LPC 1768 - PWM to DC convertor

[Vizitator RiKi]

Salut baieti in primul rand, am o problema imi bat capul de ceva zile cu ea sper sa gasesc un ajutor aici. O sa fiu scurt si la obiect:Vreau sa comand 2 motoare de putere 12V/2A( o sa absoarbe mai multa putere la pornire) am facut o separare galvanica intra uC si puntea H.Imi trebuie un convertor PWM to DC pentru a nu merge motorul sacadat, unul ce suporta 12A, etajul de putere il fac dupa acest convertor. Atasez schema mai jos.O zi buna!

[Vizitator RiKi]

m am exprimat gresit imi cer scuze: imi trebuie convertor PWM -> analog

[Mircea]

De ce vrei sa transformi PWM in analog? Aplicand semnale PWM la un MOSFET nu inseamna ca motorul ca merge sacadat. In schema ta, cand aplici "H" pe poarta lui Q2 acesta conduce, iar Q3 este blocat. Cand aplici "L" Q3 conduce si Q2 este blocat. Deci, puntea H nu functioneaza. Puntile alea H sunt in scurtcircuit oricum, dar nu se pot arde pentru ca sunt nefunctionale .

 

Ce rol au O1 si O3? In vecii vecilor un 4N35 nu va permite 2A.

 

Partea hardware mai trebuie lucrata. Intelege cum se controleaza un Mosfet N si P si apoi redeseneaza puntile. Aplici semnalul PWM numai pe tranzistorii canal N (low side) si pui in conductie tranzistorii canal P (high side). Asa se controleaza o punte H cu PWM pentru controlul turatiei.

 

De citit pentru inceput:

http://www.bristolwatch.com/ele/h_bridge.htm

 

LE: ca sa-ti raspund - PWM la DC analog il obtii cu un filtru!

[Vizitator RiKi]

ma doare capu nu mai inteleg nimic. o sa citesc inca odata tot si poate inteleg ceva. eu stiam ca daca apllici pwm pe baza motorul sacadeaza

[Mircea]

ma doare capu nu mai inteleg nimic.

Imi pare rau daca asta-i urmarea mesajului meu...

 

o sa citesc inca odata tot si poate inteleg ceva.

Eu zic sa incepi sa citesti, ai nevoie!

 

eu stiam ca daca apllici pwm pe baza motorul sacadeaza

Stiai din experianta proprie, sau asa iti inchipuiai tu ca merge?

 

Lasand glumele la o parte, este momentul sa intelegi conceptul, apoi vei putea sa concepi atat hardware cat si software.

 

1. DA, aplicand PWM in baza va functiona sacadat. In ce conditii? Cand frecventa PWM este de 1Hz. Cum frecventa PWM-ului tau va fi de minimum 100Hz, maximum cateva zeci de kHz, garantat nu va functiona sacadat. De ce? Inertia motorului nu-l va lasa sa se opreasca in acel minimum de 10ms (astia vin de la cei 100Hz).

2. Baza unui Mosfet se numeste poarta. De ce, pentru ca Mosfetul este conceput sa fie utilizat ca o poarta: complet deschis ca sa intri, complet inchis dupa, si tot asa.

3. Aplicand un semnal analogic DC (variatie de la 0V la 10V sa zicem) pe poarta Mosfet va transforma acel Mosfet intr-un resou electric. Adica va disipa caldura degeaba, si nu pentru asta vrem noi sa utilizam un Mosfet. Altfel puneam un mare reostat si faceam omlete pe el.

4. Mosfeturile se comanda diferit de la canal P la canal N (similar cum PNP si NPN se comanda diferit) dar este important sa aplici un semnal de o anumita amplitudine ca sa se deschida cum trebuie. Un semnal de 1V nu va deschide complet un Mosfet canal N. Unul de 10V poate (depinde, trebuie sa vezi in datasheet). Aplicand PWM cu Vpp=12V (in cazul tau) va deschide acel Mosfet pe durata ON, si inchide pe durata OFF. Este exact modul de viata care-i place Mosfetului . Motorul va "vedea" media intre pulsurile ON si OFF, deci o tensiune variabila dupa cum Duty Cycle variaza.

5. Ideea sa folosesti o punte H de tip P+N este buna, mai ales ca motoarele tale sunt mici (2A).

6. De ce PWM numai pe canal N (low-side). Un Mosfet se vede ca un condensator la iesirea din driver. Acel driver incarca si descarca acel condensator (domeniu de 500pF la 5000pf) cu frecventa PWM. Daca este 100Hz, face aceste operatii 100 de ori pe secunda. Asta se traduce in caldura disipata pe driver (in cazul tau acel optocuplor). Ai interesul sa micsorezi disiparea. D-aia numai canalul N este PWM, in timp ce canal P este ON sau OFF tot timpul (in functie de sensul de rotatie).

 

Tu faci un robot acolo?

[Vizitator RiKi]

In primul rand multumesc ca ai avut timp si rabdare sa imi explici. O sa te rasplatesc ajutandu-i la randul meu pe altii la fel, in viitorul apropiat.

 

eu stiam ca daca apllici pwm pe baza motorul sacadeaza

Stiai din experianta proprie, sau asa iti inchipuiai tu ca merge?

Nu sunt experienta proprie dar mi a zis cineva de incredere insa nu mi a zis faza cu frecventa.Dar logic vorbind eu intelegeam ca merge sacadat.

 

4. Mosfeturile se comanda diferit de la canal P la canal N (similar cum PNP si NPN se comanda diferit) dar este important sa aplici un semnal de o anumita amplitudine ca sa se deschida cum trebuie. Un semnal de 1V nu va deschide complet un Mosfet canal N. Unul de 10V poate (depinde, trebuie sa vezi in datasheet). Aplicand PWM cu Vpp=12V (in cazul tau) va deschide acel Mosfet pe durata ON, si inchide pe durata OFF. Este exact modul de viata care-i place Mosfetului . Motorul va "vedea" media intre pulsurile ON si OFF, deci o tensiune variabila dupa cum Duty Cycle variaza.

 

5. Ideea sa folosesti o punte H de tip P+N este buna, mai ales ca motoarele tale sunt mici (2A).

 

Sunt legate la baterie de masina. Si din cate am inteles o sa absoarba curent mare la pornire. sa zicem 6-10A.

 

Eu nu aplicam tensiunea variabila pe baza tranzistorului daca te uiti atent pe schema, eu vroiam sa o pun la drena tranzistoarelor adica dupa optocuplorul de la pinul p22 si puntea H. acum vine intrebarea grea pentru mine ce nu inteleg.

eu trebuie sa fac economie de pini, sunt 4 senzori de proximitate legati la 4PWM si mai raman 2, cate unu pentru fiecare motor. asta inseamna ca eu trebuie sa modific turatia motorului prin transformarea pwm in DC(cand factorul de umplere e mai mare tensiunea sa fie mai mare si invers). cum ai zis si tu am gasit ceva de genul http://sim.okawa-denshi.jp/en/PWMtool.php low pass filter PWM-DC.Toate bune si frumoase. Din motive ca optocuplorul nu suporta amperaj mare eu trebuie sa pastrez tensiunea de la p22 si sa am un curent mare direct din baterie gem 8 10A. cum fac asta habar nu am. asta incercam sa explic. o sa modific puntea H, DAR eu aplic pe bazele mosfeturilor tensiuni logice de 3.3V 4mA ptr H si 0V ptr L. aici ma pierd. am citit pe net si senzorii sunt cei mai optimi cuplati asa.eu nu am cum sa renunt optocuplorul O1 si O3. imi trebuie separare galvanica peste tot.daca stii cum sa fac altfel poti sa imi dai un sfat.

6. De ce PWM numai pe canal N (low-side). Un Mosfet se vede ca un condensator la iesirea din driver. Acel driver incarca si descarca acel condensator (domeniu de 500pF la 5000pf) cu frecventa PWM. Daca este 100Hz, face aceste operatii 100 de ori pe secunda. Asta se traduce in caldura disipata pe driver (in cazul tau acel optocuplor). Ai interesul sa micsorezi disiparea. D-aia numai canalul N este PWM, in timp ce canal P este ON sau OFF tot timpul (in functie de sensul de rotatie).

Din asta inteleg ca optocuplorul va disipa caldura datorita variatiei de tensiune 0V-5V. Cred ca am inteles bine.

 

Tu faci un robot acolo?

 

Da. Un robot masina cu 2 motoare de stergator de parbriz, o baterie de masina si restul componentelor din figura momentan.

 

multumesc inca odata.

[Mircea]

...motoarele tale sunt mici (2A).

Sunt legate la baterie de masina. Si din cate am inteles o sa absoarba curent mare la pornire. sa zicem 6-10A.

Nu uita ca tu, la pornire, nu aplici 12V direct ci doar 4-5V. Deci curentul de pornire nu va fii atat de mare. D-aia folosesti PWM, ca sa controlezi viteza si sa nu faci accelerari bruste, nu?!

 

...eu trebuie sa fac economie de pini

Din 6 iesiri reduci la 4 iesiri (2xON-OFF pentru directie si 2xPWM pentru viteza. Nu foarte elegant, dar ieftin. Nu uita releele trebuie sa duca atata curent cat te astepti. Releele le actionezi doar cand Duty Cycle la PWM este 0%. Astfel contactele nu vor fi stresate in sarcina, riscand sudarea lor.

.

 

...DAR eu aplic pe bazele mosfeturilor tensiuni logice de 3.3V 4mA ptr H si 0V ptr L.

3,3V sunt cam putini ca sa ataci poarta unui Mosfet normal. Mosfeti care merg la 3,3V se numesc Logic Level. Eu vad toate optocuploarele ca dau 12V in poarta Mosfetilor, ceea ce este bine. Tu aplici 3,3V la Ledul din optocuplor.

 

... imi trebuie separare galvanica peste tot.

Nu neaparat, dar este de preferat. Oricum tu nu ai, in schema, o separare galvanica intrucat ai aceeasi masa. Asta inseamna ca orice "mizerie" generata de partea de putere se propaga la controller care ar putea induce un comportament aleator. Ceea ce ai facut tu este doar protectia I/O de la controller ceea ce poate fi minimul necesar. O adevarata separare implica o alta sursa de alimentare pentru control, diferita de partea de putere. Si fara masa comuna!

 

... Un robot masina cu 2 motoare de stergator de parbriz, o baterie de masina si restul componentelor din figura momentan.

Poate nu cele mai inspirate alegeri. De ce?!

1. Motoare = motoare stergator. La roboti se folosesc motorase cu reductor cu raport foarte mare. Eu am folosit la un robot cam de 15kg doua motoare cu reductoare (nu-mi mai aduc aminte raportul, era cam 3 ani in urma) care consumau 250mA full load. Al tau cred ca este mai greu, dar si 2A este mult, depinde ce autonomie vrei.

2. Baterie = de masina. Un acumulator de 15-20A iti va da o autonomie de 7-8h pe zi, presupunand ca-l incarci zilnic. Dar scapi si de 10kg la robot (schimband bateria), ceea ce poate micsora consumul = cresti autonomia.

 

Acuma banuiesc ca vrei sa folosesti componente pe care le ai, asa ca nu combat alegerea de componente.

 

In primul rand multumesc ca ai avut timp si rabdare sa imi explici. O sa te rasplatesc ajutandu-i la randul meu pe altii la fel, in viitorul apropiat.

Asta-i rostul si spiritul forumului .

[one]

Nu inteleg de ce ai alimentat puntile H prin optocuplor. Privind in datasheet observ ca optocuplorul are un curent maxim de 50-100mA.Chiar iti functioneaza jucaria ?Pentru PWM ar trebui sa folosesti cel putin cativa kHz. Eu am comandat motorare cu PWM la 15-20kHz si nu am avut nici o problema cu uniformitatea rotatiei.

[Vizitator RiKi]

nu merge deloc momentan. nu am facut nimic realizat fizic. trebuie sa fac o schema la puntea aia H mama ei si nu reusesc. cel cu care fac nu vrea sa imi explice cum, vrea sa caut eu. si am cautat si am gasit o gramada de variante si m-am bagat in ceata rau de tot. mai mi-a dat o sansa daca nu reusesc pierd sponsorizarea ptr materiale. si bani sa fac singur nu prea am.e vorba de proiectul de licenta aici.

 

nu inteleg cum se pun rezistentele alea de polarizare si cum sa le calculez sa fie optime. am citit pe net ca se pot face prin divizor de tensiune.o sa pun linkul la o carte si sa va dau pagina unde am vazut si cum se calculeaza. dar nu prea inteleg calculele.

sunt 2 variante in romana si engleza: la cea in romana la pagina 454 unde incep cele 2 grafice cu caracteristica mosfetului cu canal indus.... etc pana la polarizare inclusiv.

http://fbx.ro/pvds59e8l5p26dwp

 

si o sa atasez si alta varianta la schema mai jos.

 

stiu ca asta sunt chestii care orice electronist trebuie sa le stie. dar sunt la inceput si am nevoie la ajutor. am vazut atatea variante de punti H fac comparatie intre ele si nu mai inteleg nici una.

 

daca are cineva timp sa deseneze una ar fi super oke ptr mine. singura chestie imi trebuie izolare galvanica la punte( o sa am nevoie si de convertoare dc-dc cu transformator in ele, stiu) sa ma folosesc de acele optocuploare. tranzistoarele sunt https://www.fairchildsemi.com/ds/ND/NDB6060L.pdf si

https://www.fairchildsemi.com/ds/ND/NDP6020P.pdf

 

multumesc frumos...

[Mircea]

Stiu ca risipesc banii sponsorului, dar...

 

Prietene, nu mai umbla cai verzi pe pereti... cu DC-DC, transformatoare, etc.

 

Mura in gura in poza atasata. Bafta in continuare, dar te rog munceste si tu! Orice intrebare este binevenita. Evident, pot fi si greseli in schema mea, cine le gaseste ne face la toti un bine!

 

LE: Atentie! Nu trebuie ca Mosfeturile sa fie Logic Level. In schema atasata de mine ai distruge Mosfet canal P daca Vpower este mai mare de 8V. La ce tensiune vrei sa alimentezi motorul? In caz ca 12V, atunci trebuie sa alegi alti Mosfeti cu Vgs (16-20V) si schema nu mai are nevoie de modificari.

 

Altfel, va trebui ca sa pui un 7805 intre Vpower de la punte si Vpower de la optocuploare (asta nu-i in schema).

[Vizitator RiKi]

multumesc frumos. o sa va tin la curent

[Mircea]

Ai mai putea scuti 2 iesiri din LPC si 2 optocuploare.Iesirile 1 si 3 (corespunzator la intrari in puntea H ca A si C) sunt in anti-faza. Deci poti pune un invertor pe una dintre ele si astfel cand una esta H cealalta este L si invers. Zic ca merita ca sa scutesti 2 iesiri din LPC.Astfel pastrezi numai iesirea 1, optocuplorul O1 si direct din O1 legi la A, apoi din iesirea lui O1 pui un invertor (CMOS, tranzistor) si legi la C. Nu mai fac schema ca este evident ce si cum.

[Vlad Mihai]

vad ca bate vantul pe aici, eu am urmarit topicul asta si am luat in seama ceea ce a zis thunderer. am realizat o punte H cu mosfeti complementari pentru proiectul meu si merge perfect comandata cu un pic16f876a, am folosit un driver de curent pentru mosfetii low side pentru reglare turatie motor MAX627.

[Mircea]

De ce ai pus BD-urile? Ca le controlezi numai ON-OFF (dupa directia dorita, nu PWM)? Nu merita efortul financiar. PIC-ul trebuie doar sa le puna portile la masa dupa directia dorita.LE: Acuma realizez de ce?! Asa am ars eu un 16F690 acum cativa ani. Daca nu am avea un tranzistor am pune 12V direct pe iesirea lui PIC.Ce mosfeti ai folosit? S-ar putea sa nu ai nevoie de diodele D1-D4. Dioda din mosfet este suficienta pentru motorasul tau.Bravo pentru proiectul tau! Si bravo ca ai ales un driver de mosfet pentru low-side, asa se comanda un mosfet. Max627 este un mic monstru, dar o sa-ti permita sa te joci cu frecvente destul de ridicate.

[Vlad Mihai]

Am pus BD ca am multe recuperate, da acolo e doar on-off starea, nu m-am riscat direct fara BD ca oricum iesirea la pic e de 5V si am folosit mosfeti normali, sus IRF5305 canal p, jos am pus irf3205, au rds mic cel de jos circa mohmi deci merge bine, stiu ca au diode incorporate dar nu am riscat, ca mi-am luat-o odata tot asa cu un motor si mosfet si s-a dus in masa.