Dobór tranzystora do sterowania silnikiem DC z arduino

[Minzzzy]

Cześć,

Posiadam dość mocny silniczek 12V/6A i chciałbym nim sterować za pomocą wyjścia PWM Arduino. Myślałem o zakupie shielda do sterowania silnikami ale te które pasują są drogie, a do tego nie potrzebuję obrotów w obu kierunkach. Czytałem o możliwości wykorzystania tranzystora i chciałbym to zrealizować w taki sposób jak na schemacie. Ma to szansę się udać ? Chciałbym prosić także o pomoc w dobrze odpowiedniego tranzystora. Wyczytałem tylko, że prąd pracy tranzystora powinien być ok.2 razy większy od prądu pobieranego przez odbiornik.

[kolegajacek]

@Minzzzy Cześć, nie napisałeś jakiego typu jest to silnik więc ciężko powiedzieć czy można go w ten sposób uruchomić. Silniki krokowe wymagają przykładowo odpowiedniego układu sterującego. Jeżeli to jakiś silnik DC z dwoma wyprowadzeniami to prawdopodobnie tak. Natomiast 6A to dość duży prąd i nie wiem czy znajdziesz taki tranzystor bipolarny. Można natomiast użyć tranzystora MOSFET np. IRF540 prąd drenu do 33A. 

[H1M4W4R1]

37 minut temu, kolegajacek napisał:

nie wiem czy znajdziesz taki tranzystor bipolarny

BD911 😉 

EDIT:   

37 minut temu, kolegajacek napisał:

Natomiast 6A to dość duży prąd

Ja ostatnio musiałem robić sterownik pod 15A do jednej żaróweczki 😉 

Edytowano Maj 21, 2021 przez H1M4W4R1

[kolegajacek]

@H1M4W4R1  Dzięki fajnie wiedzieć, po prostu ja przy takich prądach z tranzystorami nie pracowałem :), więc poleciłem to co znam.

[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

[_LM_]

Ja bym zastosował mosfeta np IRF530 czy nawet buz 11

Edytowano Maj 22, 2021 przez _LM_

[Elvis]

Szkoda, że kolega @marek1707 przestał udzielać się na forum, ale skoro pojawiło się kilka propozycji, to może warto uprzedzić autora pytania o niekoniecznie dobrych podpowiedziach.

Na razie pojawiły się trzy propozycje: BD911, IRF530 i BUZ11 - dodajmy, że baza / bramka ma być sterowana bezpośrednio z Arduino i to jeszcze przez PWM...

Więc pierwsze pytanie do autorów propozycji - dlaczego akurat te elementy? I dlaczego będą one dobre do tego zastosowania?

[Minzzzy]

@kolegajacek Tak, to jest zwykły silnik DC bezszczotkowy z dwoma wyprowadzeniami. Dodaję w załączniku zdjęcie tego małego potworka 😄

@H1M4W4R1 Dobór typu tranzystora: bipolarny/unipolarny w moim przypadku jest chyba podyktowany tym jaki sygnał sterujący jest na wyjściu PWM Arduino. Jestem prawie pewien, że to sygnał napięciowy 5V o częstotliwości 490 Hz załączania/wyłączania dlatego użyłbym tranzystora unipolarnego.

@_LM_ Znalazłem dokumentację z parametrami tego tranzystora i tych podanych przez kolegów wyżej. Obciążalność prądowa wygląda na odpowiednią do mojego projektu. Będę w stanie sterować tymi tranzystorami napięciem 5V i częstotliwością 490Hz ? Patrzę na dokumentację ale nie wiem które dane odpowiadają za te parametry.

Dziękuję za dotychczasowe odpowiedzi 😄

 

 

[H1M4W4R1]

13 minut temu, Minzzzy napisał:

Dobór typu tranzystora: bipolarny/unipolarny w moim przypadku jest chyba podyktowany tym jaki sygnał sterujący jest na wyjściu PWM Arduino. Jestem prawie pewien, że to sygnał napięciowy 5V o częstotliwości 490 Hz załączania/wyłączania dlatego użyłbym tranzystora unipolarnego.

[CENZURA]... naprawdę tak ciężko przeczytać ze zrozumieniem, że to była odpowiedź na pytanie od Jacka?... Już bardziej precyzyjnie niż wskazując cytat czego dotyczy nie potrafię się wyrażać...

13 minut temu, Minzzzy napisał:

Jestem prawie pewien, że to sygnał napięciowy 5V o częstotliwości 490 Hz załączania/wyłączania dlatego użyłbym tranzystora unipolarnego.

Też bym tak zrobił... Prawdopodobnie IRFZ44N z jakimś BC547 (bo mam ich cały arsenał z promo 😉) jako tranzystor sterujący bramką. A co do częstotliwości to była biblioteka do sterowania PWM, np. mój sterownik LED używa 25kHz 😉 

[Elvis]

A jak miałby wyglądać schemat podłączenia tego IRFZ44N, BC547 i silnika 6A? Pytam, bo dotychczasowe propozycje były bardzo z sufitu, BD911 który nie nadawał się zupełnie, ale to może miał być żart? IRF530 przy sterowaniu z pinów Arduino nie otworzyłby się na tyle, żeby dać 6A, o przełączaniu PWM nawet nie wspominając.

Teraz nastąpiła poniekąd słuszna zmiana, czyli jednak nie bezpośrednio podłączony tranzystor mocy do wyjścia biednego Arduino, ale coś pomiędzy - to już trochę lepszy pomysł, chociaż bez schematu ciężko powiedzieć, czy jest nawet cień szansy powodzenia.

[H1M4W4R1]

1 godzinę temu, Elvis napisał:

BD911 który nie nadawał się zupełnie, ale to może miał być żart?

[cenzura] ... Czas zrobić to co zrobił kolega Marek...
"tak ciężko przeczytać ze zrozumieniem, że to była odpowiedź na pytanie od Jacka?"

Niestety nie ma jeszcze czerwonej czcionki 72 z żółtym tłem 😞 

A układ to standardowe sterowanie z inwersją polaryzacji sygnału... 
Dla niewtajemniczonych:

"Daj uczniowi gotowe rozwiązanie, bo sam na nie nie wpadnie, a szukanie w internecie jest zakazane bo to plagiat." (Tak rozumiem Twój wpis)

Lepiej podać co może zastosować, a w pozostałych kwestiach niech poszuka rozwiązań albo wiedzy, by takie stworzyć. W ten sposób jest niszczona chęć do nauki i mamy taki naród jaki mamy (co głosuje na populizm i socjalizm, bo "dajom za darmo 500+ na dziecko a na chorem nawyt dwu tysiunce" oraz miliard absolwentów studiów, którzy piszą oprogramowanie rządowe, które potem jest bardziej dziurawe niż Internet Explorer na początkach swojego istnienia...

[Elvis]

Chyba faktycznie czas przestać się udzielać na tym forum. Wcześniej nie zrozumiałem, że propozycja BD911 to był żart, teraz nawet nie wiem, czy ten błędny układ to kolejny dowcip czy brak kompetencji jego autora.

Na wypadek gdyby to jednak nie był żart podpowiem, że w takim układzie silnik będzie się kręcił nawet po odłączeniu tranzystora NPN, co może być niezbyt mile widzianą funkcją, ale prawdziwy błąd polega na niezrozumieniu działania obciążenia indukcyjnego. W momencie zamknięcia tranzystora mocy, prąd w obwodzie nie przestanie płynąć natychmiast i najzwyczajniej w świecie uszkodzi tranzystor.

Ale pewnie autor wątku sobie wszystko znajdzie w sieci, pewnie będzie też wiedział jak rozpoznać błędne schematy, jak chociażby ten powyżej.

[_LM_]

Poczułem się wywołany do tablicy 😉 Oczywiście do takich zastosowań najlepiej jest użyć tranzystora mosfet logic level. Postanowiłem przyjrzeć się temu BUZ11 nas interesuje parametr Vds -> czyli napięcie przy jakim tranzystor zaczyna się otwierać oraz zależność prądu źródła od tego napięcia.

Jak widać (i o ile dobrze rozumiem ten wykres) BUZ11 przy Vgs = 5V nie zostanie w pełni otwarty i należałoby zastosować jakiś wtórnik który podniesie napięcie do przynajmniej 6V. Ok a teraz pierwszy lepszy tranzystor logic level który "wypluło" wyszukiwanie google. https://www.vishay.com/docs/91300/sihl540.pdf IRL540 Już na pierwszej stronie pdf widzimy

   

a jego wykres

Prezentuje się znacznie lepiej. Nie będzie konieczne podnoszenie napięcia Vgs i mikrokontroler spokojnie wysteruje bramkę mosfeta. W kwestii pojemności bramki to przy pwm 490Hz nie powinno to stanowić większego problemu ale dla zachowania dobrych zasad projektowania należy użyć jakiegoś bufora czy to na tranzystorach czy specjalizowanego np:

lub zastosować układ specjalizowany https://www.infineon.com/dgdl/ir44252l.pdf?fileId=5546d462533600a4015364c51e8e2a38

Oczywiście niezależnie od tego jak mosfet będzie sterowany koniecznie trzeba dodać diodę w obwodzie silnika włączoną przeciwsobnie plus może być konieczny filtr RC dla tłumienia zakłóceń.  

UWAGA! To co pokazałem jest propozycją jak powinno to sterowanie wyglądać a nie gotowcem. Także proszę po mnie nie "jechać" że IRL mógłby być troszkę inny (słabszy , mocniejszy tańszy droższy) tak samo bufor 44252 NIE musi być akurat ten. 

Edytowano Maj 23, 2021 przez _LM_

[Elvis]

@_LM_ Dokładnie o coś takiego pytałem, po prostu popatrzyłem na parametry BD911, IRF530 i ręce mi opadły - te tranzystory zupełnie się nie nadawały do takiego układu jak narysował na początku kolega @Minzzzy  Jak słusznie zauważyłeś BUZ11 chociaż częściowo by się otworzył, ale i tak za mało.

Żeby była jasność - ja sam nie znam się na tyle na elektronice analogowej, żeby komuś doradzać, jaki tranzystor wybrać. Wiem natomiast na tyle dużo, że propozycje, które pojawiły się na początku były zupełnie bez sensu. Dlatego zadałem pytanie, jakie były kryteria wyboru akurat takich modeli, bo moim zdaniem to co się pojawiło raczej nie ma szans zadziałać.

Dobór tranzystora to o wiele trudniejsze zadanie niż się wydaje, a parametry podawane przez producentów są bardzo mylące. Te dziesiątki amperów widoczne na pierwszych stronach not katalogowych to parametry wyłącznie marketingowe i wybór na ich podstawie ma małe szanse powodzenia.

Co więcej tranzystor dobieramy do konkretnego schematu, nie wystarczy wybrać dowolny tranzystor, który ma w parametrach 6A i powiedzieć, że będzie dobrze. Szczególnie mając obciążenie indukcyjne oraz częste przełączanie (PWM).

Bardzo się cieszę, że pojawiło się o wiele bardziej rzeczowe wyjaśnienie doboru tranzystora oraz znacznie lepiej dopasowany do pierwotnego układu model.

Edit: tylko nadal brakuje zabezpieczenia przed prądem indukowanym przez silnik 😞

Edytowano Maj 23, 2021 przez Elvis

[_LM_]

6 minut temu, Elvis napisał:

Edit: tylko nadal brakuje zabezpieczenia przed prądem indukowanym przez silnik

było opisane lakonicznie 

22 minuty temu, _LM_ napisał:

Oczywiście niezależnie od tego jak mosfet będzie sterowany koniecznie trzeba dodać diodę w obwodzie silnika włączoną przeciwsobnie plus może być konieczny filtr RC dla tłumienia zakłóceń.  

 

Edytowano Maj 23, 2021 przez _LM_

[_LM_]

9 minut temu, Elvis napisał:

IRF530 i ręce mi opadły

Tu jest moja wina często odpisuję w pośpiechu nie zastanawiając się. Następnym razem postaram się dokładniej analizować odpowiedzi

Edytowano Maj 23, 2021 przez _LM_