PWM naar DC, een praktijkvraag

Hoi,

ik ben met mijn auto aan het stoeien, met een programeerbare ECU. Toch zet ik deze bij algemeen, want de vraag is niet auto-gerelateerd.

In de auto zit een spoel met een kern, die kern trekt een bypass langs de gasklep open om het stationair toerental te verhogen. Bijvoorbeeld als de motor koud is. Die spoel wordt aangestuurd met een PWM signaal van de ECU. De spoel ontvangt constant 12V over de ene draad en de andere wordt met PWM geaard. Op die manier wordt de spoel bekrachtigd, de ECU bepaalt hoeveel. Ik kan dat programmeren. Maar die spoel heeft een probleem, dat hij ook bij de originele ECU al heeft. Hij bromt. En dat resoneert. Het ding draait fabrieks-af op 500 Hz, ik heb hem nu op 300 Hz omdat me dat via een forum werd aangeraden, maar het blijft herrie en trillingen. En toen dacht ik, kan ik dat PWM signaal niet tot variërend DC signaal maken? Is daar een handig truc voor? Ik kwam al wat tegen, al googlend, met een weerstand in-lijn en een condensator tussen de draden, maar werkt dat ook met de aarde als pulserende lijn en hoe bereken ik die waardes? Ik kan met de PWM waarde en de frequentie spelen in de ECU. Wie wijst mij in de goede richting om dit te verwezenlijken? Is er misschien een modernere oplossing van PWM naar variërend DC? Voltage weten we dus, stroom kan ik bij 14,2V meten (14,2V is boordspanning als de motor draait).

Dank,

Hugo

Shiptronic

Golden Member

Wat is het probleem, deze regelingen maken wel vaker enig hoorbaar geluid.
Wat is de frequentie van de originele besturing?

Om welke auto gaat het (merk, type, uitvoering, bouwjaar) misschien kan ik hier iets terug vinden.

PS , hoe is het met je tankfopper afgelopen?

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.
Lambiek

Special Member

Via een filter kun je van een pwm signaal een analoog signaal maken. Ik doe dat altijd met een rail to rail opamp samen met een RC combinatie. Maar dat werkt alleen met een positief signaal. Bij jou gaat dat dus niet werken.

Heb je al geprobeerd om juist de pwm frequentie te verhogen?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Frequentie verlagen is inderdaad iets wat je juist niet moet doen, maar verhogen...

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard en software ontwikkeling: www.arcovox.com

Het gaat om een Mazda MX5 1.8 VVT motor uit 2004. Die sind kort in mijn 1998 MX5 hangt, maar dat ter zijde.

De tankfopper is uiteindelijk niet gelukt en ik heb de auto ook vrij snel daarna verkocht, want we zijn naar mijn werk toe verhuisd. Geen gasauto en 200 km per dag meer, maar op de fiets naar mijn werk. Heerlijk.

Ik ga nog wel met de frequenties spelen, maar de frequentie bepaald ook hoe gevoelig de klep is. Ik wil een frequentie waarbij een kleine wijziging in PWM percentage ook maar een kleine wijziging in toerental geeft. Er zijn ook frequenties waarbij de spoel kennelijk beter ('te goed') werkt, dan is 5% PWM erbij al 200 toeren meer. Dan kan de regelaar het niet goed aan. 10% voor 100 toeren is handig, dan regelt de computer lekker rustig.

Hugo

Lambiek

Special Member

Op 1 december 2020 18:36:02 schreef HugoW:
Ik ga nog wel met de frequenties spelen, maar de frequentie bepaald ook hoe gevoelig de klep is.......

Nog even terug komend op je vraag. Heb je een mogelijkheid om één kant van de klep aan de gnd / massa te leggen en dan in de plus te sturen. Je zou dan het pwm signaal kunnen inverteren en dan de schakeling maken zoals ik eerst zei.

Om te testen of dat werkt zou je het ook even met een regelbare gelijkspanning voeding kunnen proberen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Nu zal er mogelijk een diode parallel aan de spoel zitten, naar de plus 12V. En in de min-kant een mosfet of transistor. Je kunt een diode, spoel en condensator toevoegen. Die werken als filter, zodat je eigenlijke spoel op DC werkt. Maar je moet eerst nog vaststellen, of die spoel sowieso op DC werkt. Voor de dimensionering is de grootte van de huidige stroom nodig.

Piet

Vaak wordt bij dergelijke actuators met opzet niet met een strakke DC stroom geregeld, maar juist met een rimpel, om voor voorkomen dat de actuator plakt en daardoor niet reageert op kleine veranderingen in het stuursignaal. Het trillen zorgt ervoor dat de kern steeds in beweging is, en dus niet op één plaats vast plakt. Er zijn zelfs controllers waarbij je de amplitude en frequentie die er extra bij opgezet wordt kunt instellen.

Maar als we uitgaan van de vraag: uiteindelijk is de spanning helemaal niet interessant, de stroom door de spoel bepaalt de kracht. Een spoel werkt zelf als een filter voor de stroom; hoe hoger de inductie, des te kleiner de stroomrimpel bij een gegeven spanning en frequentie, en op dezelfde manier zorgt een hogere frequentie voor een kleinere rimpel. Je zou dus de frequentie kunnen verhogen, en/of een extra spoel in serie kunnen zetten. Als dat niet het gewenste effect heeft, is je vraag verkeerd, niet het antwoord op die vraag.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Shiptronic

Golden Member

Het verbaast me dat de frequentie verhogen zoveel invloed heeft op het aan passen van het toerental. Ik had verwacht dat je dan juist nauwkeuriger zou kunnen regelen, kan niet ergens een range instellen?

[edit]Al dat soort kleppen word gestuurd zoals je bij "NU" tekent.
[edit2] de voeding kant hoeft niet altijd aan het boord net te hangen !

[Bericht gewijzigd door Shiptronic op 1 december 2020 21:40:44 (12%)]

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

Dank allemaal voor de input. Stap 1 voor mij wordt om de diode erin te zetten. Ik heb nog een dikke 3A versie liggen, ik las op het forum van de ECU (Speeduino) dat een 1N4001 wat warm wordt. Daar las ik overigens ook dat de spoel volledig bekrachtigd (PWM 100%) 3A trekt.

Ik weet zeker dat de plus van de spoel aan de boordspanning hangt, dat is zo in het schema en ik heb het ook gemeten.

Hoe nu verder. Als de diode erop zit heb ik inderdaad het schema NU van Piet1950. Dan ga ik even met de frequenties spelen, om de juist te bepalen waarbij de klep genoeg (niet teveel en niet te weinig) reageert zodat ik een goede resolutie heb om het af te stellen (handmatig in de ECU) waardoor de closed loop functie het dan ook makkelijk kan overnemen. Als het dan acceptabel klinkt (en werkt) laat ik het daarbij.

Als het dan niet werkt wil ik graag leren hoe ik het schema STRAKS van Piet1950 bereken. En misschien dat ik het dan wel expres een beetje fout moet maken, zodat er wel een beetje een ripple overblijft, om het plakken wat SparkyGSX noemt.

Er is op het MX5 forum ook nog de optie genoemd de einddemper van de uitlaat te vervangen door een rechte pijp, dan hoor je de klep ook niet meer, maar dat heeft niet direct mijn voorkeur.

Hugo

PWM doe je normaliter op bijvoorbeeld 10kHZ (als je schakeldingen hoger niet aankunnen) of liever 20 of 40kHz: Dan hoor je de fluittoon niet.

Hoe hoger de frequentie, hoe meer de PWM situatie de "gestuurd met een analoog signaal" benadert.

Dus waarom zouden ze voor zo'n raar lage frequentie als 500Hz gekozen hebben? Sparky heeft het uitgelegd: Als je de boel gewoon analoog aanstuurt dan gaat de klep op 1 plek stilstaan. Het kost dan wat wrijving om op gang te komen, dus als je van zeg 50 naar 51% gaat, dan blijft ie gewoon zitten. Ga je naar 54, blijft ie nog steeds zitten. Maar bij 55% dan komt ie ineens los en schiet ie er iets voorbij. Dat regelt niet lekker. Precies wat jij zegt.

Er is geloof ik gezegd dat het lastig was om het signaal te filteren (met een opamp) als de spoel tussen de plus en de output hangt. Dat snap ik niet. Dat is net zo simpel als wanneer de spoel naar GND zit.

De mosfet wordt nu in het analoge bereik gebruikt. Dat wil zeggen dat een lage GS waarschijnlijk beter is dan een hoge. Gebruik dus een "oude" of "high voltage" mosfet en niet een toffe moderne. De GND aansluiting rechts gebruik je dus niet.

Als de spoelstroom 3A is bij 100%, dan kan je gokken dat ie 1.5A bij 6V is. Dit betekent dat er dan 9W in de spoel en 9W in de mosfet gaat zitten. Die moet je daarop koelen.

Ik heb een random "opamp" uit de library getrokken waarvan ik weet dat het symbool er aardig uitziet. Het kan heel goed dat de naam van het ding die er bij staat een opamp is die max 5V als voeding mag hebben. (De 6002 in ieder geval wel, hoe dat met de enkel-nul exemplaren zit weet ik niet uit m'n hoofd.).

In deze huidige opstelling, zorgt de mosfet voor extra versterking. Als dat tot onstabiliteit leidt, dan moet er toch voor een andere oplossing gekozen worden. Vervang de mosfet door een PNP tor. Collector aan ground, Emitter aan de uitgang en basis aan de opamp. Nadeel hiervan is dat als je opamp echt rail-to-rail is, je niet meer dan 12-0.6V op de spoel kan krijgen. Als ie niet rail-to-rail is wordt dat alleen maar erger.

[Bericht gewijzigd door rew op 2 december 2020 10:44:56 (11%)]

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

Dank voor alle input, allen, maar het probleem is opgelost. Hoe dat kan snap ik niet, als iemand het nog kan uitleggen graag, maar de herrie is weg. Voor het toevoegen van de diode moest ik de PWM waarde rond de 70% zetten om de boel überhaupt in beweging te krijgen. Met de diode op zijn plek (toert de motor als een gek op en) kon ik het percentage terugtunen naar rond de 30%. De klep is dan niet meer hoorbaar maar functioneert goed. En die 30-ish procent is ook wat in diverse tuningvoorbeelden staat. Mooi!

Ik denk dat ik een diode ga toevoegen op de spoel voor de nokkenas verstelling. Misschien krijg ik die dan ook aan de gang!

Hugo

Met die diode erbij krijg je een zogenaamde slow-decay mode; de stroom loopt "rondjes" door de spoel en diode, en wordt langzaam afgebouwd. Tegen de tijd dat de MOSFET weer in geleiding gaat, is die stroom wel lager geworden maar nog niet weg; de MOSFET hoeft dan minder lang aan te zijn om de stroom weer naar het eerdere niveau te krijgen.

Zonder die diode wordt de energie op een andere manier afgevoerd; mogelijk door de MOSFET zelf, die daarbij behoorlijk wat energie in warmte gaat omzetten.

Waarom het geheel in de eerste situatie stabieler is zou ik niet direct weten.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Om een pwm signaal om te zetten naar een evenredig gelijkspaningsnivo moet er geïntegreerd worden.

Dat kan de volgende integrerende schakeling:

Met dat integreren bepaal je dus eigenlijk het oppevlak van je pwm pulsen. Als de pulsen breder worden zal het uitgangssignaal hoger worden.

Normaal kun je zoiets met een eenvoudige weerstand en een condensator. Helaas gaat dat niet in deze situatie omdat je de naar de massa trekt.

Je kan echter wel het omgekeerde doen. En dat is in plaats van een condensator een spoel gebruiken. Om hetzelfde effect te krijgen als in de bovenstaande tekening vervang je de condensator door een weerstand en de weerstand vervang je door een spoel.

Het leuke is dat jij al een spoel hebt in de vorm van een solenoïde. In principe is het aan de spoel parallel zetten van een weerstand al genoeg. Helaas zit er in de ecu een beschermingsdiode om de eindtransistor te beschermen tegen de spanningspieken die de spoel bij uitschakelen opwekt. Deze diode zorgt ook dat de weerstand niet zal werken. De spoel ontlaad zich mega snel via de diode in plaats van traag door de toegevoegde weerstand. Om dat tegen te gaan moet je er een diode bijplaatsen zodat de stroom niet terug de ecu in kan en daar via de vrijloop diode afvloeit.

Vermoedelijk heb jij nu zoiets gedaan door een diode toe te voegen. En dan gebruik je de weerstand en de inductie van de solenoïde zelf om het integrerende effect te bereiken.