Silnik DC + zasilacz impulsowy + PWM + uP

Sep 29, 2007 18 Replies

Hej!



Mam takie pytanie do Szanownych Elektronikow, bo moja wiedza w zasadzie na



5V sie konczy :(

Musze sterowac (prawo, lewo, zmiana obrotow) silnik pradu stalego (zwykly, nie BLCD) 24V 10A (w porywach do 20A). Silnik ma sprzeglo, ktore dziala jako zabezpieczenie przeciazeniowe, czyli silnik kreci sie ciagle, nie da sie go zablokowac/przeciazyc.



Mysle, ze do zmiany kierunku musze dac 4 tranzystory(?) zalaczane kluczem po



2 na wyjsciu zasilacza, a do zmiany obrotow modulacje PWM. Zasilacza ciaglego chyba nie ma sensu uzywac ze wzgledu na duza moc silnika? A wiec zasilacz impulsowy. Lepiej go kupic gotowy czy samemu zrobic? Nie mam zadnych doswiadzen, wiec tylko schematy, ktore znajde w necie. Jakby nie to zwolnienie obrotow, to bym sie nie zastanawial i kupil gotowy, ale chce zrobic PWM, czyli po prostu zalaczac i wylaczac klucz z odpowiednia czestotliwoscia, z procka, banalne. (uP po prostu i tak musze uzyc, oczywiscie z optoizolacja) Ale lepiej wpiac sie z kluczem na wyjsciu zasilacza (odcinane duze prady, przepiecia?), czy wpiac sie z moim kluczem w klucz samego zasilacza impulsowego (a wiec opcja ze zrobieniem samemu zasilacza)???

Co do PWM. Zalozmy, ze chce zwolnic obroty silnika o polowe. To robie wypelnienie przebiegu 50%. Zgadza sie? Czy to 50% mocy to bedzie tez 50% szybkosci, czy sa inne zaleznosci? Jak dobrac czestotliwosc zalaczania/wylaczania? Tzn. jak juz mam np. to wypelnienie 50%, to jaka powinna byc czestotliwosc, zeby silnik dzialal najlepiej? Sa na to jakies reguly?



Czy moze jest cos lepszego od PWM do sterowania szybkoscia obrotowa silnika pradu stalego?


Znacie moze jakies proste i solidne konstrukcje (schematy) zasilaczy impulsowych, ktorymi chcielibyscie sie podzielic? Ale nie takich jak te do PC, co sie przepalaja na nastepny dzien po koncu gwarancji.


Za wszelkie informacje z gory dzieki. Z powazaniem, Andrzej



Mo¿esz zrobic dwa w jednym - klucze w H-mostku sterowane odpowiednim wype³nieniem. Ale w takim uk³adzie naj³atwiej o BUM.

Zdecydowanie nie (ma sensu u¿ywaæ).

Je¶li kupisz gotowy o regulacji 0-24 V/20 A to czemu nie?

Co oczywistego w optoizolacji widzisz? Chcesz siê pochwaliæ, ¿e znasz takie s³owo? Czy chcesz przenosiæ sygna³ PWM przez optoizolacjê?

Wpi±æ siê z kluczem za zasilacz to znaczy zrobiæ swój zasilacz za zasilaczem. Bez sensu wystarczy tylko jeden. Móg³by¶ zrobiæ równie¿

Niekoniecznie - mo¿esz mierzyæ prêdko¶æ obrotow± i zastosowaæ sprzê¿enie zwrotne. A to co napisa³e¶, ¿e przy wype³nieniu 50% uzyskasz 50% mocy to oczywista nieprawda. Silnik jest obci±¿eniem o charakterze indukcyjnym, co spowoduje, ¿e moc bêdzie 25%.

Nie wyprowadzaj na zewn±trz pulsuj±cego napiêcia o tej mocy. Wyfiltruj je najpierw u siebie. Wtedy bedzie wszystko jedno na jakiej f pracuje.

zgadza sie

bzdura.

Możesz podać na jakiej podstawie wyliczełeś 25%? Bez urazy dla dla mnie to totalna bzdura. Przy pominięciu spadku na rezystancji silnika obniżenia napięcia o 50% spowoduje zmianę prędkości o 50%. Przy założeniu, że silnik pracuje przy stałym momencie obciążenia. Moc jako iloczyc momentu i prędkości spadnie też o 50%. Gdyby moment zalezał od prędkości trzeba wyznaczyć moment obciażenia do 0.5 prędkości i przemnożyć przez tą prędkości aby uzyskać moc.

Okres przełączeń powinien być kilka razy większy od stałej czasowej elektromagnetycznej wirnika silnika, aby nie pojawiały się tętnienia prądu i tym samym momentu silnika.

tak.

A dlaczego nie? Trafo 250W bedzie tylko ciezkie, a za to calkowicie niezawodne, przeciazalne i dosc tanie. Jesli to ma gdzies w szafe rozdzielcza pojsc, to pies dmuchal. Przeciez nie musisz miec tego napiecia stabilizowanego! Wystarczy mostek prostowniczy i na silnik z tym.

Robiles kiedys? Nie? To kupic.

Kupic!!!!

Na wyjsciu. Chyba, ze lubisz duzo dymu.

Nie myl mocy i obrotow. Silnik DC ma nastepujace dwie proste zaleznosci:

Obroty = k1 * (NapiecieZasilania - PradWirnika*RezystancjaWirnika) MomentObrotowy = k2 * PradWirnika

Jesli masz silnik duzej mocy na niskie napiecie, to zazwyczaj Rezystancja Wirnika jest mala, to w pierwszym podejsciu mozesz pominac straty na cieplo i liczenie uproscic do:

Obroty = k1 * Napiecie MomentObrotowy = k2 * Prad

Jak zdejmiesz z napiecia, to spadna obroty. Ale czy moment obrotowy spadnie, wzrosnie, czy pozostanie ten sam, to zalezy od obciazenia. Moze pozostac taki sam (np. winda), moze spasc (przy wentylatorze spadnie gdzies miedzy liniowo do obrotow do z kwadratem obrotow, czyl obroty do 1/2 -> moment -> 1/2...1/4)

Tak, przyjmujesz max. dopuszczlna pulsacje pradu i patrzysz, czy masz ukladzie rezonanse mechaniczne. f kluczowania _musi_ lezec daleko (najlepiej sporo powyzej) rezonansow mechanicznych (Zazwyczaj nie problem), oraz musi byc wystarczajaco duza, zeby prad w silniku nie pulsowal zanadto (bo niepotrzebnie silnik sie bedzie grzal i tym samym ograniczal max moc oddawana). Pulsowanie pradu jest zalezne od indukcyjnosci w obwodzie silnika. Czesto wystarcza indukcyjnosc samych uzwojen silnika, ale mozna dolozyc cewke w szereg, jak sie chce kluczowac wolniej (straty na kluczu, dotyczy raczej duzo wiekszych maszyn niz Twoja).

Mozesz jeszcze zintegrowac sterowanie z zasilaczem impulsowym z prostownikiem synchronicznym. Nie, PWM jest OK...

Marek Lewandowski napisał(a):

Mozna dodac, ze przedpisca niech sobie pooglada noty aplikacyjne scalonych sterownikow silnikow, majacych to wszystko co on potrzebuje wliczajac PWM.

Oczywiscie masz racjê. Mia³em chwilow± wizjê silnika jako rezystor (sta³y) + indukcyjno¶æ. Przepraszam.

Rozumiem, ze te 4 tranzystory to sie fachowo H-mostek nazywa ? dobrze wiedziec :) Wlasnie tak to chcialem zrobic, te tranzystory sterowac z uP. (jesli wybiore to rozwiazanie) Tylko dlaczego najlatwiej o BUM? Wiadomo, ze nie moge otworzyc jednoczesnie tych nieodpowiednich. I ze nie bede co 1/100 sek krecil tym silnikiem w prawo i w lewo :) A wlasciwie dlaczego nie? Wlasnie wpadlem na pomysl, czy niemoglbym wychamowac tego silnika szybciej poprzez podanie napiecia (na krotko) w przeciwna strone ? Jakies dodatkowe czasy sa potrzebne w ktorych wszystkie 4 tranzystory sa wylaczone? (pomiedzy przelaczaniem)

Nie. Jakbym sie chcial czyms pochwalic, to nie zadawalbym takich glupich dla Was pytan :)

Tak. Chcialem zaznaczyc, ze jestem swiadomy odizolowania galwanicznego procka od tego ukladu duzych mocy. No i dlatego mysle, ze sterowac te tranzystory musze poprzez optoizolacje (sygnal z procka). Cos w tym jest nie tak?

Ten klucz, to tu mialem na mysli H-mostek.

Tutaj jako klucz mialem na mysli jeden tranzystor (ale wlasciwie nie wiem co w srodku zasilacza impulsowego w _praktyce_ siedzi)

Nie nadazam. Dlaczego uwazasz, ze szybko sterowany H-mostek to zasilacz?

Mierzyc to koszty. Po co mierzyc, nie potrzebuje dokladnie. Jak to bedzie

40% czy 60% to tez bedzie dobrze.

Hm.. Jakby na chwile (tylko na chwile) przyjac, ze jest obciazeniem rezystancyjnym, to bede mial 50% a nie 25%! Nie obnizam napiecia o polowe, tylko go w pelni zalaczam i wylaczam! Jak sie bedzie zachowywal przy modulacji PWM o duzej czestotliwosci to nie wiem.

Tego zdania to zupelnie nie zrozumialem???? Co to znaczy wyfiltruj "u siebie"???

Z gory dzieki, pozdrawiam, Andrzej

hm.. dlaczego chcesz, zebym obnizyl napiecie o polowe? Myslalem, ze sterowanie PWM jest lepsze???

czyli mialem (z niewielkim bledem) racje?

A skad wziac ta stala czasowa elektromagnetyczna wirnika silnika? Na obudowie nie jest napisana :( Mozna to jakos oszacowac ? Mozna przyjac/oszacowac jakis bezpieczny przedzial czestotliwsci PWM dla wszystkich silnikow?

Z gory dzieki, pozdrawiam, Andrzej

Jak ciezkie i jak duze (+/-)? Niezawodne i przeciazalne, to rzeczywiscie prawda w 100% Tanie? Czy takie trafo 100 do 250 zl bedzie duzo tansze od zasilacza impulsowego bez zbednych bajerow?

A ekologia ? :) No nie bardzo w szafe, ale nie problem z miejscem tylko z moca tracona. Musze wszystko zamknac w szczelnej obudowie o pojemnosci okolo 25 litrow. Czyli 10% gorzej z 250W to 25W w pudle wiecej :( Hm... Z drugiej strony to nie bedzie oczywiscie chodzic caly czas na pelna moc (wiec to srednio nie bedzie 25W), zeby ktos nie pomyslal, ze chce to pudlo zaraz po 10 minutach stopic, albo grila na nim robic.

A czy silnik na 24 to silnik na 20 do 30V ? Bo jak nie, to chyba 2000uF na kazdy amper, a wiec co najmniej 10 duzych kondensatorow na 50V dodatkowo. A wiec tyle samo miejsca co zasilacz impulsowy? (Ale ja sie na silnikach nie znam)

ok, zrozumialem :)

A moze jednak sa jakies proste i niezawodne schematy na impulsowy, skoro mi tylko trafo i gretz z ciaglego wystarczy? :)

Czyli H-mostek na wyjsciu, obojetnie czy samo trafo :) czy impulsowy i sterowac PWM ten H-mostek? Cos mi kiedys przez oczy przelecialo, ze teraz sa do kupienia gotowe H-mostki na duze prady po niskich cenach, jako koncowki mocy? Czy musze sam poskladac?

Dalej nie rozumiem. Przeciez nie chce obnizyc napiecia, tylko zrobic PWM??? Napiecie albo 100% albo nic. Jak to sie ma do obrotow? Czy mam wziac po prostu srednie napiecie? (ale mocy dla PWM na rezystorze tak nie moge liczyc oczywiscie) Bo rozumie, ze moment obrotowy w tym wypadku moge policzyc z pradu sredniego? Ale w zasadzie to moment mnie nie interesuje, jesli obroty beda sie zachowywac proporcjonalnie.

skad to mam wziac? na co wplywa mi ta pulsacja?

A ta czestotliwosc to skad wziac?

"duza" ? To nie rozumiem? Myslalem, ze czym wieksza czestotliwosc kluczowania, to pulsacja pradu wieksza?

Mozna w praktyce jakos teoretycznie, ogolnie jakis zawsze dobry przedzial czestotliwosci PWM zalozyc dla silnika 24V 250W? Bo chyba nie zrozumialem :(

Czy to nie jest ta kupa dymu, o ktorej pisales wczesniej ? :)

Z gory dzieki, pozdrawiam, Andrzej

A moge ladnie prosic o jakis przyklad takiego scalaka?

Z gory dzieki, pozdr., Andrzej

Andrzej pisze:

Przecież o tym właśnie piszę. Poprzez modulację PWM wpływasz na wartość średnią napięcia. Pisząc o zmniejszeniu napięcia o 50% miałem na myśli 50% wartości średniej napięcia.

Tak.

T=L/R . L,R - indukcyjność i rezystancja twornika silnika.

Generalnie im większa częstotliwość tym mniejsze tętnienia momentu ale za to większe straty. Zwykle stosuje się 1-20kHz.

Andrzej pisze:

To się nazywa hamowanie przeciwłączeniem. Trzeba tylko pamiętać o kontroli prądu.

Tzw. czasy martwe. Są konieczne aby dotąd przewodzące tranzystory zdążyły się wyłączyć.

20kHz. Hm.. Znalazlem gdzies w sieci uniwerslany samodzileny ukladzik do zmiany predkosci obrotow silnika pradu stalego.
formatting link
jest na 270Hz. Nie jest to zbyt duza rozbieznosc?

Pozdr., Andrzej

Andrzej napisał(a):

A zobacz

formatting link
podobne.

Dlaczego? Myslalem, ze sobie wypraktykuje na jaki czas musze podac napiecie w kierunku przeciwnym, zeby go mniej wiecej zatrzymac. I tyle???

No to bylo dla mnie jasne. Ale chodzi tylko o czas wylaczenia tranzystorow(z katalogu)? Czy jakies napiecia/prady indukujace sie w silniku, lub inne rzeczy (jakie?) tez maja dodatkowo na to wplyw?

Pozdrawiam i z gory dzieki, Andrzej

Rozpedz samochod do 100km/h i wrzuc wsteczny.

W tej chwili nie mam czasu pisac podstaw, wiec tylko ostrzezenie, ze jesli zrobisz to, co napisales, przy silniku 24V/10A dobrej klasy, czyli o sprawnosci rzedu 90%, na pelnych obrotach, to poleci tam 200A. Upalisz cos, prawdopodobnie mostek mocy najpierw, ale mozesz zniszczyc komutator.

Andrzej pisze:

No to może na początek o PWM czyli o sterowaniu wypełnieniem przebiegu. W uproszczeniu zakładajmy że masz jeden tranzystor sterowany z PWM podłączony do 5V. Jak tranzystor przewodzi, to masz +5 na wyjściu Jak nie przewodzi, to masz 0 na wyjściu To proste. Jeżeli te przełączanie masz zrobione 2 razy na minutę, to faktycznie, raz na wyjściu masz 0 raz +5V. Jeżeli będziesz to robił 20 000 razy na sekundę, to na wyjściu masz napięcie zależne od tego ile czasu na wyjściu (ale już samego PWM) jest

+5 a ile 0. No chyba że masz idealną rezystancję do wysterowania. A żeby nie było tak łatwo, to poszukaj w mądrych książkach info o wartości max napięcia zmiennego i wartości skutecznej tegoż napięcia.

HINT: Jak wetkniesz do gniazdka miernik, to Ci pokaże, że masz tam 230V napięcia przemiennego. A tak naprawę raz jest 0V a innym razem około

+325V a jeszcze innym razem około -325V. Podobnie masz w swoim PWM, tylko z mniejszymi wartościami. Powyższe (powiedzmy że) obliczenia są właściwe dla częstotliwości 50Hz i przebiegu sinusoidalnego.

To tyle. Idę na obiad. Pozdrawiam TomaszB

Pomy¶l o hamowaniu nie przeciwpr±dem a zwieraniem silnika. Metoda ³atwiejsza a byæ mo¿e wystarczy. Zwieranie (zale¿y to od silnika) niekoniecznie musi byæ "czyste" - hint rezystory hamuj±ce.

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required