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Autor Tópico: DC Motor breaking  (Lida 7748 vezes)

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StarRider

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DC Motor breaking
« em: 24 de Março de 2015, 18:28 »
Boas,

Estou com algumas duvidas em relação a um "active brake" para um motor DC.

Basicamente o motor é controlado por um Mosfet com PWM (totalmente trivial) sendo
que é necessário controlar a corrente do motor.

Mas, assim que o PWM é desligado (cortada a alimentação do motor) a inercia dá um
ar da sua graça e o motor não pára instantaneamente. Ora, vai dai estava a pensar
implementar um "travão", sem complicar a coisa e analisar o BEMF e afins, estou
a pensar simplesmente fazer um shunt entre os pólos do motor.
Ou seja, tenho dois Mosfets, um para controlar normalmente a carga, e outro que (depois
do primeiro Mosfet estar fechado) vai simplesmente fazer o shunt do motor. Qualquer coisa
como meia ponte H.

Depois de alguns testes, a coisa funciona e o motor trava mesmo ... a minha duvida é que
uma vez que ao fazer o shunt com o motor a rodar este basicamente passa a ser um
"gerador" e estou preocupado pois a corrente gerada ainda é considerável e pode
contribuir para deteriorar o motor ou longo do tempo.

Algum de vocês já teve/tem alguma experiência com este tipo de "travão" ?  Aconselham
algo diferente ?

Abraços,
PA

Offline dropes

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Re: DC Motor breaking
« Responder #1 em: 24 de Março de 2015, 18:43 »
O que se faz num motor trifásico para parar é colocar uma tensão DC num dos enrolamentos por breves tempos.
No teu caso é um motor DC e colocar em curto os terminais é totalmente seguro na minha opinião.
Também faço isso em motores DC de baixa corrente, é muito eficaz e os ICs H suportam essa função, não é por acaso que existe.

Offline senso

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Re: DC Motor breaking
« Responder #2 em: 24 de Março de 2015, 19:01 »
A unica experiência que tenho disso é com VFD's e motores trifásicos, resistências de 10K ohms de 100W e dissipadores maiores que os VFD.
Avr fanboy

Offline Hugu

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Re: DC Motor breaking
« Responder #3 em: 24 de Março de 2015, 20:18 »
queres travar o motor electricamente, e conseguiste, certo? (co o dropes disse?) e agora querias na vez de travar dessa maneira gastando mais energia, querias fazer tipo doutra maneira onde co segundo objectivo é regenerar/aproveitar a energia que tens pra gastar, enviá-la ou guardá-la numa bateria?

Isso é feito nos carros electricos com regeneraçao nos sistemas de travagem...nao sei qtos sistemas existe, mas pelo que sei, um dos métodos é usar um sistema mecanico, onde uma especie de molas absorve o movimento contrario e gera energia com o sentido oposto da rodagem e envia energia prá bateria dos carros...  (se nao estou em erro).

Nos geradores dc (ou os ditos dinamos das bicicletas), se tiveres a gerar energia e fizeres curto-circuito nos polos de saída, este faz um travamento ao dinamo..

Offline metRo_

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Re: DC Motor breaking
« Responder #4 em: 24 de Março de 2015, 21:53 »
Boas,

Estou com algumas duvidas em relação a um "active brake" para um motor DC.

Basicamente o motor é controlado por um Mosfet com PWM (totalmente trivial) sendo
que é necessário controlar a corrente do motor.

Mas, assim que o PWM é desligado (cortada a alimentação do motor) a inercia dá um
ar da sua graça e o motor não pára instantaneamente. Ora, vai dai estava a pensar
implementar um "travão", sem complicar a coisa e analisar o BEMF e afins, estou
a pensar simplesmente fazer um shunt entre os pólos do motor.
Ou seja, tenho dois Mosfets, um para controlar normalmente a carga, e outro que (depois
do primeiro Mosfet estar fechado) vai simplesmente fazer o shunt do motor. Qualquer coisa
como meia ponte H.

Depois de alguns testes, a coisa funciona e o motor trava mesmo ... a minha duvida é que
uma vez que ao fazer o shunt com o motor a rodar este basicamente passa a ser um
"gerador" e estou preocupado pois a corrente gerada ainda é considerável e pode
contribuir para deteriorar o motor ou longo do tempo.

Algum de vocês já teve/tem alguma experiência com este tipo de "travão" ?  Aconselham
algo diferente ?

Abraços,
PA

Ja agora estas a falar de um motor DC de que potencia?

Offline Njay

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Re: DC Motor breaking
« Responder #5 em: 25 de Março de 2015, 00:28 »
Na DiffTrike nós até invertemos à bruta o sentido de rotação dos motores quando já vamos lançados no sentido contrário. Nesse modo que falas (travagem dissipativa) a "segurança" depende da corrente, que depende da inércia da carga + rotor. Em geral os motores são muito mais robustos do que os FETs, mas tudo depende de valores concretos, que FETs que componentes, que tempo de travagem, que correntes geradas... Se o motor não aquecer muito com o regime de travagens em que vai funcionar (tens que testar durante algum tempo, por causa da massa térmica do motor) não há problema, pode estar mais em perigo o FET se a corrente não for limitada (activamente ou porque sabes que não ultrapassa X).

Offline dropes

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Re: DC Motor breaking
« Responder #6 em: 26 de Março de 2015, 12:25 »
Bem visto @Njay, as limitações são mesmo dos FETs.

Um motor DC não pode fornecer mais corrente ao funcionar como gerador, do que aquela que lhe é colocada a funcionar como motor.

Logo o motor suporta curtos nos seus terminais.

Online jm_araujo

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Re: DC Motor breaking
« Responder #7 em: 26 de Março de 2015, 12:42 »
Tens a certeza?

Não me parece lógico. Ao fornecer utilizas uma tensão nominal que vai limitar sobreaquecimento e correntes excessivas.
Ao fazeres um curto, a energia acumulada no movimento vai-se dissipar toda pela resistência parasita do enrolamento e do elemento que estiver a fazer o curto. Se a resistência for baixa (o que se pretende para travar rápido), parece-me que a corrente pode ser maior que a que estávamos a fornecer.

Outra maneira de ver: estavas a injetar uma potência (U*I), ao travares estás a retirar parte dessa potência. Como a tensão é muito menor, a corrente terá de ser maior.

Da mesma forma que se deixarmos os contactos abertos vamos ter uma tensão muito maior que a que fornecemos.

Ou não?
« Última modificação: 26 de Março de 2015, 12:45 por jm_araujo »

Offline senso

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Re: DC Motor breaking
« Responder #8 em: 26 de Março de 2015, 13:42 »
As maravilhas da inductância, podes ter picos de dezenas, ou até mesmo centenas de volts.
Avr fanboy

Offline oxytech

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Re: DC Motor breaking
« Responder #9 em: 26 de Março de 2015, 21:44 »
Pelo que me tenho deparado na configuração de servo drives (granite VSD-E e Argon) o que me dá a entender é que  apartir de uma determinada quando o motor entra em desaceleração/ atua como gerador, essa voltagem é adicionada a tensão de alimentação. Então se a tensão sobe a partir de um determinado valor, é ativada a resistência de travagem aos terminais da fonte, evitando que esta sobrecarregue.


Offline senso

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Re: DC Motor breaking
« Responder #10 em: 26 de Março de 2015, 22:46 »
É "adicionada" via retificação sincrona, não é á bruta.
Avr fanboy

Offline Njay

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Re: DC Motor breaking
« Responder #11 em: 26 de Março de 2015, 23:59 »
A corrente de travagem pode ser bastante alta, e maior do que aquela que usámos para acelerar o rotor. Quanto mais rápida a travagem, maior a corrente. É uma questão de energia. A aceleração pode ser lenta, mas a energia vai-se acumulando na inérica do rotor + carga. Se travarmos depressa, essa energia vai ser "libertada" (convertida) rapidamente, em energia eléctrica, e a corrente vai ter que ser alta. Pensem na roda de uma bicicleta. Se começarem a dar-lhe puxões com a mão para ela acelerar, com pequenos puxões regulares ela atinge uma boa velocidade. Se logo a seguir tentarem parar de repente com a mão, ela dá-vos um belo coiçe - liberta a energia toda de uma vez só.
« Última modificação: 27 de Março de 2015, 00:07 por Njay »

Offline dropes

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Re: DC Motor breaking
« Responder #12 em: 27 de Março de 2015, 15:09 »
No arranque de um motor DC a corrente vai sofrer um pico e depois mantém-se alta até a velocidade se estabilizar.
Acredito que esta corrente seja inferior ao travar... damn

Não tenho meios de fazer a simulação física e gravar os valores para colocar num gráfico.
Na minha posse tenho um osciloscópio analógico (provided by Njay) e um PC que não tem capacidades de captura.

A simulação seria simples, 12V + motor com alguma inércia + resistência 1ohm...
Ainda pego num micro e meto lá pró meio.

StarRider

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Re: DC Motor breaking
« Responder #13 em: 27 de Março de 2015, 16:16 »
Boas,

Obrigado pela vossa participação, nada como trocar ideias para esclarecer duvidas.

Os motores que vão ser usados podem variar entre si, e nunca sei qual a indutância ou
resistência dos mesmos, mas devem rondar os 50W.

Num calculo em cima do joelho e com o motor que tenho aqui à mão, deu-me 90W de
energia dissipada na travagem (gerada por +-10V de bEMF e medida também sem
grande precisão).

A ideia que tenho vai de encontro ao que o Njay e jm_araujo disseram, o meu problema
não são os Mosfets (esses aguentam 70A de pico) ... e problema é o calor dissipado no
motor.

Posso "dividir o mal pelas aldeias" e meter um Fet com um maior Rds(on) ... ou mesmo
uma resistência externa, mas vai ter que ser uma de alta potencia.

Outra forma é aplicar PWM no Fet que faz o shunt, mas só mesmo experimentando para
ver se os timmings satisfazem as necessidades pois o break deve ser o mais rápido
possível.

Outro problema passa por isolar o resto do circuito da tensão bEMF gerada pelo motor.

Venham de lá essas ideias :)

dropes: força com essa simulação ;)

Abraços,
PA
« Última modificação: 27 de Março de 2015, 16:24 por StarRider »

Offline Njay

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Re: DC Motor breaking
« Responder #14 em: 27 de Março de 2015, 17:02 »
Outra forma é aplicar PWM no Fet que faz o shunt, mas só mesmo experimentando para
ver se os timmings satisfazem as necessidades pois o break deve ser o mais rápido
possível.
Isso é travagem regenerativa. Quando o FET estiver OFF (depois de ter estado ON), a inductância do motor vai aumentar a tensão dele como gerador até a corrente passar por algum lado; a corrente vai passar pelo diodo intrinseco do FET inferior e chegar ao bus de alimentação. Se estiveres a usar uma bateria, a bateria vai carregar, e poderás ter que lidar com o problema de gerir a carga da bateria (a tensão da bat não deve ir acima de x). Caso contrário serão exclusivamente os condensadores que estão no bus e na saída da fonte de alimentação que vão absorver a corrente e a tensão no bus vai aumentar; o quanto é que vai aumentar depende da capacitância pendurada no bus. As baterias absorvem corrente (carregam), mas fontes de alimentação / conversores DC-DC não.

Normalmente abre-se o FET de baixo para a corrente passar por ele no "modo FET" ("rectificação sincrona") e assim não o fazer aquecer tanto como acontecerá no "modo diodo" ("rectificação assincrona").

-----

Eventualmente a solução para a tua aplicação poderá ser a de ter motores mais potentes do que vais usar ou arrefecimento extra, é quma questão "energética".
« Última modificação: 27 de Março de 2015, 17:17 por Njay »