Discussione:
motore DC mandato in PWM
(troppo vecchio per rispondere)
ahrfukkio
16 anni fa
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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:
Failed to load image: http://www.picotech.com/applications/pwm_drivers/graphics/mosfet.gif

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



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GG
16 anni fa
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"ahrfukkio" <***@virgilio.it> ha scritto nel messaggio news:hbio6c$kbu$***@news.newsland.it...

... snip...
Post by ahrfukkio
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?)
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.
Post by ahrfukkio
http://www.picotech.com/applications/pwm_drivers/graphics/mosfet.gif
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?
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
ahrfukkio
16 anni fa
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innanzitutto grazie per il tempo che mi hai dedicato :)
Post by GG
Immagino si stia parlando di un motore in CC a magneti permanenti.
si
Post by GG
Utilizzare un circuito a commutazione piuttosto che uno lineare migliora
in modo "drammatico" l'efficienza del sistema.
ovvio :)
Post by GG
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.
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.
Post by GG
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.
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.
Post by GG
Piu' alta e' la reattanza motore, minore sarà la frequenza di pilotaggio
che potrai utilizzare.
eppure mi sfugge qualcosa: è pratica comune mandare i motori in CC a
qualche khz, perchè il mio deve andare fino a 300Hz?
Post by GG
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.
in pratica in parallelo al motore!
Post by GG
Il condensatore deve essere posizionato in modo da minimizzare
l'area compresa fra il condensatore stesso e il carico (motore piu' MOSFET).
immagino per limitare le emissioni elettromagnetiche
Post by GG
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). [...]
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



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GG
16 anni fa
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"ahrfukkio" <***@virgilio.it> ha scritto nel messaggio news:hblagb$lss$***@news.newsland.it...

... snip...
Post by ahrfukkio
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.
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).
Post by ahrfukkio
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.
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.
Post by ahrfukkio
eppure mi sfugge qualcosa: è pratica comune mandare i motori in CC a
qualche khz, perchè il mio deve andare fino a 300Hz?
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).
Post by ahrfukkio
Post by GG
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.
in pratica in parallelo al motore!
No! Collegato tra il +15V e il SOURCE (non il drain) del MOSFET.
Post by ahrfukkio
Post by GG
Il condensatore deve essere posizionato in modo da minimizzare
l'area compresa fra il condensatore stesso e il carico (motore piu' MOSFET).
immagino per limitare le emissioni elettromagnetiche
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.
Post by ahrfukkio
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
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
ahrfukkio
16 anni fa
Permalink
Veramente no. Niente picco negativo [...] 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).
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.. :)
Questo e' strano. Sopra i 15-20kHz il fischio non e' piu' udibile.
ma infatti non son salito oltre l'udibile.. tanto il motore non andava!
No! Collegato tra il +15V e il SOURCE (non il drain) del MOSFET.
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
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.
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



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GG
16 anni fa
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"ahrfukkio" <***@virgilio.it> ha scritto nel messaggio news:hbnn43$d3c$***@news.newsland.it...

... snip...
...
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
giorgiomontaguti
16 anni fa
Permalink
...
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
GG
16 anni fa
Permalink
"giorgiomontaguti" <***@alice.it> ha scritto nel messaggio news:***@4ax.com...

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

Saluti
GG
giorgiomontaguti
16 anni fa
Permalink
Post by GG
... snip...
Post by giorgiomontaguti
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.
Ma il 47uF e' in parallelo al MOSFET? Non e' mica un errore di sbaglio? :-)
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
--
non sono ancora SANto per e-mail
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