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

Zasilanie - Spadek napięcia a kontrola silników DC

mondo90 01 Maj 2015 16:38 1647 14
  • #1 01 Maj 2015 16:38
    mondo90
    Poziom 13  

    Witam,

    mam dość poważny problem z zasilaniem równolegle części logicznej jak i silników DC z jednego zasilacza sieciowego lub baterii. Dokładniej mówiąc układ składa się z 4 silników (http://botland.com.pl/silniki-dc-z-przekladnia-dagu/2166-silnik-dc-dagu-dg02s-2m-481-3v-katowy-z-podwojnym-walem-2-szt.html), uC (Atmega8A) oraz sterownika silników (mostek H *L293D*).

    Schemat układu:
    Zasilanie - Spadek napięcia a kontrola silników DC

    Dane:
    Zasilacz: 5 voltów na wyjściu; prąd do 3.1 A
    Stabilizator napięcia części logicznej: LF33CV - 3.3V/1A
    Napięcie pracy silników: 3V
    Prąd silnika: 120-170 mA
    Doświadczalny prąd podczas zatrzymania wału silnika: (stall current) ok. 0.4 A

    Problem polega na tym, że 3V, które zasilają część logiczną trzymają swoją wartość dopóki silniki nie zaczną pracować. W przypadku pracy silników bez obciążenia napięcie nie zmienia i wszytko jest w porządku. Jednak w przypadku obciążenia silników napięcie spada do 2.7 a w przypadku całkowitego zablokowania silników do 2.5 V. Dodatkowo wyraźnie widać, że jeśli włączę tylko twa silniki to obracają się one szybciej niż w przypadku wpięcia wszystkich czterech. Skąd takie spadki napięć ? Zasilacz ma możliwość zasilania do 3.1 A, mój pomiar miernikiem pokazuje, że podczas pracy silników układ pobiera prąd równy 0.5 A a w przypadku zablokowania wszystkich silników do 0.8 A, a więc o wile wiele mniej niż 3.1 A które może dostarczyć zasilacz ! Taka sama sytuacja kiedy zamiast mostka H uruchomię silnika na zwykłych tranzystorach lub innym sterowniku silników np. "Rover 5". Jeśli chodzi o ustawiania PWM to wszytko jest ok tryb "Phase and frequency correct", 500 Hz.

    Jak to możliwe, że są takie spadki napięcia, i jak sobie z tym poradzić ?

    PS: Dodam tylko iż cały układ jest zmontowany na płytce stykowej.

    Z góry dzięki za pomoc.

    0 14
  • Pomocny post
    #2 01 Maj 2015 20:07
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Jak to możliwe, że są takie spadki napięcia, i jak sobie z tym poradzić ?
    Nie mamy jasnej sytuacji, nie zmierzyłaś czy napiecie 5V z którego zasilasz silniki trzyma stabilną wartość czy taż spada.

    Jeśli tak to wiadomo co jest przyczyną, jeśli nie to możliwą przyczyna są zakłócenia z silników

    Stabilizator LF33CV to jest LDO użycie kondensatorów ceramicznych 100nF w ukłądzie wyjściowym jest błędem, może spowodować wzbudzenie stabilizatora, ale kondensatory blisko przy procesorze są niezbedne, co zrobić? przy stabilizatorze dać tylko elektrolityczny i zasilanie do dalszych układów połączyć przez rezystor 0,1Ω-1Ω - (0,1Ω to minimalna dopuszczalna ESR kondensatorów na wyjściu LF33CV) Na wejściu LF33CV kondensator ceramiczny powinien być blisko, do tego elektrolityczny 100uF

    Może mieć znaczenie sposób prowadzenia masy, postaraj się żeby prowadzić ją z jednego punktu, tak żeby prąd silników nie płynął w okolicy stabilizatora LF33CV

    Cytat:

    PS: Dodam tylko iż cały układ jest zmontowany na płytce stykowej.
    Więc szanse na to że układ nie bedzie działał znacząco wzrastają.

    1
  • #3 01 Maj 2015 20:49
    mondo90
    Poziom 13  

    jarek_lnx napisał:
    Jeśli tak to wiadomo co jest przyczyną, jeśli nie to możliwą przyczyna są zakłócenia z silników

    Na zasilaniu, tam gdzie jest 5V po dołączeniu 4 silników, które pracują bez obciążenia napięcie również spada, z 5 do 3,68 V. Dodam tylko, że te 5V jest bezpośrednio z zasilacza.

    jarek_lnx napisał:
    Może mieć znaczenie sposób prowadzenia masy, postaraj się żeby prowadzić ją z jednego punktu, tak żeby prąd silników nie płynął w okolicy stabilizatora LF33CV

    Pytanie tylko, co to znaczy w okolicy stabilizatora? Gałąź z stabilizatora jest przed silnikami, ale siłą rzeczy musi być wpięta równolegle z silnikami, no bo jest jeden zasilacz.

    Dodatkowe pytanie, jak najłatwiej sprawdzić, czy zasilacz po prostu "daje rade", tzn chciałbym sprawdzić, czy będzie w stanie zasilić inny element prądem powiedzmy 1.5-2A bez spadku napięcia.

    Dzięki za pomoc.

    0
  • Pomocny post
    #4 01 Maj 2015 20:51
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Należy sprawdzić, czy zasilacz reaguje prawidłowo utrzymując stabilne 5V bowiem:

    1. w Twoim przypadku LV33CV musi mieć napięcie wejściowe nie niższe niż 3,3V+0,35V = 3,65V

    2. L293D ma ograniczenie minimalnego napięcia na Vcc1 ≧ 4,5V.

    Jeśli więc zasilacz nie trzyma napięcia 5V, to wszystko się sypie.

    Rozumiem, że brak podłączenia AVcc do 3,3V jest błędem na schemacie i faktycznie jest podłączony.

    Niepotrzebnie powielasz temat - podaję link dla podpowiadających: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3023149.html

    EDIT:
    Skoro płytka stykowa, to jeszcze mogą być istotne problemy dot. przewodów i złączy w płytce. Można to rozwiązać powielając przewody w szczególności te doprowadzające zasilanie z zasilacza.

    1
  • #5 01 Maj 2015 21:00
    andrzej55
    Poziom 35  

    Może zasilasz to przez jakieś cieniutkie chińskie kabelki na których pod obciążeniem powstają takie spadki.

    0
  • #6 01 Maj 2015 21:20
    mondo90
    Poziom 13  

    dondu napisał:
    1. w Twoim przypadku LV33CV musi bowiem mieć napięcie wejściowe nie niższe niż 3,3V+3,35V = 3,65V


    Rozumiem, że miało być 3,3V+0,35V = 3,65V ? ;)
    Jak widać z schematu ten stabilizator jest zasilany 5V. Więc chyba ok prawda ?

    dondu napisał:
    Jeśli więc zasilacz nie trzyma napięcia 5V, to wszystko się sypie.


    W tym właśnie rzecz. Pytanie tylko dlaczego nie trzyma ? Wygląda to tak jak gdyby nie był w stanie zapewnić wystarczającego prądu podczas kiedy sprawdzam miernikiem i w momencie, gdy wszytkie silniki chodzą bez obciążenia amperomierz pokazuje 0.5 A podczas kiedy mozliwość zasilacza to 3.1 A . Co więc jest nie tak ;(
    dondu napisał:
    Rozumiem, że brak podłączenia AVcc do 3,3V jest błędem na schemacie i faktycznie jest podłączony.

    Tak, jest to błąd w schemacie. Nawet gdyby tak było to nie spowodowało by to problemów o których mowa w tym temacie ;)
    dondu napisał:
    Niepotrzebnie powielasz temat - podaje link dla podpowiadających: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3023149.html

    Tak ale tamten temat dotyczył bardziej problemu od strony programowej i generalnie "uC related problems", o czym świadczy dział oraz fakt iż dalsza dyskusja na temat nei związany z uC zgasła, a problem niestety został ;)
    dondu napisał:

    Skoro płytka stykowa, to jeszcze mogą być istotne problemy dot. przewodów i złączy w płytce. Można to rozwiązać powielając przewody w szczególności te doprowadzające zasilanie z zasilacza.

    andrzej55 napisał:

    Może zasilasz to przez jakieś cieniutkie chińskie kabelki na których pod obciążeniem powstają takie spadki.

    Z gniazda USB , do którego podłączony jest zasilacz do płytki stykowej podłączyłem to za pomocą zwykłych przewodów do płytki stykowej zakończonych krokodylami. Dokładnie takimi -> http://botland.com.pl/zlacza-krokodylkowe/1245-przewody-wtyk-meski-krokodyl-10szt.html

    Poniżej fotka rzeczywistego układu:
    Zasilanie - Spadek napięcia a kontrola silników DC

    Jak widać jest tam także wpięty przełącznik + równolegle dioda sygnalizująca. Nie chce mi się wierzyć, żeby te elementy nie dawały razy z prądem ok. 1A

    Dzięki.

    0
  • Pomocny post
    #7 01 Maj 2015 21:26
    andrzej55
    Poziom 35  

    Zasilane układu jak dobrze widzę dajesz przez kabel USB. Niestety to zły pomysł i mogą w nim powstawać b. duże spadki napięcia - przekonałem się podczas zabawy z Raspbbery i Arduino. Zawsze można przemierzyć kabel omomierzem -wyniki mogą zaskoczyć.

    1
  • #8 01 Maj 2015 21:29
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    mondo90 napisał:
    Rozumiem, że miało być 3,3V+0,35V = 3,65V ? ;)

    0,35V dobry wniosek - zdążyłem poprawić, gdy pisałeś post :)

    mondo90 napisał:
    Nie chce mi się wierzyć, żeby te elementy nie dawały razy z prądem ok. 1A

    W elektronice nie możemy wierzyć, tylko mierzyć :) Dokonaj więc pomiarów na pinach VCC1 i VCC2 oraz na pinie wejściowym LF33CV i sprawdź, czy napięcie spada poniżej wymaganych opisanych przeze mnie w poprzednim poście.

    0
  • #9 01 Maj 2015 21:48
    mondo90
    Poziom 13  

    andrzej55 napisał:
    Zasilane układu jak dobrze widzę dajesz przez kabel USB. Niestety to zły pomysł i mogą w nim powstawać b. duże spadki napięcia - przekonałem się podczas zabawy z Raspbbery i Arduino. Zawsze można przemierzyć kabel omomierzem -wyniki mogą zaskoczyć.

    Rzeczywiście zastąpienie kabla USB i podłączenie krokodyli bezpośrednio do wtyku USB włożonego w zasilacz znacząco poprawiło sytuację na zasilaniu logiki (3.3V) ! Teraz gdy zablokuję ręką dwa silniki nie ma zmian napięcie i pozostaje ono stałe 3.2/3.1 V. Gdy zablokuję wszystkie cztery to spada do 2.7 ale powoli rośnie (jak powinno) z powrotem do 3. Na zasilaniu silników (5V) jednak dalej jest spadek i gdy wszytkie one pracują (bez obciążenia) to napięcie wynosi 4.3V, a z obciążeniem spada nawet poniżej 3 gdy zablokuję na chwilę wszystkie. Da się coś jeszcze poprawić ?
    dondu napisał:
    ...Dokonaj więc pomiarów na pinach VCC1 i VCC2 oraz na pinie wejściowym LF33CV i sprawdź...


    Tak jak mówię jest już lepiej po wypięciu kabla USB, nie mniej jednak zablokowanie 4 silników wpływa jeszcze znacząco na zasilanie logiki. Można jeszcze coś poprawić ?

    0
  • #10 01 Maj 2015 21:53
    dondu
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Twoim problemem jest źródło zasilania i jego doprowadzenie do układów scalonych. Ten problem musisz rozwiązać np. w sposób. który Ci podałem - podwojenie przewodów lub w dowolny inny.

    Dopiero wtedy Twój układ prawidłowo zacznie działać pod warunkiem, że zasilacz jest taki jak pisałeś i że działa prawidłowo.

    0
  • #11 01 Maj 2015 22:29
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    LF33CV http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000546.pdf to jest stabilizator ok. 0,5A, ma ograniczenie prądu (a więc i napięcia wyjściowego) na wartości 1A - i to jest zbyt mało.
    Potrzebuje on na wejściu więcej niż 3,65V - ok. 4V-4,3V (przy I=0,7A) - jeśli 5V byłoby stabilne, napięcie byłoby OK, ale prądowo jest tu zbyt słaby.

    Rozumiem że napięcie 5V jest z zasilacza stabilizowanego - czy na pewno ma on taką wydajność 3,1A?
    Na 5V i 3,3V powinny być baterie kondensatorów - po kilka tys mikroF.

    0
  • #12 01 Maj 2015 22:56
    mondo90
    Poziom 13  

    trymer01 napisał:
    LF33CV http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000546.pdf to jest stabilizator ok. 0,5A, ma ograniczenie prądu (a więc i napięcia wyjściowego) na wartości 1A - i to jest zbyt mało.

    Zgadza się tyle tylko, że ja z tego stabilizatora pobieram góra 0.2 A. Spadki napięcia o których pisze dotyczą głównie tych 5V zasilania, które jak spadną to w konsekwencji obniżą również napięcie wejściowe stabilizatora. Jest duża poprawa po zastąpieniu kabla usb, na co zwrócił uwagę andrzej55 . I teraz widzę że układ jest zdolny pobrać do 2A prądu przy zablokowaniu wszystkich 4 silników. Pytanie jaki jest kolejny "słaby element" który powoduje spadki napięcia.

    PS: Teoretycznie blokując te silniki (sztucznie np. ręką) dążą one do tego by się ruszyć (w ogromnym skrócie, nie wchodząc w siły wewnątrz silnika magnes-cewka) i będą pobierać max prąd jaki się da. Czy mam rację ? Czy takie coś może spowodować ich uszkodzenie ?

    0
  • #13 01 Maj 2015 23:30
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    mondo90 napisał:
    Zgadza się tyle tylko, że ja z tego stabilizatora pobieram góra 0.2 A.

    ??
    Przecież zasilasz zeń silniki:
    mondo90 napisał:
    Napięcie pracy silników: 3V

    Chyba się nie dogadamy.
    Silnik przy starcie (obciążony) potrafi pobrać nawet 10x większy prąd od nominalnego (to będzie impuls, ale bardzo szkodliwy dla innych układów zasilanych z tego źródła - np. elektroniki), zatrzymany - podobny prąd ale ciągły co może mu zaszkodzić.
    trymer01 napisał:
    Rozumiem że napięcie 5V jest z zasilacza stabilizowanego - czy na pewno ma on taką wydajność 3,1A?
    - pytanie bez odpowiedzi?
    Dlaczego nie pomierzysz napięcia 5V pod obciążeniem?
    Inną sprawą jest zdolność odpowiedzi zasilacza 5V i stabilizatora3,3V na skok obciążenia (start silników - skokowy wzrost prądu). Może być kiepska - i stad moja uwaga o kondensatorach.
    Wpływ krótkich impulsów pobieranego dużego prądu (w postaci spadku napięcia) ma elektronikę można ograniczyć albo rozdzieleniem zasilania (dwa osobne stabilizatory 3,3V dla elektroniki i dla silników) albo zasilanie elektroniki z 3,3V przez diodę Schottky z kondensatorem dużej pojemności a silników wprost z 3,3V. Silniki nie wymagają stabilizacji napięcia i najlepiej byłoby zasilać je z 5V np. przez 2 diody które obniżą im napięcie do ok. 3,5V.

    0
  • #14 01 Maj 2015 23:59
    mondo90
    Poziom 13  

    trymer01 napisał:
    Przecież zasilasz zeń silniki:

    No właśnie nie. Jeśli spojrzysz na schemat, który załączyłem to zobaczysz iż etykieta 5V która znajduje się przy zasilaniu (na schemacie bateria ale w tej chwili u mnie jest to zasilacz sieciowy 5V) zasila silniki na mostku H oraz logikę tego mostka, a wyjście stabilizatora 3.3V zasila uC oraz sensory, oraz kierunek obrotów na mostku.
    trymer01 napisał:
    Chyba się nie dogadamy.

    Mam nadzieje, że jednak się dogadamy ;)
    trymer01 napisał:
    Rozumiem że napięcie 5V jest z zasilacza stabilizowanego - czy na pewno ma on taką wydajność 3,1A?

    No tak podaje sprzedawca oraz opakowanie tego zasilacza. Prawdopodobieństwo, że jest inaczej jest raczej małe. Dodam tylko iż zasilacz jest nowy.
    trymer01 napisał:
    Dlaczego nie pomierzysz napięcia 5V pod obciążeniem?

    Zrobiłem to, i nawet pisałem o tym wyżej, wynosi ono w przypadku 4 pracujących bez obciążenia silników 4.4 V a z obciążeniem potrafi spaść do 3V.
    trymer01 napisał:
    Inną sprawą jest zdolność odpowiedzi zasilacza 5V i stabilizatora3,3V na skok obciążenia (start silników - skokowy wzrost prądu). Może być kiepska - i stad moja uwaga o kondensatorach.

    Dobra uwaga dzięki. Kondensatory na pewno "wygładzą" nagłe spadki stąd dałem dośc duży elektrolit 470 uF. Nie mniej jednak tego głównego spadku napięcia do 4.4 V kondensatorami nie rozwiąże.
    trymer01 napisał:
    Silniki nie wymagają stabilizacji napięcia i najlepiej byłoby zasilać je z 5V np. przez 2 diody które obniżą im napięcie do ok. 3,5V.

    Hmm, jakie diody masz na myśli Schottky czy zwykłe prostownicze ? Połączone szeregowo, hm nie bardzo widzę ideę. Do tego widzę, że silniki te muszą dostać jednak te 4V bo inaczej są problemy z rozruchem pod obciążeniem.

    0
  • #15 02 Maj 2015 09:17
    andrzej55
    Poziom 35  

    To użyj na próbę innego zasilacza np. jakiegoś starego od PC(przez bezpiecznik 4A). Bardzo szybko można zweryfikować stabilność napięcia obciążając go rezystorem 2,2Ω/10W co wymusi prąd 2,3A.
    Coś te Twoje silniki mało pobierają - w samochodzikach zdalnie sterowanych (zasilanych z 7,5V) zatrzymanie jednego silnika to pobór ok.2A.

    0