Witajcie,

od pewnego czasu projektuję sterownik BLDC na prąd maksymalny 30A do sterowania silnikiem modelarskim od quadrocoptera.

Schemat prezentuje się następująco:


Klucze górne będą sterowane za pomocą PWM, klucze dolne odpowiednio sygnałem stałym.
Wszystkie rezystory mają 0.25W - z wyjątkiem tych trzech jedno watowych na bramy mosfetów kluczy górnych.

Całość będzie zasilana z pakietu 3S

Bardzo prosiłbym o sprawdzenie schematu, czy wartości wszystkich elementów są odpowiednie. Mam również wątpliwości odnośnie obwodu do pomiaru Back EMF. Wszelkie uwagi mile widziane.

Dziękuję i pozdrawiam
Elektro_maniak

Wiem, że mógłbym kupić gotowy, ale co to wtedy za zabawa. Największą przyjemność czerpię właśnie z realizacji własnych rozwiązań. Chciałbym spróbować własnych sił a może przy okazji się też czegoś nauczę. Jak mi nie wyjdzie to wtedy najwyżej kupię gotowy.

Rozumiem, że R11 oraz R8 dałbyś mniejsze? Jakieś konkretne wartości?

Odnośnie R2 to myślę o 220-300 Ohm aby dać te 20mA z pinu uC

Dziękuję

Koledze wyżej pewnie chodziło nie o to by kupić gotowy sterownik silnika tylko sterownik bramek mosfeta jak np. IR2110 który dzięki wbudowanemu boostrapowi steruje od razu górnym i dolnym mosfetem.

_________________
sig off ;(

oj racja, źle kolegę zrozumiałem.

W sumie pomysł jest ciekawy, na pewno postaram się go rozpatrzyć

Jednakże problem oceny schematu nadal zostawiam otwarty, jak ktoś ma jakieś uwagi to proszę pisać.

Mam jeszcze pytanie odnośnie tego pomiaru prądu na ACS712. Gdzie go lepiej podpiąć? Przed mosfetami czy za?
tzn. czy w obwodzie:
12V -> ACS712 -> obciążenie (najpierw prąd przechodzi przez ACS a potem idzie do reszty układu)
czy lepiej
12V -> obciążenie -> ACS712 (najpierw prąd przechodzi przez cały układ i dopiero na końcu ACS)
Na moje to większej różnicy nie ma, ale coś mi chodzi po głowie, że lepiej zastosować drugie rozwiązanie (częściej się z tym spotykałem w takiej postaci). Czy się mylę?

Pozdrawiam i dziękuję

Witajcie po dłuższej przerwie w tym temacie.

Tytułowy driver udało mi się złożyć.

Dodaję jeszcze raz schemat, bo mogły wystąpić drobne zmiany:


Silnikiem od stacji dyskietek kręcił aż miło. Niedawno podłączyłem większy silnik modelarski (Emax XA2212 wraz z obciążeniem - śmigło 11x47), który pobiera do 12-13A. Silnik bardzo ładnie się rozpędzał aż do swoich maksymalnych obrotów. Wszystko było testowane bardzo krótko (trzy, cztery włączenia po niecałą minutę ze względu na hałas). Dzisiaj, chcąc przetestować lepiej sterownik, po kilku sekundach kręcenia nim, padł mikrokontroler. Silnik się zatrzymał.

Typowy błąd rc=-1. Tranzystory i inne elementy zimne. Żadnego dymu. Wszystko wydaję się poprawnie działać, tylko ten mikrokontroler z niewiadomych mi przyczyn padł. Obstawiam, że jest to spowodowane przepięciem z silnika, jakie się dostało na piny mikrokontrolera. Połączenia programator <-> uC są na pewno dobre. Sprawdzałem wiele razy. Sam programator też jest sprawny, więc musi być to wina wynikająca z dużego obciążenia.

Myślę, że winnym może być obwód odpowiedzialny za pomiar Back-EMF. Ma ktoś jakieś propozycje?

Zastanawiam się też, czy nie powinno być tu jakiś szybkich diod wpiętych zaporowo, by niwelować szpilki z silnika, jak ma to miejsce w przypadku silników DC i mostków H? Tylko, że się nigdzie nie spotkałem z takim rozwiązaniem.

Pozdrawiam i dziękuję za rady.

Dodaj jakieś diody TVS (transil(są bardzo szybkie)) pomiędzy fazę silnika a masę, z V przewodzenia trochę większym niż Vcc, prądowo też daj jak największy zapas. Zewrą one szpilki z silnika do masy.

Sam steruję silnikami 150W (DC) w swojej konstrukcji i bez tych diod układy padały jak muchy, raz rozerwało mi mosfeta z tymi diodami wszystko działa i nic się nie pali.

Dziękuję.

Może warto dać po diodzie dla każdego z tranzystorów (połączone tak samo jak te wbudowane)? Razem 6 sztuk.

Odnośnie transila, to rozumiem, że chodzi o coś takiego:


p.s wszystkie rezystory mają jednak po 0.125W ze względu na obudowę smd 0805. Przy bramach mosfetów są 1W

Tak z transilem o to chodzi, możesz kupić 2 kierunkowe wtedy nie musisz martwić się o polaryzację.

Jakieś konkretne kolega może polecić? Zasilanie będzie z lipo 3s (aktualnie zasilam 12V od zasilacza z xboxa). Maksymalny teoretyczny prąd sterownika do 30A - w praktyce zakładam te 12-15A (będzie pracować z Emaxem XA2212 820KV).

Nie lepiej jakbym dał po 6 diod - dla każdego z mosfetów po jednej?

Dziękuję

Nie ma sensu, te diody są na tyle szybkie i wytrzymałe, że spokojnie sobie poradzą jak będzie po 1 na 2 mosfety.

Moje propozycje (prąd > 35A, Uprzewodzenia (14V - 18V)): http://www.tme.eu/pl/katalog/#id_catego ... 2C24726%3B

Bardzo dziękuję.

Postaram się nabyć takie diody. Mam nadzieję, że to było głównym powodem uszkodzenia mikrokontrolera.

Pozdrawiam.

A czy na wejściu zasilania masz kilka elektrolitów LowESR (z naciskiem na Low ESR - bardzo ważne!) ? Przy tego typu sterownikach bez nich nawet nie zaczynaj testów. Piszę o kilku, bo lepiej łączyć mniejsze pojemności równolegle niż dawać jeden duży. W twoim przypadku powinno wystarczyć 4-5szt. 470uF lub 2-3szt. 1000uF. Oczywiście można zastosować jeden duży jak w większości chińskich rozwiązań, ale polecałbym jednak kilka.

_________________
http://www.sylwekkuna.com

Na wejściu miałem 1 elektrolit Low ESR 1000uF. Może faktycznie to za mało, więc dodam jeszcze dwa równolegle (łącznie będzie to 3000uF). Zakupiłem już transile 1.5KE15CA. Za pewien czas postaram się przetestować układ z tymi zmianami.

Dziękuję za porady Oczywiście, jeżeli ktoś coś jeszcze podejrzewa, to jestem wdzięczny za jakiekolwiek rady.

Pozdrawiam.

P.S. Czy komercyjne regulatory ESC posiadają takie zabezpieczenia przepięć jak transile czy diody? Bo niestety przeglądając różne fora, schematy nigdzie nie zauważyłem, aby stosowali takie zabezpieczenie a wszystko działa dobrze. Logicznie się wydaje, że być muszą, ale czy w tym przypadku szpilki są gaszone przez diody wbudowane w mosfety?

Witam po małej przerwie w tym temacie.

Udało mi się skonstruować kilka tych sterowników i chciałbym się podzielić wnioskami. Dla porównania nabyłem również oryginalny sterownik ESC SimonK 30A.

Testowałem następujące obwody pomiarowe Back-EMF:



Silnik EMAX XA2212 820KV sterowany PWM o częstotliwości 31.25Khz. Program na mikrokontroler bazujący na obszernych artykułach dostępnych na konkurencyjnym blogu (ze słowem "mikrokontrolery" w nazwie)

Oryginalny ESC: Bez obciążenia max. pobór prądu 0.53A. Minimalne obroty silnika 2700-3000obr/min (od tych startuje), Maksymalne obroty około 9200obr/min (820KV * 12V = 9840 czyli by się zgadzało). Bardzo płynna regulacja obrotów, brak jakichkolwiek trzasków.

Obwód 1)
Obwód z wcześniejszego schematu. Dosyć dobrze się sprawuje. Silnik bez obciążenia z maksymalnym wypełnieniem PWM pobiera 0,53A(czyli tak jak oryginał). Przy PWM < 130-150 słychać trzaski, mimo że silnik kręci się dosyć dobrze. Układ pomiarowy nadal nie jest idealny, gdyż przy niskich prędkościach komutacja nie następuje w optymalnych momentach. (Zakładam, że stąd te trzaski)
Prędkość 2700-3000obr/min (minimalna dla oryginalnego ESC) osiąga przy wypełnieniu PWM około 15-20. Słychać trzaski. Powyżej 150 PWM jest OK. Silnik osiąga swoją maksymalną prędkość już przy PWM = 230. od 230-255 nie widać zmian w prędkości silnika.

Obwód 2)
Dosyć często się z nim spotykam w Internecie. Uważam jednak, że jest on błędny. Różni się tylko tym od układu 1, że układ rezystorów po lewej stronie i na dole (zwierających do masy) jest odwrócony. Rezystory te pełnią rolę dzielnika napięcia. Dzięki temu, przy wysterowaniu np. fazy U za pomocą 12V obniżają one napięcie by nie przekraczało bezpiecznego 5V na linii BEMF_U podpiętej bezpośrednio do mikokontrolera. W tym układzie jednak rezystory te są odwrócone rolami, przez to na linii BEMF_U przy wysterowaniu U na 12V pojawi się napięcie wyższe niż 5V i uszkodzi mikrokontroler. Tego układu nie testowałem, ale nie mogę zrozumieć dlaczego bardzo często się z nim spotykam.

Obwód 3)
Jest to najprawdopodobniej obwód pomiarowy zastosowany w moim oryginalnym ESC SimonK 30A. Doszedłem do niego analizując ścieżki na PCB, mierząc elementy miernikiem i tym podobne rzeczy. Działa dosyć dobrze, ale przy niskich prędkościach (PWM < 60) gubi bardzo synchronizację i nierównomiernie pracuje.

Obwód 4)
Działa dokładnie tak samo jak obwód 1. Może ciutkę lepiej.

Obwód 5)
Mniej trzasków niż w obwodach 1 i 4, lecz nadal one występują. Bez obciążenia przy max. prędkości pobiera aż do 5A czyli jednak jest w nim coś nie tak.


Na chwilę obecną myślę, że najlepiej działa obwód numer 4 jednak nie jest to ideał. Do pracy zbliżonej do oryginalnego ESC jeszcze mu dużo brakuje. Byłbym bardzo zadowolony, jeżeli udałoby się pozbyć trzasków już od PWM = 15-20 (prędkość silnika wtedy to 3000obr/min - tak jak minimalna prędkość oryginalnego ESC, więc jest to do zrobienia).

Niestety nie posiadam w domu oscyloskopu. Jeżeli ktoś ma jakieś rady co można jeszcze zmienić, by polepszyć pracę sterownika to chętnie wysłucham.

Pozdrawiam i szczęścia w Nowym Roku

Dzień dobry ponownie

Od razu przepraszam, że post pod postem, ale chciałbym zostać zauważony. Mam nadzieję, że nie zostanę przez to ukarany. Edycji postów mało kto widzi, szczególnie jak temat już leży gdzieś tam głęboko

Zamieszczam trzy filmy prezentujące pracę sterownika i omawiane wyżej zgrzyty.

film 1)

https://www.youtube.com/watch?v=FIl3eyC_I_o

Film ten przedstawia pracę silnika na układzie pomiarowym Back-EMF numer 4. Jak widzimy pobór prądu bez obciążenia nie przekracza 0.6A, co zgadza się z oryginalnym sterownikiem. Układ w pracy zachowuje się bardzo podobnie jak numer 1. Dobrze słychać zgrzyty, których chciałbym się pozbyć.

film 2)

https://www.youtube.com/watch?v=1z-_QXk1hkA

Tutaj już widzimy pracę silnika na układzie numer 5. Mniej trzeszczy, ale trzaski mimo to występują. Dobrze są słyszalne w 01:08.
Układ ten pobiera jednak bardzo dużo prądu bez obciążenia.

film 3)

https://www.youtube.com/watch?v=5G_jadybMGs

Tutaj widzimy pracę na układzie numer 3. Jest to układ, który podpatrzyłem z oryginalnego sterownika BLDC. Brak w nim kondensatorów filtrujących. Jak widzimy, powyżej pewnej prędkości (PWM>60) działa cudownie (może minimalnie gorzej niż oryginał). Przy prędkościach mniejszych komutacja się psuje, gdyż sygnał back-emf jest pewnie za niski. Procedura startu silnika wymaga poprawy. Przypomnę też, to co wcześniej wspomniałem. Oryginalny ESC startuje od około 3000obr/min co odpowiada u mnie PWM ustawionemu na 15-20. Taką wartość PWM chciałbym uznać za minimalną, pozbywając się przy tym trzasków przy PWM w przedziale od 15 do 60. Musi być to możliwe, gdyż w tym przedziale silnik osiąga prędkość większą niż 3000obr/min a oryginalny ESC bardzo dobrze sobie z tym już radzi wyłapując odpowiednie momenty komutacji. Zależy mi na jak najlepszym przybliżeniu pracy z oryginalnego sterownika.

Jeżeli ktoś ma pomysł jak można polepszyć pracę sterownika to byłbym wdzięczny.
We wszystkich układach program sterujący jest identyczny.

Serdecznie pozdrawiam