logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Sterowanie natężeniem i kierunkiem prądu stałego do 4 A z Arduino

sawsew 17 Kwi 2024 13:49 816 19
REKLAMA
  • #1 21048806
    sawsew
    Poziom 2  
    Posty: 4
    Cześć wszystkim, problem jest następujący. Chciałbym móc sterować natężeniem oraz kierunkiem prądu stałego przepływającego przez cewkę. Aby uzyskać odpowiednie pole magnetyczne, potrzebuję podać na nią 4 A, ale najlepiej by było, jakbym miał możliwość w jakiś sposób z Arduino regulacji natężenia prądu w zakresie 0-4 A. Zbudowałem w Simulinku układ ze źródłem prądowym oraz mostkiem H (aktualnie na przełącznikach, docelowo na tranzystorach MOSFET) do zmiany kierunku przepływu prądu. Chciałbym się poradzić, w jaki sposób dobrać elementy, aby układ działał poprawnie oraz żeby były one w miarę łatwe do zakupu w przystępnych cenach. Nie jestem pewien, czy wzmacniacz operacyjny będzie działał przy tak niskim napięciu podawanym na jego plus zasilania. Zasilanie głównej linii z zasilacza laboratoryjnego, a sterowanie z Arduino. Zaznaczam, że nie jestem elektronikiem, więc proszę o wyrozumiałość i z góry bardzo dziękuję za wszystkie sugestie.

    Schemat układu sterującego natężeniem i kierunkiem prądu przez cewkę z H-mostkiem.

    Pozdrawiam, Seweryn
  • REKLAMA
  • Pomocny post
    #2 21048916
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4554
    Pomógł: 389
    Ocena: 2026
    Podstawowe problemy to moc strat na tranzystorze źródła prądowego oraz przepięcia na cewce podczas przełączania. Już 15 V odłożone na tranzystorze przy prądzie 4 A daje 60 W mocy strat. Tranzystor musi mieć odpowiedni SOA, aby to znieść. Są wzmacniacze operacyjne, które pracują przy potencjałach bliskich Vee, np. LM358, TLC271, kwestia doboru.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #3 21048963
    sawsew
    Poziom 2  
    Posty: 4
    Dziękuję za odpowiedź, jeżeli chodzi o tranzystory MOSFET, to myślałem nad IRFZ, są dostosowane do wysokich prądów i mocy oraz mają od razu w sobie diodę przeciwnie spolaryzowaną. Zastanawiałem się nad tym, jak dodatkowo zabezpieczyć układ przed przepięciami w momencie szybkiego włączania i wyłączania cewki. Czy diody Schottky’ego to dobry pomysł? Czy warto jakoś dodatkowo zabezpieczyć układ?
  • Pomocny post
    #4 21049067
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4554
    Pomógł: 389
    Ocena: 2026
    Jeżeli zastosujesz wszystkie tranzystory jednej polaryzacji czyli np. N-MOSFET, to diody pasożytnicze w strukturze tranzystorów powinny wystarczyć. Wtedy impuls zostanie zwarty i popłynie od masy do plusa i odłoży się na kondensatorze odsprzegajacym zasilanie. Można też profilaktycznie dać diody Schottky'ego równolegle do źródeł-drenów tranzystorów.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • REKLAMA
  • #5 21049084
    sawsew
    Poziom 2  
    Posty: 4
    Jeszcze raz bardzo dziękuję.
  • REKLAMA
  • #6 21049222
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49150
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4260
    A może sterowanie PWM, żeby nie tracić mocy w tranzystorze źródła prądowego? To spowoduje, że na kształt prądu będzie nałożona piła, ale pewnie o niewielkiej amplitudzie - jakie są parametry cewki, jakie dopuszczalne wahania prądu?
  • #7 21049409
    sawsew
    Poziom 2  
    Posty: 4
    W moim przypadku nie jest to silnik prądu stałego, tylko faktycznie cewka, a w zasadzie to 18 niezależnych cewek nawiniętych obok siebie na "tubę" z druku 3D. Aby uzyskać satysfakcjonujące pole magnetyczne, przez cewkę musi przepływać wymuszony prąd stały o natężeniu 4 A, niewynikający typowo z prawa Ohma. Chciałbym zasilać i wyłączać cewki po kolei z niewielką częstotliwością, a następnie zmieniać kierunek i proces powtarzać, aby uzyskać falujące pole magnetyczne, które będzie płynnie przechodzić w jednym kierunku, a następnie się cofać. W jednej chwili będą zasilone maks. 3-4 cewki. Sterowanie kierunkiem prądu za pomocą mostka H z Arduino nie jest żadnym problemem, ale chciałbym również mieć możliwość sterowania natężeniem. Jak najprościej zrobić to właśnie z Arduino? 
  • #8 21049493
    tos18
    Poziom 42  
    Posty: 7155
    Pomógł: 1114
    Ocena: 1875
    Sterować dolne tranzystory mostka przebiegiem PWM albo poszukać kontrolera silników krokowych. Prąd mierzyć na rezystorze włączonym między źródła dolnych tranzystorów a masę i na podstawie tego pomiaru sterować PWM. Dobry układ sterujący MOSFET-y to np. HIP4081.

    Scalony kontroler silników krokowych będzie miał na pokładzie gotowy mostek H oraz układ kontroli prądu działający na tej właśnie zasadzie.

    Pierwszy z brzegu w katalogu DRV8262 - poczytaj notę katalogową.
  • #9 21049526
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49150
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4260
    Ale czy scalony sterownik silników krokowych ma płynną regulację prądu, czy tylko kilkanaście wartości do wyboru?

    Można naśladować układ takiego sterownika (np. TB6600), ale prosty to on nie jest i to jest szybki układ impulsowy. Tam jest coś takiego, że cewkę szybko na zmianę zasilamy i zwieramy, a jej indukcyjność powoduje, że prąd prawie się nie zmienia.

    Poza tym nie mamy odpowiedzi na moje pytanie: czy prąd może mieć nałożoną piłę i jaką, jakie parametry ma cewka?

    PWM z Arduino daje możliwość uzyskania w miarę płynnej regulacji prądu cewki, ale to jeszcze zależy od jej indukcyjności.

    18 cewek... czy dla każdej ma być niezależnie dobierany prąd?
  • #10 21049651
    tos18
    Poziom 42  
    Posty: 7155
    Pomógł: 1114
    Ocena: 1875
    _jta_ napisał:
    Ale czy scalony sterownik silników krokowych ma płynną regulację prądu, czy tylko kilkanaście wartości do wyboru?
    Ma płynną - ustalaną napięciem.

    Nie szedłbym w kierunku modułów (TB600) - mają gotowe wejścia SEP/DIR, a nam nie o to chodzi. Szukałbym układów podobnych do wspomnianego wyżej DRV8262 lub L6219.
  • #11 21049936
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49150
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4260
    Nazwa TB6600 to nazwa układu scalonego, ale i moduł z takim układem ma tę samą nazwę (moduł z pewnym innym też).

    Co do DRV8262 - on ma wejścia VREF1,2 do ustawiania prądu (wraz z opornikami R_IPROPI: kiedy prąd*R_IPROPI/5000 przekracza VREF, układ ogranicza prąd); ale który mod proponujesz używać: PH/EN, czy PWM?

    Jest jeszcze kwestia, czy indukcyjność tych cewek jest wystarczająca - szybkość przełączania jest ograniczona, przy małej indukcyjności "piła" prądu będzie za duża.
  • #12 21049940
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #13 21050095
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49150
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4260
    To jest kwestia, czy ma być regulacja liniowa (i straty mocy), czy PWM (klasa D z wykorzystaniem magazynowania energii w indukcyjności cewki do zmniejszenia strat mocy). Możliwość działania w klasie D zależy od indukcyjności tych cewek - im mniejsza, tym większa musi być częstotliwość przełączania.
  • REKLAMA
  • #14 21050109
    acctr
    Poziom 39  
    Posty: 4554
    Pomógł: 389
    Ocena: 2026
    Jasne, można zrobić to w sposób impulsowy bez strat charakterystycznych dla regulatora liniowego i to bez angażowania cewek na wyjściu.
    Do tego może się nadać przetwornica Buck, ale feedback powinien pochodzić nie z napięcia na wyjściu ale z rezystora szeregowego.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #15 21050150
    tos18
    Poziom 42  
    Posty: 7155
    Pomógł: 1114
    Ocena: 1875
    _jta_ napisał:
    ale który mod proponujesz używać: PH/EN, czy PWM?

    Nie wiem - zaczął bym od PWM.
    _jta_ napisał:
    Możliwość działania w klasie D zależy od indukcyjności tych cewek - im mniejsza, tym większa musi być częstotliwość przełączania.

    Można też pokusić się o dławik szeregowo z cewką.
  • #17 21050184
    tos18
    Poziom 42  
    Posty: 7155
    Pomógł: 1114
    Ocena: 1875
    Różnica jest taka że dla PH/EN wyłączenie mostka(Hi-Z) jest możliwe tylko sygnałem sleep natomiast w PWM stan 00 daje Hi-Z tak samo jak sleep.
  • #19 21050244
    Konto nie istnieje
    Poziom 1  
  • #20 21050261
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 49150
    Pomógł: 3212
    Ocena: 4260
    emarcus napisał:
    sterowane sygnałem PWM, z czym podobno nie będziesz miał problemu.

    Właśnie z generowaniem sygnału PWM może być problem - trzeba przeliczyć, czy da się to zrobić, zanim zakupi się taki moduł.

    emarcus napisał:
    zarówno prąd jak i częstotliwość przełączania w twoim projekcie są niższe

    Na razie nie wiadomo, jaka miałaby być częstotliwość PWM - być może musiałaby być tak wysoka, że to nie będzie wykonalne. Za wcześnie na dzielenie skóry na niedźwiedziu, gdy on jeszcze w puszczy i nie wiadomo, czy go upolujemy.

Podsumowanie tematu

LABEL_AI_GENERATED
Użytkownik poszukuje sposobu na sterowanie natężeniem i kierunkiem prądu stałego do 4 A za pomocą Arduino, aby uzyskać odpowiednie pole magnetyczne w cewkach. W dyskusji poruszono kwestie doboru tranzystorów MOSFET, takich jak IRFZ, oraz zabezpieczeń przed przepięciami, sugerując użycie diod Schottky'ego. Zasugerowano również zastosowanie PWM do regulacji prądu, co pozwoliłoby na zmniejszenie strat mocy. Wskazano na możliwość użycia scalonych kontrolerów silników krokowych, takich jak DRV8262, oraz wzmacniaczy mocy. Użytkownik planuje zbudować układ z 18 niezależnymi cewkami, co wymaga zastosowania oddzielnych mostków H dla każdej z nich.
Podsumowanie AI na podstawie dyskusji. Może zawierać błędy.
REKLAMA