motore DC mandato in PWM

Oct 19, 2009 8 Replies

buonasera al NG! Ultimamente sto giocando con un attuatore lineare mosso da un motore in CC. Poichè ho bisogno di fare piccoli movimenti mi si son aperte due soluzioni:



1) farmi un alimentatore a caduta e mandarlo ad una tensione più bassa (ma perdere in coppia)
2) pilotare il motore alla tensione nominale ma in PWM (in questo caso mi pare che la coppia resti quasi la massima, no?)

il motore è a 24V ed io mi son montato un circuitino tipo questo:

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ora, apparte che ho il seguente dubbio: Come mai il diodo di ricircolo è in parallelo al motore? Quando il mosfet stacca io ho uno spike negativo sul drain, quindi il diodo va messo in parallelo a quello interno del mosfet,no?



nel mio caso mi ritrovo il problema che, a meno di usare Duty cicle molto elevati (e quindi andare quasi in continua), già a poche centinaia di HZ il motore smette di muoversi! Immagino che il problema sia la reattanza del motore troppo alta che quindi si comporta come un circuito aperto, ma come posso ovviare al problema? A volte, nei modellini radiocomandati, ho visto dei condensatori ceramici montati a ridosso dei motori.. sono la soluzione? Se si come li dimensiono? Io non li avevo presi in considerazione per paura di fare un filtro risonante. Ogni suggerimento/idea è la benvenuta. Grazie.


Davide C. www.ingegnerando.it questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito http://www.newsland.it/news segnala gli abusi ad abuse@newsland.it

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Dipende dal motore e dal carico. In generale no. Immagino si stia parlando di un motore in CC a magneti permanenti. La riduzione di tensione di alimentazione (fatta sia con circuiti lineari che con circuiti a commutazione) ha impatti sulla coppia erogata dal motore. Utilizzare un circuito a commutazione piuttosto che uno lineare migliora in modo "drammatico" l'efficienza del sistema. Nel secondo caso quello che non si eroga viene dissipato. Sulla base dei dati che hai fornito e' comunque impossibile dirlo.

Il motore e' un induttore che si oppone alla variazione di corrente che lo attraversa. Con l'apertura del MOSFET si annullerebbe la corrente; cio' farebbe generare al motore un impulso di tensione positiva tale da riaccendere il dispositivo elettronico (portandolo in breakdown). Per evitare questo fenomeno deleterio si inserisce in parallelo al carico un diodo che fornisce una via alternativa alla corrente che attraversa il motore.

Argomento corposo. Vediamo se riesco a essere esauriente. Il primo problema che citi e' la frequenza di commutazione. Questa e' strettamente collegata all'impedenza del motore. Affinche' il motore funzioni correttamente, la corrente che lo attraversa deve essere quanto piu' possibile costante. Per avere corrente con minore ondulazione possibile, la frequenza di commutazione deve essere più elevata della capacita' di filtraggio del motore stesso. Esempio, se la "frequenza di taglio" del motore e' intorno ai

2kHz, per ottenere un buon ripple di corrente andro' a pilotare il motore con una frequenza sufficientemente piu' elevata (ad esempio 20kHz). Parlo di frequenza di taglio perche' alla fine il motore e' un carico RL e per la corrente questa e' una "frequenza di taglio", cioe' al di sotto di quest'ultima la corrente nel motore puo' variare, mentre al di sopra viene "mediata". Piu' alta e' la reattanza motore, minore sarà la frequenza di pilotaggio che potrai utilizzare.

La regolazione di tensione viene effettuata cambiando il duty cycle di pilotaggio. Anche in questo caso ci sono limitazioni. Gli attriti e il carico limitano fortemente la capacita' di regolazione di questo tipo di circuiti. Per esempio se necessito di una elevata coppia di spunto, posso alimentare il motore alla massima tensione per poi ridurla per avere una regolazione migliore.

Quello che manca nel tuo circuito e' un bel condensatore elettrolitico di filtro collegato con il positivo al +15V e con il negativo al source del MOSFET. Il condensatore deve essere posizionato in modo da minimizzare l'area compresa fra il condensatore stesso e il carico (motore piu' MOSFET). Attenzione perche' il condensatore deve essere dimensionato per maneggiare la corrente di commutazione del carico (a occhio con una trentina di ampere di carico il condensatore puo' arrivare ad avere una corrente fino a una decina-quindicina di ampere; queste stime dipendono fortemente dal carico collegato al motore). Quindi suggerisco un condensatore elettrolitico possibilmente a bassa ESR. Attenzione alla temperatura di funzionamento del condensatore perche' da questa dipende la sua vita. In caso di funzionamento oltre le specifiche si puo' arrivare anche alla sua esplosione. A proposito di questo argomento ti cito che i condensatori elettrolitici danno il massimo della loro performance per un certo campo di frequenze (per un elettrolitico a bassa ESR si parla di un centinaio di kHz mentre per un elettrolitico normale si puo' arrivare fino a una decina di kHz).

Scusa la sbrodolata ma, come avrai intuito, l'argomento e' complesso.

Saluti GG

innanzitutto grazie per il tempo che mi hai dedicato :)

si

ovvio :)

se il picco è positivo mi sta bene il diodo in parallelo al motore.. il mio dubbio è che io mi immagino che il picco sia negativo! Infatti nel momento che il mosfet si apre, l'induttanza del motore fa avere un picco NEGATIVO sul drain, nella "speranza" di poter continuare a far scorrere la sua buona corrente. In questo caso il diodo andrebbe in parallelo al mosfet.

ottima spiegazione, ma ai fini pratici sopra qualche centinaio di HZ il motore non ha più coppia e si sente solo il ronzio degli avvolgimenti attraversati dal segnale in alta frequenza.

eppure mi sfugge qualcosa: è pratica comune mandare i motori in CC a qualche khz, perchè il mio deve andare fino a 300Hz?

in pratica in parallelo al motore!

immagino per limitare le emissioni elettromagnetiche

bene, mi sa che farò delle misure con l'oscilloscopio per chiarire la polarità del picco e, se positivo, metterò il diodo in parallelo al motore.. riguardo i condensatori mi sa che è il caso di far qualche prova! Ad ogni modo voglio vedere se riesco a misurare l'induttanza del motore in modo da capire meglio con che carico ho a che fare. Saluti

Davide C. www.ingegnerando.it questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito http://www.newsland.it/news segnala gli abusi ad abuse@newsland.it

Ciao O hai fatto un PWM con frequenza troppo alta, o vi e' qualche baco nel montaggio. Non ho guardato lo schema , ma in compenso ti metto quello che uso io , che va benissimo anche a bassi giri.

SE per caso lo provi....fammi sapere. Ciao Giorgio

[FIDOCAD] MC 25 20 0 0 115 LI 25 30 25 40 MC 40 25 0 0 100 MC 50 30 1 0 080 LI 50 25 50 30 MC 50 45 0 0 300 MC 65 20 0 0 115 MC 55 35 0 0 170 MC 40 30 1 0 080 LI 40 40 40 45 LI 40 45 35 45 LI 50 40 50 45 LI 40 30 40 25 MC 25 35 0 0 170 LI 35 35 50 45 LI 55 35 40 45 LI 65 30 65 35 SA 45 20 SA 65 20 SA 25 35 SA 40 45 SA 50 45 SA 65 35 SA 65 55 SA 25 55 MC 70 45 0 0 410 LI 65 35 70 35 LI 70 35 70 45 MC 110 20 0 0 540 LI 95 20 125 20 LI 95 35 95 50 LI 95 50 110 50 SA 110 20 MC 125 20 0 0 010 MC 125 55 0 0 020 SA 85 55 TY 40 15 5 3 0 0 0 * 100k TY 65 15 5 3 0 0 0 * 3.3k TY 15 15 5 3 0 0 0 * 3.3k TY 30 50 5 3 0 0 0 * 3.3k TY 50 50 5 3 0 0 0 * 3.3k TY 65 30 5 3 0 0 0 * 0.1uf MC 40 45 0 1 300 LI 25 55 125 55 MC 90 45 0 0 180 LI 90 45 90 35 SA 90 35 TY 90 55 5 3 0 0 0 * 47uF 25V TY 65 55 5 3 0 0 0 * IRF510 LI 85 35 95 35 MC 85 55 0 0 045 TY 25 60 5 3 0 0 0 * NPN qualunque SA 90 55 LI 5 85 15 85 LI 15 85 15 75 LI 15 75 25 75 LI 25 85 70 85 LI 70 85 70 75 LI 80 85 130 85 LI 25 75 30 75 LI 30 75 35 75 LI 40 75 45 75 LI 50 75 55 75 LI 65 75 65 80 LI 65 80 65 85 LI 20 75 20 85 LI 20 85 25 85 LI 60 75 65 75 LI 75 75 75 85 LI 75 85 85 85 LI 70 75 75 75 LI 75 75 80 75 LI 85 75 90 75 LI 95 75 100 75 LI 105 75 110 75 LI 120 75 120 85 LI 120 75 125 75 LI 125 75 125 85 LI 115 75 115 85 LI 115 75 110 75 LI 15 90 15 100 LI 70 90 70 100 TY 40 95 5 3 0 0 0 * 8mS LI 15 95 30 95 LI 55 95 70 95 MC 85 20 0 0 080 LI 85 20 0 20 MC 5 55 3 0 230 LI 5 40 5 20 LI 25 55 5 55 SA 5 20 TY 10 30 5 3 0 0 0 * 0.1uF TY 0 55 5 3 0 0 0 * Vz12v TY 120 15 5 3 0 0 0 * +24 V TY 85 25 5 3 0 0 0 * 1k 1w TY 45 5 10 5 0 0 0 * REGASTABMOD MC 125 35 3 0 200 LI 125 50 125 35 LI 110 50 125 50 SA 125 20 SA 110 50
non sono ancora SANto per e-mail

"ahrfukkio" ha scritto nel messaggio news:hblagb$lss$ snipped-for-privacy@news.newsland.it...

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Veramente no. Niente picco negativo. v=L*di/dt Il termine di/dt e' negativo perche' stai cercando di spegnere la corrente, quindi la tensione ai capi dell'induttore si inverte. Se si inverte (rispetto a quando lo alimenti normalmente) vuol dire che la tensione sul drain del MOSFET sara': Vdrain=Val-(-Vmot)=Val+Vmot Quindi ti troverai un picco positivo. E la pratica degli anni passati conferma la teoria :-) Per cui niente diodo in parallelo al MOSFET (che comunque ne contiene uno gratis al suo interno).

Questo e' strano. Sopra i 15-20kHz il fischio non e' piu' udibile. Sotto tutto e' nel campo dell'udibile (e quindi piu' o meno facilmente) percepibile.

Si'. Io li ho sempre pilotati a 20kHz senza alcun problema. Si arriva a pilotarli anche intorno al centinaio di Hz (dipende dai dati di targa del motore e dalle carateristiche costruttive). Al di sotto di queste frequenze funzionano proprio male male (coppia non regolare, consumo non regolare, elevato stress sui componenti del motore).

No! Collegato tra il +15V e il SOURCE (non il drain) del MOSFET.

Ti assicuro che quel condensatore non basta per minimizzare le emissioni elettromagnetiche. Certamente aiuta. Sono piu' preoccupato della stabilita' dell'alimentatore che, senza condensatore, maneggerebbe tutta la corrente di ripple con problematiche di stabilità della tensione di uscita (ha mica qualcosa a che vedere con il fischio di cui parlavi prima che non mi torna) e di stress dello stesso alimentatore.

Misura misura pure. Anche la costante di tempo non dovrebbe essere una cosa troppo difficile. Potresti farlo con una misura amperometrica in serie al motore con un opportuno gradino di tensione.

A proposito di stabilita', mi viene in mente un'altra cosa che potrebbe mettere in crisi il tuo alimentatore. Apri il motore e verifica che non ci sia un condensatore tra i terminali positivi e negativi del motore. Se c'e', levalo!!! A meno che non si sia gia' danneggiato durante i primi tentativi di pilotaggio a commutazione.

Saluti GG

"giorgiomontaguti" ha scritto nel messaggio news: snipped-for-privacy@4ax.com...

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Ma il 47uF e' in parallelo al MOSFET? Non e' mica un errore di sbaglio? :-)

Saluti GG

cavolo non ho ancora provato a misurare ma, ora che faccio mente locale, mi accorgo che hai ragione.. il picco è positivo! Cospargo il capo di cenere.. :)

ma infatti non son salito oltre l'udibile.. tanto il motore non andava!

ah, vabbè.. il condensatore sull'alimentazione lo avrei piazzato.. ora lo avevo omesso perchè tanto sono ancora in fase di prova e il motore lo faccio girare a vuoto

io di solito mi regolo in maniera diversa: metto una resistenza in serie al carico induttivo (tale da essere molto maggiore della componente resistiva del carico) e mando un segnale sinusoidale a 2 o 3 frequenze note misurando di volta in volta le tensioni sul partitore e ricavandomi quindi la reattanza dell'induttore e da essa calcolandomi l'induttanza. Tanto se sto abbastanza basso con la frequenza le componenti parassite della resistenza non dovrebbero dare contributi apprezzabili.

Davide C. www.ingegnerando.it questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito http://www.newsland.it/news segnala gli abusi ad abuse@newsland.it

"ahrfukkio" ha scritto nel messaggio news:hbnn43$d3c$ snipped-for-privacy@news.newsland.it...

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Piu' che altro ho dubbi sulla misura fatta in questo modo perche' l'induttanza del motore varia con la corrente che lo attraversa...

Saluti GG

Ciao Questo me lo hanno gia' fatto notare in tanti, ma non e' un errore . Dato che il motore e' abbastanza lontano dal circuito, l'ho messo per evitare di portare a spasso alte frequenze, e da anni funziona benissimo. Come vedi non uso frequenze troppo alte e quel condensatore non disturba piu' di tanto.Arrotonda leggermente i fronti, il mos non se ne ha a male!! Naturalmente puoi eliminarlo o metterlo piu' piccolo se il motore e' di bassa potenza.

Ciao Giorgio

Ciao Giorgio

Ciao Giorgio

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