Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Kategoria: Kamery IP / Alarmy / Automatyka Bram
Montersi
Kategoria: Akumulatorki / Baterie / Ładowarki
  • #1 30 Maj 2010 23:04
    pepek0206
    Poziom 10  

    Witam!

    Do tej pory robiłem układy z małymi silniczkami prądu stałego sterowanymi mostkami H typu L293 i nie było problemu.
    Obecnie mam zaprojektować coś w rodzaju autonomicznego paleciaka- małego wózka widłowego. Dobrałem do napędzania jazdy tego urządzenia silnik DC z magnesem trwałym jak poniżej w wersji na 24V:
    Jak rozwiązać sterowanie silnikiem DC 24V/1120W?


    Interesuje mnie sterowanie jego prędkością za pomocą PWM i kierunkiem obrotów. Przejrzałem mnóstwo wątków na temat sterowania takimi silnikami. Ale się trochę pogubiłem. Widzę, że nie jest tak łatwo jak z małymi silnikami.
    Wyszukałem taki H-bridge:

    HIP4081



    Ale już sam nie wiem. Widziałem w internecie aplikacje, gdzie ktoś sterował silnikiem o mocy 1000W na dość niskie napięcie, więc prądy duże pewnie jak w moim przypadku
    A tu znów w nocie widzę jakieś 2.5A.

    Może mnie ktoś oświecić, jak efektywnie i prosto sterować silnikiem, o którym mowa powyżej?

    Z góry dziękuję,
    Pozdrawiam.

  • #3 30 Maj 2010 23:21
    pepek0206
    Poziom 10  

    No właśnie, ale nie mam w takich dużych prądach żadnego doświadczenia i nie wiem jak się za to zabrać.

  • Pomocny post
    #4 30 Maj 2010 23:27
    Karol966
    Poziom 30  

    Również nie mam doświadczenia przy takich mocnych silnikach jednakże wydaje mi się, że zbudowanie mostka H na tranzystorach MOSFET nawet po dwa równolegle powinno rozwiązać problem.

  • Pomocny post
    #5 30 Maj 2010 23:32
    __Maciek__
    Poziom 18  

    HIP4081 to sterownik mostka zbudowanego w oparciu o mosfety ... NPN.
    Jego prąd to maksymalny to prąd jakim sterujemy końcowym stopniem mocy.

    HIP4081 ma tą zaletę że ma wbudowaną pompę ładunkową, do podtrzymania załączenia tranzystorów, samo załączenie to układ bootstrap.

    Problemem może być jego dostępność.

  • #6 30 Maj 2010 23:41
    pepek0206
    Poziom 10  

    Projekt ma być póki co czysto teoretyczny. To znaczy ta część będzie czysto teoretyczna. Meritum całego projektu leży gdzie indziej ;)
    W takim razie dostępność elementów nie ma na szczęście dużego znaczenia.
    Chciałbym jednak, żeby to miało ręce i nogi, a nie było wzięte zupełnie z kosmosu. Bo chcę stworzyć jakąś sensowną dokumentację, a jednak mieć w przyszłości jakąkolwiek szansę na realizację praktyczną. No i jak trochę się odnajdę w energoelektronice to spróbuję dokonać jakichś symulacji w Simulinku, bądź Pspice.
    W każdym razie dzięki za odpowiedzi.

  • Pomocny post
    #7 31 Maj 2010 00:53
    deksta84
    Poziom 23  

    Witam
    Rozważ tranzystory IGBT. Są znacznie wytrzymalsze prądowo w impulsie od Mos-fet.
    Równoległe łączenie Mos-fet rządzi się pewnymi prawami, tak aby były one z tej samej "paczki" produkcyjnej. Silnik jest sporej mocy, więc od Ciebie zależy, czy chcesz droższe rozwiązanie stosowane powszechnie w napędach maszyn, czy łączenie rzędu tańszych Mos-fet na sporym radiatorze. Napięcie zasilające jest niskie, a więc z wysterowaniem nie powinno być problemu.
    Osiem tranzystorów równolegle IRFZ44, niby mają te 2kW mocy przełączalnej, ale to i tak trochę mało. Więcej tranzystorów równolegle to większe sumaryczne pojemności bramek do przełączania. Z jaką częstotliwością, masz zamiar ten silnik kluczować? Problem jest taki, że to jest silnik prądu stałego, więc możesz najwyżej go cyklicznie włączać/wyłączać. Ułatwia to sterowanie.
    Przy wyłączaniu będą się indukować ogromne przepięcia, więc bez szeregu diod się nie obędzie. Co do kierunku obrotów: cztery styczniki (sterowane 24V) załatwią problem.
    Mam taki pomysł: gdy programowo wyłączyć przebieg PWM, można by po pewnym opóźnieniu, załączyć wszystkie cztery styczniki, realizując funkcję hamulca elektromagnetycznego. Nie znam charakterystyki statycznej tego silnika, ale te parę Nm powinno wytrzymać.

  • #8 31 Maj 2010 02:46
    Dioda52
    Poziom 27  

    W wozkach widlowych nie stosuje sie tranzystorow tylko tyrystory SCR. Do przelanczania kierunku stosuje sie dwa styczniki z mechaniczna blokada i dwoma parami stykow, oraz kontaktami pomocniczymi do ukladu sterowania. Styczniki posiadaja miedzy stykami magnes staly do wygaszania luku. Do wlaczenia ukladu stosuje sie jeszcze jeden stycznik dajacy napiecie na tyrystor, a za razem jest to uklad bezpieczenstwa w przypadku uszkodzenia tyrystora. Uklad musi byc w 100% bezpieczny dla uzytkownika.

  • #9 31 Maj 2010 09:00
    Karol966
    Poziom 30  

    Mam pewien pomysł podobny do opisu podanego przez Dioda52. Stosujesz jeden, względnie dwa równolegle mocne tranzystory MOSFET. Na przykład IRFZ48: http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/I/R/F/Z/IRFZ48.shtml

    A za nim dwa przekaźniki do wyboru kierunku pracy. Łuk eliminujesz poprzez sterowanie kluczem. To znaczy przed załączeniem dowolnego przekaźnika nie ma sygnału bramującego klucze, podajesz go dopiero po załączeniu przekaźnika. Analogiczne podczas jego rozłączania.

    Dodano po 15 [minuty]:

    Dokładnie tak to widzę:

    Jak rozwiązać sterowanie silnikiem DC 24V/1120W?



    Ew do lekkiej korekty.

  • #10 31 Maj 2010 09:19
    deksta84
    Poziom 23  

    Witam
    Widzę, że pomysły mostków padły w przedbiegu. Ale to dobrze.
    Drodzy koledzy zważcie sterowanie PWM, które wymaga natychmiastowego wyłączania. Tyrystory, trochę są wolne. Wszystko zależy Od Autora, a mianowicie od częstotliwości kluczowania, zależy "podziałka" liczby obrotów na minutę. Cztery styczniki ze stykami włączalnymi umożliwią, hamowanie elektromagnetyczne, dwa ze stykami przełączalnymi już nie. Odpowiedni tyrystor wspaniale by się sprawdził, jak Autor rozważyłby obniżenie częstotliwości kluczowania do kilku kHz.
    Tylko ten problem łuku by wystąpił, jak tyrystor by przewodził. Gdy będziemy przełączać kierunek obrotów, to przy wyłączonym kluczowaniu. Jak to już zostało wspomniane.
    Pozdrowienia

  • #11 31 Maj 2010 12:29
    __Maciek__
    Poziom 18  

    Ciekawi mnie dlaczego kolega deksta84 uważa że pomysł mostka nie jest trafiony ??

    Z jednej strony to można zrozumieć .... większe starty na półprzewodnikach .. ale możliwości nieporównywalnie większe.

    IMHO Dzisiejsze mosfety nie stanowią problemu przy sterowaniu taką mocą ...

  • #12 31 Maj 2010 12:41
    deksta84
    Poziom 23  

    Czyli, jakie są dodatkowe możliwości mostków typu H do sterowania silnika prądu stałego?
    Przecież proponowałem tranzystory Mos-fet połączone równolegle wg schematu kolegi Karol966 (tam jest jeden, ale zasada ta sama).
    W mostku typu H, potrzeba by było dwa razy więcej tranzystorów, poza tym utrudnia to sterowanie i trzeba uważać, aby nie zewrzeć górnego z dolnym (odpowiedni martwy czas). Grozi to rychłym spaleniem tranzystorów.
    Jak kolega by sobie poradził z przepięciami w takim mostku?

  • #13 31 Maj 2010 13:01
    __Maciek__
    Poziom 18  

    Po 1. całe sterowanie mostka wraz zabezpieczeniami przed zwarciami gałęzi ( góra - dół ) zapewnia właśnie driver HIP, + zabezpieczenie przed zbyt niskim napięciem na bramkach. Potrzebne tylko źródło sygnału PWM.

    2. odnośnie przepięć ... w mosfetach wbudowane są często diody zwrotne chroniące mosfeta, w przypadku dużej bezwładności można dołożyć dodatkowy zestaw diód.

    3. jeśli chodzi o elementy wykonawcze ... prosze bardzo np. IRLP3034

    A odnośnie tego schematu ... wydaje mi się że przydałby się moment hamujący. ( może hamowanie dynamiczne. )

  • #14 31 Maj 2010 13:29
    deksta84
    Poziom 23  

    Ten tranzystor dysponuje mocą 341W. To, że ma 40A nie znaczy, że przy każdym napięciu można tak go obciążyć.
    Gdyby tak było to wzmacniacze audio znacznych mocy, były budowane na czterech tranzystorach uzyskując moc rzędu 1200W. Proszę, chciałbym taki schemat.
    Wracając do tematu:
    O diodach też wspomniałem.
    Rozwiązanie hamulca postojowego (nie mylić z hamowaniem dynamicznym) również zaproponowałem stosując cztery styczniki.
    Proszę czytać uważniej.

  • #15 31 Maj 2010 13:42
    __Maciek__
    Poziom 18  

    No się raczej nie zgodzę.
    W dokumentacji napisano :
    Max power dissipation = 341W - maksymalna moc rozpraszana.

    szacując po łebkach przy Ron = 0,002 Ohm -> moc na tranzystorze to będzie ok 7W @ 60A + poprawka na załączanie i wyłączanie ... powiedziałbym 14W ( ale pewnie mniej ) / tranzystor, przy 2 w gałęzi ( 1 góra i 1 dół ) to będzie 28W strat ... wydaje mi się że to nie tak dużo.

    Jeśli się mylę proszę o sprostowanie ...

  • #16 31 Maj 2010 14:03
    deksta84
    Poziom 23  

    Zajrzałem do dokumentacji HIP4081. Jasno z niej wynika, że układ nadaje się jako sterownik falownika. Gdy sygnał PWM przyjmie 1 to nastąpi załączenie przekątnej A (wyłączenie B), gdy 0 przekątnej B (wyłączenie A). Nie ma tu miejsca na przełączanie tylko A lub B. Gdybyś przełączył przekątne, to wypadkowe napięcie (rozpędzony silnik prądu stałego na magnesach trwałych zachowa się jak prądnica) byłoby dwa razy większe, a prądy kosmiczne.
    Przypominam, iż chodzi o napęd wózka widłowego, a nie elektrowozu kolejowego.
    Rozwiązanie hamowania dynamicznego polega na oddaniu nadmiaru energii (kinetycznej na elektryczna) z powrotem do sieci zasilającej. W końcu ta energia musi się gdzieś podziać. Czy akumulator wytrzymałby takie przeciążenia?
    Chyba, że o czymś nie wiem?

  • #17 31 Maj 2010 14:32
    __Maciek__
    Poziom 18  

    Chciałbym zauważyć że układ HIP4081 ma 4 wejścia sterujące ... tak więc każdy tranzystor można załączyć osobno pod warunkiem że nie spowoduje to stanu zagrożonego ( patrz dokumentacja rysunek str.3 ) .

    Atutem tego drivera jest jak już wcześniej wspominałem pompa ładunkowa dzięki której układ może pracować statycznie.

    Należy przy tym pamiętać że silnik nigdy nie jest wypięty z obwodu zasilania. ( diody w tranzystorach mocy + ewentualnie ich duplikaty jako oddzielne elementy w obwodach mocy )

    Więc jeśli na silniku za indukuje się prąd to zostanie on oddany do źródła zasilania. ( to obwody sterujące zasilaniem powinny pilnować aby nie przekroczyć dopuszczalnego napięcia na listwach zasilania ... np. ładując baterię kondensatorów, lub wytracając nadwyżkę na jakimś np. rezystorze, lub doładowywać akumulatory.

    Można także hamować zwierając obie dolne gałęzie lub obie górne gałęzie ... wtedy popłynie spory prąd. ( HIP tego nie zabroni ) Ale właśnie cała sztuka polega na tym aby umiejętnie zaprojektować układ i dobrać elementy, sterować procesem aby układ pracował niezawodnie.

  • #18 31 Maj 2010 14:56
    deksta84
    Poziom 23  

    Zwracam honor!!!
    Rozwiązanie przednie, lecz trudne w realizacji.
    Jeszcze sterowanie za pomocą joysticka i konstrukcja na miarę profesjonalnych widlaków.

    A może coś podobnego?

    Link


    Dwa silniki zasilające dwie osie napędowe (zwiększenie mobilności).
    Tylko pewnie cena zaporowa.

    Swoją drogą, znasz jakąś podobną kostkę na 800V?

  • #19 31 Maj 2010 15:06
    __Maciek__
    Poziom 18  

    800V to chyba tylko IGBTy.

    Był kiedyś ( w tym roku ) w elektronice artykuł poświęcony doborom półprzewodników mocy w zależności od prądu, napięcia, i częstotliwości kluczowania.

    Jeśli Autor już uzyskał pożądane informację proponuję zamknąć temat bo się powoli off-top robi ;D

  • #20 31 Maj 2010 18:38
    pepek0206
    Poziom 10  

    Dziękuję za duże zainteresowanie. Podsunęli mi tu koledzy różne ciekawe pomysły, na przykład hamowanie.
    Co do PWM, to jego częstotliwość będzie rzędu 20kHz, żeby wyeliminować hałasy związane z częstotliwościami akustycznymi.
    Co w takim wypadku sprawdzi się do szybkiego przełączania? Taki przekaźnik podoła?

    http://www.tme.eu/html/PL/przekazniki-wysokopradowe-serii-am3/ramka_1996_PL_pelny.html




    Może jeszcze nie zamykajmy tematu. Nazbierało się sporo zagadnień na temat sterowania silnikami DC. Teraz muszę sobie to przetrawić i skompilować jakieś rozwiązanie. W takim razie może jeszcze wrzucę tu wkrótce wynikowy schemat do konsultacji.

  • #21 31 Maj 2010 23:06
    marek_ka
    Poziom 26  

    Pomysł z PWM na przekaźniku to tylko teoretycznie bo w praktyce to nie wypali.
    1. Prąd w trakcie rozruchu silnika jest dużo wyższy niż w czasie pracy.
    2. Napięcie zasilające jest niskie więc straty w półprzewodnikach są bardzo istotne. W zasadzie pozostają tylko MOS. Zmianę kierunku można zrealizować na przekaźniku a PWM na MOS. Np. 10 szt. IRFZ48 połączonych równolegle może wytrzyma.

    Do kol. proponującego IGBT. To głupi pomysł. IGBT w przewodzeniu ma spadek napięcia rzędu 4V. Przy zasilaniu z 24V straty w tranzystorze ok. 30% mocy doprowadzonej. (spadek na złączu + przełączanie)

  • #22 10 Cze 2010 13:22
    deksta84
    Poziom 23  

    W sprawie IGBT:
    Miałem na uwadze impuls prądowy obciążenia (przy załączaniu).
    Już tego pomysłu nie promuję.

    Zakładając Uster. = 12V, 10 szt. IRFZ48 (Ciss = 2.4nF) i wypadkowy rezystor szeregowy Rw = 2.2Ω (równolegle 10szt. R = 22Ω):
    Imax = Uster./Rw
    Imax = 5.45A
    Więc nie jest tragicznie. Wystarczy jeden mocniejszy specjalizowany układ do sterowania tranzystorów Mos-fet.
    Czas przełączania:
    Tk = RCiss
    Tk = 0.0000000528s
    Czas ramki dla fpwm. = 10kHz:
    T = 0.0001s
    Dla podziału PWM = 255, czas jednostkowy:
    Tp = T/255 = 0.00000039s
    Porównując czas przełączania do czasu jednostkowego impulsu PWM:
    Tk/Tp = 0.135
    Więc 13.5% czasu trwania jednostkowego impulsu, będzie przeznaczone na przełączanie.
    Wnioskuję, za tranzystorami Mos-fet.
    Wystarczy obniżyć częstotliwość sygnału PWM i powinno chodzić bez problemu.
    Proszę kolegów o weryfikację moich obliczeń.

  Szukaj w 4mln produktów
Przeglądaj produkty