Jak zbudować wzmacniacz DC 0-10V na 0-30V, 3A?

Cześć wszystkim, jestem tu od niedawna po długiej przerwie.
Mam mały problem i pomyślałem, że pewnie doświadczonym z Was rozwiązanie zajmie 5 minut, a ja przy okazji się czegoś nauczę.

Potrzebuję prosty wzmacniacz, który dla napięć wejściowych 0-10v poda na wyjście napięcie 0-30v o wydajności prądowej ok. 3A. Napięcie zasilające to 30V.
Da się to zrobić jakimś jednym tranzystorem bipolarnym, czy lepiej MOSFETem, albo w inny prosty sposób?

Pozdrawiam

Łukasz

Zwykły wzmacniacz operacyjny o wzmocnieniu nap 3.
Trzeba zbudować wzm operacyjny i do niego stopień mocy.

Wzmacniacz operacyjny ogarnę, a jak zrobić stopień mocy ?

Cytat:

Wzmacniacz operacyjny ogarnę, a jak zrobić stopień mocy ?

To zależy, czy ma obsłużyć tylko prąd wypływający, czy wpływający też, czy musi być rail-to-ral output(jak wynika z opisu), czy ma mieć zabezpieczenie nadprądowe i czy musi dostarczyć 3A również przy napięciach bliskich zera (co oznacza moc strat 90W).

OK, to ja może napiszę do czego mi to potrzebne. Tak będzie prościej.
Mam silnik z dwoma uzwojeniami, z czujnikiem halla i sterowaniem za pomocą kluczujących tranzystorów MOSFET. Maksymalna wydajność silnika jest przy 30V pobierając ok 3 A. Wszystko wbudowane w silnik. Teraz chcę sterować płynnie obrotami silnika. Źródło sterowania to 0-10V napięcia stałego.
Tak na prawdę to bardziej zasilacz regulowany 0-30V sterowany napieciem 0-10V.

Pozdr

wagi napisał:

Mam silnik z dwoma uzwojeniami, z czujnikiem halla i sterowaniem za pomocą kluczujących tranzystorów MOSFET. Maksymalna wydajność silnika jest przy 30V pobierając ok 3 A. Wszystko wbudowane w silnik.

Czyli skoro silnik ma sterownik to Ty potrzebujesz tylko zadajnik 0-10V czyli potencjometr wystarczy.

Te tranzystory są kluczujące - czyli są albo włączone, albo wyłączone - a w stanie pośrednim będą się grzały, pewnie nie mocą 90W, a tylko 22.5W, ale i to będzie za dużo. Sterowanie PWM? Ale trzeba wiedzieć, jak to jest podłączone, czy napięcia generowane przez indukcyjności przy wyłączaniu czegoś nie uszkodzą, albo trzeba równolegle do silnika dać tłumik.

wagi napisał:

OK, to ja może napiszę do czego mi to potrzebne. Tak będzie prościej.
Mam silnik z dwoma uzwojeniami, z czujnikiem halla i sterowaniem za pomocą kluczujących tranzystorów MOSFET. Maksymalna wydajność silnika jest przy 30V pobierając ok 3 A. Wszystko wbudowane w silnik. Teraz chcę sterować płynnie obrotami silnika. Źródło sterowania to 0-10V napięcia stałego.
Tak na prawdę to bardziej zasilacz regulowany 0-30V sterowany napieciem 0-10V.

Pozdr

Zamieść może jakąś dokumentację tego silnika.
Z powyższego opisu wynika, że jego obroty niekoniecznie zmienia się za pomocą zmiany napięcia zasilającego.

@wagi Czyli silnik BLDC z wbudowanym driverem. Zatem potrzebujesz zasilacza o wydajności 4 A i napięciu 30 VDC, nawet niestabilizowanym, oraz jakimś zasilaczem regulowanym 0 -30VDC o nieznanej wydajności celem regulacji obrotów. Czy tak ?

Krzysztof Kamienski napisał:

@wagi Czyli silnik BLDC z wbudowanym driverem.

wagi napisał:

Mam silnik z dwoma uzwojeniami, z czujnikiem halla i sterowaniem za pomocą kluczujących tranzystorów MOSFET

Czy aby na pewno Krzysztof, skoro 2 uzwojenia?

Jeśli to BLDC z dwoma uzwojeniami, to steruje się nim tak, jak krokowym bipolarnym 2-fazowym. Pytanie, jaki on ma ten wbudowany "driver".

Czyli zwykły silnik krokowy, a nie BLDC. Nazywajmy rzeczy po imieniu
No chyba, że autor źle policzył ilość uzwojeń

Silnik krokowy to dość specyficzna konstrukcja - ma "magnetyczną przekładnię". Nie każdy silnik z dwoma uzwojeniami jest silnikiem krokowym, jakkolwiek określenie BLDC wypadałoby zarezerwować dla układu silnik+sterownik, który wymaga zasilania DC (bo sam silnik bez sterownika jest silnikiem synchronicznym AC).

Przecież wyrażnie jest napisane że silnik potrzebuje zasilacza mocy 30V 3A I 0-10v STEROWANIA.
Czyli sterownik , drivery i logika jest już w silniku.

Może po prostu autor poda typ silnika i zrobi jego wyraźne zdjęcie.

Nie wiem czy to BLDC, nie wiem czym różni się od zwykłego krokowego. Ma dwa uzwojenia i czujnik Halla. Ktoś zrobił już sterowane tranzystorami MOSFET. To silnik pompy wody. Sterownik to projekt autora nieznanego, ale powoduje, że silnik ładnie pracuje przy stałych (maksymalnych) obrotach. Zależy mi na regulowaniu obrotów (mocy silnika). Próbowałem podłączać pożyczony zasilacz PWM (kilka kHz), ale od 0 do 99% jest płynnie i w sumie byłoby ok, ale zwiększenie wypełnienia PWM do 100% powoduje znaczny skok mocy (ok 20%) i prąd z 2,3A do 2,8A i chciałbym tego uniknąć. Zaraz powiecie, żeby nie dochodzić do 100%, ale problem w tym, że automatykę mam na niskiej częstotliwości PWM (ok 200Hz) a przy tej częstotliwości to cuda się dzieją.
Schemat sterownika wygląda tak:

Gdy zamiast PWM podaję napięcie z zasilacza stabilizowanego, to od ok 7V do 30V pięknie działa.
Zastanawiam się, czy nie udałoby się zastosować jakiś np. LM338 i tak go sterowac 0-10V by podawał napięcie na wyjściu ok 0-30V. Jak zauważono, nie musi to być super stabilne napięcie.

Zdjęcia silnika :



Pozdrawiam

wagi napisał:

Nie wiem czy to BLDC, nie wiem czym różni się od zwykłego krokowego

Freddy napisał:

Może autor poda typ silnika i zrobi jego wyraźne zdjęcie.

Bez tych informacji nie da się udzielić dalszych wskazówek i informacji.
Może to być nawet silnik dwufazowy z kontrolą prędkości.

Jak już to zrób na SG3525 lub tl494 , ukłąd będzie przewidywalny i stabilny z death time w sterowaniu.

Zdjęcia silnika :



Pozdrawiam

Daj zdjęcie elektroniki.

Oto elektronika :

Tak, faktycznie to BLDC – dwufazowy z czujnikiem Halla.

Dobrze byłoby mieć dokumentację do tej elektroniki - czy ta elektronika daje jakąś możliwość płynnego sterowania obrotami silnika? Bo to ona decyduje o obrotach...

Niestety elektronika nie daje możliwości płynnego sterowania obrotami silnika (w tym sensie, że nie ma dedykowanego wejścia do tego celu). Schemat załączyłem wcześniej. Jedynie podając na cewki odpowiednie napięcie możliwa jest regulacja. Pierwotnie cewki były podłączone do zasilania przez układ zabezpieczający przed zwarciem. Jak zdobędę kompletny schemat to podłaczę, ale nie ma tam już nic więcej oprócz wspomnianego zabezpieczenia.

Dodano po 50 [minuty]:

Tak wygląda kompletny schemat zasilania tego silnika.

Jakieś dziwne jest podłączenie 7805 - brak połączenia końcówki GND, do OUT jest podłączony opornik do masy i kondensator do bramki IRFL024. Tylko dwie cewki pracujące jednokierunkowo? Taki układ ma "martwe punkty", z których silnik nie ruszy, i może marnie działać, jak mu zaczniesz zbytnio obniżać napięcie zasilania (zresztą wtedy i 7812 nie będzie działał - on potrzebuje z 15V).

Z podłączeniem stabilizatora to zapewne błąd w druku. Trudno mi dyskutować. Tak to jest teraz zrobione i całkiem dobrze działa. Z doświadczeń z zasilaczem warsztatowym zasilanie cewek odpowiednim napięciem od 7V do 30V daje pożądane rezultaty.
Ewentualnie chętnie dogadam się z kimś, kto by to ogarnął, żeby było prawidłowo i skutecznie.

Wydaje się, że możesz jakoś twórczo zmodyfikować aplikację z poniższego dokumentu:
http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/00002522A.pdf

Mam wrażenie, że to dość skomplikowane - coś jakby do zabicia muchy chcieć użyć działka z nowoczesnym celownikiem (np. laserowym). Niewiele sklepów w Polsce ma w swojej ofercie ten uC, który tam proponują, a nie udało mi się zauważyć opcji wyboru innego, łatwiej dostępnego uC. No i podłączenie go do tego sterownika wymaga translatora poziomów, pewnie potrzebny będzie układ do zaprogramowania tego uC... I na koniec, taki układ sterujący (albo jakiś inny - może da się prościej) trzeba by podłączyć wewnątrz tego sterownika, który jest w silniku.

Jeśli nie chcesz grzebać w samym silniku (co oznaczałoby ryzyko, że coś pomylisz i uszkodzisz układ), to wypada sterować napięciem zasilania, tylko jest kwestia, czy to pozwoli uzyskać potrzebny zakres regulacji, zwłaszcza dla niskich obrotów - przy zbyt niskim napięciu ten sterownik może zacząć wariować.

Przy sterowaniu napięciem dobrze byłoby wiedzieć, jaki będzie prąd przy niższych napięciach - jeśli cały czas 3A, to przy 7V na silniku w stabilizatorze liniowym z 30V wydzieli się 70W, a to wymaga sporego radiatora. Może przetwornica "buck" z regulowanym napięciem wyjściowym? Wtedy nie będzie tego problemu. Jakaś możliwa konstrukcja takiej przetwornicy: generator PWM sterowany napięciem 0-10V (np. dla 10V wypełnienie 100%, dla 0V 20%), sygnał z tego generatora steruje otwarciem klucza (tranzystor, raczej MOSFET) włączonego między zasilanie, a dławik (i to musi być dławik, który może działać z prądem ze 4A, i o indukcyjności dopasowanej do częstotliwości sygnału PWM), po drugiej stronie dławika silnik (a raczej jego wbudowany sterownik), między masą, a pierwszą stroną dławika dioda (normalnie spolaryzowana zaporowo); jeszcze przez kluczem kondensator do masy (i to musi być dość dobry kondensator, taki nadający się do przetwornic).

Ok, ten pomysł mi się najbardziej podoba. Czy dławik 600 mH, a pojemność 1200 uF to realne wartości przy 200Hz? Te 200 Hz wynikają z tego, że mam już taki gotowy sterowalny generator PWM silnoprądowy.
Obliczałem takim kalkulatorem : http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml

200Hz to zdecydowanie za mało - iloczyn indukcyjności dławika i częstotliwości powinien być ponad 100X większy. Zwykle stosuje się częstotliwości między 50kHz, a 500kHz.

OK, po prostu taki mam generator, ale jak nic z tego się nie da wykorzystać, będzie trzeba zrobić nowy zasilacz PWM.
Możesz podpowiedzieć jakiś układ niewymagający zbyt wielu kombinacji, który będzie miał możliwość wysterowania napięcia wyjściowego napięciem 0-10V i jeszcze zapewni odpowiednią moc ?