queria que me confirmassem se o driver {IR2125} faz com que a forma de onda seja de rápida transição (entre VB e VS) independentemente da velocidade de comutação do sinal PWM de entrada?
-Os sinais CS e ERR são apenas uma espécie de enable do sinal VHO (saída do driver) só que um cancela o resto do impulso PWM enquanto o outro cancela apenas a intersecção?
-Relativamente a construção do circuito será que eu poderia soldar a parte de potência numa veroboard em vês de seguir aquele método estranho do Lebowski? (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641 (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641))
-Por último há maneira de gerar um sinal pwm de 20khz com arduino sem ser com um ciclo infinito de código? Senão sabem algum CI que faça isto, sô para evitar ter de andar a dimensionar um oscilador (quanto mais trabalho poupar melhor)
Novamente obrigado pela ajuda que me têm dado :)
-
Do you even new line?
Até aleija ler sem formatação.
-
desculpa! ja resumi melhor a coisa :P
-
-O conjunto de componentes {D3, R17,R18, R19,R20,C7,C10} tem que função?
O circuito copia a AN http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1014.pdf (http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1014.pdf)
Serve de proteção contra correntes excessivas.
R20/C10 extra é para fazer uma filtragem antes do ADC do micro.
-Também queria que me confirmassem se o driver {IR2125} faz com que a forma de onda seja de rápida transição (entre VB e VS) independentemente da velocidade de comutação do sinal PWM de entrada?
Um driver de Mosfet serve para converter o nível lógico na voltagem necessária para que o Mosfet entre numa numa boa condução, e para garantir a carga e descarga da gate de forma correta.
-Os sinais CS e ERR são apenas uma espécie de enable do sinal VHO (saída do driver) só que um cancela o resto do impulso PWM enquanto o outro cancela apenas a intersecção?
É ler a datasheet [que não fiz]
-Relativamente a construção do circuito será que eu poderia soldar a parte de potência numa veroboard em vês de seguir aquele método estranho do Lebowski? (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641 (http://endless-sphere.com/forums/viewtopic.php?f=30&t=55641))
Numa leitura superficial, o "método estranho" é uma forma de diminuir as indutâncias parasitas.
Numa vero não tiras esses benefícios. Mas podes montar o circuito se mantiveres as distâncias curtas e reforçares as pistas de potência com um fio de cobre soldado em todo o seu comprimento. Algo deste género: http://www.linushelgesson.se/wp-content/uploads/2011/12/power_traces.jpg (http://www.linushelgesson.se/wp-content/uploads/2011/12/power_traces.jpg)
-Por último há maneira de gerar um sinal pwm de 20khz com arduino sem ser com um ciclo infinito de código? Senão sabem algum CI que faça isto, sô para evitar ter de andar a dimensionar um oscilador (quanto mais trabalho poupar melhor)
Há, com timers. Atenção que o "core" arduino utiliza alguns dos timers conforme as funcionalidades que estão a ser utilizadas:
http://letsmakerobots.com/content/arduino-101-timers-and-interrupts (http://letsmakerobots.com/content/arduino-101-timers-and-interrupts)
(um dos primeiros link que saiu no google por "arduino timer" e pareceu decente, não fiz leitura detalhada)
-
Muito obrigado pelos esclarecimentos!
Acabei de desenhar o layout de veroboard para a parte "simples" (regulador+breaduino+interface serial+controlador da ventoinha) e agora ia mesmo tratar do layout da parte de potencia+drive e surgiram novas dúvidas:
-A parte metálica traseira dos mosfets esta sempre ligada a pata do meio certo? (eu sei que isto tem de estar na datashet mas não estou mesmo a encontrar lol!).
-Nunca percebi muito bem a vantagem de por um isolante elétrico entre o dissipador de corrente e a "barrinha" do MOSFET, será que posso fazer um dissipador individual para cada mosfet e assim não me preocupar com isto?
Ainda hoje vou criar uma pasta na drop para o pessoal ir vendo os meus layouts e ir fazendo criticas (se construtivas ainda melhor :)), e com sorte amanha já pegue no ferro de soldar.
-
-A parte metálica traseira dos mosfets esta sempre ligada a pata do meio certo? (eu sei que isto tem de estar na datashet mas não estou mesmo a encontrar lol!).
Isso, ver datasheet ;)
-Nunca percebi muito bem a vantagem de por um isolante elétrico entre o dissipador de corrente e a "barrinha" do MOSFET, será que posso fazer um dissipador individual para cada mosfet e assim não me preocupar com isto?
Dissipador térmico ;)
O isolante é para quando quiseres ter mais que um mosfet com potênciais diferentes no mesmo dissipador, ou quando queres evitar curtos ao dissipador.
-
A chapa do mosfet está ligado ao pino do meio, é o dreno, ou saída.
Se for canal N o source é ligado ao GND, se for canal P o source é ligado ao VCC.
Depende da configuração das ligações para se usar dissipadores individuais ou um único, mesmo através de micas + mangas.
-
Ok, eu em princípio vou fazer um dissipador por cada MOSFET. Já estive a desenhar o layout para a parte de potencia e pus neste link:
https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/aLSfFHORw7 (https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/aLSfFHORw7)
Se pudessem ver o layout da eletrónica de potencia em \Construção eletrónica\Potencia\LayoutVeroboard_circuitopotencia
E darem uma opinião agradecia.
Eu tentei manter um balanço entre simetria, menor espaçamento possível (deixando espaço para os dissipadores) e ainda tentei que a disposição dos componentes não fosse muito confusa.
Quanto ao eletromagnetismo do circuito indutâncias etc e que estou mais receoso. Ainda me custa acreditar que vão passar 30 amperes por la mesmo reforçando as pistas.
-
Tens imensa informação em papel, devias fazer em eagle ou similar o circuito para se entender melhor.
O esquema da imagem "Circuito_guia_ingleses_desenhopartedepotencia.JPG" faz um curto a todos os mosfets, além disso o motor rodaria só numa direcção se tiver um terminal ligado aos 24V.
Os díodos de protecção devem ser schottky ou ultra-fast, nada de 1n4007, convém ver o mais adequado para o tipo de mosfets (pdf), tanto a tensão máxima inversa permitida (VRRM) como a tensão de queda (VF).
Na imagem "LayoutVeroboard_circuitopotencia.JPG" não entendo e faltam componentes além de não existirem valores.
30A é possível, mas não num único MOSFET.
-
Dropes, perdeste parte da discussão anterior, dois dos mosfets são utilizados como diodos, e esses e os dois de controlo estão em paralelo para aumentar a corrente suportada.
Dito isso, o esquema foi mal copiado, faltam as ligações dos drenos entre si e o motor.
Mas se algo tão básico escapou, acho que está a jogar fora da sua divisão e talvez fosse melhor comprar um controlador já pronto.
-
Depois de 6 meses a projectar um controlador de motor em pwm, a discussão anterior é um pouco relativa :-[
Não são necessários acopladores ópticos ou transístores para proteger o arduino, já tinha referido isso no inicio desta "discussão".
1º de tudo entender como funciona um MOSFET.
No meu site coloquei a informação do trabalho que fiz em "grupo" sobre controladores de motores, alguns estudos para entender antes de meter mãos à obra e numa semana estava tudo feito incluindo hardware e firmware.
-
Dropes,
Vi agora a sua resposta e ao reler o que escrevi acho que criei um mal entendido.
Escrevi essa resposta à pressa no tablet e deu asneira.
Devia ter escrito:
Dito isso, o esquema foi mal copiado, faltam as ligações dos drenos entre si e o motor.
Mas se algo tão básico escapou ao Crazyaboutmachines, acho que está a jogar fora da sua divisão e talvez fosse melhor comprar um controlador já pronto.
Acho que fica mais claro, de forma alguma queria pôr em duvida os teus conhecimentos. :-[
-
LOL tranquilo ;)
Compreendi perfeitamente a tua resposta e não houve nenhum mal entendido,
só não sei o que perdi porque reli todo o tópico e parece-me demasiado confuso uma coisa que é bastante simples.
Meus conhecimentos de electrónica são básicos, apenas faço umas coisitas por curiosidade :)
Tinha pensado na empregabilidade dos IGBTs, têm muitas vantagens em relação aos MOSFETs.
Trata-se de um mosfet + bipolar, o controle é assegurado por um mosfet, logo alta impedância.
Suportam tensões e correntes mais elevadas e frequências de 1 a 30kHz até 1MW.
As desvantagens são o arrasto de corrente após perda de sinal e baixo tempo de resposta.
Um transístor bipolar suporta coisas que um mosfet queima por mais potente que seja, então cargas indutivas fica arriscado, após ter construído um gerador para cerca eléctrica, queimei vários mosfets por mais protecções que usasse, desde snubbers a díodos xpto, bastou um transístor fraquito em darlington e nunca mais voltou a falhar.
-
Crazy, é melhor desenhares a meia ponte de forma a que não pareça uma ponte. Deves meter um relé para controlar a secção de potência, como mecanismo de segurança. Se um MOSFET falhar em curto ficas com um motor eléctrico a rodar à velocidade e torque máximos "nas mãos", sem uma forma simples e rápida de o desligar. Podes ligá-lo só quando "há sinal" do acelerador, e desligá-lo um pouco depois do acelerador vir a zero ou sempre que se carrega num travão. O relé também só deve estar ligado se a "chave de ignição" estiver. Isto é muito importante, não é brincadeira.
Também te podes ir habituando a tirar medidas como deve ser (http://troniquices.wordpress.com/2014/05/31/tirar-a-medida-como-deve-ser/) :)
As desvantagens são o arrasto de corrente após perda de sinal e baixo tempo de resposta.
E também o alto VCE(sat) para tensões mais baixas (digamos abaixo de 200V), a baixa corrente e baixa velocidade, tudo isto comparando com MOSFETs.
Um transístor bipolar suporta coisas que um mosfet queima por mais potente que seja, então cargas indutivas fica arriscado, após ter construído um gerador para cerca eléctrica, queimei vários mosfets por mais protecções que usasse, desde snubbers a díodos xpto, bastou um transístor fraquito em darlington e nunca mais voltou a falhar.
Isso é uma forma mesmo muito simplista de colocar as coisas :) . Assumindo que aguentam potências semelhantes, provavelmente o teu darlingthon BJT está a comutar muito mais devagar do que o teu MOSFET comutava.
No meu site coloquei a informação do trabalho que fiz em "grupo" sobre controladores de motores, alguns estudos para entender antes de meter mãos à obra e numa semana estava tudo feito incluindo hardware e firmware.
O teu projecto tá um mimo como sempre, mas a dificuldade dessa ponte inteira nem se compara com a dificuldade da meia ponte que o Crazy quer fazer.
-
Um transístor bipolar suporta coisas que um mosfet queima por mais potente que seja, então cargas indutivas fica arriscado, após ter construído um gerador para cerca eléctrica, queimei vários mosfets por mais protecções que usasse, desde snubbers a díodos xpto, bastou um transístor fraquito em darlington e nunca mais voltou a falhar.
Isso é uma forma mesmo muito simplista de colocar as coisas :) . Assumindo que aguentam potências semelhantes, provavelmente o teu darlingthon BJT está a comutar muito mais devagar do que o teu MOSFET comutava.
O problema que tinha não era ao ligar mas sim ao desligar, criava-se um pico de tensão no MOSFET e lá se ia, ao colocar alguma coisa para amortecer esse pico refletia-se no secundário da bobine e esta perdia tensão, andei bastante tempo a tentar resolver isso sem sucesso; o mais estranho é que o circuito era da Elektor, apenas alterei o layout.
No meu site coloquei a informação do trabalho que fiz em "grupo" sobre controladores de motores, alguns estudos para entender antes de meter mãos à obra e numa semana estava tudo feito incluindo hardware e firmware.
O teu projecto tá um mimo como sempre, mas a dificuldade dessa ponte inteira nem se compara com a dificuldade da meia ponte que o Crazy quer fazer.
Obrigado, meramente didático o importante era explicar o funcionamento ao pormenor, sem propósitos práticos.
O que difuculta o projecto do Crazyaboutmachines são três coisas, a grande corrente necessária que até uma simples relé não funciona, as protecções necessárias e a dificuldade de interpretação da situação geral.
-
O problema que tinha não era ao ligar mas sim ao desligar, criava-se um pico de tensão no MOSFET e lá se ia, ao colocar alguma coisa para amortecer esse pico refletia-se no secundário da bobine e esta perdia tensão, andei bastante tempo a tentar resolver isso sem sucesso; o mais estranho é que o circuito era da Elektor, apenas alterei o layout.
Nesse caso era provavelmente o "kickback" indutivo. A indutância das pistas+cabos de ligação+motor quando cortas a corrente abruptamente (mosfets são bem rápidos) manda um pico de tensão que pode ser bem grande. Por vezes numa ponte H os díodos dos mosfets podem não ser suficientes, provavelmente precisavas de díodos externos mais rápidos e com maior capacidade de corrente.
Os mesmos devem ser colocados o mais próximos possível do mosfet e do condensador da linha de alimentação respetiva, para "apanhar" o máximo de indutância possível.
-
Foi feito com uma bobine de carro, a indutância é bem grande e o díodo não consegue eliminar uma tensão positiva, apenas negativa.
Esta tensão positiva é que o avariava:
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fimg820.imageshack.us%2Fimg820%2F3203%2Fesquemacerca.png&hash=fcb398e8ad99801a88ab36b33612422e7a7f8fb4)
http://pdropes.blogspot.pt/search/label/Cerca%20El%C3%A9ctrica (http://pdropes.blogspot.pt/search/label/Cerca%20El%C3%A9ctrica)
-
Nesse caso falta-te o díodo entre os contactos da bobine, ánodo à alimentação, cátodo ao dreno.
Assim um pico positivo no dreno maior que a tensão de alimentação é absorvido pelo díodo.
O diodo em paralelo com o condensador como os meteste não vão fazer grande coisa.
Edit: a menos que o díodo fosse um zenner
Julguei que estavas a falar duma ponte H, em que os díodos são os dos próprios Mosfets.
-
Se não existir esse pico de retorno, também não existe HV no secundário, confuso, um pouco.
Ainda coloquei no final uma espécie de snubber entre a placa e a bobine, já não sei bem o quê. LOL
Experimentei com um zener de 1W onde está o díodo e este não gostou acabando por se queimar quase imediatamente.
- Está montado, funciona, demorei tanto tempo que o cliente desistiu e queria fechar este off-topic :-\
-
Sim, desculpem a imagem do circuito de potencia estava ainda meio incompleto mas a ideia era pedir uma opinião mais virada para a disposição dos componentes.
Já fiz parte da placa de controlo (regulador+breaduino+interface serial) funcionam exepto interface serial, não estou a encontrar problemas nas ligações e começo a suspeitar se o problema e do cabo usb-serial ou das configurações pois também não estou a conseguir programar o meu antigo breaduino que costumava funcionar (mas ainda hoje com sorte vou ter a oportunidade de experimentar com outro cabo/pc).
NJay estavas a disser para tentar com que a parte de potência não parecesse uma ponte H por motivos visuais/pedagógicos ou por alguma razão pratica? Vou desenhar mais um layout alternativo e logo ponho na drop junto com fotos do que tenho feito.
-
Estive a ver os transístores IGBTs e pensei que fossem bem mais caros, por pouco mais de 1 euro já se encontra de 300V 50A na Mouser:
http://pt.mouser.com/Search/Refine.aspx?N=18338102 (http://pt.mouser.com/Search/Refine.aspx?N=18338102)
A gate suporta sinais TTL e em PWM está controlada a velocidade.
Para inverter a direcção sugeria uma relé, um pouco mais cara mas encontra-se.
-
RageBridge do charles(http://www.etotheipiplusone.net/ (http://www.etotheipiplusone.net/))
Tem lá os ficheiros todos e o BOM, tem mosfets gigantes, controlo/limite de corrente integrado para não rebentar com nada, para além de que ele tambem a tem á venda pronta a usar com uma base em aluminio e tudo.
-
A placa de controlo já esta funcional:) afinal era o conversor usb-serial que estava estragado.
Agora “só” falta fazer a placa de potência mas ainda estou indeciso entre dois layouts principais, se alguém me pode dar a sua opinião fundamentadamente entre a "opcao1" "opcao2"
(https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/AABYeVxUD55pmNiW05s80K49a/Constru%C3%A7%C3%A3o%20eletronica/Potencia (https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/AABYeVxUD55pmNiW05s80K49a/Constru%C3%A7%C3%A3o%20eletronica/Potencia))
agradecia muito.
Amanha já devo começar a soldar.
-
Visuais e pedagógicos sim. Há "standards", de jure ou de facto, e quando as coisas saiem dos standards tornam-se "menos reconhecíveis". A dificuldade em seguir o circuito é maior, a atenção é menor, ...
Ambos os layouts são maus, mas tudo depende da velocidade a que queres comutar os MOSFETs e/ou da margem de tensão dos FETs face à da bateria. Comutar mais depressa é melhor para a eficiência, menos aquecimento, mas tendo em conta que não vais fazer rectificação sincrona, deve ser irrelevante, os 2 MOSFETs de cima ("díodo") vão aquecer bem mais que os de baixo.
Algumas dicas para melhorar o layout. Neste tipo de aplicação o power entra na board e passa pelos pinos do cap antes de seguir para os FETs (ou para onde quer que seja), e segue para lá pelo caminho mais curto e largo possível (mais curto possível MESMO), e melhor ainda se todo esse caminho for "laminado" (pcb dupla face, positivo num lado e negativo noutro, em toda a área das "pistas"). Uma das funções do condensador é reduzir os (indesejáveis) efeitos da inductância da ligação bateria <-> FETs (no veiculo, se tiveres que escolher entre cabos compridos para a bateria ou para o motor, escolhe para o motor). Entre o condensador e os FETs ainda há alguma inductância, para a reduzir a distância deve ser curta, com "pistas" largas e "laminado".
Normalmente leva mais um(s) condensador(es) na alimentação "em cima" dos FETs, condensadores mais pequenos, pois só têm que lidar com a inductância condensador-grande <-> FETs. Mais mais uma vez, quanto mais lenta a comutação, menor o problema (qdo digo comutação refiro-me ao tON/tOFF dos FETs, não à frequência de PWM).
Questionário rápdo: se a ligação controlador <-> bateria de 24V for equivalente a um inductor de 1uH, estiverem 25A a vir da bateria e os FETs cortarem a corrente desligando em 1us, que tensão se atinge no rail B+ do controlador?
Os comprimentos dos caminhos de potência devem ser simétricos, no layout da opção 1 isso parece-me bem, a forma como fizeste os paralelos, na source o fet 1 tá mais perto, no dreno tá o fet 2 mais perto, isto torna igual o caminho para cada FET.
-
A resposta ao questionário rápido é 49 V? Realmente não e brincadeira.
Entretanto já me decidi pelo layout a fazer fiz umas alterações com alguma das vossas opiniões etc e já o estive a construir.
Pus fotos da parte de potencia já feita na dropbox (junto com desenho do layout) caso alguém queira dar uma olhada e por acaso encontre algum erro fatal (pistas por cortar etc), isto porque apesar de ter revisto a veroboard varias vezes e possível que me esteja a escapar alguma coisa básica.
Escolhi o layout com os mosfets em linha (com algumas modificações) porque para alem da razão que o NJay mencionou reparei que apesar de ser menos simetrico visualmente o caminho que a corrente faz pelos pares de mosfets chega a ser mais simétrica (ver imagens na drop(layouts antigos)https://www.dropbox.com/sh/olpzd87qx4yut9p/AABYeVxUD55pmNiW05s80K49a/Constru%C3%A7%C3%A3o%20eletronica/Potencia).
Agora falta fazer as ligações entre ambas as placas.
-
:-\ Acho que tens as gates desligadas nos transístores de cima.
Um conselho, eagle.
Então fazes tudo à mão e estás à espera que dê para ver se tem erros através de fotos...
Isso assim não vai funcionar. :(
-
Yap, 49V, portanto já percebes o problema de andar a comutar correntes "altas".
Tás a desenhar os caminhos da corrente, boa, só assim é que um gajo percebe o que acontece.
Continuas a ter o condensador demasiado "longe". Ele tem que fazer decouple à bateria, só que tens um fio compridissimo a ligar o cap+ ao B+; esse fio vai actuar como uma inductância que separa o condensador do nó no topo (dreno dos FETs de cima) e quando cortares a corrente da bateria (desligando os FETs de baixo) a inductância (que ainda por cima é grande porque tens lá L4! é para quê, L4???) vai fazer subir a tensão no tal ponto dos drenos e o condensador vai estar demasiado longe para absorver essa subida (inductância = resistência para sinais rápidos). Para fios "não juntinhos" podes contar com ~10nH/cm de inductância. As regras são as mesmas do "decoupling", o cond. deve ser o mais possível "em cima dos pinos de alimentação", exactamente por causa da inductância parasita (o próprio cond. já tem ESL e ESR que chegue).
Para o teste da parte de potência recomendo o "double pulse". Começas por meter uns óculos de segurança e usar o tal relé de que te falei para carregar o cond. do controlador (lentamente com uma fonte com limitação de corrente) e desligas o relé. O cond. agora tem a tensão de alimentação para a ponte; assim a energia é limitada, caso algo corra mal. Fazes um programita para o micro dar apenas 2 pulsos, isto é, ligar os FETs de baixo 2 vezes. A 1ª vez é para fazer crescer a corrente no motor até ao valor de corrente que queres testar (que deve ser a corrente de pico que queres para o controlador), uma curtíssima pausa (1 periodo de PWM), e depois o 2º pulso é então um teste de comutação. Dessa forma podes verificar, de uma maneira controlada, os picos de tensão que tens nos FETs, experimentando vários valores de resistências de gate até chegares a um equilibrio decente entre tempo de comutação curto e transientes baixos. O tamanho do 1º impulso tem que ser calculado de acordo com B+ e a inductância do motor (não esquecer a bobina), ou começa com um valor mto conservador e vai aumentando até a corrente chegar ao valor que queres.
Como este teste é curto e espaçado no tempo não precisas de meter já os dissipadores. Mete um botão no micro a dar a ordem para fazer o double pulse. Deves encontrar cenas na net sobre este método.
Ahh! Parece-me que falta aí uma cena bué importante, resistências gate-fonte nos FETs de baixo, para garantir qe estão desligados se não estiverem a ser "driven".
-
Obrigado Dropes já confirmei e eles estão ligadas, realmente e meio complicado ver num desenho, depois se isto funcionar vou ver se passo o layout para software.
NJay obrigado também pela ajuda, não sei como percebes tanto disto mas depois disto acabar tens de me dar mais referencias : P
Quanto ao condensador eu percebo, a questão e que agora para alterar a posição dos componentes é complicado pois já soldei tudo (ver pasta “fotos” na drop) (mas também naquele layout base não estava a ver maneira de encurtar o caminho muito mais). Também não sei o que esta la a fazer L4 se queremos pouca indutância bateria-controlador mas e o que os ingleses têm no esquema..
Quanto a essa experiencia poderia continuaria a alimentar a parte de controlo normalmente com as baterias certo? A única diferença seria cortar o B+ a parte de potência apenas carregando o condensador? (Eu terei de carregar o condensador com as baterias+ uma resistência pois não tenho fonte de corrente nem aceso a uma).
Por ultimo quanto a resistência gate-source dos MOS inferiores é estranho pois os ingleses não a têm (se calhar já esta implementado no driver IR2125), mas já agora que valor recomendariam aprox? Tem de ser alto relativamente a resistência driver-gate certo? Mas quanto 1k? 22k?
-
Sim claro, podes carregar o cond. com uma resistência (depois terás que fazer um circuito ou um esquema de pré-carga). Não te esqueças que depois ele fica carregado :)
Ya, a parte de controlo continua a ser alimentada normalmente, só precisas de controlar à parte a secção de potência. Normalmente será a secção de controlo a dar a ordem final para activar o relé, e ela poderá também tratar de fazer a ré-carga. Também convém meteres já um fusível.
Eu pessoalmente quero a resistência gate-source lá sempre e junto ao FET; não sei qual é o comportamento do driver quando não tem power, mas de qualquer forma, ainda há componentes entre o driver e o FET, portanto é melhor garantir uma R junto ao FET. Eu uso 10K - 22K .
Nunca vi L4 em nenhum circuito. Génio ou azelhice dos ingleses? Não sei. Sei que L4, depois de estar carregada com Ion, não vai gostar que lhe cortem a refeição, certo? Compara com L5 (e o motor), em que Ion e Ioff passam lá - o que fazem dela uma inductância feliz :)
Este doc curto tem umas luzes sobre double pulse testing:
http://www.athenaenergycorp.com/wp-content/uploads/2012/11/double-pulse-testing.pdf (http://www.athenaenergycorp.com/wp-content/uploads/2012/11/double-pulse-testing.pdf)
Com esse layout e o cond tão longe, começa o teste bem devagarinho, tipo com uma resistência de gate de 560 - 1000 Ohm (FETs de baixo). Era muitas vezes preferível o power entrar directo ao condensador e depois teres linhas mais compridas para o resto do circuito como ao contrário como tens. Como tens, o nó A vê a inductância de todo o loop da bateria (+ L4); se o power fosse 1º ao cond., o cond. desacopolava essa inductância e a inductância que o nó A via já era apenas a do loop cond - FETs (a que marquei a amarelo), portanto muito mais baixa.
Fica atento à temperatura dos FETs, o teste é curto mas convém verificar sempre após cada teste. Não me lembro de ver serem usados FETs como diodos. Há aqui um "caveats" que é o "matching" deles; se a curva I-V de ambos for muito deslocada, há um que acaba por fazer o grosso do trabalho e ser mais stressado que o outro. Esse deverá aquecer (ainda) mais. Normalmente devem estar bem acopolados térmicamente, de forma a que se um é mais stressado, esse aquece mais, e força o outro a aquecer mais também, o que faz com que o outro conduza mais, resultando numa tentativa de re-equilibrio do trabalho.
p.s. Achas que percebo muito? lol... devias ver um profissional!
-
Questionário rápdo: se a ligação controlador <-> bateria de 24V for equivalente a um inductor de 1uH, estiverem 25A a vir da bateria e os FETs cortarem a corrente desligando em 1us, que tensão se atinge no rail B+ do controlador?
Como é que chegaram ao valor de 49V?
Peço desculpa por ter mencionado as gates em aberto, já me tinham respondido que estavam a fazer de díodos rápidos, como não estou habituado a ver nessa configuração, esbarro-me.
De qualquer forma, quando andava a testar pontes com 4 mosfets TO220, se ultrapassasse os 3A já começavam a aquecer, agora 20A ???
-
Tens bué espaço entre os FETs, *bué* espaço mesmo. Em qualquer controlador destes eles estão todos coladinhos uns aos outros, exactamente para reduzir ao máximo as inductâncias parasitas. Eventos como a Irr (diode reverse recovery current) podem meter transientes de centenas de A a circular pelos FETs + condensador mesmo que a corrente de pico no motor do teu controlador sejam só 10A, sendo que para manter isso sob controle tens que ligar os FETs de baixo "devagarinho".
-
Se tiveres 25A de corrente vinda da bateria de 24V a atravessar a inductância, quando cortas a corrente a bobina tenta manter essa corrente a fluir e *no mesmo sentido*, daí que ela transforma-se numa fonte de corrente e gera tensão ela própria para forçar essa corrente a circular. Para tempos curtos face à constante de tempo da bobina + resistência-no-seu-caminho ("LR", naquela equação exponencial tipica da "carga/descarga" de uma bobina), pode usar-se a equação diferencial que é linear: v = L x di/dt . Isto quer dizer que, *do ponto de vista da bobina*, ela gera uma tensão que é a sua inductância multiplicada pela variação da corrente por unidade de tempo. Neste caso, há uma variação de 25A em 1us e o valor da inductância é 1uH. Daí que a tensão gerada é 1uH x 25A / 1us o que dá 25V. Como a bobina está em série com os 24V da bateria, as tensões somam-se e o resultado é 49V.
É fácil fazer um ficheiro LTspice para simular esse caso, ver em anexo.
-
Obrigado pela explicação Njay, nunca chegaria lá e é mais uma coisa que se aprende. :)
Fiz a simulação no LTspice e confirmou ser esse valor, costumo usar o Multisim e não abre bem esse tipo de ficheiros, já tinha tentado antes fazer essa simulação e o valor andava muito longe dos 49V, devo ter metido os pés pelas mãos...
-
Pessoal o controlador funcionou!!!! : D
Hoje testamos ele com PWM de 25kHz (apenas porque não soube mudar o código do Arduíno, e não queria mesmo adiar o teste).
O teste foi sem carga ou seja motor em vazio por isso não consumiu muita corrente mas já foi um bom começo.
Eu vou ter de fazer uma pausa nisto por causa de uns exames da faculdade mas se estes correrem bem depois no fim da próxima semana volto a isto em força para fazer mais testes sobre cargas e mais altas amperagens etc e porei aqui informação, mais uma vez muitíssimo obrigado pela vossa ajuda desde a comunicação usb-serial ate as indutâncias ajudaram-me aqui no fórum em muita coisa.
-
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.
-
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.
-
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 (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) :
(https://lusorobotica.com/index.php?action=dlattach;topic=6875.0;attach=2937)
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.
(https://lusorobotica.com/index.php?action=dlattach;topic=6875.0;attach=2933)
Fica também o resultado de um "double pulse test" num FET-N, que serve para verificar os sinais de comutação dos FETs e transientes:
(https://lusorobotica.com/index.php?action=dlattach;topic=6875.0;attach=2935)
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 :)
-
O qur usaste para fazer o drive?
-
O drive de quê? Não entendi a que te referes...
-
Está numa dessas fotos uma plaquinha familiar, agora não sei é de onde ::)
-
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 ;)
-
Já tive a ver o esquema ;)
porque nao usaste um IC dedicado para fazer o drive dos mosfet?
-
Pelo gozo de desenhar um driver :)
Mas não voltarei a fazê-lo.
-
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.
-
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.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fi58.tinypic.com%2Fx5z046.jpg&hash=5a684f83ae9fad744b7ae0be97ddab5ca1470e7e)
Poderão seguir o projeto e ver mais fotos no Facebook: https://www.facebook.com/psem.ist?fref=ts (https://www.facebook.com/psem.ist?fref=ts)
-
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.
-
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/ (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.
-
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.
-
Para tens tens chips externos, os MCP2515 são super comuns..
De resto o Njay já te deu uma lista de trabalho.
-
Muito obrigado pelas correcções! Já li por alto a lista de erros e realmente há muita coisa por corrigir. O artigo vou deixa-lo assim e vamos aplicar as tuas correcções nos novos circuitos, sei que entretanto vão surgir imensas duvidas mas mais tardar nas ferias de verão volto a documentar tudo, tal como fiz para este primeiro ano.
Realmente há muita coisa por fazer.
P.S. mais logo comento com a mesma numeração os erros que apontaste.
-
0) O cabo i2c da driftrike é em V? A que e que te referes com um cabo em V?
1) Sim há junções sem ligação nos vários esquemas pois muita coisa não chegou a ser implementada (sensor de velocidade, XBee etc)
2) Eu pus lá um díodo qualquer e entretanto não atualizei. Convém que seja um Shotky por ser mais rápido? Também tenho de confirmar quanta corrente aguenta o díodo.
3) Na placa de potência, 2014:
3.1) Na prática medimos a corrente na bateria tal como no esquema, eu enganei-me a escrever.
3.2) Tenho de estudar isto melhor, tens alguma bibliografia em especial? Eu agora ando a estudar o livro de um professor meu: “Eletrónica Industrial, Semicondutores e Conversores de Potência, Jose Fernando Alves da Silva”.
3.3) Tenho de estudar isto melhor, mas basicamente a indutância só é problemática se usar a frequência errada certo (a de ressonância)? Eu tinha percebido que junto com os condensadores ajudava a eliminar o ruido na fonte (baterias).
4) Na placa do microcontrolador, 2014:
4.1) Sim eu reparei nisso na altura não sei porque e que não consertei essa parte do esquemático.
4.2) Nice eu desde que copiei essa parte dos ingleses nunca olhei para ela ao pormenor, mas muito obrigado pela dica! Provavelmente já me safaste mais uma possível dor de cabeça a causa de uma falha que bem provavelmente ia acontecer.
4.3) Sim 5A realmente é absurdo, na prática acho que pus la um de 2A mas vou tratar dos pormenores do esquemático e se calhar ate por um de 1A pelo menos na fase de testes.
4.4) Tenho também de olhar para isso na altura com mais calma.
4.5) Em princípio vamos arranjar maneira física/pelo conector destes não poderem ser trocados, mas caso exista a possibilidade de erro será uma boa opção a considerar.
5) Na placa do volante, 2014:
5.1) Tens razão.
5.2) Vou alertar quem esta a tratar disso.
5.3) Vou alertar quem esta a tratar disso.
5.4) XD tinha mais de 1m e sim dava muitos problemas, no início funcionava bem mas quando se tocava a buzina ou se acelerava ficava louco (conseguimos atenuar o problema com um pequeno condensador mas nada milagroso, mas mais tarde ou mais cedo ele acabava por ficar descontrolado).
-
0) O cabo i2c da driftrike é em V? A que e que te referes com um cabo em V?
Ou em Y, como quiseres chamar. O bus "sai" do RasPI dividindo-se aí mesmo em 2 indo uma ponta para cada controlador.
2) Eu pus lá um díodo qualquer e entretanto não atualizei. Convém que seja um Shotky por ser mais rápido? Também tenho de confirmar quanta corrente aguenta o díodo.
Não precisa de ser um Schottky (no teu controlador o "díodo" de re-circulação não é Schotky ;)), mas precisa de levar com bastantes A. Podes usar um FET como no controlador. Se fores ver specs de díodos, os que aguentam mais corrente e que se encontram facilmente no mercado são os díodos parasitas dos FET, por isso estes são usados como díodos.
3.1) Na prática medimos a corrente na bateria tal como no esquema, eu enganei-me a escrever.
Pronto, então é assim: tu queres medir a corrente pelo menos é no motor. É que a corrente no motor pode ser bem maior do que a bateria, e depois tás a fritar os FETs e só sabes quando soltarem o fumo mágico. Com 20A no motor podes ter só 3 ou 4 na bateria. Entendo que queiras monitorar o sumo que sai (ou entra) da bateria, mas na minha opinião não deverias deixar de medir a do motor, e limitá-la (terminar a parte ON do ciclo activo antes do tempo, para a corrente no motor não subir mais). É que ainda por cima estás a usar rectificação assíncrona, se não limitas a corrente decentemente os FETs de cima têm maior probabilidade de queimar. Por falar nisso devias fazer rectificação síncrona, a diferença na temperatura dos FETs de cima é BRU-TAL(mente mais baixa).
3.2) Tenho de estudar isto melhor, tens alguma bibliografia em especial? Eu agora ando a estudar o livro de um professor meu: “Eletrónica Industrial, Semicondutores e Conversores de Potência, Jose Fernando Alves da Silva”.
Nunca li um livro sobre isso, mas há algumas coisas na net, app notes, literatura sobre power stage design. Também podes ler o tópico do Power Stage do Lebowski no endless-sphere.com, já deixei lá para trás um link. Mas basicamente queres um layout em que a malha FETs - Condensadores_DC_link tenha uma indutância parasita o mais baixa possível. É para isso que em sistemas de muita potência se usam buses laminados, o "suprasumo" da baixa indutância. Para teres um enquadramento, 10nH contam (também podes reduzir os transientes baixando a velocidade de comutação dos FETs, consequentemente baixando a eficiência, é um trade-off). Há imensa discussão e layouts por exemplo no endless-sphere.com, vê as threads do zombies, arlo1, lebowski (no sub-fórum "motor technology").
3.3) Tenho de estudar isto melhor, mas basicamente a indutância só é problemática se usar a frequência errada certo (a de ressonância)? Eu tinha percebido que junto com os condensadores ajudava a eliminar o ruido na fonte (baterias).
Logo à partida essa indutância deve ser baixa para dar pouco trabalho aos condensadores. Os electrolíticos têm uma ESR grande, e com correntes sempre a circular (maior indutância na malha da bateria, maiores as correntes no cap) eles aquecem mais e o seu tempo de vida é reduzido.
Se os condensadores forem bons, minimiza-se o ruído que possa ir para o lado da bateria. Se a frequência de ressonância da indutância da malha da bateria com os caps DC-link estiver próxima (não e preciso ser igual, começas a ver efeitos " muito" antes de lá chegares) da de PWM, aí há esse efeito "amplificador" da oscilação. Convém ter uma noção desse valor no teu sistema, para que não caias lá perto acidentalmente ao experimentar frequências de PWM. É fácil ver isso em simulação, posso arranjar-te uns ficheiros de LTspice se precisares.
5.4) XD tinha mais de 1m e sim dava muitos problemas, no início funcionava bem mas quando se tocava a buzina ou se acelerava ficava louco (conseguimos atenuar o problema com um pequeno condensador mas nada milagroso, mas mais tarde ou mais cedo ele acabava por ficar descontrolado).
Com 1m até fico espantando que funcione alguma coisa (só se tem interface série, não olhei bem, assumi que era paralela e agora não me lembro). Pelos vistos o problema que tinham era EMI e nem eram as reflexões no cabo. Se não houver possibilidade de aproximar até "1 palmo", eu metia um micro a controlar o LCD e aceitar comandos através de um bus série mais apropriado, por exemplo o i2c já que vai lá estar. Embora não seja perfeito, a spec do i2c exige slew rate control (e o ATmega fá-lo) e não há tanto stress com reflexões, ainda para mais se usarem um esquema como tenho da diffTrike (ethernet + isolador), que foi pensado mesmo para evitar "todo" o tipo de interferências.
-
A linha de cima é pino configurado para i2c a ir de 1 para 0, num ATmega8.
A linha de baixo é um pino que não está configurado como i2c, tb a ir de 1 para 0, num AVR tb (ATtiny26).
-
2) Tenho de me informar melhor pois se arranjar um schotky para a mesma amperagem, mesmo que seja um pouco mais caro em princípio como tem uma menor queda de tensão dissiparia menos energia, e sendo mais rápido penso que deve evitar melhor os picos de tensão.
3.1) Apesar de estarmos a medir a corrente na bateria sinceramente não me lembrei dessa característica do Buck. Mesmo assim por razões de simplicidade acho que preferia medir a corrente apenas de um dos lados e determinar aproximadamente a outra em função do duty cycle.
P.S. Com retificação assíncrona referes-te a uma espécie de meia ponte em que se mete o MOS de cima a conduzir controladamente em vez do díodo certo? Se for isso por agora penso que não vou ir por ai pela complexidade acho que não vai compensar muito.
Quanto a “ (terminar a parte ON do ciclo ativo antes do tempo, para a corrente no motor não subir mais) ” em princípio o CI IR2125 deverá fazer isso (através do sinal CS), o sensor de corrente é mais para datalogging e para limitar as curvas de aceleração.
3.2) Ok obrigado pelas referências! Isto esta a ser quase uma “tese/dissertação” para nós x).
3.3) Ok, vou ter isso em consideração.
Ok Nice, sim desta vez em vez de esse cabo comprido vamos ter apenas comunicações I2C de trás para a frente e em princípio o mesmo Arduíno que tem o shield do XBee+SDCard que recebe os dados via I2C que esta la ao pé tratará do display.
Não imaginava que os protocolos de comunicação também tinham isso do slew rate em conta :o ainda bem que isso vem implementado.
O teu sistema da drift trike parece fixe, se durante as experiencias continuarmos a ter problemas de interferência de trás para a frente do carro vamos pensar num sistema do género.
Assim que tivermos esquemáticos ponho aqui para darem uma olhada.
-
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").
eu não recomendaria isso... em ligação nenhuma mesmo, RJ45 é para ficar muito quietinho
-
A ficha no lado do cabo tem retenção, a ficha que fica na placa tem contactos com mola, é uma ficha bastante boa para o uso que é, bem pior era pinheaders..
-
2) Tenho de me informar melhor pois se arranjar um schotky para a mesma amperagem, mesmo que seja um pouco mais caro em princípio como tem uma menor queda de tensão dissiparia menos energia, e sendo mais rápido penso que deve evitar melhor os picos de tensão.
Não sei se tens que te preocupar muito com isso, pois no plano B o ligar e desligar do motor é pouco frequente quando comparado com os muitos milhares de vezes por segundo no plano A.
Mesmo assim por razões de simplicidade acho que preferia medir a corrente apenas de um dos lados e determinar aproximadamente a outra em função do duty cycle.
P.S. Com retificação assíncrona referes-te a uma espécie de meia ponte em que se mete o MOS de cima a conduzir controladamente em vez do díodo certo? Se for isso por agora penso que não vou ir por ai pela complexidade acho que não vai compensar muito.
Sim, ligas o FET para a corrente circular por ele em vez de o fazer pelo diodo. Eu acho que compensa e muito, mas é fácil fazer umas contas por alto. Em assíncrono, se tiveres um ciclo activo de 50%, o díodo (FET de cima) e o FET de baixo têm ambos a mesma corrente a circular 50% do tempo. Se o motor tiver 20A aprox. constantes (na zona de boa eficência do teu motor, com uma freq. PWM que dê num ripple baixo de corrente), no caso dos FETs do teu controlador actual (@80ºC: Rds(on)~17mOhm, Vfw(10A)~0.65V) e ainda assumindo que dividem bem a corrente entre si, um FET de cima dissipa 10A x 0.65 V x 50% = 3.25W e um de baixo 10A^2 x 0.017 x 50% = 0.85W. No total tens: assíncrono = (3.25 + 0.85) x 2 = 8.2W; síncrono = (0.85 + 0.85) x 2 = 3.4W. Para ciclos activos e/ou temperaturas mais baixos a diferença é maior. Os controladores da DiffTrike foram desenhados para e começaram por ser assíncronos, mas na última versão (a da Maker Faire) mudei a estratégia de controlo para síncrono (o hw sempre permitiu controlo individual dos FETs) e a diferença no calor dissipado é abismal.
A propósito, os vossos FETs são para 100V, o que é "um abuso" num sistema de 24V nominais; há FETs para 40 ou 55V, que têm características muito melhores.
Quanto a “ (terminar a parte ON do ciclo ativo antes do tempo, para a corrente no motor não subir mais) ” em princípio o CI IR2125 deverá fazer isso (através do sinal CS), o sensor de corrente é mais para datalogging e para limitar as curvas de aceleração.
A protecção "desaturation detection and shutdown" é uma protecção "de último recurso" para eventos esporádicos ou "terminais", como um dos FET ou a saída entrar em curto, e normalmente só dispara em valores de corrente muito alta.
3.2) Ok obrigado pelas referências! Isto esta a ser quase uma “tese/dissertação” para nós x).
Esta área é fascinante :)!
Ok Nice, sim desta vez em vez de esse cabo comprido vamos ter apenas comunicações I2C de trás para a frente e em princípio o mesmo Arduíno que tem o shield do XBee+SDCard que recebe os dados via I2C que esta la ao pé tratará do display.
Boa.
O teu sistema da drift trike parece fixe, se durante as experiencias continuarmos a ter problemas de interferência de trás para a frente do carro vamos pensar num sistema do género.
Eu se fosse a ti não pensava 2 vezes, cabos entrançados (anti-EMI in/out) independentes (sinal e gnd para SDA e SCL, anti-crosstalk) e isolador galvânico i2c nos slaves. No minimo dos minimos isolador galvânico; se não fizeres isto vai ser um pesadelo com as linhas GND. Na diffTrike (é diff, não drift :)) usei um chip isolador i2c da Analog Devices ADuM1250 (nem vale a pena tentares fazer à pata com isoladores ópticos, é um "pesadelo", há ANs que explicam isso bem se tiveres curiosidade) que é carote (5 ou 6€ cada na mouser), mas entretanto já vi que a Silliconix tem similar (com o mesmo pinout e tudo!) bastante mais barato. De qualquer forma vale a pena. Atenção que há chips isoladores e chips isoladores i2c, tem mesmo que ser um para i2c.
Assim que tivermos esquemáticos ponho aqui para darem uma olhada.
Vê lá é se arranjas maneira da malta dar uma voltinha ;)
-
Quanto à ficha, também há uns "adaptadores" para fichas em cabos ethernet já existentes e que servem para robustez contra vibração e ficarem à prova de água. Em último caso soldem tudo, embora eu aconselhe ter fichas pelo menos num dos lados, para poderem retirar facilmente para reparação ou afins (ou mesmo nos 2, se der trabalho tirar o cabo do veiculo). Devem ter em conta a modularização e a facilidade com que tiram e metem peças, isso é muito importante em qualquer tipo de projecto experimental (Crazy, e não penses que lá por teres fichas polarizadas te safas a trocar uma polaridade; alguém tem que soldar os cabos a essas fichas e haverá muita oportunidade para enganos ;) ).
Na DiffTrike soldámos o cabo no lado da "consola" e metemos fichas no lado dos slaves (controladores dos motores), que por acaso são quase header pins, hehehe, mas são pinos com "latch" (aquelas fichas brancas). O piso na feira não era propriamente liso mas até agora não deu problemas, o que também não quer dizer que ainda não venha a dar.
-
A ficha no lado do cabo tem retenção, a ficha que fica na placa tem contactos com mola, é uma ficha bastante boa para o uso que é, bem pior era pinheaders..
Sim, tem retenção que funciona algumas vezes até se partir, os contactos de mola também são interessantes quando não entra poeira ou os terminais se dobram, outro pormenor é o cravamento da própria ficha, não é preciso muito para que façam mau contacto.
Para uso doméstico até prefiro esse tipo de ligação ao wifi, em escritórios também usávamos esse tipo de fichas com router e companhia, mas também me lembro as vezes que substitui os cabos...
Pinheaders não é ligação que se aceite a não ser para emparelhar placas e com parafusos.
Há muito tipo de ficha a preços baixos e de confiança, até uma DB9 seria melhor.
-
Não sei como vocês estão a nível de orçamento, porque se puderem gastar alguns euros em conectores, a TE connectivity tem vários modelos muito profissionais para aplicações em automóveis
http://pt.mouser.com/teconnectors/
Não é pela inexistência de parafusos que um conector não vai aguentar as vibrações e ser resistente à poeira - mas essa vantagem de serem conectores rápidos de utilizar vem com a desvantagem do preço (ainda são bem caros na mauser)
Os pin headers como já foi dito não são a opção ideal, por algum motivo são evitados na eletrônica dos auto rádios que estão em constante vibração
De resto continuem com o bom trabalho e a comenta lo aqui, já aprendi bastantes coisas sobre eletrônica de potência ao ver a vossa documentação
-
Não sei se tens que te preocupar muito com isso, pois no plano B o ligar e desligar do motor é pouco frequente quando comparado com os muitos milhares de vezes por segundo no plano A.
Ah esquece pois é tens razão, estava eu a escrever com o buck na cabeça sry.
Sim, ligas o FET para a corrente circular por ele em vez de o fazer pelo diodo. Eu acho que compensa e muito, mas é fácil fazer umas contas por alto. Em assíncrono, se tiveres um ciclo activo de 50%, o díodo (FET de cima) e o FET de baixo têm ambos a mesma corrente a circular 50% do tempo. Se o motor tiver 20A aprox. constantes (na zona de boa eficência do teu motor, com uma freq. PWM que dê num ripple baixo de corrente), no caso dos FETs do teu controlador actual (@80ºC: Rds(on)~17mOhm, Vfw(10A)~0.65V) e ainda assumindo que dividem bem a corrente entre si, um FET de cima dissipa 10A x 0.65 V x 50% = 3.25W e um de baixo 10A^2 x 0.017 x 50% = 0.85W. No total tens: assíncrono = (3.25 + 0.85) x 2 = 8.2W; síncrono = (0.85 + 0.85) x 2 = 3.4W. Para ciclos activos e/ou temperaturas mais baixos a diferença é maior. Os controladores da DiffTrike foram desenhados para e começaram por ser assíncronos, mas na última versão (a da Maker Faire) mudei a estratégia de controlo para síncrono (o hw sempre permitiu controlo individual dos FETs) e a diferença no calor dissipado é abismal.
A propósito, os vossos FETs são para 100V, o que é "um abuso" num sistema de 24V nominais; há FETs para 40 ou 55V, que têm características muito melhores.
Ok vou estudar melhor essa possibilidade, também vou então procurar uns MOS melhores.
A protecção "desaturation detection and shutdown" é uma protecção "de último recurso" para eventos esporádicos ou "terminais", como um dos FET ou a saída entrar em curto, e normalmente só dispara em valores de corrente muito alta.
Pois tens razão realmente a proteção do CI é mais para caso eventuais/muito curtos.
Esta área é fascinante :)!
Pois, também gosto muito desta area da Electrónica apesar de me dar muitas dores de cabeça xD
Eu se fosse a ti não pensava 2 vezes, cabos entrançados (anti-EMI in/out) independentes (sinal e gnd para SDA e SCL, anti-crosstalk) e isolador galvânico i2c nos slaves. No minimo dos minimos isolador galvânico; se não fizeres isto vai ser um pesadelo com as linhas GND. Na diffTrike (é diff, não drift :)) usei um chip isolador i2c da Analog Devices ADuM1250 (nem vale a pena tentares fazer à pata com isoladores ópticos, é um "pesadelo", há ANs que explicam isso bem se tiveres curiosidade) que é carote (5 ou 6€ cada na mouser), mas entretanto já vi que a Silliconix tem similar (com o mesmo pinout e tudo!) bastante mais barato. De qualquer forma vale a pena. Atenção que há chips isoladores e chips isoladores i2c, tem mesmo que ser um para i2c.
Ok temos de ver isso, mas também existe ainda a possibilidade de o conversor passar para a frente do carro (mais perto das baterias) (visto teres dito que convinha diminuir a indutância de entrada do conversor).
Vê lá é se arranjas maneira da malta dar uma voltinha ;)
Yh :) Penso que por volta do fim do semestre o carro estará a andar (com ou sem a nossa electrónica, pois o pessoal de mecânica esta com pressa e decidiram que vão comprar um controlador de este género enquanto a nossa não funcionar: http://kellycontroller.com/kdcc-series-dcdc-converter-48v-to-12v-400w-35a-p-1161.html (http://kellycontroller.com/kdcc-series-dcdc-converter-48v-to-12v-400w-35a-p-1161.html)).
(não prometo nada mas com toda a ajuda que já nos deram vou ver se isso acontece).
Obrigado dropes e sam pelas dicas nos conectores, é bom saber que a documentação esta a ser útil a ambos os lados :)
-
Isso é um regulador dc-dc e não um driver de motor.
-
Esta área é fascinante :)!
Pois, também gosto muito desta area da Electrónica apesar de me dar muitas dores de cabeça xD
Pffff, se fosse fácil ;)...
Eu se fosse a ti não pensava 2 vezes, cabos entrançados (anti-EMI in/out) independentes (sinal e gnd para SDA e SCL, anti-crosstalk) e isolador galvânico i2c nos slaves. No minimo dos minimos isolador galvânico; se não fizeres isto vai ser um pesadelo com as linhas GND. Na diffTrike (é diff, não drift :)) usei um chip isolador i2c da Analog Devices ADuM1250 (nem vale a pena tentares fazer à pata com isoladores ópticos, é um "pesadelo", há ANs que explicam isso bem se tiveres curiosidade) que é carote (5 ou 6€ cada na mouser), mas entretanto já vi que a Silliconix tem similar (com o mesmo pinout e tudo!) bastante mais barato. De qualquer forma vale a pena. Atenção que há chips isoladores e chips isoladores i2c, tem mesmo que ser um para i2c.
Ok temos de ver isso, mas também existe ainda a possibilidade de o conversor passar para a frente do carro (mais perto das baterias) (visto teres dito que convinha diminuir a indutância de entrada do conversor).
Uma coisa não tem a ver com a outra. Sem isolamento há muito lixo que passa para trás para o controlador principal, crias ground loops, ...
Sorry enganei-me, era Sllicon Labs e não Silliconix, este (nunca testei; o da AD posso dizer-te que funciona muito bem):
http://pt.mouser.com/ProductDetail/Silicon-Labs/Si8602AC-B-IS/?qs=sGAEpiMZZMvNQHCitdfR%252bGNfS7JsAUZ%2f (http://pt.mouser.com/ProductDetail/Silicon-Labs/Si8602AC-B-IS/?qs=sGAEpiMZZMvNQHCitdfR%252bGNfS7JsAUZ%2f)
Vê lá é se arranjas maneira da malta dar uma voltinha ;)
Yh :) Penso que por volta do fim do semestre o carro estará a andar (com ou sem a nossa electrónica, pois o pessoal de mecânica esta com pressa e decidiram que vão comprar um controlador de este género enquanto a nossa não funcionar: http://kellycontroller.com/kdcc-series-dcdc-converter-48v-to-12v-400w-35a-p-1161.html (http://kellycontroller.com/kdcc-series-dcdc-converter-48v-to-12v-400w-35a-p-1161.html)).
(não prometo nada mas com toda a ajuda que já nos deram vou ver se isso acontece).
Fair enough :)
-
Pessoal não pensem que me esqueci da promessa de que ia mostrar o carro por esta altura mas afinal o pessoal de mecânica que estava com presa na altura agora esta atrasada e ainda não temos carro a andar (ainda esta longe disso).
Quanto a electrónica tivemos o patrocínio de uma empresa Finlandesa que nos ofereceu um conversor bastante jeitoso e estamos já a construir algum cableameneto básico que fará o carro andar e estar conforme os regulamentos da competição.
Em Setembro continuaremos em força com os sensores e transmissão de informação para que o piloto+equipa possa tomar decisões em função da carga da bateria.
-
Boas, como tinha dito o básico do carro esta testado assim como em 3D:
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fi60.tinypic.com%2F2bayxl.png&hash=9b2d7865da37ee3e09d736a49440ec8d6cbb6282)
Estamos agora a tratar dos sensores e telemetria. Irá haver uma placa principal no tablier que fará a adquisição dos principais dados (tensão e corrente das baterias de maneira a saber carga e consumo respetivamente).
Neste momento o esquemático esta feito e os componentes encomendados (falta layout e fabrico), gostaria no entanto de saber a vossa opinião quanto aos "pull up resistors" da malha do I2C.
(https://lusorobotica.com/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fi61.tinypic.com%2Fsma8nq.png&hash=7a52e4c7981da7047f6e78fe2fd26d3f6930e41b)
http://oi61.tinypic.com/sma8nq.jpg (http://oi61.tinypic.com/sma8nq.jpg)
Acontece que temos mais que um circuito integrado (na placa e talvez fora desta) a comunicar por i2C e estou na duvida se deverei adicionar pull up resistors de maior resistência distribuídos pela placa junto destes integrados ou ter por exemplo apenas um par de pull up resistor de menor resistência ao pé do microcontrolador?
Gostaria de saber as vossas opiniões e se virem algum erro no esquemático que me tenha escapado ou sugestões era tudo muito bem-vindo.
Obrigado pela ajuda desde já.
-
Eu só acho que i2c espalhado por um veiculo com motores pelo meio não é a melhor opção, eu usaria antes rs-485, ou CAN.
-
Tou com o Senso, I2C não é dos melhores para ambientes ruidosos e distâncias longas.
Desce a frequência o mais que puderes, e baixa os pullups ao mínimo que os drivers conseguirem fazer source/sink,
Olhando para o teu diagrama essa cablagem está um bocado confuso. Devias fazer uma distribuição em estrela: as baterias juntarem num só barramento onde depois é distribuída a alimentação para os vários elementos. Evitas ground-loops e diminuis o ruído e outras interferências. Na parte de controlo é muito importante meteres umas bobines de filtragem à entrada, e se o consumo permitir usar reguladores lineares (comportam-se melhor com ruído à entrada).
-
Porquê tanto "isolamento" com massas comuns a tudo?
-
Olhando para o esquema, estah overkill. Com metade do que aih estah, consegue-se o mesmo ou melhor efeito. Nao eh p desmotivar, mas no ambiente Automotive ha coisas, muitas, a ter em conta.
Os componentes de isolamento estao a mais pois as massas sao comuns. Massas comuns, o ruido circula ah mesma. Nao eh apenas no sinal positivo de alimentacao ou dados q segue o ruido; no ground tambem o ha, e normalmente ainda mais pois eh o somatorio se a PCB estiver mal dimensionada.
Como ja disseram, neste tipo de ambiente o melhor eh usar um sinal Diferencial que vai automaticamente anular quase todo o ruino presente. Para este fim, nada mais rapido e simples q um barramento RS485, onde podem fazer o piggyback de CAN ou ETHERNET ou simplesmente usar um vosso protocolo serie.
Se possivel, alimentacao e massa em estrela. Ha casos de placas distantes onde nao eh possivel, por isso usar o menor numero de ligacao em espinha e o maximo em estrela.
Filtros de Common Mode ajudam a limpar o sinal analogico e power line.
A unica proteccao q estou a ver eh um fusivel lento q funde sem haver possivel reset. Um Polyfuse com TVS e MOV vai ajudar contra os maleficios do q pode acontecer em prototipos bem como dos picos de tensao bem frequentes nesse ambiente.
Para tratar do LoadDump q acontece em automotive, a entrada de energia deve estar protegida como disse acima, deve ter um bom regulador Linear (caso o power budget permita), bons condensadores de entrada e saida.
Se houver hipotese de colocar um Feedthrough Capacitor (tipo EMIFIL) nas entradas dos power planes dos circuitos digitais e analogicos, tanto melhor. Estao lah as ferrites, mas estao casadas c os condensadores ah frente, p dar o melhor corte de EMI/RFI/etc ?
As entradas e saidas da placa deve ser todas protegidas contra excesso de corrente, tensao e ESD. Bem como os filtros de CommonMode e/ou Serie.
-
Ainda sobre este assunto, estes dias andava "ahs compras" e encontrei no site da Murata um "Noise Suppression Basic Course", q achei btt interessante e completo. Ainda nao tem todos os capitulos publicados mas, para ja, tem la btt informacao.
http://www.murata.com/en-eu/products/emc/emifil/knowhow/ (http://www.murata.com/en-eu/products/emc/emifil/knowhow/)
-
Não tens um esquema maiorzito :)?
O diagrama 3D... as partes grandes percebe-se o que é, mas as pequenas não...
O controlador está bastante longe das baterias e perto do motor, melhor seria ao contrário, mas pelo menos as ligações de potência estão entrançadas, tá bem, reduziste ao máximo a área do loop.
Se percebi bem, esse esquema é uma placa I2C slave, é isso? Quem é o master? Há outros slaves no mesmo bus?
Como já aqui disse anteriormente, I2C neste ambiente e para algumas dezenas de cm não me choca, tenho algo similar (com 2 motores) a funcionar sem ter até agora detectado 1 único "bit error" (cabos I2C de 50cm, e I2C a 500kbits/s), mas o bus tem isolamento galvânico com o ADuM1250 como o crazy tem no esquema (1 isolador por cada slave, junto ao slave) e o cabo foi pensado para esta utilização, os sinais são separados e com pares entrançados (SCL/GND, SDA/GND, VCC/GND). As mensagens I2C têm um checksum e não é grave se uma se perder (são dados de estado e controlo enviados 10x por segundo).
E como outros já disseram, usar isoladores mas manter os GNDs comuns deita por terra o objectivo de se os ter.
-
E como outros já disseram, usar isoladores mas manter os GNDs comuns deita por terra o objectivo de se os ter.
Note-se que neste sistema os GND acabam por estar efectivamente todos ligados entre si, mas apenas do ponto de vista DC. Apesar do fio do GND acabar por ser o mesmo em todo o lado, as tensões (AC) ao longo desse fio serão diferentes, e portanto deixa de servir como o potencial de referência do sistema, porque queremos "medir" sinais AC. Daí a introdução dos isoladores galvânicos, para não ter que se usar o GND como GND comum a tudo (que não é, em AC).
Não percebi a intenção dos schotky em paralelo com algumas resistências como a R38(?). Tenho mais uns quantos potenciais comentários mas precisava mesmo de ver um esquema com um pouco mais de detalhe...
-
O I2C vai ser maioritariamente usado na própria PCB o isolador I2C era só por causa do ADC que liga diretamente as baterias do carro (Vin) também para comunicar com outro Arduíno (com um XBee) e eventualmente um sensor de velocidade que ainda esta para ser feito.
Sei que CAN seria muito melhor mas queríamos trabalhar com Arduíno e o Atmega328 não era compatível já para não falar que esperava que o isolamento IC + umas ligações bem pensadas com cabo entrelaçado + shield funcionassem. Nesta altura que já estamos apertados no tempo vamos tentar a sorte com o I2C.
Esta PCB estará no tablier e relativamente afastado dos cabos de potência.
Quanto ao ground já percebi melhor do ponto de vista de AC vou cortar essa ligação em todos os integrados isoladores ou por um jumper para ter as duas opções e ver a diferença por experimentação.
Quanto á regulação da tensão de entrada essa foi uma das minhas questões iniciais em que estava na dúvida de entre escolher um DCDC isolado de 5V ou um DCDC isolado de 12V+linear de 5V, apesar da segunda opção me parecer mais segura optei pela primeira por simplicidade e eficiência. Agora que o DCDC de 5V já foi comprado vai ser experimentar e ver.
Eu desenhei 3 maneiras diferentes de efetuar leituras de tensão isoladamente apenas porque quando desenhei a placa não tinha o material de eletrónica comigo e portanto não pude experimentar antes, depois de experimentar em princípio ficara um dos 3 métodos simplificando a pcb.
Quanto á proteção em todas as entradas isso não teria influência nas leituras de valores analógicos ou é desprezável?
Obrigado pelo link da Murata parece bom material para ler.
Desculpa Njay pelos vistos o link ficou indisponível, eu voltei a por as coisas agora na drop:
Para se ver melhor ainda agora esta em 3d num pdf:
https://www.dropbox.com/sh/koxmbjzaxozmx44/AABvis0foC1OYJB9mEYas6lVa?dl=0 (https://www.dropbox.com/sh/koxmbjzaxozmx44/AABvis0foC1OYJB9mEYas6lVa?dl=0)
Se milagrosamente esta placa for construída e funcionar eu prometo documentar tudo tal como fiz para o carro do ano passado:)
Muito obrigado a todos pelo feedback vou fazer o possível mesmo para o pouco tempo disponível.
-
O pdf têm de descarregar para conseguir ver
-
Quanto á proteção em todas as entradas isso não teria influência nas leituras de valores analógicos ou é desprezável?
Com calibracao, os valores podem ser optimos. Mas tem q ser calibrado com valores externos de referencia. Para verificar q estao a medir valores correctos.
Nao esquecer q as entradas do ADC nao puxam corrente, ou melhor, eh tao baixa q eh desprezivel. Por isso nao vao ter queda de tensao no vosso sinal.
-
Com tanta discussao e sugestoes, afinal vao usar um driver duma empresa finlandesa?..
Outra coisa, a maior parte dos links nao dão.. para quem queira relembrar este assunto e reler desde o inicio, não consegue aceder às imagens/links e não consegue acompanhar a discussao e seguir o projecto..
Se n está actualizado toda a info aqui, se teem um blog ou site sobre o projecto, era interessante colocarem o link do projecto.
-
https://www.dropbox.com/sh/koxmbjzaxozmx44/AABvis0foC1OYJB9mEYas6lVa?dl=0 (https://www.dropbox.com/sh/koxmbjzaxozmx44/AABvis0foC1OYJB9mEYas6lVa?dl=0)
Perfeito, assim sim :)
- GNDs virados para cima e para o lado, bleeeehh. GND viram-se para o chão. AMPOPs desenham-se com o símbolo de um ampop, um rectângulo é uma coisa qualquer... E porque não incluir no próprio esquema as contas para os componentes, fica ali tudo junto e bem documentado para quem vier depois e facilita a revisão do design. Queres ser só bom, ou queres ser excelente ;)?
- O condensador de 10uF no pino AREF, tá tudo bem, mas vai demorar um pouco a carregar. Se for com a Vref interna do AVR, que tem se bem me lembro 32K de impedância de saída, após o RESET não fica estável em menos de ~5xRC, ou seja 1.6s... Também vai levar algum tempo a mudar de tensão de referência - se estás a pensar medir umas entradas de ADC com uma referencia e outras com outra, tens que repensar o valor do condensador...
- Não percebi a intenção dos schottky em paralelo com resistências, como por exemplo o caso do D14 // R38, D15, D16...
- Botões é melhor ler por polling e não por interrupções, porque o bouncing vai gerar uma porrada de interrupções seguidas e vais ter mais trabalho a lidar com isso.
- Os pullups do I2C podem ser um bocado altos (10K não sei se não é até fora da spec), especialmente para um sistema com potencialmente algum ruído. Eu não punha mais de 1K.
- O MC78L05 está um pouco à pele, pois a maximum absolute Vin são 30V. A carregar as baterias facilmente vais aos 29V. Convém pelo menos verificar a dissipação nestas condições - e repara que mesmo que o teu circuito consuma pouco, a corrente quiesciente do 78L05 são alguns mA. O gajo não queima porque tem protecção térmica, mas não deve ter muita piada andar atrás de bugs causados pela protecção entrar em acção esporadicamente...
Na DiffTrike (ver anexo) meti um Zener em série com Vin para o 78L05 a "abater" 12V, para a dissipação não ficar toda em cima do 78L05, e ainda assim ficou para 50mA máx. (levou tb R21 para garantir que o zener tem sempre uma correntezinha e portanto alguma queda de tensão).
- O bloco de medição da tensão da bateria tb me parece overkill. Normalmente filtra-se bastante o sinal para ficar mais estável pois em geral os transientes na alimentação não interessam muito, queremos é ter um valor mais estável para ter uma ideia da tensão média da bateria. Daí que deveria ser suficiente medir isso na placa do microcontrolador, o sinal está perto... não deveria ser um problema. Deveria haver alguma protecção nesta entrada.... não tem nenhuma. Na DiffTrike (ver anexo) tenho um zener - mas há nesta topologia alguns detalhes que posso explicar-te depois.
- Neste contexto, um ADuM1250 serve para isolar do bus apenas um slave, e o lado "1" do chip é o lado do slave, os 2 lados não são "iguais" (se te enganares como eu :), dá para meter o chip de patas para o ar, dobrar-lhe as perninhas para baixo com cuidado e soldar). Não tens que isolar os slaves todos, só os que estiverem "longe" (com um GND que pode não ser o "mesmo" GND do master). A alimentação do chip no lado do slave tem q ser a mesma que alimenta o slave, o mesmo para o lado master.
-
Boas, o site ainda esta em construção (http://psem.ist.utl.pt/ (http://psem.ist.utl.pt/) não contem com ele por uns tempos, sempre podem ver no face qualquer coisa) a única coisa que há online é a documentação online da eletrónica do carro do ano passado que tem erros e esta desatualizada http://web.ist.utl.pt/ist172942/report/ (http://web.ist.utl.pt/ist172942/report/) . Tal como já disse se a eletrónica deste ano funcionar bem eu depois documento tudo nem que seja apenas com uns esquemáticos bem documentados e abro um tópico novo só para o divulgar.
A ideia inicial era contruirmos o nosso conversor de potência até se pensou em usar PIC&CAN em vez de arduino&I2C mas muitos recrutas desistiram da eletrónica e agora só somos 2 em força nisto portanto ficou complicado para 2 pessoas tratar de tudo o que podíamos ter feito e o DCDC de potência era uma grande parte do trabalho. Talvez algum dia caso o PSEM tenha suficiente gente empenhada de eletrónica se posa ter uma melhor divisão de tarefas e só assim cavar mais a fundo em cada componente.
Ok Njay sim por acaso já reparei que símbolos de ampop fazem a leitura do esquema muito mais fácil, e também dos comentários, mas estes pormenores vai ser aos poucos.
Quanto ao condensador em AREF este foi apenas para tentar estabilizar ao máximo as referências externas mas não pensei nisso do tempo de estabilização vou deixar o condensador de 10u no esquemático mas apenas o vou soldar se utilizar uma única referencia e for externa.
Os díodos em paralelo com os pull up resistor eu vi-os no esquemático do Arduíno e no aplication note: “AVR040: EMC Design Considerations” a ideia com que eu fiquei e que era para proteger a entrada contra sobre tensões mas realmente pergunto-me da necessidade.
Quanto ao bouncing dos interrupt butons a malha RC+shimit trigger era suposto tratarem disso.
Ok talvez seja melhor tratar dos 78L05’s essa dos zenners parece porreira? Qual é a função do díodo normal que esta em serie com o zener?
Quanto as resistências do I2C visto que há por exemplo 3 pull up resistors distribuídos isso não desceria a resistência equivalente de pullup para 1000/3=333ohms? E isso não seria demasiado baixo?
Amanha vou olhar para o I2C melhor.
-
Njay não percebi muito bem a parte de medição da tensão da bateria, nesse caso se eu fizesse dessa maneira teoricamente deixaria de ter a placa isolada e talvez então nem valesse a pena ter o DCDC isolado ou pelo menos deveria de voltar a ter um ground comum?
P.S. a medição da tensão é feita na própria placa (vê na entrada do DCDC) isto apesar de ter um conector com o nome Vin_sense.
-
Os díodos em paralelo com os pull up resistor eu vi-os no esquemático do Arduíno e no aplication note: “AVR040: EMC Design Considerations” a ideia com que eu fiquei e que era para proteger a entrada contra sobre tensões mas realmente pergunto-me da necessidade.
Quando se copia há que entender a razão do que se está a fazer, senão sai asneira. ::)
Na AN AVR040 página 15, de onde parece copiada a ideia:
To achieve the same protection on Reset as on other I/O pins, an external diode
should be connected from Reset to VCC. A normal small-signal diode will do. In
addition, a pull-up resistor (10K typical) and a small filter capacitor (4.7 nF) should be
connected as shown in Figure 4-7.
O pino de Reset não tem o díodo interno que tem os outros I/Os (por causa da programação HV, que mete 12V no Reset), daí mostrar essa solução na AN. O mesmo não é necessário para outros pinos porque faz parte do micro.
Se queres uma proteção mais robusta nas entradas, o que podes fazer é meter uma malha RC para limitar os transientes e um zenner de 4.7V em paralelo com o condensador para cortar o que ainda conseguir passar: Com valores apropriados protege-te o micro de curtos às alimentações e de quase qualquer ruído.
-
Para transientes recomendo um TVS, na mesma tensao que o Zener, pois estes teem uma resposta mais rapida. O Zener eh rapido, mas o TVS ainda mais.
-
Quanto ao bouncing dos interrupt butons a malha RC+shimit trigger era suposto tratarem disso.
Não precisas de nada disso... é mais fácil, mais flexível e com resultados perfeitos tratar dos botões em sw. Eu punha só o interruptor e a resistência (ou usava o pull-up interno do micro).
Ok talvez seja melhor tratar dos 78L05’s essa dos zenners parece porreira? Qual é a função do díodo normal que esta em serie com o zener?
O díodo, em conjunto com C8, serve para ajudar o circuito a resistir melhor a quedas de tensão transientes de Vcc. É uma técnica que uso sempre em "circuitos de potência". Se Vcc cair muito por exemplo por causa do motor que puxou corrente à bruta e se calhar já com a bateria a ficar gasta, C8 fornece a energia necessária ao que está "para a frente" (regulador e carga) e o díodo impede que a carga do condensador se escape para quem está a puxar a corrente e a levar Vcc abaixo.
Quanto as resistências do I2C visto que há por exemplo 3 pull up resistors distribuídos isso não desceria a resistência equivalente de pullup para 1000/3=333ohms? E isso não seria demasiado baixo?
330 não é demasiado baixo para um I2C, mas porque tens várias resistências? Podes meter só no master.
-
Ok nice!
já fiz mais alguns updates no esquemático:
https://www.dropbox.com/s/1csbel8gmof4fiu/MainBoard_v1.png?dl=0 (https://www.dropbox.com/s/1csbel8gmof4fiu/MainBoard_v1.png?dl=0)
Os botões vou deixar assim porque em principio nem os vamos usar (e também não sei se um ciclo de programa vai ser curto o suficiente para não fugir o pulsar de um botão).
Sergio só não usei TVS porque já tinha zeners aqui comigo e não posso esperar para fazer mais uma encomenda, talvez na versão final o use.
-
Se queres uma proteção mais robusta nas entradas, o que podes fazer é meter uma malha RC para limitar os transientes e um zenner de 4.7V em paralelo com o condensador para cortar o que ainda conseguir passar: Com valores apropriados protege-te o micro de curtos às alimentações e de quase qualquer ruído.
É preciso escolher o zener tendo em mente se o sinal é digital ou analógico, e no caso de ser analógico qual é o intervalo de tensão de interesse. Os zener não têm uma "curva de corte" perfeita, e antes de chegarem à sua tensão (que é nominal!) já estão a "vazar" um bocadinho de corrente e a afectar o sinal que está a entrar (importante se for um sinal analógico).
Mais abaixo segue o meu raciocínio no design desta entrada (o mesmo esquema que deixei no outro post), que parece uma coisa simples:
(https://lusorobotica.com/index.php?action=dlattach;topic=6875.0;attach=3593;image)
Neste esquema estou também a medir 2 baterias de chumbo em série, 24V nominais, com um AVR. O divisor de tensão está calculado para abranger até 29.6V (nominal), usando uma Vref de ADC de aprox. 2.7V (29.6V x 1K / (10K + 1K) = 2.7V).
Usei um zener de 5.6V. Talvez pudesse ser 4.7V mas queria que o zener influenciasse tensões de entrada abaixo de 5V o menos possível, e usar o de 4.7V não me ia ajudar em nada, antes pelo contrário. Como o sinal que o ADC vai medir só pode ir até 2.7V (Vcc máximo dividido pelo divisor) no intervalo de interesse, tenho muita margem para ter um zener de 5.6V (ainda assim aposto que zener já infuencia um pouco no topo da escala, mas também a medida não é critica e basta 0.1V de resolução).
O zener juntamente com R4 teoricamente filtra sobretensões até valores "altos", pois R4 é "alta" e ainda faz um divisor com R5. Em caso de sobretensão, digamos que a tensão no centro do divisor resistivo (chamemos-lhe Vi) pode ir até à tensão do zener, 5.6V. Devido a tolerâncias nos componentes e se a sobretensão for muito alta, a tensão pode ser superior aos 5.6V. Para Vi chegar a 5.6V, Vcc (o sinal a medir) teria que chegar a 5.6V * 11 = 62V (11 é o factor do divisor). Convém ter a capacidade de dissipação das resistências em conta.
R4 com C4 ajuda a abrandar transientes mais rápidos para o zener dar conta deles nas calmas (o tal filtro RC que jm_ menciona).
A tensão máxima aceitável no pino do AVR é de 5.5V. Tem díodos internos de protecção (que podem ser usados para fixar a tensão no pino nos tais 5.5V), mas para eles fazerem alguma coisa sem pifarem é preciso R3, que limita a corrente neles. A corrente máxima nesses díodos é de 1mA, portanto com 3K3 podemos ter até (Vi - 5.5V) / 3K3 = 1mA => Vi = 3.3 + 5.5 = 8.8V, e portanto estamos à vontade pois o zener vai limitar Vi às redondezas de 5.6V.
Se a sobretensão for negativa (acho que era obra Vcc à entrada da placa ficar negativa, mas who knows), o zener age como um díodo PN (normal), fixando Vi em -0.7V. O pino de entrada do micro tem que ter a corrente limitada a 1mA por causa do díodo de protecção, que fixa o pino em -0.5V. Com R3 de 3K3 temos (-0.7V - (-0.5V)) / 3K3 = - 61uA e portanto estamos muito à vontade, muito longe do limite de -1mA (o menos só quer dizer que a corrente está a sair do pino e não a entrar).
Agora algumas "armadilhas" (como é que se traduz "caveat" para Português?):
1) A protecção dos díodos nos pinos do AVR (ou outro micro) só funciona se o AVR estiver a ser alimentado.
2) A protecção dos díodos nos pinos do AVR (ou outro micro) só funciona se a carga total existente na sua alimentação for igual ou superior à corrente que os díodos estão "a desviar". Esta dá trabalho explicar mas posso fazer depois à parte.
3) A impedância máxima de saída recomendada para a fonte de sinal que ataca uma entrada de ADC dum AVR é de 10K, tentei manter a resistência total não muito acima de 10K. Neste caso a resistência total é R3 mais o divisor de tensão (R4 em paralelo com R5), que dá 4K2; a impedância de saída da bateria é muito baixa, pelo que pode ser desprezada.
Ainda podíamos estudar o valor de C4, calculando o valor para abrandar transientes com tempos de "subida" x até velocidades a que o zener reaja nas calmas mas... bom, para o que é pelo menos para mim já chega :)
Njay não percebi muito bem a parte de medição da tensão da bateria, nesse caso se eu fizesse dessa maneira teoricamente deixaria de ter a placa isolada e talvez então nem valesse a pena ter o DCDC isolado ou pelo menos deveria de voltar a ter um ground comum?
P.S. a medição da tensão é feita na própria placa (vê na entrada do DCDC) isto apesar de ter um conector com o nome Vin_sense.
Deixaria de ser isolado sim. A questão aqui é que não precisas de o isolar. Estás a medir o sinal mesmo à entrada da placa e não por exemplo em fios que vêm directamente da bateria... além de que vais estar mais interessado num valor "médio" "mais estável" do que nas variações que possa ter. Na minha opinião não precisavas do DC-DC isolado (na verdade acho que se calhar até te safavas com um 7805 desde que escolhesses LEDs de altissimo brilho para que o total de corrente fosse muito baixo).
-
Para transientes recomendo um TVS, na mesma tensao que o Zener, pois estes teem uma resposta mais rapida. O Zener eh rapido, mas o TVS ainda mais.
Alguma vez fizeste essa medida Sena? Falei com um tipo num outro fórum e ele aparentemente testou e disse-me que o tempo de reacção dum TVS é uma fracção de ns.
-
Ok nice!
já fiz mais alguns updates no esquemático:
https://www.dropbox.com/s/1csbel8gmof4fiu/MainBoard_v1.png?dl=0 (https://www.dropbox.com/s/1csbel8gmof4fiu/MainBoard_v1.png?dl=0)
Para valer a pena ter o tal díodo PN no regulador, por exemplo D17 na secção do ADC, convém que o condensador "reservatório" tenha um valor que permita à carga "sobreviver" um tempo superior à duração dos transientes esperados. Só com o bias típico do 78L05 (3.8mA) e fazendo aqui umas aproximações, o cap de 330nF vai de 13V (25V da bat - 12V do zener) para 7V (tipicamente pós 78xx, Vin >= Vout + 2V) em i = C dv/dt => dt x 4.8E-3 mA = 330E-9 x 6V => dt = 1.98E-6 / 4.8E-3 = 412us . Podias ser mais generoso e arranjar um cap maior, digamos pelo menos uns 22uF (entretanto simulei com 22uF e dá 33ms, 33uF dá 51ms).
E fixe que já tou aí a ver uns comentários :D
E os GND todos para baixo, que classe :D
Não analisei a parte com os ampops, mas tem em conta que o LM358 (que existe num pacote de 4 ampops, o LM324) tem um offst de entrada máximo de uns qtos mV e a saída, com a alimentação de 5V que meteste, só é garantida ir até uns 3.5V.
R28 e R29 têm que lá estar, excepto se o slave I2C já os tiver. Ambos os lados do ADuM são galvanicamente isolados.
(Se os esquemas de isol com ampops são alternativos, podias usar apenas uma cópia da parte do regulador de tensão + ACPL790)
-
Para transientes recomendo um TVS, na mesma tensao que o Zener, pois estes teem uma resposta mais rapida. O Zener eh rapido, mas o TVS ainda mais.
Alguma vez fizeste essa medida Sena? Falei com um tipo num outro fórum e ele aparentemente testou e disse-me que o tempo de reacção dum TVS é uma fracção de ns.
Sim, confirmo.
Construi um setup dedicado ao projecto q estava a fazer. Fiz os testes com TVS unidireccionais, pois precisava de proteccao overvoltage e tensao trocada.
- Fusivel 4A slow blow, SMD 1206
- TVS SMAJ20A e SMAJ30A, Littelfuse
- Fonte de 100VDC regulavel
- Ligacao ah rede 240VAC com Variac e Disjuntor
- Isolei o DSO da rede, liguei-o em paralelo com o TVS.
# Usei a fonte DC variavel para medir as correntes/tensoes no TVS quando estah no limiar do Breakdown. Tive q usar varios fusiveis p isto :D
# No teste destrutivo para saber quanto tempo o fusivel demorava a fundir, ao aplicar 240VAC no TVS, o mesmo formou a famosa onda de pico/descida-com-delay, onde a Clamping Voltage foi a escrita no datasheet, com um erro de ~5% salvo erro.
Guardei uns plots da altura ::
Vista geral com trigger no centro, pode ver-se o primeiro pico de clamping e um 2o maior onde funde o fusivel
scope_0.png
ZOOM da area do 1o pico
scope_2.png
ZOOM com os dois picos, pode ver-se a tensao de clamping a chegar aos ~50V no 2o pico
scope_1.png
De notar que o TVS aguentou-se sempre aos clampings de 240VAC, deixando o fusivel reduzido a um ponto negro.
Contudo, no teste que acabou por ser o ultimo, o fusivel deve ter ficado com residos de soldadura e, em vez de fundir, fez arco electrico entre os terminais. O TVS entrou em chamas e a caixa ficou cheia magic smoke. Nao foi preciso extintor pois desliguei o disjuntor rapidamente (e q nao tinha disparado). Mas foi preciso ventilar o laboratorio :D
- Confirmei entao a velocidade de actuacao do TVS, notando-se perfeitamente no plot do meio q em menos de 100ns fez o clamping de 240VAC.
- O fusivel tinha mesmo q ser slow-blow devido a outras caracteristicas do circuito
Happy days.
-
Ok, boa :)! Obrigado
By the way, se eu tiver a dizer alguma bacorada diz Sena, que eu saiba és o único expert aqui :)
-
Ok, boa :)! Obrigado
By the way, se eu tiver a dizer alguma bacorada diz Sena, que eu saiba és o único expert aqui :)
De nada!
Mas, atencao, nao sou o unico, ha mais... podem andar eh escondidos ;)
-
Então devem andar bem escondidos sim :o
-
Peço desculpa só agora estar a postar as imagens da apresentação que já fui a semana passada mas tem estado tão apertado que nem consegui divulgar aqui o evento. Este fim de semana será a corrida depois disso no próximo fim de semana digo como correu.
https://www.dropbox.com/sh/60ccw19c1dfipi9/AABBl8f6t_Wqu0QY9YMV8uj5a?dl=0 (https://www.dropbox.com/sh/60ccw19c1dfipi9/AABBl8f6t_Wqu0QY9YMV8uj5a?dl=0)
-
Aqui vai o resultado da prova:
https://www.facebook.com/psem.ist?fref=ts (https://www.facebook.com/psem.ist?fref=ts)
No próximo ano imagino que tal como ano passado o carro estará em varia feiras e exposições, mantenham-se atentos caso queiram ver o carro e para quem mais me ajudou tentar dar uma volta nele (se for possivel entrar no carro pois com a dashboard ficou bem mais complicado).