Önskar lite hjälp med motordrivning

[Magnusvr]

Hej!

Till grabben köpte jag en rostig och risig go-cartliknande sak, som jag sedan rustade upp och köpte ett el-moppe-kit till.
Det fungerade OK under ett par månader. Dottern är 6 och grabben 8 och de kör runt i kvarteret med bil och åk-släp i ca 8 kmh, precis som tänkt.
För ett tag sedan när jag åkte på släpet så stannade ekipaget, antagligen bränt fartreglage. Med broms och annat så blev det en ganska avancerad konstruktion med dubbelverkande reläer och dubbla matningar och en massa sladdar i ett härligt virr-varr. Jag tänkte att jag skulle bygga något intelligentare denna gången.
Broms tänkte jag lösa med ett 5W keramiskt motstånd över motorn "pang bom!" bara, för att hålla drivkretsen så enkel som möjligt. Funkade bra i förra designen.
Back tänkte jag lösa med en vanlig dubbelverkande strömbrytare, funkade bra i förra designen.

Nu kan jag lite ju allmänt om elektronik och programmering men inte så värst djupt. Jag tänkte dock att jag skulle ordna ett eget fartreglage med en Arduino som hjärna.
Därför behöver jag nu bygga ett fartreglage som tar PWM in, samt 36 volt matning och ger en fin motordrivning ut, så att man kan gasa mjukt.
Motorn är på 800W och 36 volt, jag har 3x12 volt blybatterier som drivning. Det är en vanlig borstad motor.

Jag har kollat runt och frågat på lite olika forum och man får jättebra hjälp i början, men när det väl kommer till kritan så verkar folk trilla bort. Jag har full förståelse för att man har annat för sig, men nu står jag här med lite komponenter jag blivit rådd att köpa, och vet inte exakt hur man kopplar in dem.

Detta har jag:
1 st Arduino Uno.

Tilltänkt motordrivkrets:
4 st MOSFET för drivningen, 60 volt 55Amp styck. Tänkte att man skulle sätta 2-3 stycken parallellt för att täcka in alla möjliga toppbelastningar. http://www.ebay.co.uk/itm/120898449700? ... 1701wt_905

2 st dioder för att skydda när man inte gasar. 60 Amp http://www.ebay.co.uk/itm/110836454846? ... 1497.l2649
Diverse kylflänsar, kretskort, terminaler m.m.

Nu till kärnfrågan:
* Är jag helt fel ute?
* Bör jag ha några andra komponenter? Jag noterar att alla andra motordrivare verkar ha stora kondingar också.
* Kan någon snälla hjälpa mig med en grov skiss på hur jag kopplar in detta? Vilket ben på MOSFETarna till vad?

Tack på förhand,

Magnus, Löddeköpinge

[Icecap]

För att driva MOSFET'arna måste du ha någon drivkrets mellan mikroprocessorn och transistorerna. Det är N-MOSFET vilket gör det hela lite enklare - men drivkretsen behövs iaf.

Dels behöver gaten drivas med ung. 12V och dels har gaten en kapasitans "inbyggd" och den måste drivas hårt för att få snabba växlingar.

Vilka pinnar som är vad står i databladet, har du inte det är det bara att hitta det!

Tar du 2-3 st transistorer i parallell ska det nog bli bra. Det finns trådar här i forumet som visar hur man kan göra ett bra drivsteg med diskrete komponenter - men man kan också köpa drivkretsar.

[prototypen]

Jag har en lådbil, tyvärr så höll inte motorn men senaste fartreglaget verkar hålla.
Barnen blev stora så någon ny motor blev det inte.

Lådbil 2.jpg

Fartreglaget har potentiometer in, och PWM via en dubbel OP förstärkare.
Är man nu en hipp programmerare så kan man hoppa över OP:n och mata 4050 från en uC men då måste man fixa till något för 5 till 12V
Har du lust så kan jag skruva loss kortet och för en rimlig peng skicka det.

Lådbil.jpg

Har fått vara med på Wheels National Norr för några år sedan, blev dock ingen vinst men alla tyckte det var skoj mot alla superrenoverade högglänsande bilar

Lådbil 4.jpg

Står numera övergiven på vindan
Protte

[Magnusvr]

Häftigt!
Vilken spänning och effekt är det dimensionerat för? Jag vill ha något som klarar 36 volt och toppar 40-50 Amp...

Mvh
Magnus

[prototypen]

Bygger på 5 st IRF 540 ( 71-149-52 ) som ska tåla 100V och 33A per styck.

Ja vad den tål?, den löser ut 32A automatsäkringar, har bränt 2 st skruvdragarmotorer.

Protte

[Magnusvr]

Prototypen: Tack för bra erbjudande, men det är nån slags korkad manlig stolhet som gör att jag vill bygga själv. I första hand. Slutar det med ett "fräs" och ett moln återkommer jag!

IceCap: Jag har läst på en massa nu och kommit fram till att de MOSFET:arna jag köpt är "Logic", dvs de tar 5 volt in och behöver därför inga drivare. Däremot ska man gärna sätta en 220Ohm resistor i serie mot uC:n läste jag någonstans.

Alla:
Jag har också läst vidare och funderat, jag tänkte åstadkomma backväxel mha stor resistor och relä osv, men då sabbar jag nog tänket med dioderna som skydd för backström när man rullar...tror inte min gamla design är kompatibel med min nya. :/ Bättre att göra helt nytt och ordentligt.

Kortfattat: Det är nog en H-brygga jag vill bygga ändå. Som tur är köpte jag fyra MOSFET:ar.

Jag har googlat i några timmar nu (och lärt mig massor) men inte hittat någon motordrivkrets (H-brygga) med just min typ av Mosfet, och jag är osäker på kring-komponenter som behövs och om jag sätter benen på rätt håll. Jag vet fortfarande knappt hur en transistor fungerar.

Eftersom jag kör direkt mot Mosfetarna utan motordrivkrets får jag åstadkomma det själv och som jag tolkar det använda fyra utgångar från min Arduino och manuellt styra var och en av mosfetarna. Antingen kör man korsvis "elektricitet" från topp (plus) till botten (minus) från vänster sida till höger, eller från höger till vänster. Den första Mosfeten får en logisk etta och släpper igenom helt, den andra PWM:ar jag.

esc1.png

Databladet till MOSFETarna finns här:
http://www.st.com/internet/com/TECHNICA ... 02690.pdf
1. Tänker jag rätt?
2. Behöver jag andra komponenter nånstans? Kondingar?
3. Mer att tänka på? Har t.ex. läst om att man måste lägga en liten paus, typ minst en mikrosekund när man växlar riktning så att man inte får en rusning. Det är ju enkelt att åstadkomma i programmet.
4: Jag har gjort nedan schema som första utkast. Vore tacksam för hjälp att hitta fel och brister, eller glada tillrop.
5. I bilden, vilken är Gate, Drain och Source av de där pinnarna?
6. Kanske besvaras ovan, men behöver man dioder eller något för att skydda de Mosfetar som inte används mot strömmen som kommer "bakifrån"?

Tack på förhand!

/Magnus

[Icecap]

Det är ett antal fel i det schema!

1: I teorin är det rätt tänkt - men med ett antal allvarliga brister!
2: Verkligen! T.ex. behövs det 4 st dioder för att ta spikarna från motorn. Spänningsnivåerna är helt åt fanders också.
3: När du väl har fått rätt nivå på gate'na samt snubbardioderna är det nog ganska väl.
4: Läs nedan.
5: Gate är "vinkeln" som sluter i en vågrät bit. Source är den pinne som är åt samma sida som gatens vågräta del och Drain får du gissa dig till.
6: Ja!

OK, here goes:
* Du behöver snabba snubbardioder, gärna Shottky-dioder. De ska sitta över varje Drain - Source, katod mot Drain och totalt 4 st.

* Gate-drivningen är ganska kass! Faktisk usel! Varje gate har en Ciss på 1,7nF! Detta betyder att för varje switchning ska det laddas i/ur en hel del ström, något du INTE kan göra medelst en µC! Och motståndet gör det än värre! För att transistorerna ska överleva måste omslagen ske snabbt och effektivt, därav drivkretsen.

Sedan kommer Q1 & Q2 knappast att leda något vidare, för att driva dom i "till"-läge måste du ha en spänning på gaten som överstiger matningsspänningen med ett par volt. Detta går att fixa till med lite extra komponenter dock. Men samtidig får spänningen mellan gate och source inte överstiga ±16V (som värst, i verkligheten inte över kanske ±10V), alltså måste det fixas lite för att få till den del.

Det är inte omöjligt men sådär plätt-lätt är det inte heller.

[prototypen]

Jag har en vanlig trappbrytare som fram och back.
Skulle blivit ca 20 transistorer annars på min styrning.
Det finns också en pedagogisk startknapp också.

Ursäkta att din manliga kansjälv känsla fick sig en törn.

Protte

[Magnusvr]

Argh!
Varför kan saker inte vara enkla?!

Tack så här långt!

1. Skulle dessa dioder vara lämpliga? Jag har redan två... http://www.datasheetcatalog.org/datashe ... p035yy.pdf DSEI60-06A
Om inte, vilka? Jag har inte kompetens att leta upp några. Tacksam för tips!
2. Jag kom på att jag vill ha mer marginal och styrka än designen jag skickade, skulle vilja sätta dubbla MOSFETar. Eller blir det 55+55A=110A eftersom det är två i serie? Jag planerar att sätta rejält med kylning på dem.
3. Hur hade du rent praktiskt fått "rätt på nivåerna" mellan uC:n och fetarna?

Allmänt skulle jag bli ännu gladare för handfasta tips och lösningar, jag är för dålig på detta för att själv kunna lösa "få rätt på nivåerna" t.ex.

prototypen: Jag har en sån där subbelbrytare idag och det funkar på min gamla design med reläer osv, men jag tror inte det funkar med en H-brygga.
Eller du menar att jag bara skulle ha Mosfetarna för sig själva? Det var så jag tänkte först men nu när jag forskar i det verkar en H-brygga bättre. Eller?

Tack igen!

[MiaM]

Det kan nog vara ganska bra att bygga hårdvara som ser till att Q1 och Q3 respektive Q2 och Q4 inte kan vara påslagna samtidigt (så att det blir kortis). Annars kan en bugg i mjukvaran bli rätt dyr... Visserligen kan man provköra kopplingen med en riktigt klen matning och försumbar last medan man laborerar med mjukvaran, men sen kommer du på nån mer mjukvarufunktion och provkör med full matning och poff så blev allt dyrt och dåligt.



Förresten, för broms lär inte 5W räcka långt. Din motor är ju specad till 800W, det är ofta kontinuerlig effekt. Toppeffekten ett kort ögonblick, t.ex. då man tvärbromsar, kan bli klart högre utan att skada motorn.

En mekanisk broms är en bra säkerhetsgrej.

För att få lite längre batteritid så kan man spara rätt mycket el på elektronik som gör att bromsningen laddar batterierna. (Jämförelse: en bekant har en Toyota Prius som mellanlagrar bromsenergi i batteri, och vid körning i de hastigheter som gäller på små vägar så drar den tydligen ungefär lika mycket bensin som att köra samma sträcka med moped...).

Så länge ingen bogserar lådbilen och samtidigt nån trampar på bromsen så är det dessutom ingen risk att överladda batterierna - man bromsar knappast in mer energi än vad man satt fart med genom att först dra ur batteriet till motorn.

Om du skulle vilja labba med bromsning så går det i princip att komplettera en befintlig konstruktion. Vid bromsning kör man (nog?) ena polen genom någon av skyddsdioderna och andra polen via en switchomvandlare för att få upp lämplig spänning att ladda batteriet med.

Tänk på att elbroms slutar tydligen i stort sett att ta vid ett visst lägre varvtal. Om motorn inte har permanentmagneter utan har lindning både för stator och rotor så måste man dessutom köra ström genom motorn för att den ska börja bromsa. (Det där ställer till det lite på t.ex. vissa tunnelbanevagnar, med sådana motorer kan man inte bara "frihjul-rulla" utan måste köra typ accelera-bromsa-accelerera-bromsa hela tiden).


Sorry att jag bara krånglar till allt med utläggningar om funktioner du inte kommer orka bygga

[Magnusvr]

Hej!

Mekanisk broms ser jag som väldigt besvärligt tyvärr. Det finns en skiva men den är slagen och sitter bakom pressade lager osv, halvt omöjligt för mig att rätta till. Dessutom finns inget bromsok m.m.

Hastigheten är max 10kmh och med utväxlingen som är bromsar den ganska bra bara man släpper gasen.
Jag hade min lilla resistor på 5W tidigare och den funkade helt perfekt som broms, precis lagom och blev inte precis varm på de få sekunderna det tog att bromsa bilen, max 2-3 sekunder. Den bromsar som sagt hårdare ju fortare man kör men det fungerade bra.

Regenerativ bromsning är för mycket överkurs, det bromsas väldigt sällan och nerförsbackar förekommer knappast, så den lilla komplikationen tänkte jag hoppa över.

Om jag ska tolka tidigare inlägg rätt så är de MOSFET:ar jag har inte optimala för uppgiften?
Frågan är då: Blankt papper, börja om från början - vad ska jag bygga med? Eller köpa? Någon som vet ett recept som löser uppgiften?
- H-brygga
- Helst med bromsfunktion
- 36 volt (topp 45v)
- 25A kont, topp 50A.
- PWM-kompatibel med Arduino.


/M

[lizerdboy]

Bromsa kan man göra genom att lägga en reverserad spänning över motorn ( precis som man backar) dock så behövs det någon MCU för att
skapa regler loop/funktionalitet för denna konstruktion.

[Magnusvr]

Det är sant. Då kan jag bara lägga 50% back på den för att få en mjuk broms. Sen skulle man också ha något som känner av när den stannar, annars börjar den väl backa...

[labmaster]

Hej!

Om jag ska tolka tidigare inlägg rätt så är de MOSFET:ar jag har inte optimala för uppgiften?
Frågan är då: Blankt papper, börja om från början - vad ska jag bygga med? Eller köpa? Någon som vet ett recept som löser uppgiften?

Prottes kort är nog framgångsreceptet för dig. Alternativt lägger du projektet åt sidan och går en kurs i elektronikkonstruktion med MOSFET:ar, det kan sannolikt också vara ett framgångsrecept men tar mera tid i anspråk.

Har du lust så kan jag skruva loss kortet och för en rimlig peng skicka det.

[prototypen]

Det här är väl vad du kan göra med dina MOS transistorer.
Alternativet är använda lowside driver/switch och highside driver/switch, titta hos Farnell, finns upp till 165A

Alla komponenter är ju inte med som behövs men i princip.
Mina kollegor på forumet kommer att påpeka att drivningen till de övre är för långsam med det är DC på de transistorerna.

brygga.jpg

Protte