Как лучше управлять мощным коллекторным двигателем 12В 35А

[Magicus]

Доброго дня!

Есть коллекторный DC двигатель 12V 35A необходимо:
1. Плавный разгон без рывков
2. Плавная остановка
3. И регулировка максимальной скорости
Реверс не нужен.

Вот набросал схему косого моста:

Вопрос будет ли эта схема работать корректно или есть что доделать доработать,
каким транзистором лучше управлять ШИМ-ом верхним или нижнем,
какую частоту лучше выбрать.
Или така схема оверинжиниринг можно оставить один транзистор и им управлять.

все это будет запитоватся от аккумулятора 12В, с негоже хочу взять 5в через изолированный модуль питания DC-DC URB2405YMD-5WR3
на Arduino и драйвер.

[viiv]

Вроде как, достаточно много статей/проектов на эту тему.

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659054#p4659054"]Вот набросал схему косого моста:[/uquote] Какая же это "схема косого моста"? Что будет при закрытии ключа (по какому пути будет течь ток через моторчик)?

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659054#p4659054"]Вопрос будет ли эта схема работать корректно[/uquote] Схема нерабочая.

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659054#p4659054"]каким транзистором лучше управлять ШИМ-ом верхним или нижнем[/uquote] Если крутить только в одну сторону - одного ключа достаточно. Если нет спец требований, то конечно, управлять нижним ключом (n-канальным полевиком) проще. N-канальный открывается положительным потенциалом относительно истока (source), который в "нижнем" ключе заземлен. В "верхнем" - исток "летает" от земли до питающего напряжения. Чтобы держать постоянно открытым верхний ключ, необходимо на затворе держать потенциал более напряжения питания.

Выбор драйвера странный. Зачем 500V драйвер? Просто есть в наличии? Ключи в схеме из каких соображений? Тоже в наличии имеются такие?

Я бы ключик в SMD поставил бы. Лень искать/смотреть что сейчас есть/можно купить, у меня, например, есть в наличии TDM3482 - 40V, 0.016 Ом максимум при 4.5V в затворе, входная емкость 700pF. 3..4 штуки бы параллельно - имеем (для 4 шт):
оценим потери в статике (на сопротивлении открытого канала, при токе 35A) 0.004*35*35=4,9Вт максимум, если брать типичное значение сопротивления открытого канала - будет 3.6Вт, т.е. по 0.9Вт на транзистор - не вижу проблем просто тепло отвести не медный полигон печатной платы и обойтись без радиатора.

Для сравнения - Ваш ключик: при 5V на затворе имеет сопротивление канала 0.010 Ом, потери в статике 0.010*35*35=12,25Вт максимум, надо считать, но интуитивно без радиатора "никак не рассеять". Входная емкость 5 нанофарад (у моего варианта 2.8 нанофарад), т.е. и переключать (драйверу) этот ключ будет "труднее" (больше потерь).

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659054#p4659054"]все это будет запитоватся от аккумулятора 12В, с негоже хочу взять 5в через изолированный модуль питания DC-DC URB2405YMD-5WR3
на Arduino и драйвер.[/uquote]

Зачем изолированный источник 5V? Чтобы потом его "привязать" к земле драйвера/ключа? Если нет требований (а Вы про это не пишите), все будет нормально, если 5V получить "обычной понижайкой" (buck). Плату - да, не "абы как" разводить. 35A - не запредельный ток, но и не маленький.


PS. Для чего это? Лабораторная/курсовик?

[vlasovzloy]

На тойотах есть транзисторы управления оборотами печки. Тупо шим на них подаешь какой надо и норм

[74LS00]

Сложности то какие. Диммер обычный и всё, тотже ШИМ на 555.
Транзистор с материнки они там на 25в как раз и по току 20-50а.

С 2 транзисторами как раз только потерь будет больше в добавок к щёткам.

Другое дело если надо стабилизацию оборотов, тогда схема сильно усложняется.
Если магнит есть то ещё както можно отключая мотор и замеряя, а если и магнита нет, без внешнего датчика будет не просто. В заводских моторах всегда тахогенератор отдельный, в поделках бывает и оптика, на оборотистых можно и в крыльчатку, но так не делают.

[Magicus]

Раз та схема не рабочая решил переделать на вот такую:


Ключи решил выбрать в корпусе TO-220AB так как хочу с начало на схему на макете реализовать проверить посмотреть как работает.

Выбор драйвера странный. Зачем 500V драйвер? Просто есть в наличии? Ключи в схеме из каких соображений? Тоже в наличии имеются такие?

Драйвер просто нашел в готовой схеме какой-то по этому его и поставил. Компонентов пока не каких нет в наличии.
Пока еще не разобрался что такое "Максимальное напряжение смещения"

И какую частоту ШИМ выбрать или это только эмпирическим путем подбирать?

PS. Для чего это? Лабораторная/курсовик?

Это надо для управление машинкой там дискретная педалька нажал, плавно разогналась до нужной скорости отпустил плавно остановилась.
Прошу прощения наверное за глупые ошибки и вопросы просто, эта тема для меня новая информации много голова пока кругом идет.

[vlasovzloy]

Ну и педаль газа поставить электронную тогда, шимом обороты мощность регулировать

[Magicus]

[uquote="vlasovzloy",url="/forum/viewtopic.php?p=4659870#p4659870"]Ну и педаль газа поставить электронную тогда, шимом обороты мощность регулировать[/uquote]
Там уже есть педаль дискретная там детишки будут кататься та что я думаю незачем!

[74LS00]

Я бы даже не подумал что для ШИМ нужен драйвер, всегда както без них управлялись.
Хотя для щёточных самокатов контролеры не видел, но они есть у китайцев.

Частоту очевидно выше звуковой чтоб не выло.

Вообще странное решение для 12в такие мощности. 250вт моторы обычно 36в, маломощные самокаты на 24в там меньше 200вт наверно.
На проводах потерь много будет.
Но если машинка железная можно 1 провод кинуть на корпус, там сопротивление потягается со сварочными проводами.

[viiv]

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659868#p4659868"]Раз та схема не рабочая решил переделать на вот такую:[/uquote]
Параллельно мотору (как минимум) диод. Если "на пальцах": когда ключ (Q1+Q3 на схеме) открыт, через электродвигатель течет ток (в схеме от "+" двигателя к "-"). При закрытии ключа, ток продолжает течь, он (ток) не может прекратиться мгновенно. Куда "деваться" току? Ключ закрыт, а больше-то и некуда. Нужен диод - через который будет протекать ток, когда ключ закрывается.

Диоды в затворе (на мой взгляд) лишние. Как я понимаю, они нужны чтобы быстро закрывать полевой транзистор (на выходе драйвера 0V, емкость затвора разряжается через диод) и помедленнее открывать (на выходе драйвера его питание, в данном случае 12V и заряд емкости затвора идет через резистор (R1A/R2A)). В данной схеме это не нужно.

Интуитивно, 22 Ома в затворе многовато - тем самым ограничивается ток затвора примерно 500мА. Грубо, у IRF1010 "Total Gate Charge" равен 130nQ - т.е. этот заряд надо "вдуть" в затвор, чтобы открыть ключ, током 500mА заряд 130nQ сообшается за 130nQ/0.5A=260nsec. Драйвер, который в схеме, может выдать 2A, т.е. (грубо) открывать ключ (пару полевиков на схеме) даже этим драйвером можно в два раза быстрее.


[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659868#p4659868"]Драйвер просто нашел в готовой схеме какой-то по этому его и поставил. Компонентов пока не каких нет в наличии.[/uquote]
Драйвер "нижнего" ключа, наверное, дешевле будет

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659868#p4659868"]Пока еще не разобрался что такое "Максимальное напряжение смещения".[/uquote]
Это про что?

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4659868#p4659868"]И какую частоту ШИМ выбрать или это только эмпирическим путем подбирать?[/uquote]
Период ШИМ должен быть существенно меньше постоянной времени двигателя.
Сильно "задирать" вверх частоту ШИМ тоже не имеет смысла - никаких выгод не будет.
Обычно, насколько я видел в подобных устройствах - килогерцы (3-30 кГц).

https://techweb.rohm.com/trend/column/866/

PS. Либо читать теорию, либо запасаться силовыми полевиками.

[74LS00]

Есть обзоры швейных машинок советских, годов 90, там мотор ДПМ завывает

[Magicus]

По последним рекомендациям переделал схему.
Вопрос как подобрать диод D1 на двигателе он должен быть
по току равным двигателю или надо брать с запасом и каким запасом лучше взять?

[vlasovzloy]

Какой ниьудь Her506 думаю достаточно

[Magicus]

Диод я понимаю нужен для того чтоб когда мы закрываем транзистор двигатель крутится и практически переходит в режим генератора
Тогда вопрос можно реализовать схему рекуперации?

[vlasovzloy]

Наверно можно, надо еще один ключ тогла и схемку управления им. Возможно просто полумостом шимить как в чопперах понижалках

[viiv]

[uquote="Magicus",url="/forum/viewtopic.php?p=4662314#p4662314"]Диод я понимаю нужен для того чтоб когда мы закрываем транзистор двигатель крутится и практически переходит в режим генератора[/uquote]

Функция этого диода ровно такая-же как и у диода понижающего (buck) преобразователя. Обмотка двигателя имеет индуктивность, надо обеспечить путь току при закрывании ключа. Собственно - то, что вы хотите сделать и есть (почти) понижающий преобразователь.

Этот диод не имеет никакого отношения к "режиму генератора". Диод включен "встречно" к ЭДС, которая возникает в двигателе, и соответственно "в режиме генератора" ток через диод не потечет.

По вашей схеме: ЭДС, которая возникает в двигателе противоположна ЭДС аккумулятора. Т.е. (упрощенно) моторчик заменяем "батарейкой" - полярность как и у Вас нарисовано в схеме "+" вверху, "-" внизу. Чем сильнее вращается ротор двигателя, тем больше ЭДС этой "батарейки". Диод включен встречно этой "батарейке". Если начнем увеличивать скорость вращения ротора то наступит момент, когда ЭДС "батарейки" превысит ЭДС аккумулятора (при воздействии внешних сил) и аккумулятор начнет заряжаться, т.е. ток потечет в обратную сторону от "батарейки" (двигателя) к аккумулятору (через полевой транзистор, не важно открыт он или закрыт: если открыт, то через открытый канал, если закрыт - то через Body-диод этого полевого транзистора).

Понятное дело, можно "организовать рекуперацию" и когда ЭДС "батарейки" меньше ЭДС аккумулятора... Но может оставить "на второй этап"? И без рекуперации у Вас будет "много интересного".

[vlasovzloy]

А вспомнил, в сварочниках однотактах косой мост сделана рекуперация

[DC-AC]

Для рекуперации без реверса пойдёт полумост с комплементарным управлением. Он будет работать как понижающий или повышающий преобразователь с использованием индуктивности якорной цепи, в зависимости от соотношения коэффициента заполнения ШИМ и ЭДС двигателя.

[Вячеслав М.]

Нормально, но не хватает двух диодов, при эдс самоиндукции нужно чтобы с двух контактов двигателя ток возвращался обратно в питание, и ни вкоем случае чтобы двигатель не шунтировался диодом, как в схеме кто то нарисовал. Это назвали здесь на форуме рекуперацией, вот она делается двумя диодами. Хотя я могу предоставить схему и попроще, без такого сложного драйвера, ну только верхний транзистор с P - каналом. Кроме того - IR2110 не пойдёт, у него есть мёртвое время, а в этой схеме его не должно быть.

[BOB51]

Пушкой что ли вертеть собрались?

[Magicus]

Получилась вот такая схема:



То что красным обведено заменил пока на китайский регулируемый DC-DC преобразователь на LM2596S
от него питания идет на IR2110 и на Arduino

На Arduino программно реализовано плавный увеличения ШИМ-а и плавное выключение ШИМ-а

Если цепляю LED-ленту в место двигателя то все плавно зажигается и плавно выключается,
но как только цепляю двигатель Arduino то делает пару каких то шагов на плавное включение двигателя то вообще не срабатывает
Но если подключить Arduino по USB к компьютеру то все начинает работать без проблем!

Как я понимаю это наверное какие-то проблемы по питанию arduino!
Что лучше зделать чтоб решить их!