Niedziałające silniki DC z układem L298N

[Atta]

Tak jak w temacie mam problem z zasileniem robota 4WD z wykorzystaniem L298N. Silniki obracają się bardzo wolno lub wcale i nie są w stanie poruszyć całego robota. Cały układ podłączyłem dokładnie tak samo jak na filmie:

(kod też jest ten sam). Korzystam dokładnie z tej samej podstawy jak ta użyta w filmie. Części:

• Arduino UNO,
• 4x silnik DC do 6V i bez obciążenia pobierają 0,5A (nigdzie nie potrafię znaleźć wartości pod obciążeniem),
• 4x akumulator AA, 1,2V, Ni-MH, 2100mAh (zasilanie silników),
• bateria 9V do zasilania Arduino,
• płytka z układem scalonym L298N.

Niestety nie mam pojęcia czy winę ponoszą silniki, układ scalony, kod lub zasilanie.

Z góry dziękuję.

[marek1707]

A wystarczy tylko czytać i rozumieć liczby:

Kiepski mostek zasilasz z 4.8V (w porywach). Na nim spada pewnie ze 2V. Do napędów dochodzi jakieś 2.5-3V. Silniki masz na 6V. Czego oczekujesz więcej? Może wystarczy zmierzyć ile naprawdę dostają silniki?

Daj akumulator 9-12V a pojazd znacznie się ożywi. Na filmie korzystają zapewne z żółtych silników Dagu w wersji 3V.

Jeśli nie wiesz ile Twoje silniki pobiorą w zatrzymaniu, zmierz ich rezystancję omomierzem - oczywiście po wypięciu z układu, goły, stojący silnik. Potem prawo Ohma, podstawiasz tam planowane napięcie zasilania (np 12V pomniejszone o spadek na mostkach) oraz zmierzoną rezystancję uzwojeń i masz wynik.

[Atta]

marek1707,

Czy zasilanie mogę obliczyć z proporcji:

5,5V - 2V

xV - 6V

x = 16,5V

•5,5V to zasilanie, które mam teraz. Z opisu baterii powinno być 4,8V, ale po zmierzeniu był wynik 5,5V.

•2V to napięcie, które teraz otrzymuje jeden kanał układu scalonego.

•6V to maksymalne napięcie dla moich silników.

Czy dobrze myślę, że największe zasilanie, które mogę podłączyć to 16,5V? A jeżeli chciałbym uzyskać 4,5V to muszę mieć zasilanie ok. 12V?

[marek1707]

Nie. Po pierwsze raczej niespotykane jest, by pakiet 4xNiMH miał w urządzeniu 5.5V. W ładowarce, podczas pchania naprawdę dużego prądu ogniwo NiMH może dojść do 1.5-1.7V, ale zaraz po zakończeniu procesu i wyjęciu napięcie wraca do 1.2V. Chyba coś tu spaprałeś w pomiarach.

Nie ma żadnej proporcji. Spadek/strata napięcia na mostku jest prawie stały (w bipolarnych) lub wprost zależny od prądu (MOSFETy). Jeżeli masz już jakiś mostek i spada na nim np. 2V, to zawsze przy danym silniku będzie podobnie. Podłączysz 5V to dostaniesz 3V, a podłączysz 12V to dostaniesz 10V. I nie licz tego "na styk". Silniki 6V pracują zarówno przy 3V (słabo) jak i przy 9V a przez chwilę możesz je przeciążyć i do 12V. Wszędzie musisz mieć marginesy, więc jeśli potrzebujesz 6V nominalnie, to spokojnie możesz założyć zasilanie 9 lub 12V - zależy jak bardzo kiepski masz mostek. Resztę załatwi oprogramowanie sterujące - przecież nigdzie nie jest powiedziane, że masz dojeżdżać z PWM do 100%. Oczywiście na początku, gdy nie jesteś pewien niczego (włącznie z programem) nie warto przesadzać i dać niższe, bezpieczne napięcie. Poza tym akumulatory też nie mają stałego napięcia w trakcie rozładowania. Zaczynasz od 1.2V a kończysz przy 0.9V na ogniwie.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Atta]

Po 8 godzinach znowu zmierzyłem napięcie tych baterii.

Czyli w moim przypadku strata wynosi 3.5V?

[marek1707]

Nie wiem. To Ty tam jesteś i mierzysz. Suma musi się zgadzać więc jeśli zrobisz pomiary w tym samym czasie (tj. szybko jeden po drugim) i w tych samych warunkach, np. przy włączonych i jednostajnie pracujących silnikach, to:

Napiecie_baterii = Napiecie silnika + Strata_mostka + Inne

Jeśli masz po drodze jeszcze coś (jakaś dioda zabezpieczająca, wyłącznik itp) to wrzucasz to do Inne, ale wszystko co nie dochodzi do silnika jest de facto stratą.

Częstym błędem są pomiary w różnych warunkach: np. najpierw bateria na sucho a potem silniki gdy kręcą. Wtedy można dostać dość zaskakujące liczby.

[Atta]

Rozumiem. W takim wypadku akumulator 9V będzie dobry do zasilenia mojego układu? Jeżeli tak to czy mam zwrócić w szczególności uwagę na jakiś model, producenta, itp. albo czego na pewno nie mam kupować?

[marek1707]

W tę stronę bardzo trudno jest radzić. Najważniejszym wyborem jest chemia czyli to co w środku - od tego zależy sposób ładowania (a więc szybkość, potrzebne moce, typ ładowarki chyba że masz uniwersalną, programowalna), rozładowania (prądy, napięcia) no i pojemność liczona na cm³ czyli gęstość energii. Potem są wymiary, masa, konfiguracja elektryczna, cena itd.. Każdy akumulator jest do czegoś dobry a do czegoś innego zupełnie nie.

Na pewno nie warto kupować chłamu z dziwnych źródeł - akumulatorki są trywialne do podrabiania. Podejrzanie niskie ceny i/lub duże pojemności też są.. podejrzane. Nie ma NiMHów 4000mAh w wielkości AA tak jak nie ma LiPoli 5000mAh w cylindrze 18650.

Może wskaż coś konkretnego, skrytykujemy z przyjemnością 🙂

[Atta]

Czy ten byłby dobry? everActive 6F22/9V Ni-MH 320 mAh lub Vipow Ni-MH 9V 200mAh . Od czego jest zależne, że takie akumulatory 9V mają ok. 500 mAh (taki największy znalazłem), a typu AA są 2100mAh lub 2600mAh? To ze względu na budowę czy po prostu nie potrafię znaleźć innych?

[marek1707]

Bo mAh nie jest jednostką w jakiej można porównywać akumulatory o różnym napięciu. Ta wielkość pokazuje bowiem jedynie ile prądu możesz czerpać przez jakiś czas. Nic natomiast nie mówi o energii czyli mocy w czasie. Akumulatory w pewnej objętości zawierają energię, bo wewnątrz jest pewna ilość substancji zamieniających energię chemiczną na elektryczną i z powrotem. Tak więc akumulator z pewnym rodzajem chemii (np. NiMH) może zgromadzić w 1cm³ pewną energię liczoną oczywiście w [J] lub inaczej [Ws]. Niezależnie jak go zrobisz, czy będzie płaski czy cylindryczny, zawsze ten sam cm³ będzie zawierał w przybliżeniu tę samą ilość energii. Ale masz jeszcze jeden stopień swobody: możesz przecież zrobić jedno duże ogniwo (jak AA lub AAA) a możesz zrobić 6 lub 7 malutkich i upchnąć je w obudowie baterii 6F22. W pierwszym przypadku dostajesz 1.2V a w drugim 7.2 lub 8.4V. Ponieważ jednak objętość jest bardzo podobna (porównaj sobie AA i 6F22), to ilość energii musi być też podobna. Ponieważ energia to W*s czyli V*A*s, to podnosząc napięcie dostaniesz mniej prądu.

W przypadku AA masz zatem:

1.2V*2.3Ah = 2.76Wh

a w 6F22 masz:

7.2V*0.4Ah = 2.88Wh

Same miliamperogodziny "nie widzą" napięcia więc nie możesz ich używać gdy porównujesz stosy NiMHów różnej wysokości (w sensie liczby ogniw) ani też gdy przymierzasz np. ogniwo Pb (2V) do LiPola (3.6V) czy NiMHa (1.2V). Dopiero gdy producent poda energię w Wh, można coś powiedzieć. Oczywiście można też samemu to zrobić tak ja ja powyżej. Musisz jedynie przeliczyć mAh i V na Wh.

Jest raczej pewne, że mając dwa ogniwa z tą samą chemią większe będzie zawierało więcej energii. Napięcie jest tylko jednym z parametrów, ale jest ważne bo musi być dopasowane do potrzeb odbiornika. Jeśli pojedziesz w górę z napięciem, stracisz na prądzie chyba że weźmiesz większą cegłę lub.. inną, bardziej wydajną chemię.

Ważnym parametrem związanym z wielkością ogniwa jest prąd rozładowania. Jest on w pewien sposób związany z mAh pojemności, bo dana chemia ma ograniczenia zarówno na szybkość ładowania jak i rozładowania. Określa się to w tzw. "C" czyli wielokrotnościach pojemności. Np. NiMHy mogą być rozładowywane prądem do 1-2 a niektóre i 3C a ładowane raczej wolniej, do 0.5C - ta niesymetria to cecha chyba wszystkich akumulatorów. Tak więc mając ogniwo AA 2300mAh, możesz z niego pociągnąć powiedzmy 3-5A i przeżyje to dzielnie (choć najlepiej będzie mu w zakresie dużo niższym, 0.5-1A). Ale biorąc akumulatorek 400mAh byłoby dobrze, gdybyś nie przekraczał obciążeń 0.8A. Tak, AA są fajne, tylko że potrzebujesz ich aż 6.. Cóż, duży może więcej, ale jest duży..

[Atta]

Rozumiem już to. W moim przypadku (jeżeli mam 4x akumulatorki AA, 1,2V 2600mAh) będzie korzystniej (lepiej) dokupić jeszcze 2 takie baterie i koszyk na 6 właśnie takich baterii czy kupować jedną 6F22 (np. z tych wyżej wymienionych)?

[marek1707]

Ech, nie umiem odpowiedzieć, bo nie wiem co znaczy u Ciebie "lepiej".

Z tego miejsca mogę wskazać rozwiązanie które będzie większe i zajmie więcej miejsca w robocie, cięższe i bardziej obciąży napędy, które będzie miało większą wydajność prądową i tym samym lepiej sobie poradzi z zasilaniem silników, które będzie bardziej elastyczne bo łatwiej zmienić mu napięcie dodając lub ujmując ogniwa, które będzie bardziej upierdliwe w ładowaniu wielu paluszków zamiast jednego klocka, które będzie sumarycznie droższe w zakupie itd.. A teraz Ty sam odpowiedz sobie (a może i nam) co z tego jest dla Ciebie mniej a co bardziej ważne.

Jeżeli tylko nie ma przeciwwskazań technicznych takich jak przewidywany wysoki prąd silników przekraczający możliwości któregoś zasilania, to wybór jest zależny od uwarunkowań jakie wymieniłem wcześniej. Wspomniane gdzieś na początku 0.5A wygląda mi raczej na prąd silnika przy nominalnym obciążeniu. W zatrzymaniu mogą brać jeszcze drugie tyle - miałeś to zmierzyć. Jeżeli prawdą będzie okolica 1A przy 6V, to akumulator 6F22 raczej 4A nie przetrzyma. Będzie to też powyżej możliwości AA, choć raczej ciężko mi sobie wyobrazić zabawę w celową blokadę wszystkich kół przy pełnym wysterowaniu. Zwykle będziesz więc potrzebował - przy normalnej jeździe po płaskim - w sumie coś poniżej 1A a to spokojnie zapewnią AA. Dobry aku wielkości 6F22 też obie poradzi, choć będzie musiał się postarać. No i nie na długo, bo jednak ma tylko 400-500mAh.

Acha, ten mostek może 1A/kanał nie przeżyć, trzeba będzie uważać. Jak widzisz kluczowym są dane silników. Dopóki ich nie masz, wszystko jest gdybaniem.

[Atta]

Okej, wydaję mi się, że rozumiem już i poradzę sobie sam. Dziękuję za poświecenie mi Twojego cennego czasu. Domyślam się, że dla Ciebie rzeczy wyżej opisane są banalne, ale dla kogoś kto dopiero zaczyna przygodę z elektroniką nie jest to takie proste (bez Twojej pomocy musiałbym poświęcić znacznie więcej czasu, aby rozwiązać ten problem). Dzięki temu, że tak skrupulatnie wszystko opisywałeś dużo się od Ciebie nauczyłem 🙂 .