Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
Computer Controls
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

dondu 11 Mar 2014 12:00 33351 45
  • Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Witam.

    Początkujący elektronik zajmujący się od razu mikrokontrolerami, to często osoba w bardzo młodym wieku i nie posiadająca żadnej wiedzy dot. tej dziedziny. Taki zapaleniec pragnie od razu budować skomplikowane projekty, co często jest powodem frustracji i poświęcania wielu godzin, a nawet dni dni w wykrywaniu przyczyn problemów, przez co efekty są niewielkie, za to koszty całkiem spore i wprost proporcjonalne do ilości wygenerowanego dymu :)

    Dlatego też postanowiłem przygotować bardzo specyficzny (edukacyjny) moduł drajwera (ang. driver) silnika BLDC, by:
    1. ułatwić zrozumienie zasad sterowania silnika BLDC,
    2. zabezpieczyć początkującego przed stratami finansowymi związanymi z kosztami uszkodzonych elementach elektronicznych w szczególności tranzystorów.

    Drajwer ten może także służyć do sterowania silnikami DC. Jest on oparty o jeden z najprostszych schematów tego typu konstrukcji. Nie posiada żadnej logiki zabezpieczającej przed problemem jednoczesnego włączenia kluczy (tranzystorów) górnego i dolnego w jednej fazie:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    co bardzo często zdarza się początkującemu programiście podobnie jak odwrotne włączanie zasilania :)

    Aby się przed tym bronić każdy początkujący może, a nawet powinien stosować programowe funkcje zabezpieczające, które ja nazywam bezpiecznikiem. Funkcja taka powinna zostać wywołana niezwłocznie po każdej dokonanej komutacji i powinna sprawdzić, czy drajwer nie jest włączony w sposób powodujący zwarcie w jednej z trzech par kluczy.

    Przykład takiej funkcji:

    Kod: c
    Zaloguj się, aby zobaczyć kod



    Ale jak to w życiu bywa początkujący mógł popełnić błąd w trakcie pisania funkcji zabezpieczających, stąd jeśli jest źle napisana może nie spełnić swojej roli. I tutaj pojawił się pomysł, aby stworzyć drajwer, który na etapie testów będzie spełniał wymienione wcześniej zadania, a przy okazji:

    3. pozwalał na sterowanie silnikami BLDC za pomocą Back-EMF, czujników Halla i enkoderów.
    4. pozwalał eksperymentować z różnymi wersjami sterowania bramkami tranzystorów MOSFET oraz NPN (dodatkowe elementy w postaci kondensatorów lub diod).

    Schemat

    Jak już wspomniałem, to jeden z najprostszych schematów:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Istotne są natomiast dodatkowe elementy w postaci:
    - jumperów rozłączających na czas testów programu tranzystory górne od dolnych w jednej fazie,
    - diod LED,
    - elementów testowych (symbolizowanych przez kondensatory).

    Jumpery
    Jumpery służą przede wszystkim do rozłączenia tranzystorów jednej fazy, ale także do łatwego podłączania silnika o czym piszę w dalszej części tego postu.

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)


    Diody LED
    Diody (przy rozłączonych jumperach i nie podłączonym silniku) służą do obserwowania, które tranzystory są w danym momencie faktycznie załączone. Dzięki tej możliwości można bardzo prosto i szybko sprawdzić poprawność działania programu.

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Powyższy rysunek jest animacją, ale serwer forum Elektroda.pl niestety animację usunął.
    Możesz ją zobaczyć tutaj: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/S...k-BLDC-driver-drajwer-schemat-plytka-pcb.html

    Kondensatory dodatkowe
    Jak już wspomniałem w pkt 4. drajwer zawiera dodatkowe elementy do testów sposobu sterowania bramek tranzystorów MOSFET oraz bazy tranzystorów NPN. Na schemacie są one zaznaczone jako kondensatory, ale w ich miejsce można także wstawić diodę. W podstawowej wersji drajwera elementy te nie są montowane:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)


    Back-EMF
    Drajwer jest przystosowany także do sterowania silnikami BLDC za pomocą sygnałów Back-EMF czyli w przypadkach, w których silnik nie posiada czujników Halla ani enkodera, na podstawie których można stwierdzić położenie wirnika. Elementy te to:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)


    Płytka PCB

    Płytka PCB wykonana w celach edukacyjnych (wspomniałem wcześniej) i z nietypowym jak na większość sterowników rozmieszczeniem elementów elektronicznych. Poszczególne strony płytki wyglądają następująco:

    - strona TOP:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    - strona BOTTOM:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Wymiary płytki: 58,5mm 44,5mm.
    Pliki PDF znajdziesz w załączniku na końcu tego postu.

    Rozmieszczenie tranzystorów nie jest przypadkowe. Są one rozmieszczone po łuku z dwóch powodów:
    - symulowanie ruchu obrotowego silnika (kolejno zapalające się diody LED,
    - odprowadzanie ciepła z tranzystorów.


    Drajwer przygotowany jest do zasilania z zasilacza komputerowego z czteropinowym złączem MOLEX:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    oraz do zasilania sterownika silników (część z mikrokontrolerem) za pomocą napięcia 5V z zasilacza wyprowadzonego na złącze JP3:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Nie musisz jednak montować gniazda MOLEX - możesz przylutować przewody wkładając je od warstwy top i lutując na warstwie bottom. Odpowiednie oznaczenia znajdziesz po stronie bottom:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Vcc to napięcie zasilania części z mikrokontrolerem (domyślnie 5V), a V+ to zasilania tranzystorów MOSFET, czyli silnika.

    Płytka przygotowana jest także do wpięcia do płytki stykowej, jeżeli w miejscach gniazd zastosujesz godpiny. Ja jednak sugeruję zamiast goldpinów zastosować jednorzędowe gniazdo:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Wszystkie w/w złącza należy lutować od strony bottom.

    Przelotki
    Płytka posiada 24 przelotki, które należy oczywiście wlutować:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)


    Tryby pracy drajwera

    Drajwer może pracować w dwóch trybach:
    1. tryb testowy - rozłączone tranzystory górne od dolnych,
    2. tryb pracy - tranzystory górne i dolne połączone.

    Na płytce PCB zaprojektowałem trzy miejsca, w których łączy się i rozłącza tranzystory faz:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    W tym miejscu zaprojektowałem po cztery otwory w rastrze 2,54mm po to, by można było albo wlutować przewody, albo wykorzystać dwurzędowe goldpiny. Ja wykorzystuję to drugie rozwiązanie:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    co pozwala wpiąć silnik za pomocą wtyków:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    i użyć zworek do połączenia tranzystorów górnych i dolnych:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)


    Tryb testowy

    Tryb ten, to rozłączone tranzystory górne od dolnych (usunięte zworki) oraz odłączony silnik. Tryb ten pozwala obserwować pracę programu na diodach LED każdego tranzystora.

    W ten sposób bez zbędnego ryzyka możesz dopracować swój program, w taki sposób, by nie spowodował jednoczesnego otwarcia obu tranzystorów jednej fazy (górnego i dolnego).


    Tryb pracy

    W tym trybie zworki są założone, a silnik podpięty do odpowiednich faz:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)



    Filmy

    1. Sterowanie silnika za pomocą sygnałów Back-EMF


    Link


    2. Sterowanie silnika z czujnikami Halla:


    Link


    3. Monitorowanie prędkości obrotowej silnika za pomocą RS-232 i programu SimPlot:


    Link


    Strona domowa

    Strona domowa kursu silnika BLDC: Silnik BLDC - Spis treści

    2018.04.22 Dodałem załącznik do pliku BLDC-05.zip, gdyż na razie na stronie nie wszystkie pliki są dostępne: http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/silnik-bldc-sterownik-back-emf.html


    Moderowany przez ANUBIS:


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • Computer Controls
  • #2 11 Mar 2014 16:35
    Karol966
    Poziom 30  

    Dobrym pomysłem byłoby opracowanie od razu drivera z tranzystorami N na górnych fragmentach półmostków. Są one zdecydowanie łatwiej dostępne (większy wybór/ niższe ceny) jak i mają lepsze parametry niż mosfety z kanałem P. Driver samych tranzystorów również był opracowywany gdzieś na blogu więc można by połączyć oba tematy budując coś na prawdę solidnego. Można też użyć tanich, scalonych driverów dostępnych w sieci do kupienia po 2-3zł i nie bawić się w elementy dyskretne oszczędzając PCB.
    Kolejnym krokiem jest pomiar prądu pobranego przez cały mostek trójfazowy lub przez dwie z jego faz.

    PS. Widziałem ten temat na blogu już po jego publikacji i nawet czytałem uzasadnienie użycia słowa 'drajwer" jednak stanowczo gryzie w oczy...

  • #3 11 Mar 2014 17:06
    rafcio1300
    Poziom 11  

    witam, odnośnie projektu pcb, to jak można uzyskać taki efekt łuku? Tranzystory są przechylone względem osi x i y pod pewnym kątem i jak można to osiągnąć? niekiedy mi pasuje jakiś element krzywo położyć ale program eagla na to nie pozwala(albo moja wiedza na ten temat). pozdrawiam

  • #4 11 Mar 2014 17:20
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    rafcio1300 napisał:
    witam, odnośnie projektu pcb, to jak można uzyskać taki efekt łuku? Tranzystory są przechylone względem osi x i y pod pewnym kątem i jak można to osiągnąć? niekiedy mi pasuje jakiś element krzywo położyć ale program eagla na to nie pozwala(albo moja wiedza na ten temat).

    Najpierw na nowej warstwie, którą nazwałem POMOCNICZA utworzyłem sobie okręgi o wspólnym środku:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Następnie na każdym tranzystorze klikasz prawy klawisz myszki i wybierasz właściwości (Properties). W nim ustawiasz kąt (Angle) "na oko" albo obliczając:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

  • #5 11 Mar 2014 17:21
    hubertfab
    Poziom 21  

    rafcio1300 napisał:
    witam, odnośnie projektu pcb, to jak można uzyskać taki efekt łuku? Tranzystory są przechylone względem osi x i y pod pewnym kątem i jak można to osiągnąć? niekiedy mi pasuje jakiś element krzywo położyć ale program eagla na to nie pozwala(albo moja wiedza na ten temat). pozdrawiam


    Menu: Edit > Rotate >- wpisujesz kąt i klikasz.

  • #6 11 Mar 2014 17:42
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Karol966 napisał:
    Dobrym pomysłem byłoby opracowanie od razu drivera z tranzystorami N na górnych fragmentach półmostków.
    ....
    Można też użyć tanich, scalonych drajwerów dostępnych w sieci do kupienia po 2-3zł i nie bawić się w elementy dyskretne oszczędzając PCB.

    Tak jak pisałem ten drajwer jest zaprojektowany w celach edukacyjnych, dlatego są w nim tranzystory typu P oraz N.

    Karol966 napisał:
    Są one zdecydowanie łatwiej dostępne (większy wybór/ niższe ceny) ...

    Akurat te zastosowane są powszechnie dostępne, choć oczywiście MOSFETY typu P są w mniejszości :)
    Ceny są praktycznie takie same w TME kosztują:
    - N 1,15zł
    - P 1,25zł.
    Dla hobbysty, do którego adresowany jest ten drajwer tak niewielka różnica w cenie nie ma znaczenia.

    Karol966 napisał:
    Driver samych tranzystorów również był opracowywany gdzieś na blogu więc można by połączyć oba tematy budując coś na prawdę solidnego.

    Na to przyjdzie czas i jest taki w planach.


    Karol966 napisał:
    Kolejnym krokiem jest pomiar prądu pobranego przez cały mostek trójfazowy lub przez dwie z jego faz.

    Gdy wytrawiłem płytkę przypomniałem sobie, że miałem dodać te opcję :)
    W kolejnej wersji to uwzględnię tym bardziej, że sporo czasu temu zapowiedziałem taki temat artykułu.

    kukid1 napisał:
    Wystarczy jedynie wybrać narzędzie do obracania z palety po lewej stronie. Następnie łapiesz element nie zwalniając lewego przycisku myszy możesz element odwrócić o dany kąt.

    Zgadza się w Eagle to samo można osiągnąć na wiele sposobów.

    Karol966 napisał:
    PS. Widziałem ten temat na blogu już po jego publikacji i nawet czytałem uzasadnienie użycia słowa 'drajwer" jednak stanowczo gryzie w oczy...

    Mówisz o tej dyskusji - podtrzymuję co napisałem tym bardziej, że nie piszemy transistor, a spolszczony drajwer także jest powszechnie używany (patrz np. WOBIT) oraz słownik:

    Cytat:
    drajwer || driver (ang. driver ‘kierowca’) infor. program lub plik odpowiadający za właściwą współpracę urządzenia peryferyjnego z komputerem i kontrolujący ją; sterownik.

    Hasło opracowano na podstawie „Słownika Wyrazów Obcych” Wydawnictwa Europa, pod redakcją naukową prof. Ireny Kamińskiej-Szmaj, autorzy: Mirosław Jarosz i zespół. ISBN 83-87977-08-X. Rok wydania 2001.

  • #7 12 Mar 2014 07:51
    noel200
    Poziom 25  

    Witam, czy sterownik nada się do sterowania takim silnikiem?:

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Silnik ma trzy wyprowadzenia i ręcznie w odpowiedniej kolejności i w odpowiednich kierunkach podając napięcie silnik robi 24 kroki/obrót.
    Z tyłu na wale jest coś co wydaje mi się jest resolwerem.
    Silnik jest na magnesach stałych, ma podobno 500W, jest na 12V i oryginalny sterownik podobno ma na zasilaniu bezpiecznik 60A.

    ------------


    To jest od wspomagania kierownicy. Toyota rav4 2008.
    Myślałem, że to jak od yarisa będzie na szczotkach zwykły DC, a to niespodzianka jak przyszedł.
    Da się to uruchomić?

  • #8 12 Mar 2014 19:45
    jacekele321
    Poziom 9  

    noel200 napisał:
    Da się to uruchomić?

    Polak potrafi nawet silniczek BLDC od DVD... przewinąć i sporo mocy z tego wycisnąć w modelu latającym ;)
    Poczytać czy tam jakieś moce są podane-może ma jakąś tabliczkę znamionową- zobaczyć ile i jakie przewody z tego wychodzą-czy są jakieś 5 cienkich od Hallotronów czy nie.

    Akurat ten driver z tego wątku na tych mosfetach z RDSON 0.200 Ohma niekoniecznie chyba się nada, bo dla porównania zwykły IRFZ44N na 55Vmax ma RDSON 0.017 Ohm, czyli ok. 10x mniejszy przy temp. 25*C.
    W sumie nie za bardzo rozumiem dlaczego tutaj akurat na napięcie 100V zostały te mosfety wstawione-wiadomo, że większe RDSON będą mieć i chyba jednak prościej wywiercić trochę otworów i wstawić z radiatorami te przełaczniki w tym mostku H 3y fazowym.

    Nie jestem przekonany, czy brak driverów z optoizolacją nie naraża tutaj ekesperymentatorów na koszty, bo chyba łatwiej ubić mikrokontroler jak nie wsadzi się jakiegoś drivera mosfeta z galwaniczną izolacją bramki ;)

    A sterować silnikiem BLDC można też... ręcznie :D

    Link

    Na mierniku jest napięcie jednego z analogowych Halotronów z tego silniczka.

    Albo za pomocą... alternatora bezpośrednio z wyprowadzeń 3 fazowych uzwojeń przed mostkiem 3 fazowym, po uprzednim zasileniu wzbudzenia i wyrzuceniu oryginalnego regulatora napięcia i zastąpieniu własnym, gdzie wzbudznie pojawia się od najmniejszych prędkośći obrotowych ;)

    Link

    Coś dla fanów unikania elektronicznych przełączników i mostków H, tyle, że nie będzie to efektywne, a jedynie w celach edukacyjnych oczywiście.

    Tak przy okazji takie pytanie, czy ktoś się orientuje dlaczego w dokumentacji TLP250 jest napisane, że nie polecany do nowych projektów?
    Ze względu na tą maksymalną częstotliwość teoretyczną 25kHz, czy z jakiś innych względów, np. maksymalny prąd przełączenia, czy napięcie zasilania 10-35V?
    Jest niepraktyczny, czy może trudno zautomatyzować w fabryce płytek układy z TLP250?
    Tutaj np. jest ten napis w datasheet "Not recomended for new design" zarówno w wersji SMD jak i THT ?
    http://www.digikey.com/product-search/en?x=0&y=0〈=en&site=us&KeyWords=tlp250

  • Computer Controls
  • #9 12 Mar 2014 19:52
    KJ
    Poziom 31  

    "Not recomended for new design" w datasheecie zazwyczaj zwiastuje że producent planuje wycofać scalak z produkcji w związku z czym stanie się on trudnodostępny.

  • #10 13 Mar 2014 08:23
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    noel200 napisał:
    Witam, czy sterownik nada się do sterowania takim silnikiem?:
    ...
    Silnik ma trzy wyprowadzenia i ręcznie w odpowiedniej kolejności i w odpowiednich kierunkach podając napięcie silnik robi 24 kroki/obrót.
    Z tyłu na wale jest coś co wydaje mi się jest resolwerem.
    Silnik jest na magnesach stałych, ma podobno 500W, jest na 12V i oryginalny sterownik podobno ma na zasilaniu bezpiecznik 60A.

    Jeśli wymagane są takie parametry jak podajesz, to ten drajwer się nie nadaje.

  • #11 13 Mar 2014 20:16
    jacekele321
    Poziom 9  

    noel200 napisał:
    Silnik ma trzy wyprowadzenia i ręcznie w odpowiedniej kolejności i w odpowiednich kierunkach podając napięcie silnik robi 24 kroki/obrót.

    Nie zauważyłem że już go ręcznie kręciłeś-to co za problem to zautomatyzować?
    Potrzebujesz mieć funkcjonalność oryginalnego sterownika, czy do innych celów, bo od tego w sumie zależy sposób sterowania tym silnikiem?

    Garść IRFów (ja bym tam dał nawet po 2-3y na każdy switch w 3y fazowym mostku H), drivery do nich najlepiej z optoizolacją i kręcić by dało radę tym ograniczając prąd.
    Zawsze można próbować wkleić czujniki Halla do silnika jak ten mechanizm jest rozbieralny, albo możliwość dołożenia enkodera na zewnątrz silnika może jest ;)

    Tak czy inaczej podoba mi się to wspomaganie kierownicy z tym silnikiem, bo wygląda na to że byłby akurat do obracania paneli słonecznych w pionie-trzeba będzie się rozglądnąć po okolicy.

  • #12 13 Mar 2014 20:49
    noel200
    Poziom 25  

    Kiedyś naskrobałem nawet prosty schemat, ale nie ma sie kiedy za to zabrać:
    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)
    Drivery to TC427. Nie wiem czy się nadają do tego. Tak samo jak tranzystory. Te przynajmniej logicznym poziomem załączane.
    Chciałem silnik ten zastosować w samochodzie z manulaną skrzynią do wciskania sprzęgła (na wózku jestem) ale aktualnie jeżdżę automatem i czasu nie mam, poza tym ciężko prototyp byłoby odpalić, bo zasilacz mam 5A, a przy tym ledwo silnik ten rusza :P
    Rozebrać go można. halla pewnie byłoby gdzie wkleić, a z tyłu osi jest resolwer, więc można go wyrzucić i wstawić enkoder jak coś. I w sumie to dobry pomysł, bo resolwera prockiem jeszcze nie obsługiwałem.
    A nie chcesz kupić tego silnika?

  • #13 14 Mar 2014 06:59
    wdogli
    Poziom 18  

    Prosze o informacje jakiego rozmiaru sa oporki ?? Chodzi mi o ich wielkosc czy sa one 1206 czy 0805. Poza tym fajnie by bylo gdybys udostepnil jeszcze liste zastosowanych elementow z ilosciami sztuk. Na twojej stronie znalazlem liste elementow sterownika ale brak tam zlacz zworek i tego typu elementow. Pozdrawiam

  • #14 14 Mar 2014 08:16
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Zrobię to wieczorem. Przy okazji informuję, że na schematach są podane symbole tranzystorów w obudowie I-PAK (z długimi nóżkami), zamiast D-PAK. Stąd prawidłowo są to IRFR120 oraz IRFR9024. Schemat także wieczorem poprawię. Pomyłka wynika z faktu iż testy przeprowadzałem wcześniej na płytce stykowej.

  • #15 14 Mar 2014 13:27
    jacekele321
    Poziom 9  

    noel200 napisał:
    Chciałem silnik ten zastosować w samochodzie z manulaną skrzynią do wciskania sprzęgła

    No to chyba trzeba by to porządnie zrobić jak to do samochodu i awaryjny sposób mieć na wypadek potrzeby puszczenia sprzęgła, żeby przypadkiem nie utknąć na przejeździe kolejowym z wcisniętym sprzęgłem ;)
    Tak się zastanawiam jak patrze na ten mechanizm, czy jest możliwość mechanicznego przekrecenia tej ośki za przekładnią, bez zasilania silnika?
    Na tym schemacie z tymi TC427 i wszystkimi jednakowymi mosfetami n-channel to nie ma szans chyba działać 3y fazowy mostek H, bo przy wszystkich takich samych mosfetach potrzeba tzw. "high and low side driver". Gdyby tam były u góry p-channel mosfety to by dało radę (pomijam ich parametry i to że są bramki zasilane z 5V a nie 12V), ale chyba nie pakowałbym się w coś takiego i dał wszystkie n-channel, tyle że zastosował np. taki driver IR2110:
    http://www.digikey.com/product-search/en?x=0&y=0〈=en&site=us&KeyWords=ir2110
    który wygląda tak w środku:
    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)
    Jego cena nawet w TME jest całkiem przyzwoita, więc może nie ma co kombinować z IRLXXX... bo mamy źródło zasilania 12V.
    Jak widać, ma osobne załącznie górnych i dolnych mosfetów oraz wyzwalacze Shmitta na wejściu z dociagnięciem do masy, więc np. podczas restetu mikroprocesora driver ten trzyma mosfety wyłączone, a ten wyzwalacz Shmitta myślę, że można by wykorzystać do podpięcia tam może jakiś przyzwoitych optoizolatorów i dorobić optoizolację i oddzielić elektronikę sterowania silnikiem od mosfetów i ich driverów.
    Gdyby zastosować jakieś krańcówki, to może nawet ograniczając prąd na jakimś czujniku prądu bezdotykowym na halotronie, dałoby radę coś ala krokowo kręcić tym silnikiem, w ogóle nie przejmując się położeniem wirnika, zakładając, że ten silnik daje radę i wciska to sprzęgło, bo obciążenie jest praktycznie znane i stałe i praktycznie tylko kwestia dobrania prądu, który da radę kręcić tym silnikiem do wcisnięcia sprzęgła i przytrzymania, jednocześnie nie przegrzewając go.
    Koniecznie chyba trzeba by zrobić automatyczne odbijanie sprzęgła na sprężynie, żeby rozłączenie obwodu zasilania silnika przekaźnikiem, czy wyłącznikiem bezpieczeństwa automatycznie puszczało sprzęgło.

    Jak się nie da przekręcić tej ośki wyjściowej z wyłączonym zasilaniem bez sterowania za pomocą sprężyny w sprzęgle to chyba nie za bardzo się ten silnik nada do takiej zabawy, tak myślę.
    Trzebaby mieć to w ręce i próbować pokręcić tym.
    Jak coś to w innym wątku rzuć temat-pewnie na pewno ktoś jeszcze coś wymyśli i podpowie, żeby nie robić tutaj zbyt dużego odstępstwa od tego tematu, chociaż w sumie no związany ze sterowaniem silnika, ale tutaj chyba spokojnie nieco nietypowo można ten problem rozwiązać ze względu na charakter obciążenia - potrzeba wciśnięcia sprzęgła ;)

  • #17 14 Mar 2014 16:35
    jacekele321
    Poziom 9  

    Wygląda na to że tutaj z 2óch baterii 2a silniki są sterowane, czy mi się wydaje, czyli wprzypadku jednego silnika trzeba gumówką przeciąć ten układ na pół? ;)
    Po 2a mosfety na 1 przełącznik w 3y fazowym mostku, czyli 12 na jeden silnik.

    A z optoizolacją może wejścia tego IR2110 jakoś załączałeś w tym sterowniku, bo zastanawiam się czym zastąpić TLP250, który po prostu załączam z mikrokontrolera, przy czym potrzebuję ich wtedy 6 i każda bramka jest zasilana z małej przetwornicy z galwaniczną izolacją, dzięki czemu nie ma problemu z zasileniem górnych i dolnych mosfetów niezależnie i doprowadzenie sterowania z mikrokontolera.
    Zastanawiam się jaki optoizolator byłby na tyle szybki, żeby go wstawić na wejścia IR2110 za pinami mikrokontrolera i mieć elektronikę zasilaną z innego akumulatora, bo jak mam halotrony w silniku BLDC i pomiar prądu pobieranego z baterii bezdotykowo na analogowym czujniku Halla, to mogę całkowicie odizolować sterowanie od driverów i układów wykonawczych mosfetów?
    Chyba gdzieś widziałem na jakimś schemacie taki optoizolator ze Shmittem na wyjściu nawet...było to w falowniku 230VAC zrobione.

  • #18 14 Mar 2014 21:15
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    wdogli napisał:
    Prosze o informacje jakiego rozmiaru sa oporki ?? Chodzi mi o ich wielkosc czy sa one 1206 czy 0805. Poza tym fajnie by bylo gdybys udostepnil jeszcze liste zastosowanych elementow z ilosciami sztuk. Na twojej stronie znalazlem liste elementow sterownika ale brak tam zlacz zworek i tego typu elementow. Pozdrawiam

    W pierwszym poście dodałem załącznik z wygenerowaną listą elementów.
    Do tej listy musisz doliczyć 3 zworki na goldpiny i złącza do przewodów silnika jak na zdjęciach chyba, że nie będziesz montował goldpinów wtedy przewody lutujesz w miejscu goldpinów łącząc odpowiednio pola lutownicze, tak jak zworka.

    jacekele321 napisał:
    ... żeby nie robić tutaj zbyt dużego odstępstwa od tego tematu, chociaż w sumie no związany ze sterowaniem silnika, ...

    Nie ma problemu - temat powiązany i z chęcią czytam Waszą dyskusję. :)

  • #19 14 Mar 2014 21:45
    jacekele321
    Poziom 9  

    No właśnie znalazłem myślę sensowny optoizolator do zabezpieczenia wyjść mikrokontrolera i połaczenia z driverem IR2110 6N137 high-speed 10Mbit/s logic gate optocoupler .
    Zresztą przyda się też w interfejsie I2C, który zrobiłem do komnikacji z PC'ta z urządzeniami I2C przez port szeregowy i trochu brakowało prędkości na zwykłym optoizolatorze PC817 ;)
    Niektórzy też chyba te z serii H11L? używają, ale ten 6N137 ma niby 10x większą prędkość i cena nie jakaś zaporowa nawet na TME, więc pozostaje zobaczyć jak w praktyce taka kombinacja 6N137 i IR2110 się będzie spisywać w sterowniku silnika BLDC i prostym falowniku do silnika AC :idea:

  • #20 14 Mar 2014 22:03
    Karol966
    Poziom 30  

    jacekele321 napisał:
    6N137
    to popularny optoizolator 'cyfrowy' tzn właśnie o zdolności do przenoszenia szybkozmiennych sygnałów (w przeciwieństwie np do PC817).

    Przy okazji, zastanawiam się nad sensem stosowania optoizolacji np w pojazdach mobilnych (chociażby rowerach) skoro całość zasilana jest i tak z tego samego źródła i de facto i tak jest wspólna masa. No chyba, że zasilanie silników to np 3 akumulatory w szeregu a zasilanie sterownika brane jest ze środkowego akumulatora (wówczas są różne poziomy masy).

  • #21 15 Mar 2014 09:11
    jacekele321
    Poziom 9  

    Karol966 napisał:

    Przy okazji, zastanawiam się nad sensem stosowania optoizolacji np w pojazdach mobilnych (chociażby rowerach)

    No czasami pojazdy elektryczne (rower to nie jest) napędza silnik 3y fazowy AC z falownika i napięcia są ponad 100V ;)
    Poza tym kontrola parametrów pracy ich sterowników jest za pomocą dotykowego tabletu z Androidem, no i to musi być galwanicznie izolowane, tym bardziej że do ustalenia kąta pochylenia pojazdu używany jest czujnik przyspieszenia i żyroskop na I2C, dlatego nie ma sensu ryzykować uszkodzenia elektroniki i zakłócania przez obwody zasilania samych silników, a niewielki akumulator wystarczy na długo do samej elektroniki, więc ma to sens i galwaniczna izolacja jest od silników i ukladu sterowanaia i pomiędzy kilkoma podsystemami w celu ograniczenia ewentualnej awarii tylko w poszczególnych podsystemach i ewentualna wymiana tylko tych elementów.
    To ma być niezawodne, bo nikt nie będzie pchał takiego bolidu :D

  • #22 18 Mar 2014 09:56
    mirek_zaf
    Poziom 15  

    Ktoś się orientuje gdzie można dostać ten HIP4086 - 80V, 500mA, 3-Phase MOSFET Driver - Intersil driver?

    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)

    Znalazłem na DigiKey, ale może gdzieś w kraju jest do zdobycia?

    Update: Wygląda na to że wystarczy coś podobnego do mostka H, bo jakoś kiepsko szukanie idzie, a poza tym ma niezbyt duże prądowe możliwości ten powyżej, tylko czy aby brak ograniczenia prądu na tych diodach od bramek mosfetów nie jest błędem (mają się szybciej rozłądowywać bramki), no i czy w takiej połączonej konfiguracji pełnego mostka H z Hin1 <-> Lin2, Lin1 <-> Hin2 nie będzie problemu z tymi kondensatorami bootstrap podczas rozruchu, bo normalnie poprzez dolne tranzystory one się ładują?
    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)
    Rozumiem, że trzeba by podczas startu po prostu SD aktywować w IR2110 i sekwencjami impulsów na Lin1 i Lin2 naładować te bootstrapy, żeby były gotowe na załączenie większych prądów po stronie high-side?
    Czyli te SD po prostu pod osobny pin powininem sobie podpiąć chyba.
    Tak czy inaczej wychodzi na to że wystarcząją mi wtedy 3y piny do sterowania 2fazowym mostkiem H i nawet w ATTiny85 zostają jeszcze 2a na pomiar napięcia zasilania baterii i prądu pobieranego na 2óch ADC po lewej stronie ;)
    Przy mniejszych wymaganiach prądowych zastanawiałbym się nad IR2104 w przypadku 2fazowego mostka H, no bo przy 3y fazowym to wiadomo nie da rady bez kombinacji z /SD w IR2104 i IR2110 wygląda sensownie ze względu na spore możliwości prądowe :arrow:

  • #23 21 Mar 2014 09:39
    KJ
    Poziom 31  

    Jeżeli z czymkolwiek jest problem w przypadku IR2110 to właśnie z bootstrapem, ale zawsze można wywalić cały układ bootstrapu a zamiast niego zastosować izolowaną przetwornice DC-DC podłączona wyjściem pomiędzy VS i VB a zasilaną z 12V i mieć święty spokój. Niestety trochę to podroży sterownik.

  • #24 21 Mar 2014 19:36
    mirek_zaf
    Poziom 15  

    KJ napisał:
    ...zawsze można wywalić cały układ bootstrapu a zamiast niego zastosować izolowaną przetwornice DC-DC podłączona wyjściem pomiędzy VS i VB a zasilaną z 12V ...

    A jakieś sprawdzone popularne izolowane przetwornice DC-DC możesz polecić?

    Bo w sumie to chyba skłonny jestem zrobić do tego dedykowany układ z pełnym mostkiem H na IR2110, który zasili pierwotne uzwojenie własnej przetwornicy i na wtórnym zrobić sobie kilka odczepów do zasilania górnych mosfetów w IR2110 tak jak proponujesz.
    Tym sposobem właśnie z 12V miałbym kilka galwanicznie izolowanych odczepów do zasilania VS-VB, a w sumie i tak taki mostek H w kilku projektach by mi się przydał, więc chyba po prostu kilka takich płytek w jakiejś fabryce sobie zrobię.
    Nie jestem ograniczony specjalnie rozmiarem tych PCB-spokojnie na 5cmx5cm taki driver H z mikroprocesorem powinno dać radę zrobić na niewielki amperaż z zapasem do innych projektów.
    Samolotem to nie steruje-nie ma tutaj jakiś wielkich niebezpieczeństw pod względem niezawodnośći, bo co najwyżej jak coś pójdzie nie tak, to zaparkuje się na poboczu pojazd EV, a jak zmniejszy się ruch na drodze, powoli dojedzie backupowym napędem łańcuchowym jak zawiedzie elektronika całkowicie ;)

  • #25 21 Mar 2014 21:40
    KJ
    Poziom 31  

    Ja stosuję co mi wpadnie w ręce jeśli chodzi o przetwornice DC/DC byle miało zabezpieczenie zwarciowe wyjścia. Oczywiście do zasilenia pełnego mostka potrzeba takie dwie. Jeśli chciałbyś mieć pełną separację mostka od reszty układu to sprawa się komplikuje. Potrzeba trzy przetwornice + zasilanie strony sterującej łącznie 4 całkowicie odizolowane od siebie napięcia + drivery z optoizolacją np VO3120 można sobie wtedy pozwolić na sterowanie bramek napięciami +15/-8V albo +/-15V.

  • #26 22 Mar 2014 20:58
    mirek_zaf
    Poziom 15  

    KJ napisał:
    + drivery z optoizolacją np VO3120 można sobie wtedy pozwolić na sterowanie bramek napięciami +15/-8V albo +/-15V.

    Ten VO3120 wygląda przyzwoicie i cenowo porównywalnie chyba z TLP250, przy czym VO3120 ma 2.5A, tylko jakoś np. w TME coś go nie widzę-trzeba będzie pokombinować, ale w DigiKey oczywiście do dostania ;)
    Zastanawia mnie tylko to +/-15, bo w specyfikacji jest 0V>Vcc-Vee<32V
    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)
    No ale by wychodziło na to, że w takim razie spokojnie Vee ewentualnie -15V można by sobie zrobić w razie potrzeby.

    Interesują mnie głównie rozwiązania z galwaniczną izolacją mikrokontrolera i sterowania od 2-3 fazowych mostków H, bo w kilku projektach mam do czynienia z napięciami >120V i panel sterujący jak najlepiej odseparowany musi być od tych napięć.
    Elektronika interface użytkownika zasilana z osobnej baterii 12V doładowywanej w czasie jazdy.

    Przetwornicę do zasilania bramek VO3120, czy ewentualnie TLP250 z dodatkowymi tranzystorami do zwiększenia prądu wyjściowego, w sposób podobny do tego z tego wątku, na małych mosfetach P-channel u góry i N-channel na dole ostatecznie też można zrobić i to załatwi problem zasilania bramek, bo tutaj nie potrzebuję jakiejś niebotycznej sprawności takiej przetwornicy, bo i tak więcej można zyskać jak się sprytnie zrobi odzysk energii hamowania, bo bardzo dużo można stracić też n akiepskiej aerodynamice pojazdu EV, więc nie ma się co za bardzo rozczulać nad sprawnościami układów sterowania, byle nie grzało się to za bardzo i było jak najbardziej niezawodne :D

    Dzięki za wskazówki co do kolejnego drivera z optoizolacją. Teraz już spokojnie coś sensownego się wykombinuje.
    Nie sądzę żebym potrzebował więcej jak 1kW z jednego sterownika wyciągać-przy większych napięciach i 3ech fazach to nieduże prądy :arrow:

  • #27 22 Mar 2014 21:41
    KJ
    Poziom 31  

    Jeżeli chcesz kluczować 1kW to moim zdaniem żadne dodatkowe tranzystorki do VO nie są potrzebne. Rozwiązanie z tranzystorkami ja planuję zastosować do sterowania 100A igbtkami przy częstotliwości 320kHz ;) Ten VO to odpowiednik HCPL3120 produkowany przez Vishay. W załączniku mój stopień wyjściowy. Pracuje w zasilaczu impulsowym 230AC-> 0-40V/0-60A DC. Żadnych problemów z nim nie miałem. Zastosowałem przetwornice DC/DC 5V->+/-12V (na schemacie są 15V) bo takie akurat miałem ale proponuję zastosować z większym napięciem wejściowym bo mój driver dość mocno obciąża linię 5V.

  • #28 23 Mar 2014 16:44
    mirek_zaf
    Poziom 15  

    KJ napisał:
    Jeżeli chcesz kluczować 1kW to moim zdaniem żadne dodatkowe tranzystorki do VO nie są potrzebne.

    Tranzystory miałem ewentualnie do tego TLP250 dawać, ale faktycznie te HCPL3120 są do dostania w TME, więc w razie czego nie ma co kombinować i driver na 2.5A się weźmie gotowy.

    Tyle, że jak bym miał galwaniczną izolację i osobne zasilanie bramek mosfetów w 2-3 fazowym mostku H, to nad taką kombinacją się jeszcze zastanawiam: szybki optoizolator ze Shmittem 6N137+podwójny driver 1.5A TC327 na jeden przełącznik.
    Drajwer, driver silników BLDC i DC (wersja edukacyjna do testów oprogramowania)
    Przy czym jedno mnie interesuje w TC427, czy gdyby równolegle dać InA połączyć razem z InB do wyjścia 6N137, a wyjścia TC427 już na 2a mosfety, albo też równolegle OutA z OutB spiąć razem i nawet na 3y mosfety, to wtedy 3A bym uzyskał z tych 2óch kanałów TC427?
    Chyba nie ma przeciwskazań żeby tak to połaczyć?
    Bo wtedy cenowo to przyzwoicie wygląda (ok. 2$ na 1en przełącznik w mostku za sam optoizolator+driver z 2ma kanałami), a chyba niekoniecznie potrzebuję nawet ujemnych napięć do szybszego rozładowywania bramki, jak tam nie będzie setek A przełączanych z dużymi częstotliwościami i całkiem sporą wydolność prądową ten driver będzie miał.
    W razei czego jak będzie kiepsko to się wstawi te dedykowane drivery ????3120.
    Akurat do jednego projektu 6N137 i TC427 mi już spasowały, więc chyba po prostu zamówię tego więcej i się zobaczy jak to się będzie spisywać.

    Przetwornicę do zasilania bramek z optoizolacją na mikrokontrolerze DIP8 sobie już opracowałem-kilka linijek kodu wymusi odpowiednią częstotliwość-4y piny do tego potrzebuję w sumie tylko i 5y na ADC pomiar napięcia na dodatkowym uzwojeniu (czyli ATTiny??), żeby wykrywać jakieś ewentualne problemy powinno załatwić kilka ciekawych tematów niebawem ;)

  • #29 23 Mar 2014 17:29
    KJ
    Poziom 31  

    Nie wiem czy jest sens budować przetwornice w oparciu o mikroprocesor jeśli w koło jest pełno dedykowanych sterowników przetwornic. Ot chociażby TL494 czy układy z rodziny SG albo topswitche od Power Integrations.

  • #30 23 Mar 2014 19:35
    mirek_zaf
    Poziom 15  

    Tak naprawdę to wystarczy włożyć tam ATTiny13 i to bardziej driver pełnego mostka H jest niż typowa przetwornica, z zabezpieczeniem - pomiarem napięcia zasilającego i wyłączeniu jeśli napięcie na baterii zasilającej 12V spadnie w okolice 10.5V, czyli w momencie całkowitego rozładowania baterii.
    Do sterowania małymi silnikami DC w innym, projekcie też będzie wykorzystane, wystarczy tylko inny program wpakować, a płytka z fabryki taka sama.
    i tak tam pełno jest mikroprocesorów-jeden więcej w cenie ok. 1$ w DIP8 czasami może się przydać jak trzeba będzie jakąś "sztuczną inteligencję" dołożyć albo zabezpieczenie, żeby np. ktoś kto wejdzie w posiadanie tych wynalazków w sposób bezprawny, nie pojechał za daleko aż wyczerpią się baterie, tylko skończył przejażdzkę dużo wcześniej na parkingu :D