Pilotaggio per motore trifase (ventola)

[Babini M]

Ho acquistato (su amazon) una ventola con potenziometro, di questa serie: link alibaba.

Inserisco questo link alibaba perché nelle specifiche si vede che il modello in mio possesso (SE-A200) è disponibile nella versione monofase e trifase.

Quella che ho io è la versione trifase, 75W. (allego la tabella completa)

 

 

Ripeto, l'ultima riga è quella che ho io. 75W, 3.800RPM, ecc.

Purtroppo ho cotto l'elettronica interna e vorrei sostituirla... ho anche una ventola identica, ma funzionante (quindi testerabile, ecc).

 

Sia sul link alibaba che sul prodotto amazon non ci sono molte informazioni relativamente al motore... è un EC brushless, sensorless, trifase... ma non riesco a capire il voltaggio. Ho utilizzato il tester con alcuni risultati interessanti:

- sul condensatore la tensione massima è 400V, quindi è chiaramente high voltage

- misurando la picco-picco della trifase ottengo 430V, il cui valore efficace dovrebbe essere circa 70% quindi direi che è una trifase 310V.

 

Assodato questo ho quindi trovato questa scheda alternativa: su brushless-dcmotor.com

Sembra effettivamente lei, 0.5A (150W) trifase... ho solo qualche dubbio per lo step successivo, ossia vorrei pilotare la ventola tramite Arduino.

 

Dall'immagine è evidente che è possibile impostare sul piedino VR un potenziometro 10k per variare la tensione sul pin da 0V a 5V, analogica.

Mi chiedo se, secondo voi:

- È possibile utilizzare quei 5V e GND come alimentazioni per Arduino, oppure se c'è la possibilità che non siano due pin validi per alimentazione

- È possibile utilizzare il circuito seguente (filtro passa basso) per collegare il Vout al VR in modo da pilotare il motore

 

 

Ho già dimensionato come segue C ed R:

 

f PWM di Arduino = 480Hz
T = 1/480 = 0.002s
=> Costante di tempo del circuito RC = 0.2s (200ms)

C = 220nF = 0.22uF
R = 1kΩ

Tempo = C * R = 220ms

 

Ho anche realizzato il circuito e codice per arduino e verificato... il filtro passa basso funziona corretamente, come da stime:

 

Grazie mille per il vostro aiuto.

Mirco

 

[Livio Orsini]

Che dirti ancora? Hai già fatto tutto.

L'unico problema che ti rimane è che questi controlli sono un bel generatore di disturbi e che arduino ha unimmunità ai disturbi praticamente nulla.

[gabri-z]

Tutto fatto, pure le virgole nel testo....👍Roba rara.... 

Modificato: 29 aprile 2019 da gabri-z

[ic910]

Potrebbe non essere ottimale la tensione del VR per alimentare Arduino

 

[Babini M]

On 4/29/2019 at 7:47 AM, Livio Orsini said:

L'unico problema che ti rimane è che questi controlli sono un bel generatore di disturbi e che arduino ha unimmunità ai disturbi praticamente nulla.

 

Ciao Livio, ti riferisci alla poca efficienza del filtro passa basso banalmente realizzato con C/R anziché adottare un ADC?

Oppure ti riferisci proprio al pilotaggio del motore che rischia di dar fastidio ad arduino?

 

20 hours ago, ic910 said:

Potrebbe non essere ottimale la tensione del VR per alimentare Arduino

 

Per quale motivo dici questo? Potrebbe arrivare troppa corrente? Di sicuro c'è che:
- non posso alimentare arduino tramite VIN (perché passa attraverso il regolatore di tensione, quindi minimo dovrei mettere 7V... ma appunto dalla scheda ne posso avere 5V)

- quindi dovrei alimentare direttamente i 5V di arduino (o al limite passare tramite la porta usb)

Dici che rischio perché non passa attraverso il regolatore di tensione? Oppure mi sto perdendo qualcosa?

 

Chiedo un'ultima cosa legata a quel pin VR, riporto dalla documentazione (in inglese perché la traduzione in italiano è fatta se va bene con google translate...):

Speed control port. Analog voltage linear speed regulation 0.1v -5V, The input resistance is 20K Ohm ,connect with GND when input PWM speed regulation, PWM frequency:1-20KHZ; Duty cycle 0-100%

 

Dunque, tester alla mano ovviamente posizionando un potenziometro con 20k (o anche 10k, riferisce il cinese con cui ho scambiato qualche email) si ha una tensione variabile 0-5V, motivo per cui ho inserito il passa basso sull'uscita PWM di Arduino (che non ha un ADC in uscita). Quello che non capisco è tutto il discorso successivo legato al PWM... "si collega con terra quando regolamento di velocità dell'input PWM, frequenza di PWM: 1-20KHZ; Duty cycle 0-100%". Che cosa intendete voi? 😂 Non capisco come sia possibile che una stessa porta possa essere usata sia come input in tensione variabile, che come input pwm... e soprattutto non vedo come potrei collegarla a GND e contemporaneamente inserire un segnale PWM. È quantomeno criptica quella frase, spero lo sia meno per voi.

 

Grazie già dei feedbeck forniti fin'ora. Gentilissimi!

Mirco

 

PS:

On 4/29/2019 at 12:43 PM, gabri-z said:

Tutto fatto, pure le virgole nel testo....👍Roba rara.... 

Già chiedo aiuto fornendo ben poca esperienza in cambio... rendervi leggibile il tutto mi sembra il minimo 😉

[ilguargua]

1 ora fa, Babini M scrisse:

Per quale motivo dici questo? Potrebbe arrivare troppa corrente?

Al contrario, potrebbe non avere abbastanza corrente per alimentare l'arduino, in fondo la tensione è fornita solo per creare un riferimento con un potenziometro, quindi non mi aspetterei troppa corrente sull'uscita, comunque puoi sempre provare a collegare l'arduino e misurare se la tensione rimane stabile.

 

1 ora fa, Babini M scrisse:

Oppure ti riferisci proprio al pilotaggio del motore che rischia di dar fastidio ad arduino?

A questo. Il filtro per il pwm va bene, al limite potresti aggiungere un operazionale che faccia da buffer, ma non è detto che sia necessario, altrimenti a quel punto aggiungi direttamente un DAC (esempio) e vai sul sicuro.

 

1 ora fa, Babini M scrisse:

sull'uscita PWM di Arduino (che non ha un ADC in uscita)

L'arduino ha un ADC (Analog to Digital Converter), multiplexato su otto canali, ma non un DAC (Digital to Analog Converter), giusto per essere pignoli!

 

 

Ciao, Ale.

[Livio Orsini]

3 ore fa, Babini M scrisse:

Oppure ti riferisci proprio al pilotaggio del motore che rischia di dar fastidio ad arduino?

 

L'alimentatore -regolatore del motore è una fonte di disturbi notevole. E un inverter con tecnologia PWM che deve generare tensioni di valore RMS nell'intorno dei 200V ottenute modulando in PWM ad alta frequenza tensioni continue dell'ordine dei 300V. Inoltre il dv/dt di questio fronti è dell'ordine dei 1000V per µs, quindi fonte di disturbi in alta freqeunza di notevole robustezza.

3 ore fa, Babini M scrisse:

i che rischio perché non passa attraverso il regolatore di tensione? Oppure mi sto perdendo qualcosa? 

 

No è che quella tensione proveniente dal drive del motore è una bella iniezione di disturbi HF.

Non solo non è consigliabile usarla, ma tutto arduino deve essere separato galvanicamente dal drive. Quindi alimentazione tramite apposito trasformatore con un buon filtro di rete sul primario. Anche il PWM di uscita dovresti disaccoppiarlo trmite opto accoppiatore, filtrando poi l'uscita del transistor con il passa basso. Se scegli bene l'opto usando l'uscita in emitter follower risolvi anche il problema della corrente di pilotaggio.

Io comunque farei 2 stadi attivi: opto con filtro passa basso seguito da un transistor emitter follower che pilota il drive.

 

Questo se vuoi avere una ragionevole certezza di non ritrovarti ogni tanto con arduino impazzito.Può anche non essere un problema, basta disporre di un pulsante che attiva l'ingresso di reset, così ogni volta che arduino va a farfalle basta premere il pulsante e riparte.

 

[ic910]

Nei MCU di microchip si ha la funzione WDT interna cosi se si perde avviene un reset automatico . Non conosco bene Atmel non sò se anche li è disponibile

[Livio Orsini]

C'è qualche cosa di simile, l'ho anche provato; eviti di fare il rest manuale, però è sempre una porcata.

Il modo corretto è evitare che il processore vada per farfalle.

[Babini M]

Ciao a tutti. Confermo, ne ho fatto uso in fase di testing anche io, ma sempre eliminato in produzione.

In ogni caso, un sistema che ha bisogno di un reset, è un sistema con un problema da risolvere. Tanto più se lo fa in autonomia... rischioso.

 

Comunque il codice per Arduino, giusto per completezza, è questo:

void reboot(){
  // asm volatile ("  jmp 0");
  wdt_enable(WDTO_15MS);
  while(1){}
}

NB: la riga con la macro "asm" è commentata perché, come si può facilmente riscontrare con una ricerca online, è un tipo di reset che lascia i registri sporchi.

 

Detto questo, ho provato a seguire i vostri ragionamenti (opto, filtro pb, emitter follower e operazionale).

Capisco la teoria, ma passare alla pratica mi è ostico, sono un informatico quindi l'elettronica non è proprio il mio pane.

 

Ho quindi effettuato un po' di ricerche online, per arrivare a alla soluzione di questo tizio, ottimizzata da quest'altro tizio.

In sostanza: il primo ottiene il risultato, ma la tensione di uscita è 0-3.5V per via dell'operazionale.

Il secondo risolve il problema, usando inoltre un opto molto più veloce: 6N135

 

Credete che questa soluzione risolva le potenziali problematiche sopra evidenziate?

Inoltre, in merito alle nomenclature, non capisco cosa siano quegli LSP1,2,3,4,5... è un tipo di connettore?

Mi chiedo anche quale sia lo scopo del condensatore da 100n nel circuito in basso, tra Vcc e Gnd.

Comunque, se interpreto bene: LSP1 => PWM Out da Arduino. LSP2 => GND. LSP3 => 0-5V analogico.

 

Di nuovo ragazzi, grazie mille. Molto gentili e di enorme aiuto!

Mirco

[ilguargua]

1 ora fa, Babini M scrisse:

Mi chiedo anche quale sia lo scopo del condensatore da 100n nel circuito in basso, tra Vcc e Gnd.

E' il condensatore di disaccoppiamento dell'alimentazione dell'operazionale, e va montato il più vicino possibile ai pin di alimentazione dell'ic, che infatti sono indicati li accanto. Qui una spiegazione dell'argomento.

 

2 ore fa, Babini M scrisse:

Comunque, se interpreto bene: LSP1 => PWM Out da Arduino. LSP2 => GND. LSP3 => 0-5V analogico.

Concordo, dovrebbe essere così.

 

2 ore fa, Babini M scrisse:

Credete che questa soluzione risolva le potenziali problematiche sopra evidenziate?

Senz'altro un aiuto dovrebbe darlo, per la risposta definitiva non ti resta che provare.

 

Ciao, Ale.

[Livio Orsini]

14 ore fa, Babini M scrisse:

Credete che questa soluzione risolva le potenziali problematiche sopra evidenziate?

 

Se le alimentazioni, dal'uscita dell'opto in poi sono galvanicamente seperate da quella di arduino, risolve i problemi di EMC per l'uscita.

 

In altri termini si dovrebbe fare in questo modo:

• Trasformatore con filtro di rete di buona qualità sul primario; raddrizzatore, condensatore regolatore serie per portare la tensione a 9V, filtro C-L-C ed entrare in Vin di arduito, lo zero volt a gnd di arduino.
• Secondo trasfo da cui si traggono le alimentazioni per l'uscita opto, amplificatori operazionali e, eventualmente, per altri dispositivi di I/O. Lo zero volt di questo alimentatore va collegato allo zero volt del drive.
• Poi bisognerà curare i cablaggi in modo che non ci siano accoppiamenti con i segnali di arduino.

[Babini M]

On 5/1/2019 at 8:25 PM, ilguargua said:

E' il condensatore di disaccoppiamento dell'alimentazione dell'operazionale, e va montato il più vicino possibile ai pin di alimentazione dell'ic, che infatti sono indicati li accanto. Qui una spiegazione dell'argomento.

 Ah! Chiaro, ok, mi studio bene la materia in modo da ottenere il massimo del risultato, grazie.

 

11 hours ago, Livio Orsini said:

• Trasformatore con filtro di rete di buona qualità sul primario; raddrizzatore, condensatore regolatore serie per portare la tensione a 9V, filtro C-L-C ed entrare in Vin di arduito, lo zero volt a gnd di arduino.

Per questo scopo adotterei un classico alimentatore 12V (di buona qualità) come input nel caso di Arduino Uno/Mega, che adotterò molto probabilmente dato che son quelli che mi han dato più stabilità nel tempo.

 

11 hours ago, Livio Orsini said:

• Secondo trasfo da cui si traggono le alimentazioni per l'uscita opto, amplificatori operazionali e, eventualmente, per altri dispositivi di I/O. Lo zero volt di questo alimentatore va collegato allo zero volt del drive.

Qui spero di non dire una castroneria, ma la mia idea era quella di adottare:

1) L'uscita 5V di arduino per alimentare l'opto

2) L'uscita (potenzialmente sporca...) della scheda di pilotaggio del motore per alimentare gli operazionali

Così facendo però vado contro il tuo concetto di "tre stadi attivi", vero Livio?

 

12 hours ago, Livio Orsini said:

Poi bisognerà curare i cablaggi in modo che non ci siano accoppiamenti con i segnali di arduino.

Ecco, su questo punto penso di essermi scontrato più volte in passato, quindi cercherò di non sbagliare questa volta, ho trovato questo articolo e inizio a studiare da qui.

 

Appena avrò tutte le componenti in mano cercherò di fare qualche test pratico, dapprima su (più di una) breadboard per verificare la stabilità del sistema, vi condividerò magari direttamente lo sbroglio pcb finito per una consultazione finale.

 

Grazie sempre,

Mirco

[gabri-z]

...👍. Buon lavoro ! Siamo qui. 

[Livio Orsini]

10 ore fa, Babini M scrisse:

Qui spero di non dire una castroneria, ma la mia idea era quella di adottare:

 

Se non separi completamente le alimentazioni non hai isolamento galvanico.

Il 5V di arduino non deve alimentare niente altro al di fuori dei circuiti di arduino.

L'opto avrà solo la parte di in gresso, diodo, collegato ad arduino.

La parte di uscita, transistor, gli operazionali e tutto il resto del circuito avranno la loro alimentazione con lo zero volt in comune con quello della scheda drive.

Se non usi questa circuitazione è inutile usare optoisolatori.

 

10 ore fa, Babini M scrisse:

Per questo scopo adotterei un classico alimentatore 12V (di buona qualità)

 

Se è del tipo con trasformatore di rete e filtro di rete, va bne. Se è del tipo SMPS non va bene perchè ha pochissima reiezione ai diturbi che entran dalla rete.

 

11 ore fa, Babini M scrisse:

quindi cercherò di non sbagliare questa volta, ho trovato questo articolo e inizio a studiare da qui.

 

E un articolo tutto teoria sulle metodologie di collegamento degli zero volt. Però come utilità pratica ne l tuo caso, a parer mio, è circa pari a zero.

Il problema principale non sono i metodi di collegamento degli zeri volt. Nel tuo caso ce ne sono solo 2: quello relativo ai circuiti di arduino e quello realtivo ai circuiti del drive.

Il vero problema è la disposizione dei collegamenti e delle schede nel contenitore. LI la teoria .... non esiste; esiste l'esperienza accomulata con la pratica.