motor sturing

Hallo!

ik ben aan het ontwerpen om een soort robot te maken maar ik heb wat problemen met de aansturing van de motoren.

er komen 2 motoren in van 48Vdc@10A.
deze dienen aangestuurd te worden door midden van een arduino mega.

nu zit ik te denken aan de sturing van die motoren, echter heb ik niet heel veel verstand van hoog voltage/amperage sturingen.

hoe pak ik dit aan, ik zit te denken om een Hbrug te maken van mosfets, en deze doormiddel van PWM aan te sturen. maar is dit uberhoubt mogelijk?

ik zat te denken aan zoiets als dit, maar dan aangestuurd door de arduino Mega:

met vriendelijke groet,
Tom ten Berge

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Al eens gekeken of er al niet iets voor bestaat.
Is vaak goedkoper dan zelf maken.

Ja, dat heb ik gedaan, maar het enigste wat in de buurt kwam van wat ik wou, is een 125 euro module. En wees eerlijk, zelf maken is veel leuker!

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Ja, dat kan wel, maar niet met die transistortjes natuurlijk.
En de mosfets aansturen kan ook niet direct vanuit de arduino. Daar moet een mosfet driver tussen.

Bijvoorbeeld TLE7182. Dan kun je 4 N-Channel mosfets aansturen.
En zo een driver is tamelijk sterk (Kan veel stroom levern). Dat is nodig om de Gate condensator van de mostfet snel genoeg te laden/ontladen tijdens het schakelen.

Het getoonde schema heeft twee nadelen:

* De onderste torren/fets gaan in verzadiging. de bovenste staan als emitter volger.

* Daardoor (emitter volger) werkt het slecht als je mosfets gebruikt (die hebben een Vt die hoger is dan de Vbe van een tor) en krijg je vermogensverlies in de bovenste torren.

* Bovendien met je de CPU met dezelfde spannign voeden als de motor. Geen 12V op de motor dus.

Daarom kan je beter PNP of P-fets gebruiken aan de bovenkant.
Dan moet de aansturing iets anders, maar goede oefening om dat even te bedenken.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

@rew, dat van die p-channels had ik ook al bedacht. Dat de transistoren mosfets moeten worden ook, ik had het in mijn startpost ook al over mosfets, echter ben ik niet echt bekend met mosfets mischien is het makkelijker om 1 mosfet te gebruiken als pwm sturing en aan/uit, en dan een dubbel relais als omkering, ipv moeilijk te doen met een h-brug

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Je hebt een H-bridge met 4 aansluitingen naar je PIC. Ik vond deze link voor een H-bridge met mosfets. Op diezelfde pagina is er een link hoe je deze aanstuurt met een PIC16F84

2 N-Mosfet
2 P-Mosfet
2 opto-couplers zodat je PIC galvanisch wordt gescheiden van de driver.
Pluspunt is dat je slechts 2 lijnen van je PIC nodig hebt om de driver te sturen.
De P-Fet zullen iets warmer worden bij dezelfde stroom omdat hun inwendige weerstand doorgaans hoger liggen.

Depeet

Kijk eens hier naar:
https://simple-circuit.com/pic16f887-l6234-brushless-motor-bemf/

Deze controller kan maar 5A leveren maar deze site toont meer ontwerpen, ook schema's met mosfets. Je kunt in ieder geval wat ideeen opdoen.

Op 23 augustus 2019 09:42:30 schreef tomtenberge:
nu zit ik te denken aan de sturing van die motoren, echter heb ik niet heel veel verstand van hoog voltage/amperage sturingen.
...
hoe pak ik dit aan,

48V 10A is niet voor een beginners.

Begin met wat ervaring op te doen met een motor van lagere spanning/stroom, daar zijn goedkope modules voor te krijgen.
Als je al de motoren gekocht hebt zullen die ook werken op een lagere spanning.

Zelf maken is idd heel leerrijk en maar beginnen met het moeilijkste leidt meestal tot opgave.

LDmicro user.

Het is niet de eerste keer dat ik een H-brug maak hoor. Dit is de eerste keer dat het meer is dan een 6v motortje XD. Ik ga de geposte links eens op mijn gemak bekijken, daarna horen jullie meer van mij

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Ik heb heel goede ervaringen met dit goedkoop model maar niet geschikt voor 48V.
Er bestaan nog veel andere goedkope modellen maar 36V is zowat een betaalbare limiet, meer spanning verhoogt de prijs aanzienlijk.

LDmicro user.
Lambiek

Special Member

Op 23 augustus 2019 12:04:44 schreef depeet:
2 N-Mosfet
2 P-Mosfet
2 opto-couplers zodat je PIC galvanisch wordt gescheiden van de driver.

Daar ga je geen 48VDC motor mee aansturen. Je zit met de gate spanning, als je geluk hebt kom je tot 20VDC.

Op 23 augustus 2019 12:51:14 schreef tomtenberge:
Het is niet de eerste keer dat ik een H-brug maak hoor.

Maar wel de eerste keer voor een 48VDC motor denk. En dat is toch iets anders dan een 6VDC motor. :)

Hier heb je wat meer info over mosfets, lees dat eerst eens door.

https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41

En hier heb je een voorbeeld van een H_brug met fets.

https://www.circuitsonline.net/artikelen/view/41/5

En voor 48VDC heb je andere drivers nodig.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Zo een TLE7182 driver is daar speciaal voor gemaakt.
Dan kun je met 4 N-channel fets een H-brug bouwen. Is geschikt voor spanningen tot 45 Volt.

Dus niet geschikt voor 48Volt.

Alternatief is bijvoorbeeld een tweetal L6384. Die kan een high-side N-channel mosfet aansturen op een spanning tot 600V, en tevens een low-side N-channel, dus geschikt voor een halve brug. Een tweede chip maakt de brug kompleet.

Dit soort chips gebruiken een condensator om de hoge Gate spanning van de N-channel high-side mosfet te verzorgen. Ideaal voor PWM toepassingen.

hmmm...

mijn hersenen zijn een ietsje andere route opgegaan ondertussen, dit is wat ik heb bedacht:

en voor degene die zich afvragen wat een 24/48v lijn is, hiet is het accu gedeelte:

(daar mag ook wel commentaar op komen hoor :P)

edit: ik ben dus voor een IRF3710 gegaan (om dat ik die om 1 of andere reden in huis had) en een optocoupler om dat die de sterkste transistor heeft die ik in huis heb.

[Bericht gewijzigd door tomtenberge op 23 augustus 2019 21:33:29 (24%)]

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)
Lambiek

Special Member

Dat kan ook, maar ik zou dat wel met een driver aansturen en niet met een optocoupler. En ik zou een N-fet gebruiken.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

uhhh... is dit geen N_FET dan?

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Als je 10A wilt PWMmen dan zul je idd echt een mosfet driver moeten gebruiken. Die kunnen de gate sturen met 1.5A en dat is nodig om de gate capaciteit (3300 pF) snel genoeg aan te sturen.

Met een optocoupler duurt het een eeuwigheid om te schakelen en dan gaat de mosfet stuk.

Lambiek

Special Member

Volgens mij teken je een P-fet. Maar het is inderdaad een N-fet. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ik zou een IRLZ44N mosfet gebruiken, die kun je direct met 3.3V logic aansturen.
Ik heb gemist waarmee je het PWM signaal maakt maar een microcontrollerbordje van $2 van Ali of eBay is het niet waard om te bufferen. De IRLZ44N stuur je met 3.3V ver genoeg open voor een 10A motor, een driver is dan niet nodig.

Lambiek

Special Member

Op 24 augustus 2019 13:16:35 schreef hennep:
De IRLZ44N stuur je met 3.3V volledig open

Je stuurt hem misschien helemaal open, maar de data sheet zegt iets anders. Bij een gate spanning 10V 25°C doet hij 47A. Dat krijg je met 3.3V niet voor elkaar.

...., een driver is niet nodig.

Met een driver gaat het veel sneller en gaat niet alleen om het opensturen, maar hij moet ook dicht.

Ik ben geen voorstander van die logic level fet's, zeker niet bij PWM.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 24 augustus 2019 13:26:03 schreef Lambiek:
Ik ben geen voorstander van die logic level fet's, zeker niet bij PWM.

Dat was ik ook niet totdat de VGS zakte tot ruim onder de 3V. De ontwikkelingen staan niet stil dus mag je op een gegeven moment je voorkeuren bijstellen.

Lambiek

Special Member

Daar verschillen we dan van mening over. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 24 augustus 2019 13:16:35 schreef hennep:
Ik zou een IRLZ44N mosfet gebruiken, die kun je direct met 3.3V logic aansturen.
Ik heb gemist waarmee je het PWM signaal maakt maar een microcontrollerbordje van $2 van Ali of eBay is het niet waard om te bufferen. De IRLZ44N stuur je met 3.3V ver genoeg open voor een 10A motor, een driver is dan niet nodig.

Bij 3V (dat is een gebruikelijke aanname voor "worst case als je 3.3V probeert te sturen") zegt het datasheet dat je dan zo'n 35mOhm aan weerstand moet verwachten. 0.35V, dus 3.5W. Dat gaat in ieder geval niet goed zonder een koelvin er op.

Mijn voorkeur gaat dan zeker uit naar een device wat een lagere RDSON heeft zodat ie niet gekoeld hoeft te worden. Oeps! Ik had de "bij 25 graden" afgelezen. Dat wordt slechter bij hogere temperatuur, dus 65mOhm bij 3.0V sturing en een hete FET.... Dan gaat het dus om 6.5W bij 10A.

In sommige gevallen wordt het nodig om te koelen, gewoon omdat componenten die zo goed zijn dat koelen niet nodig is nog niet bestaan. Zolang het zonder koelen kan, liever dat....

P.S. Ik was begonnen deze posting te schrijven met het idee om iets te zeggen over de schakelverliezen. Niet aan toegekomen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

De besturing zal een arduino mega zijn, en dus 5v sturen en geen 3.3, ik weet niet of dat wat uitmaakt voor jullie discussie...

The part that blows up first is typically the most expensive on in the design.(en dat is niet het enige)

Dan blijft dat het uitsturen van de mosfet met de "kan max 20mA" poort van de arduino minder snel gaat dan met een echte driver.

Als je even "ruw" de arduino beschouwt als een constant-current stroombron en die moet de 48nC aan gate-charge leveren, dan gaat het over 2.4 microseconden dat dit gaat duren.

Als je dan even worst-case de max stroom met de max spanning vermenigvuldigd, dan is dat 60W gedurende 2.4 microseconde = 144 µJ. Klinkt weinig. Maar als je dat 10000 keer per seconde hebt, dan gaat het over 1.4W. Dat is dus een extra opwarming van je mosfet. Goed gekoeld moet dat best kunnen, maar het draagt bij aan de hoeveelheid af te voeren warmte.

Nu is dit een beetje erg "worst-case" gerekend. De arduino zal tussen de 50 en 60mA leveren als het er op aankomt. En de verliezen zullen hooguit de helft van de max stroom * max spanning zijn. (omdat de golfvorm een driehoek gaat vormen niet een rechthoek). Maar goed. Zie maar wat je hiermee doet.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/