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

Silnik 12V zasilany z 24V i PWM

DMX2000 11 Sty 2019 22:58 519 22
  • #1 11 Sty 2019 22:58
    DMX2000
    Poziom 4  

    Witam,

    W pewnej prowizorycznej maszynie zastosowałem silnik 12V 30W. Jednak silnik miał za małe obroty przy parametrach nominalnych więc wymyśliłem zasilanie go z 24V i PWM. Obroty silnika nominalne wynosiły około 2400 rpm, przy moim zasilaniu pracował na 3600 rpm Efekt... dwa lata bezawaryjnej pracy. (dodam jeszcze że był to silnik od chińskiej pompki powietrza)

    Obecnie konstruuję podobną maszynę o czterokrotnie większej wydajności i tu zamierzam zastosować silnik o mocy 200W (12V, szczotkowy) ale jego obroty nominalne są nieco za małe.

    Pytanie 1. Czy ten sposób zasilania silnika jest dopuszczalny, czy po prostu miałem szczęście że poprzedni silnik tak długo pracował.

    Kolejna sprawa. Walczę z zasilaniem tego silnika przez PWM i mam spory problem.
    ze szpilkami (tak podejrzewam). Otóż przy większych obrotach silnik pracuje "udarowo" i wtedy padają diody wbudowane w mosfety oraz dołożone równolegle do silnika. Ostatnio padła dioda wyjęta z ATXa w obudowie TO220 2x15 Amp! (na początku pracowała przy temperaturze około 35-40 stopni, stąd podejrzewam że miała sporo roboty z szpilkami a po kilku minutach się przebiła).

    Pytanie 2. Dioda 2x15 Amp miała napięcie 50V czy możliwe że szpilki uszkodziły ją bo miały większe napięcie od napięcia diody? Czy zastosowanie kilku takich zestawów diod ma sens?

    Stosuję mosfet logic level IRL3705.

    Przy Ugs 5V, nota katalogowa podaje Id 46 Amper. Czyli zapas prądu prawie 30 amper. Rds(on) przy tych 5v to 0,012Ohm. Czyli moc wydzielona na mosfecie wyniesie 16Amp^2 *0,012 = 3,07w.

    Pytanie 3. Jak duży radiator będzie potrzebny żeby rozproszyć te 3W ciepła, na moje oko to dosyć mało, natomiast w praktyce z małym radiatorem do TO-220 można się poparzyć...

    Mosfet podłączam do pinu PWM bezpośrednio i bramkę ściągam przez opornik 82k do masy.

    Pytanie 4. Czy takie proste sterowanie mosfetem jest wystarczające? Nie chcę zbyt komplikować układu. Natomiast nie ma problemu żebym dał radiator z procesora komputerowego z dołączonym wentylatorem. Natomiast chcę mieć pewność że mosfet się tak grzeje bo powinien a nie ma złe sterowanie.

    Z góry dziękuję za pomoc.

    0 22
  • #2 11 Sty 2019 23:23
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #3 11 Sty 2019 23:30
    DMX2000
    Poziom 4  

    A czy możesz powiedzieć dlaczego nie powinna być większa niż 200?
    Sterowanie jest na arduino nano i sprzętowym PWM.

    0
  • Pomocny post
    #4 11 Sty 2019 23:40
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #5 11 Sty 2019 23:40
    DMX2000
    Poziom 4  

    Ok, czyli jak rozumiem normalne pwm ma 400hz więc żeby silnik za szybko się nie wykończył zmniejszamy częstotliwość o połowę?
    Z tego co znalazłem pwm w arduino pracuje na 490hz.

    0
  • #6 12 Sty 2019 06:23
    Zbigniew 400
    Poziom 36  

    Nie steruj częstotliwością ale wypełnieniem.

    Dodano po 3 [minuty]:

    Mam silniki które są sterowane pwm i wytrzymują ponad 10 lat przy pracy nawrotnej przez 10h dziennie.

    0
  • Pomocny post
    #7 12 Sty 2019 10:09
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #8 12 Sty 2019 11:45
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Silnik szczotkowy przy obciążeniu znamionowym wykona określoną ilość obrotów. Przy napięciu znamionowym przepracuje x godzin, przy napięciu 50%Un przepracuje 2x godz a przy napięciu 2Un-1/2x godzin.
    Nie można założyć że wszystkie części silnika zużywają się proporcjonalnie do "przebiegu", przykładowo siły związane z niewyważeniem rosną z kwadratem prędkości obrotowej, rośnie też temperatura, zmieniają się właściwości materiałów.

    Nie znamy charakterystyki obciążenia i tego z jaką mocą (mechaniczna) pracował silnik, czy nie był przeciążony.

    Prawda jest taka że silniki mogą pracować w szerokim zakresie napięć, jak się wybiera (kosztowne) silniki topowych producentów to dostajemy obszerne dane katalogowe, z informacją które obszary charakterystyki są dopuszczalne chwilowo, które stale, u chińczyka dobrze jeśli wiemy na jakie nominalne napięcie jest silnik.

    0
  • #9 12 Sty 2019 12:04
    DMX2000
    Poziom 4  

    Załączam schemat. Przyznaję że nie stosowałem tych 100 ohm na bramkę ale na pewno to zmienię.

    Mam jeszcze IRFP064 w obudowie TO-247; Rds(on) przy 10V 0,009 ohm; Id 70 Amp.
    Ale tu jest problem z tym napięciem bramki 10V, bo chciałem sterować go prosto z procka, a tam jak wiadomo 5V.

    0
  • Pomocny post
    #10 12 Sty 2019 13:41
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #11 12 Sty 2019 13:49
    DMX2000
    Poziom 4  

    Ok, to by tłumaczyło grzanie, ale nie rozumiem dlaczego miałbym nie uzyskać 5v na bramce... Czy możesz wytłumaczyć?
    Co do wzmacniacza, czy wystarczy tam BC 547 z kolektor em na +5 a emiterem do bramki?

    Załączam poprawiony schemat

    0
  • #12 12 Sty 2019 14:19
    pukury
    Poziom 35  

    Witam.
    Zastosuj sterownik MOSFET - np TC4420
    W obecnym układzie tranzystor słabo się " otwiera " i jeszcze słabiej " zamyka ".
    Jak masz możliwość to sprawdź co tam na bramce widać - oscyloskopem.
    No i warto by jeszcze dodać diodę równolegle do silnika.
    Pozdrawiam.

    1
  • #13 12 Sty 2019 14:47
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #14 12 Sty 2019 16:16
    DMX2000
    Poziom 4  

    Załączam poprawiony schemat. Zastosowałem się do wszystkich zaleceń.
    Czy dobrze mi się wydaje że w tym układzie Mosfet będzie się otwierał przy logicznym zerze z arduino a zamykał przy jedynce?

    Co do drivera to sprawa jest dość pilna i miałem nadzieję uruchomić układ do poniedziałku.

    Pytanie dodatkowe: Czy jeżeli bym chciał zastosować ten większy MOSFET IRFP064 to wystarczy że na kolektor BC547 podam +12V i wymienię MOSFET czy potrzebne będą dodatkowe zmiany?

    0
  • #15 12 Sty 2019 17:29
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #16 12 Sty 2019 18:39
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Koledzy doradzają, układ się komplikuje a parametry jak na razie gorsze niż przy bezpośrednim sterowaniu z AVR-ka który ma rezystancję wyjściową 25Ω, jak już doradzacie to niech to ma jakieś sensowne parametry.

    0
  • #17 12 Sty 2019 19:05
    DMX2000
    Poziom 4  

    No ładnie, właśnie siadałem do składania układu a tu kolega takie rzeczy pisze...
    A można prosić bardziej szczegółowo do czego kolega jarek_lnx ma zastrzeżenia?

    0
  • #18 12 Sty 2019 19:28
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #19 12 Sty 2019 20:14
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Wyjście mikrokontrolera AVR ma charakterystykę jak poniżej
    Silnik 12V zasilany z 24V i PWM Silnik 12V zasilany z 24V i PWM

    W zakresie dopuszczalnych prądów można to zamodelować rezystorem 25Ω (1V/40mA) dodając do tego (post #9 )100Ω (to dosyć dużo) uzyskujemy 125Ω. Zarówno w stanie wysokim jak i niskim, rezystor 82kΩ nie wpływa na parametry przełączania, on będzie miał znaczenie tylko w tedy kiedy uC ma port ustawiony jako wejście - chwilę po resecie zanim program ustawi DDR.

    IRL3705 dla 3A prądu drenu będzie wymagał ok 2,5V na bramce, więc najdłużej trwający etap załączania MOSFETa - "Miller plateau" będzie przy prądzie (5V-2,5V)/125Ω=20mA i potrwa Qgd/Ig=30nC/25mA=1,2us całe przełączenie pewnie będzie 20-40% dłuższe.
    Przy wyłączaniu napięcie na rezystorze będzie takie samo i czas wyłączania powinien być zbliżony.

    W układzie z tranzystorem i dużymi rezystancjami na początku błędnie stwierdziłem "na oko" że będzie dłużej, w rzeczywistości będzie płynęło 30mA podczas ładowania i 25mA podczas rozładowania, a więc czas załączania będzie 2/3 czasu układu bez tranzystora a wyłączania 4/5 czasu bez tranzystora. Czyli jednak miałeś rację będzie o 20-33% lepiej

    0
  • #20 12 Sty 2019 20:33
    2210063
    Użytkownik usunął konto  
  • #21 13 Sty 2019 16:57
    puszak
    Poziom 28  

    Kiedyś do silnika około 300W stosowałem coś na wzór tego: Silnik 12V zasilany z 24V i PWM
    Zaleta wg mnie, że nie trzeba mosfetów logic level. Chodzi o część schematu z dwoma tranzystorami T1,T2.

    0
  • #22 13 Sty 2019 18:33
    DMX2000
    Poziom 4  

    Wczoraj skonstruowałem układ jak na załączniku i przyznaję że póki co działa bezproblemowo, co prawda dołożyłem duży radiator od CPU z wentylatorem ale w stosunku do tego co było na sterowaniu bezpośrednio z pinu arduino jest duuużo lepiej.
    Nie przeprowadzałem jeszcze testów na pełnej mocy ( tylko na 20%PWM docelowo będzie około 60%). A i zastosowałem ten większy mosfet IRFP064.

    Problemy jakie znajduję to grzejąca się dioda D2 która prawdopodobnie zbiera to co wcześniej zbierała D1 (ta jest zimna).

    Czy jeżeli zastosuję tu kilka diod równoległych to będzie to miało sens?

    Więcej szczegółów jutro jak popracuję przy większych wypełnieniach.

    0
  • #23 13 Sty 2019 18:56
    2210063
    Użytkownik usunął konto