Mostek H z tranzystorów oraz płynne sterowanie z Arduino

[Inth]

Hej!

Mam w planach stworzenie robota, którego jednostką napędową będą silniki od wkrętkarki na 12v, jednak problem powstał na etapie szukania sterownika (mostku H). Okazało się, że nieopłacalne będzie użycie chińskich mostków H, nawet tych droższych ze względu na niską wydajność prądową. Postanowiłem, że zrobię mostek H na tranzystorach mosfet. Szukając na internecie odpowiednich tranzystorów zaczęła mnie zastanawiać jedna kwestia - jak to będzie sterowane? Czy tak samo, jak normalnym mostkiem H z Chin, czy może jakoś inaczej? Gdzieś wyczytałem, że można uzyskać taki efekt za pomocą analogWrite(A4, WARTOŚĆ), gdzie wartość powinna mieścić się w zakresie 0-255. Czy dając na wyjście analogowe 0-255 uzyskam płynne sterowanie?

Tranzystorów jeszcze nie dobrałem, jeśli ktoś jest w stanie coś polecić, to również byłbym wdzięczny.

Pozdrawiam

Edytowano Marzec 15, 2019 przez Inth

[adam30010]

Po pierwsze:

Cytat

silniki od wkrętkarki na 12v

 Za wiele to nie mówi. Jaka moc tych silników? Jaki typ silnika? Można trafić we wkrętarkach silniki BLDC więc wysterowanie może nie być takie proste. Do tego jaki będzie pobór prądu przez silnik w momencie maksymalnego obciążenia? 

Mając tą wiedzę można myśleć dalej - czyli zdecydować jaki mostek można użyć.

Ogólnie mostki h można podzielić na 3 typu:

-scalone (z driverem) - takim można sterować bezpośrednio z jakiegoś mikrokontrolera. Oczywiście trzeba zwrócić uwagę czy będzie napięciowo kompatybilny z tym układem. Co do samych mostków to można je określić jako mostki małej mocy (małych prądów), mogą mieć wbudowane jakieś obwody zabezpieczające itp.

-scalone (bez driverów) - tutaj nie wysterujesz (w większości przypadków) tego mostka z mikrokontrolera. Musi być pomiędzy nim a prockiem driver. Zasadniczo bez zabezpieczeń (poza diodami na "wyjściu"). Na większe prądy od tych scalonych z driverem ale wymaga dodatkowego układu. Często dostępne jako półmostki (jedna para tranzystorów push-pull) lub jako kilka takich półmostków w obudowie, więc zasadniczo są "elastyczniejsze" w użyciu mimo potrzeby użycia dodatkowych elementów, a ze względu na elastyczność są często wybierane do silników BLDC lub podobnych.

-mostki dyskretne - budowane na "gołych" tranzystorach. Mogą być na znaczne prądy, ale wymagają dużo miejsca i dodatkowych elementów. Jeśli chcesz mieć na większe prądy to nie wysterujesz tego z mikrokontrolera - potrzebny będzie driver do tranzystorów albo dodatkowe tranzystory.

Żeby dobrać jaki mostek będzie odpowiedni musisz rozważyć "za i przeciw" każdemu z uwzględnieniem warunków w jakich ma docelowo pracować. 

 

Co do uzyskania płynnego sterowania to nie. Nie uzyskasz go w zakresie 0-255.

Silniki nie są elementami liniowymi, i w ten sposób nim nie wysterujesz. Przy ustawieniu "1" silnik najpewniej nie ruszy (zakładam że oczekiwane byłyby bardzo małe obroty). Tak samo może być i przy "100" i przy "150". Wszystko zależy od tego jaki masz silnik. W ogólności ustawiając tą wartość, sterujesz energią jaką dostarczasz do silnika. By silnik zaczął się kręcić to energia dostarczona musi być większa od tej, jaką silnik potrzebuje by ruszyć z miejsca (albo przyspieszyć). Musi więc to być energia która będzie energią większą od wszystkich oporów dla ruchu, które ma silnik, czyli opory toczenia, bezwładność i opory które na silnik oddziałują przez wał silnika (czyli reszta układu napędowego, która "nie będzie chciała by silnik się ruszył"). I te opory trzeba "brutalnie przełamać" dostarczając odpowiednią dawkę energii. Do tego silniki mają charakterystyki nielinowe, więc nawet jak już ruszy to możesz nie uzyskach takiego samego wzrostu prędkości wału przy zmianie z np. ze 160 na 180 jak przy zmianie ze 220 na 240. Tutaj jednak dużo zależy od tego jaki mostek jest używany i jak zorganizowany jest cały układ sterowania silnikiem. Można wszakże uzyskać sterowanie liniowe na wiele różnych sposobów, ale to już bardziej zaawansowane zagadnienie niż na post na forum.

[kaczakat]

Nie napisałeś co potrzebujesz, ale ostatnio kupiłem do samochodzika dzieciaków mostek 43A za 5$. Tyle że na Aliexpress link.

[Inth]

Dnia 16.03.2019 o 13:44, adam30010 napisał:

Jaka moc tych silników?

Jutro to sprawdzę i dam znać.

Dnia 16.03.2019 o 13:44, adam30010 napisał:

Jaki typ silnika? 

Jest to zwykły, silnik szczotkowy.

Dnia 16.03.2019 o 13:44, adam30010 napisał:

Do tego jaki będzie pobór prądu przez silnik w momencie maksymalnego obciążenia? 

To również jutro sprawdzę - myślę, że około 10A.

Dnia 16.03.2019 o 13:44, adam30010 napisał:

mostki dyskretne - budowane na "gołych" tranzystorach. Mogą być na znaczne prądy, ale wymagają dużo miejsca i dodatkowych elementów. Jeśli chcesz mieć na większe prądy to nie wysterujesz tego z mikrokontrolera - potrzebny będzie driver do tranzystorów albo dodatkowe tranzystory.

Myślę, że właśnie taki będę musiał zastosować.

Dnia 16.03.2019 o 13:44, adam30010 napisał:

Co do uzyskania płynnego sterowania to nie. Nie uzyskasz go w zakresie 0-255.

 Silniki nie są elementami liniowymi, i w ten sposób nim nie wysterujesz. Przy ustawieniu "1" silnik najpewniej nie ruszy (zakładam że oczekiwane byłyby bardzo małe obroty). Tak samo może być i przy "100" i przy "150". Wszystko zależy od tego jaki masz silnik. W ogólności ustawiając tą wartość, sterujesz energią jaką dostarczasz do silnika. By silnik zaczął się kręcić to energia dostarczona musi być większa od tej, jaką silnik potrzebuje by ruszyć z miejsca (albo przyspieszyć). Musi więc to być energia która będzie energią większą od wszystkich oporów dla ruchu, które ma silnik, czyli opory toczenia, bezwładność i opory które na silnik oddziałują przez wał silnika (czyli reszta układu napędowego, która "nie będzie chciała by silnik się ruszył"). I te opory trzeba "brutalnie przełamać" dostarczając odpowiednią dawkę energii. Do tego silniki mają charakterystyki nielinowe, więc nawet jak już ruszy to możesz nie uzyskach takiego samego wzrostu prędkości wału przy zmianie z np. ze 160 na 180 jak przy zmianie ze 220 na 240. Tutaj jednak dużo zależy od tego jaki mostek jest używany i jak zorganizowany jest cały układ sterowania silnikiem. Można wszakże uzyskać sterowanie liniowe na wiele różnych sposobów, ale to już bardziej zaawansowane zagadnienie niż na post na forum.

Rozumiem, jednak wówczas silniki są sterowane właśnie tak, jak wspomniałem wcześniej - komendą analogWrite(port, wartość), tak? 

 

Dnia 16.03.2019 o 19:38, kaczakat napisał:

Nie napisałeś co potrzebujesz, ale ostatnio kupiłem do samochodzika dzieciaków mostek 43A za 5$. Tyle że na Aliexpress link.

Właśnie też widziałem i rozważam taką opcję.

[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

[adam30010]

Dnia 17.03.2019 o 22:30, Inth napisał:

Rozumiem, jednak wówczas silniki są sterowane właśnie tak, jak wspomniałem wcześniej - komendą analogWrite(port, wartość), tak?

Zasadniczo tak, z tym że jak wspomniałem silnik nie będzie najpewniej ruszał od jedynki, i nie będzie takich samych przyrostów prędkości w pełnym zakresie. Ale to wszystko zależy czym i jak dokładnie będziesz sterował.

[Inth]

6 minut temu, adam30010 napisał:

Zasadniczo tak, z tym że jak wspomniałem silnik nie będzie najpewniej ruszał od jedynki, i nie będzie takich samych przyrostów prędkości w pełnym zakresie. Ale to wszystko zależy czym i jak dokładnie będziesz sterował

Rozumiem, dzięki wielkie!

Chciałem sprawdzić pobór prądu silnika - normalnie (bez obciążenia) ma on ok. 1,7A, ale jak postawię delikatny opór, to aż wywala bezpiecznik w mierniku - a jest 12,5A. 🙂

[adam30010]

Sporo prynda bierze.

Pewnie będzie pod mocnym obciążeniem brać 80 albo i 100A 😄

Na takie prądy, to chyba faktycznie tylko mostki dyskretne będą się nadawać (ja nie kojarzę scalonego na takie prądy).

Robiłeś pomiar przy użyciu bocznika może? W najprostszej wersji by oszacować prąd na jaki trzeba się przygotować potrzebny będzie omomierz, woltomierz i kawał druciska (przewodu itp).

Bierzesz jakiś słuszny kawał przewodu (by rezystancja była powtarzalnie mierzalna albo by można było wyliczyć jaką ma w przybliżeniu rezystancję), podłączasz woltomierz na końcach tego odcinka przewodu i cały ten przewód wpinasz szeregowo w zasilanie silnika. Znając napięcie (mierzymy), rezystancje przewodu (albo mierzymy albo wyliczamy, albo bierzemy gotowy bocznik) można wyliczyć prąd jaki przez ten bocznik popłynie - prawo Ohma. Jednak by mieć dokładny pomiar potrzebne są poważne narzędzia (porządne mierniki) ale do oszacowania skali prądu może się ta metoda nadać 🙂 

[Inth]

56 minut temu, adam30010 napisał:

Pewnie będzie pod mocnym obciążeniem brać 80 albo i 100A

Myślę że nie aż tyle - pewnie koło 40A.

57 minut temu, adam30010 napisał:

Robiłeś pomiar przy użyciu bocznika może? W najprostszej wersji by oszacować prąd na jaki trzeba się przygotować potrzebny będzie omomierz, woltomierz i kawał druciska (przewodu itp).

Niestety nie. 😞

Zobaczę, może jutro spróbuję. 🙂