control viteza si directie de rotatie pentru motor de 12V 50W

[vlad2005]

Salut!

Incerc sa combin doua idei pentru controlul vitezei si a directiei de rotatie pentru un motor de 12V si 50W. In principiu vreau sa combin o schema H-bridge (2 relee) impreuna cu PMW dat pentru variatia vitezei prin tranzistor TP102 care se pare ca rezista la un curent maxim de 8A deci pare a fi potrivit pentru aplicatie.Practic as avea nevoie de 3 pini. Cu doi pini digitali aleg sensul de rotatie iar cu un pin PMW controlez alimentarea si implicit viteza. In principiu se da comanda pe releu apoi se comanda PMW ca sa creasca viteza (soft start). La oprire este invers. Se reduce frecventa data de PMW si cand ajunge la zero de decupleaza releul. 

Vreau sa imi spuneti ce parere aveti si ma intereseaza si cum as putea sa montez o dioda  flyback sau daca eventual ar fi nevoie in schema imaginata de mine.Multumesc anticipat!

[mars01]

Dioda flyback trebuie conectata intre colector Tp102 si +12V.

Sarcina este inductiva asa ca ai putea adauga si un circuit snubber.

Releele (daca chiar se doreste utilizarea acestora si nu o punte H cu mosfeti) ar trebui comandate si ele prin cate un tranzistor driver si nu direct din pinii Arduino.

Preferabil ca pinii arduino care comanda releele sa fie in acelasi port iar comanda acestora sa fie efectuata cu ajutorul registrului PORTx pentru o comanda cat mai rapida.

Despre Arduino port manipulation, aici.

[Liviu M]

Dioda flyback trebuie conectata intre colector Tp102 si +12V.

Si antiparalel pe bobinele releelor.

[vlad2005]

Multumesc! Am retinut despre montarea diodei. De asemena este corect, trebuie montat un rezistor + tranzistor (cred 5-10k la rezistenta) de la pini la comanda releului.Am studiat si varianta cu H-bridge cu mosfet dar pentru curenti destul de mari (am nevoie sa suporte un maxim teoretic de 15A) sunt cam scumpe.In varianta cu relee, acestea ma costa vreo 2$ iar TP102 costa si el vreo 0,5$.Multumesc pentru sugestia de comanda prin registri. Sincer e mai complicat dar am sa citesc pana ma descurc. Merita in situatia aceasta.Daca stiti de o punte H ieftina dati-mi un link.

Ce inseamna antiparalel cu bobinele releeelor? Perpendicular, adica fizic directia diodei sa fie perpendiculara pe cea a bobinei releelor? Este foarte importanta aceasta chestiune? Pentru ca habar nu am cum sunt bobinele montate in relee. 

[mars01]

Liviu se refera la faptul ca vei avea legat catodul diodei la Vcc iar anodul la colectorul tranzistorului driver (cu alte cuvinte '+'-ul diodei se leaga la colector tranzistor iar '-'-ul diodei se leaga la bara de '+' al tensiunii de alimentare).

 

Functie de frecventa la care va functiona PWM-ul (daca nu ma insel functia analogWrite() a Arduino are default frecventa in jur de 500 si ceva de hertzi, deci o frecventa destul de joasa) se poate face o punte H-bridge discreta din tranzistori Mosfet uzuali (ieftini) si un driver pentru acestea (de ex un TC4428 de la Microchip).

 

Dezavantajul releelor este ca vor "polua" mediul dpdv electromagnetic semnificativ, daca schimbarea de directie are loc frecvent. Programul in Arduino va trebui facut in asa fel incat sa aiba o oarecare imunitate la zgomote (gen folosirea timer-ului WatchDog care poate ajuta in anumite situatii).

Ar trebui izolate iesirile Arduino cu optocuploare pentru o imunitate crescuta la zgomot.

Iar Arduino ar trebui alimentat dintr-o sursa de alimentare bine filtrata.

Pe de alta parte variatii on-off de curenti mari (15A?) vor genera prin cabluri interferente masive. Grija mare la filtrarea acestora in sursa de alimentare de putere ca sa nu ajunga interferentele in reteaua 220V.

Editat Februarie 8, 2016 de mars01

[Liviu M]

http://i.stack.imgur.com/9WpB5.gif

[vlad2005]

Ok, am inteles la ce se refera antiparalel. Se monteaza invers sensului curentului "normal" prin motor. Asta stiam, de fapt e logic. La functionare normala curentul trece prin motor nu prin dioda. La intrerupere se descarca prin dioda curentul de autoinductie.Schimbari de directie nu sunt frecvente. Lucrez la un proiect de porti automate, deci ai un sens la deschidere, un sens la inchidere activate o singura data. Pot folosi releee cu optocuplere, sunt mai scumpe, desi nu cred ca este cazul in aceasta situatie.Curentul l-am exagera, se comanda motoare de 12V si 50W deci un curent maxim de 5A, probabil in functionare obisnuita cam 1A deoarece portile se deschid foarte usor.Am sa cumpar o sursa dedicata, sper sa fie ok. Uitati aici un link, eventual va dati o parere.Eventual imi puteti da un prototip de schmema de punte H recomandata in aceasta situatie?Multumesc!

[vlad2005]

Am gasit un driver pentru motor continuu care sa faca fata la ce imi trebuie mie, dar pretul este pe masura, aprox. 25$ pe bucata.https://www.pololu.com/product/1451

Inteleg ca este mai solida, eleganta si compacta aceasta solutie dar cam scump totusi.

 

Ar mai fi ceva de genul acesta pe ebay, mai ieftin putin. Pe aliexpress probabil ca il poti aduce cu vreo 12-14$/piesa.

Apoi acesta, pentru 2 motoare la 20$

Varianta 3 la 15$ (este tentant)Majoritatea variantelor mai convenabile sunt cu BTS7960B.

Editat Februarie 8, 2016 de vlad2005

[vlad2005]

Totusi de ceva nu imi este clar. De ce as avea nevoie de o dioda flyback. La decuplarea releelor, bornele motorului raman in scurtcircuit pe pozitia NC a releelor. Acest scurtcircuit asigura calea pentru descarcarea curentului datorita decuplarii motorului, adica exact rolul diodei flyback. Nu prea inteleg de ce ar trebui aceasta dioda. Ea se foloseste ca sa descarci motorul de sarcina care apare prin intreruprea brusca a circuitului. Nu mai vb. ca viteza motorului va creste/scadea lent prin folosirea PMW deci in principiu nu prea as avea variatii bruste de curent ca la decuplarea prin switch si deci nici supratensiuni datorita variatiei bruste a campului magnetic din motor.Poate nu inteleg eu prea bine, va rog luminati-ma!

[UDAR]

Păi tocmai acel PWM face întreruperi bruște ale curentului - releele fiind într-o poziție activă oarecare  ! Sau poate nu ești foarte lămurit cu ce e PWM ? 

[vlad2005]

Eu cred ca sunt lamurit. Eu inteleg ca prin semnalul PWM reglez curentul in baza tranzistorului care la randul sau amplifica curentul prin motor. Frecventa fiind relativ mare, ma gandeam ca nu are cum sa creeze efect de autoinductie in motor. Dar in sfarsit, nu e aceasta marea problema.Incerc pana la urma sa vad daca nu e mai bine sa fac (asa cum sugera un coleg mai sus) o punte H facuta cu mosfet ca sa functioneze corect. Daca tot cumpar tranzistor de putere pentru PWM macar sa inlocuiesc si releele. Tot citesc pe forumuri, o gramada de calcule si pareri. Am gasit schema de mai jos, binenteles trebuie alte valori pentru tranzistori si restul componentelor, dar este un punct de start. Daca poate cineva sa imi sugereze ce valori sa folosesc pentru componente atunci merg pe varianta cu tranzistori. Daca nu raman la simple relee, nu mai folosesc PWM (fara soft start/stop) scap de o gramada de complicatii si gata. Dar parca as vrea sa deslusesc subiectul acesta.Mai jos este o schema cu mosfet care pare ok. Intrebarea este ce valori sa folosesc la componente.Repet e vorba de motor de 12V care la full load ia 3,5A. Probabil ca in normal load ia cam 1A. Ciclul de functionare este scurt insa trebuie sa iau un curent de siguranta maxim de 5A prin urmare tranzitorul ar trebui sa suporte un minim de 10A. Acestea ar fi datele. 

Editat Februarie 8, 2016 de vlad2005

[UDAR]

PWM vine de la Pulse Width Modulation și înseamnă întreruperea unei tensiuni/unui curent prin pulsuri de lățime variabilă . În cazul tău curentul se stabilește brusc și , după o durată , se întrerupe brusc . Deci nu e ce credeai tu .

Puteai cel puțin să cauți pe Google  ce înseamnă literele alea .. 

[vlad2005]

Este ok, am citit, nu asta e problema. Prin intreruperile acelea se "creeza" un semnal de tip analog.  M-am gandit ca frecventa e modulatie fiind mare nu conduce la aparitia de curenti de inductie. Dar am zis, e ok, folosesc dioda, nu aceasta este problema. Vreau sa schimb un picut ideea initiala si sa merg pe varianta de punte cu mosfet, schema sugerata mai sus. Sa ne concentram pe subiect, orice nu inteleg te asigur ca studiez subiectul si eventual apelez la forum.

[Liviu M]

Mai jos este o schema cu mosfet care pare ok.

Stii ca TR1 & TR3 (care, a propos, nu prea seamana a MOSFETi) nu pot fi comandati direct de uController, da?

[UDAR]

N-am nimic împotrivă că vrei să deviezi puțin tema dar nu mă acuza , subtil ( ? ) , de off topic . La postul #9 te întrebai : De ce as avea nevoie de o dioda flyback.

Ți-am răspuns la postul următor și , cu intenția de a clarifica , te-am întrebat despre ce știi de spre PWM - aveam deja o bănuială.

În postul #12 o cotești spunând că nu aia e problema și demonstrând clar că habar n-ai de PWM ( Nu că asta ar fi o problemă , dar de ce nu recunoști ? ) 

În fine , în postul #13 , ușor iritat îmi pare , spui : Dar am zis, e ok, folosesc dioda, nu aceasta este problema.    Unde ai zis ?

 

Dar , așa îmi trebuie , puteam să chibițez de pe margine . Îți doresc succes la proiect , nu te mai deranjez.

Editat Februarie 8, 2016 de UDAR