PWM pilota ventola, tensione non lineare

[fulvioromano]

Sono nuovo di arduino e poco preparato in elettronica, quindi probabilmente il problema che ho è banale, ma non riesco a capire.
Sto provando a pilotare una ventola con un'uscita PWM. Lo schema elettrico è quello in figura. Se stacco la ventola e misuro la tensione ai capi, questa è lineare con il PWM. Se invece collego la ventola sembra che le tensioni vengano tirate su e non ne comprendo il motivo.

Mi aiutate a comprendere il fenomeno? Come posso risolverlo?
Probabilmente mappando al contrario la curva del PWM risolverei, ma in modo poco elegante e comunque non comprendendo cosa sta accadendo.

Grazie mille

[DavidOne71]

31 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Se stacco la ventola e misuro la tensione ai capi,

in che senso stacchi la ventola, se la stacchi, come fai a misurare?

[fulvioromano]

Misuro a circuito aperto, senza che passi corrente da Vin al GND. Immagina di togliere la ventola dallo schema sopra e lasciare il voltmetro collegato lì dov'è.

[DavidOne71]

Tra vin e gnd misurerai sempre 12v

[DavidOne71]

6 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Immagina di togliere la ventola dallo schema sopra e lasciare il voltmetro collegato lì dov'è.

capito

stasera sono rinco

un'oscilloscopio non ce l'hai?

[DavidOne71]

il volmetro è proprio un volmetro o un multimetro?

[fulvioromano]

10 minuti fa, DavidOne71 scrisse:

Tra vin e gnd misurerai sempre 12v

Beh, sì...ma il voltmetro non è collegato al ground...Facciamo così, rifaccio lo schema. Le tensioni del grafico sopra sono in blu con l'interruttore chiuso, in rosso con l'interruttore aperto.

  

4 minuti fa, DavidOne71 scrisse:

il volmetro è proprio un volmetro o un multimetro?

è un multimetro digitale settato su voltmetro con fondo scala a 20VDC.

 

Modificato: 9 aprile 2021 da fulvioromano

[DavidOne71]

se al posto della ventola metti un resistore da diciamo 500 ohm che andamento ha?

[fulvioromano]

26 minuti fa, DavidOne71 scrisse:

se al posto della ventola metti un resistore da diciamo 500 ohm che andamento ha?

Ne ho messa una da 5000 Ohm, e succede come da linea gialla. E' sempre lineare ma con tensioni un po' più basse del circuito aperto.

E' la caratteristica induttiva del motore che fa quella cosa? Devo bilanciare con una capacità?

[DavidOne71]

6 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Ne ho messa una da 5000 Ohm

un po alta

 

6 minuti fa, fulvioromano scrisse:

E' la caratteristica induttiva del motore che fa quella cosa?

presumo

 

7 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Devo bilanciare con una capacità?

sentiamo un parere più illustre

si potrebbe creare un pwm logaritmico

[fulvioromano]

1 minuto fa, DavidOne71 scrisse:

sentiamo un parere più illustre

si potrebbe creare un pwm logaritmico

A fare un PWM logaritmico ci metto un attimo, tanto lo controllo via software. Anzi, visto che alla fine il segnale PWM dovrà essere generato da un PID, probabilmente se la vedrà il controllore a bilanciare questo comportamento.

 

Vorrei però sapere innanzitutto se è fisiologico. Magari ho fatto qualche stupidaggine e sto inutilmente stressando i componenti. E poi vorrei capire matematicamente cosa sta succedendo. Tutto ciò che sta sopra la linea rossa può essere generata solo da un'impedenza negativa, ed un motore elettrico a velocità costante non può avere un'impedenza negativa!

[DavidOne71]

che frequenza di pwm hai messo?

 

 

[DavidOne71]

1 ora fa, DavidOne71 scrisse:

un'oscilloscopio non ce l'hai?

 

[fulvioromano]

8 minuti fa, DavidOne71 scrisse:

che frequenza di pwm hai messo?

 

 

Boh... ho solo impostato ad OUTPUT il pin e dato un analogWrite, credo sia la frequenza standard di circa 1kHz?

Se non lo imposti è quella, no?

 

  

1 ora fa, DavidOne71 scrisse:

un oscilloscopio non ce l'hai?

 

No...

Modificato: 9 aprile 2021 da fulvioromano

[DavidOne71]

18 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Se non lo imposti è quella, no?

mai usato arduino

avevo generato un pwm con pic per variare la velocità di una ventola per pc

 

18 minuti fa, fulvioromano scrisse:

No...

certo che fare queste cose senza oscilloscopio è dura

Modificato: 9 aprile 2021 da DavidOne71

[ilguargua]

2 ore fa, fulvioromano scrisse:

Mi aiutate a comprendere il fenomeno?

credo che si tratti della "back EMF" prodotta dal motore.

 

Ciao, Ale.

[DavidOne71]

ma c'è il diodo in antiparallelo!

[DavidOne71]

magari è il multimetro che non digerisce il pwm su carichi induttivi, potresti filtrare la lettura

[fulvioromano]

17 minuti fa, ilguargua scrisse:

credo che si tratti della "back EMF" prodotta dal motore.

 

Ciao, Ale.

E' la prima cosa che ho pensato. Per questo motivo per ogni misura ho aspettato alcuni secondi che la velocità della ventola si stabilizzasse. Secondo me un motore elettrico a velocità costante, alimentato da una tensione [mediamente] costante, non genera forze controelettromotrici.

E poi c'è il diodo in antiparallelo. Che ci devo mettere anche una resistenza in serie a quel diodo? No, vero?

 

4 minuti fa, DavidOne71 scrisse:

magari è il multimetro che non digerisce il pwm su carichi induttivi, potresti filtrare la lettura

Non credo. Ho fatto la misura perché ad occhio mi sembrava che la ventola non rispondesse linearmente. E la misura mi dava lo stesso andamento che vedevo ad occhio. Quindi direi che non sono artefatti di misura. Giusto?

[fulvioromano]

Dunque, il circuito originale prevede una ventola a 12V.

Ho provato al suo posto a mettere un motorino a spazzole di quelli delle macchinine, da 5V. Spingerlo a 12V significa sentire puzza di bruciato, ok?

 

Col PWM al 25% (quindi 3V) misuravo 15 V. Col PWM al 50% misuravo 100V. Oltre il multimetro satura.

Adesso le cose sono due:

1. ho scoperto qualcosa che regalerà al mondo l'autonomia energetica eterna

2. il PWM rompe le scatole al mio multimetro.

 

Credo che la 2 sia più plausibile, ma ditemi voi che siete gli esperti.

[DavidOne71]

37 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Che ci devo mettere anche una resistenza in serie a quel diodo?

no

 

38 minuti fa, fulvioromano scrisse:

Ho fatto la misura perché ad occhio mi sembrava che la ventola non rispondesse linearmente. E la misura mi dava lo stesso andamento che vedevo ad occhio. Quindi direi che non sono artefatti di misura. Giusto?

purtroppo senza oscilloscopio....

[DavidOne71]

probabilmente c'è da aggiungere uno snubber

[DavidOne71]

http://electronicsbeliever.com/snubber-circuit-design-analysis/

buona lettura

[Livio Orsini]

Per prima cosa non devi pilotare in quel modo il transistor.

Devi mettere un restistore tra base ed emitter, per favorisre lo svuotamento delle cariche della base quando interdici il transistor. Poi anche un condensatore di speed up in parallelo alla base non farebbe male. Così come lo hai fatto i fronti di salita e discesa sono piuttosto lenti.

Ti do 2 valori, buttati li per pratica, senza conoscere le caratteristiche del motore.

Metti un resistore da 3900 ohm tra base ed emitter, ed un condensatore da 10nF in parallelo alla resistenza da 1000.

Non dici quale uscita di PWM stai usando, ma presumo che la frequenza base sia quella di defoult che, a memoria, dovrebbe essere circa 670Hz.

Misurare la tensione ai capi del motore con un voltmetro ha poco senso, anche con un voltmetro "true rms".

Tieni presente che, tra l'altro, essendo una ventola, la richiesta di coppia crese in modo esponenziale con la velocità, quindi anche la corrente assorbita dal motore ha questa funzione.

Se vuoi ottere una regolazione lineare della velocità devi avere una reazione di velocità e realizzare un regolatore di veocità.

[fulvioromano]

4 ore fa, Livio Orsini scrisse:

Per prima cosa non devi pilotare in quel modo il transistor.

Devi mettere un restistore tra base ed emitter, per favorisre lo svuotamento delle cariche della base quando interdici il transistor. Poi anche un condensatore di speed up in parallelo alla base non farebbe male. Così come lo hai fatto i fronti di salita e discesa sono piuttosto lenti.

Ti do 2 valori, buttati li per pratica, senza conoscere le caratteristiche del motore.

Metti un resistore da 3900 ohm tra base ed emitter, ed un condensatore da 10nF in parallelo alla resistenza da 1000.

Non dici quale uscita di PWM stai usando, ma presumo che la frequenza base sia quella di defoult che, a memoria, dovrebbe essere circa 670Hz.

Misurare la tensione ai capi del motore con un voltmetro ha poco senso, anche con un voltmetro "true rms".

Tieni presente che, tra l'altro, essendo una ventola, la richiesta di coppia crese in modo esponenziale con la velocità, quindi anche la corrente assorbita dal motore ha questa funzione.

Se vuoi ottere una regolazione lineare della velocità devi avere una reazione di velocità e realizzare un regolatore di veocità.

Ciao,

grazie mille, ora provo con i componenti aggiuntivi.

La ventola ha il pin della tachimetrica, magari faccio un loop di velocità e vedo cosa succede.

Ma se abbasso la frequenza di PWM? Se resto sopra i 100Hz ai fini della ventola non ci dovrebbero essere problemi, giusto?

 

Infine, mi spieghi la frase: "Misurare la tensione ai capi del motore con un voltmetro ha poco senso"? Ho sempre pensato che più scarso è il voltmetro meglio restituisce il valor medio, no?