Scooter elettrico: regolazione giri motore

[francesco1050]

Salve avrei bisogno di un GROSSO aiuto; ho costruito uno scooter elettrico funzionante, con un motore da 500w 24 volts, che pero non riesco a regolare nei giri. Ho costruito il pwm perfettamente descritto in questa discussione, ma provandolo con una lampadina funzionava, messo sullo scooter andava come a gas spalancato e non sentiva nessun effetto sulla regolazione del potenziometro... Penso che il problema sia nel fatto che non riesco a trovare un mosfet così potente, sapreste indicarmene uno e che modifiche apportare al circuito? Vi ringrazio in anticipo, anche perche ho chiesto a un sacco di gente ma nessuno mastica queste cose mentre qui vedo che risolvete sempre tutti i problemi in un attimo! Grazie

Francesco

Modificato: 5 ottobre 2012 da Livio Migliaresi

[Livio Orsini]

Non è solo il problema del Mosfet più potente, si tratta di rivedere un po' tutto perchè il progetto di Mirko è per un motore da un centinaio di watt massimi. Si tratta di rivedere il Mosfet ed il suo pilotaggio.

però c'è una cosa che non mi torna. Dici che la velocità era sempre la massima, come se il Mosfet fosse sempre in conduzione. Prova a verificare il funzionamento con il motore "libero" in modo che assorba pochissimo.

[francesco1050]

Esatto infatti ho provato prima con una lampada, poi con il motore libero dalla puleggia senza carico, ma con la lampada funziona, con lo scooter esplode il by 229 e il motore va al massimo... Riuscite a suggerirmi un circuito che possa controllarmi questo motore?

[GiRock]

Probabilmente hai realizzato il circuito di Mirko senza leggere tutto il 3ad, difatti ad un certo punto viene suggerito di utilizzare un doppio diodo veloce in un unico contenitore tipo U1620R, io ti consiglierei per il tuo caso almeno un HFB35HB20C, come MOSFET viene anche suggerito un IRF1010 molto più robusto del precedente, ad ogni modo bisogna proprio rivedere anche il pilotaggio e la reazione sulla shunt etc...

[Livio Orsini]

Riuscite a suggerirmi un circuito che possa controllarmi questo motore?

Il fatto è che il motore usato è un 500 W, cha fanno più di 20 A a 24 V. Il prgetto di Mirko è previsto per potenze di molto inferiori circa un decimo.

Il circuito, come topologia. può andar bene anche per potenze maggiori, però è necessario rivedere pilotaggi e potenza, non è una cosa immediata.

Qualche suggerimento sulla componentistica possiamo anche dartelo, però ci devi lavorare e metterci del tuo con prove e verifiche.

Poi c'è una questione di fondo. Per la tua applicazione sarebbe più indicato un pilotaggio del motore con ponte ad "H", questo per avere un minimo di prestazioni di frenatura e recupero di energia.

[francesco1050]

Infatti volevo realizzare un ponte h proprio per questo, pero ho trovato questo Pwm e ho provato. Di elettronica a questi livelli non me ne intendo, quindi credo che senza un disegno che all incirca potrebbe funzionare credo di essere molto in difficoltà. IRF1010 per quel che ho capito è piccolo per la mia applicazione, ho provato ad usare IRFP069 mi sembra, ma sopporta 200 w quindi oltre una prova senza carico credo non possa andare. Ma motori Dell ordine di mille watt con che mosfet vengono pilotati? Esiste un altro metodo oltre l'uso del mosfet? Se chiedo un mosfet da 500w mi guardano come se chiedessi la luna...

[francesco1050]

Scusate IRFP 064n

[GiRock]

Leggi...

[Livio Orsini]

Se chiedo un mosfet da 500w mi guardano come se chiedessi la luna...

Un conto è quanto dissipa il mosfet, ben altro è quanto dissipa il carico. Per pilotare un carico da 500 W non serve un mosfet da 500 W. Nel tuo caso serve un mosfet che sia in grado di commutare correnti dell'ordine dei 30 A e tensioni di almeno 100 V, meglio con i diodi di ricircolo integrati.

Ad esempio, lo IRFP 064n per il tuo impiego è un super dotato come corrente, è già provvisto di diodo shotky integrato, ed è un po al limite come tensione. Però, se ben pilotato, può espetare il compito assegnatogli.

ha una resistenza drai-source di 0.008 ohm, con 25 A di corrente la tensione tra drai e sorce si attesta attorno a 1 V, il che andrebbe a significare una dissipazione di 25 W circa, che è ben lontana dai 500 W del carico, ed è comunque entro la dissipazione massima teorica di 200W.

I conti che ho fatto son molto semplificati e servono solo ad una prima verifica per capire se il dispositivo può essere impiegato o se deve essere subito scartato.

Però il problema grosso, a questo punto, è il suo pilotaggio. Se il mosfet non è pilotato correttamente non satura, i tempi di commutazione sono maggiori del giusto e la sua dissipazione aumenta spaventosamente. Un aumento della dissipazione causa un aumento della temperatura di giunzione, che fa aumentare la Rds, che fa aumentare la dissipazione, che fa aumentare la temperatura di giunzione......causando l'effetto valanga che distrugge il semiconduttore. idem se non si è provveduto ad un dissipatore di dimensioni adatte.

Ora Mirko aveva messo a punto un circuito per commutare correnti di circa 1/5 di quelle che servono a te. probabilmente il pilotaggio non è sufficiente per le tue necessità. però non è sempice dirti cambia questo e quest'altro. Almeno io per poterti dire cosa fare a colpo sicuro dovrei almeno prima simulare il circuito e poi verificare in pratica quello che visto in teoria.

Di sicuro posso solo dirti che l'energia di pilotaggio è insuffciente e che bisogna agire sui 2 transistors in topologia totem pole che pilotano il gate.

[francesco1050]

Quindi in linea teorica potrei usare l'IRFP 064n e mantenere i circuito con quel potenziometro sostituendo il BC327 e BC 337 con altri di diverso valore , e ovviamente anche i diodi e resistenze del gate? Potreste aiutarmi suggerendomi qualche componente e/o facendo qualche prova?

Per quanto riguarda il ponte H, non sono riuscito a trovare una spiegazione di come in 2 configurazioni il motore sia frenato; come farei a recuperare energia? Questo ovviamente è un problema secondario, ma io pensavo, a grandissime linee, un circuito con questa caratteristica: a gas staccato ( potenziometro a zero) si attiva un altro circuito Pwm che a seconda di quanto si frena( quindi a seconda di quanto si aziona un altro potenziometro sul freno) chiude il circuito di ricarica. Per quel che so, per piccole frenate o comunque a velocità non esagerate il motore produce corrente insufficiente a ricaricare le batterie, quindi pensavo a caricare dei grossi condensatori in modo da avere anche una frenata più potente perche il generatore deve caricare di più. Questa è una mia idea carente di fondamenti elettronici , quindi...

[GiRock]

Allora ho fatto delle simulazioni (parecchie a dir la verità ) del circuito proposto da Mirko almeno per quanto concerne lo stadio finale e ho modificato così la componentistica:

TOTEM POLE:

NPN ZTX450 -> 2SC1627A

PNP ZTX550 -> 2SA817A

Rg DIODE:

10BQ040 or 1N5819

Ultrafast o Fast Schottky diode

N-MOSFET:

IRFP064V

Continuos Current 130A

Pulsed Current 520A

Power Dissipation 250W

RECYCLE DIODE:

HFB35HB20C

Forward Current 35A 200V

Ho calcolato la resistenza di Gate secondo la formula quì riportata:

tr = 200ns

tf = 150ns

Ciss = 6760pF

Q = C * V = 6760 * 10^-12 * 10 = 67.6 * 10^-9

Ig = Q / tr = 67.6 * 10^-9 / 200 * 10^-9 = 67.6 / 200 = 338mA

Rg = V / Ig = 10 / 338 * 10^-3 = 29.58 Ohm poi portata a 27 Ohm

Il risultato è stato ottimo, nessun effetto collaterale e pilotaggio quasi perfetto, la frequenza di commutazione è stata posta a 10KHz, ora bisognerebbe testarlo dal vivo e confrontare i risultati...

[Livio Orsini]

Gio che valore di induttanza hai tenuto in luogo dell'induttanza di armatura del motore?

[GiRock]

Per ora mi sono limitato ad usare i valori da te suggeriti nell'altra discussione e controllare correnti e tensioni per verificare se erano presenti picchi o spikes pericolosi che non rilevo, se ti interessa ho appena testato un motore da 24V con L = 100mH e R = 0,5 Ohm, il picco massimo di corrente si aggira intorno ai 26A per poi stabilizzarsi a 24A, salendo come valori ottengo un picco iniziale sempre dello stesso valore circa, poi la corrente tende a ridursi in base alle formule interne del simulatore, il modello è dato per reale e mi devo fidare, se hai delle prove da suggerirmi sono pronto...

[francesco1050]

Vi sono IMMENSAMENTE grato, é la prima cosa scientifica che ho trovato da quando provo a risolvere questo problema. Purtroppo saró a Milano fino a venerdì, se trovo un negozio di elettronica faccio gli acquisti e vi dico come si comporta!! Grazie mille!

Ps: quanto è infondata la mia idea di frenata " intelligente"??

[Livio Orsini]

Ps: quanto è infondata la mia idea di frenata " intelligente"??

In effetti il ponte ad "H" realizza questa funzione.

Gio, da quello che scrivi ho capito che hai inserito il modello del motore. Con che tipo di simulatore stai facendo le prove? Forse lo hai già scritto un'altra volta ma meloson dimenticato.

[francesco1050]

allora ho modificato il circuito cosi:

http://www.facebook.com/photo.php?fbid=425172584209481&set=a.123066001086809.18014.100001502287658&type=3&theater

è giusto?

quanti watt hanno i resistori da 1K e 4K7?

[Livio Orsini]

Normali 1/4 W

[francesco1050]

Perfetto grazie!

Allora provo a farlo così? Tutto giusto? Non ho fatto errori di valutazione?

[GiRock]

Ma quello schema non è propriamente indicato per potenze come nel caso del tuo motore, io pensavo che avessi realizzato quello con il limitatore di corrente o addirittura quello con la tachimetrica, ad ogni modo lo stadio di potenza così com'è sicuramente va molto meglio del precedente, comunque se leggi bene ho scritto Rg = 27 Ohm calcolta in base alle carateristiche del nuovo MOSFET...

Mi raccomando alettare adeguatamente sia il MOSFET che il diodo di ricircolo, con 25A in giro non rischiare di far saltare ancora tutto ...

X Livio: veramente stavo lavorando sullo schema con il limitatore di corrente molto più complesso di questo, ma ho rilevato lo stesso problema del mio predecessore, l'analisi al simulatore non indica nessuna limitazione anche modificando la Rsense per aumentarne il range senza modificare sostanzialmente il circuito, il simulatore è PROSPICE di Proteus...

[Livio Orsini]

l'analisi al simulatore non indica nessuna limitazione anche modificando la Rsense per aumentarne il range senza modificare sostanzialmente il circuito,

Bisognerebbe sentire Mirko, che in questo periodo sembra abbia problemi di PC. Però da come lo avevo analizzato io, quando si esce dalla zona prevista da Mirko bisogna lavorarci un po'.

In teoria il limitatore dovrebbe ridurre i duty cycle per far rientrare il valore di corrente nei limiti, ma non è così semplice.

[francesco1050]

Be' se voi ritenete sia meglio l'altro circuito posso realizzare anche quello.. Magari intanto mi faccio il semplificato, se funziona sappiamo da che base partire per fare l'altro restringendo il campo degli errori.

Per quanto riguarda la resistenza indicata da Girock, correggo subito il valore; da quanti watt è?

[GiRock]

Aspetta a fare quell'altro circuito, anche lui ha bisogno di ritocchi per salire di corrente, per ora testa lo stadio di potenza che è già una buona cosa, intanto vediamo se riusciamo a contattare Mirko per ulteriori modifiche al suo progetto, ricordati di aumentare anche il valore di capacità sull'alimentazione da 2200uF a 4700uF...

X Livio: ho cambiato sistema di simulazione visto che l'analisi non dava differenze notevoli di valori, ho provato in real time abbassando la frequenza di comutazione, ho portato la Rsense a 0R05, e aggiunto la R da 4k7 sulla base del NPN nello stadio totem pole, la cosa strana è che il simulatore da errore se non metto un diodo di ricircolo anche sulla Rsense, ora ponendo un amperometro in serie al motore, ad un certo punto la corrente rimane stabile, certo che come al solito sarebbe da provare sul campo come tutto del resto...

[Livio Orsini]

ho cambiato sistema di simulazione visto che l'analisi non dava differenze notevoli di valori

Intanto c'è un problema di valori dei parametri: per quel tipo di motori Ra sta tr 0.1 ohm e 0.2 ohm, mentre La sta tra 0.27 mHy e 0.4 mHy.

Io ho un simulatore dove non modellizzo bene il motore, dovrei rivedere il modell ma ora non ho molto tempo. Comunque per le prime prove il limite di corente, non ha molta importanza. (se tutto il circuito funzioan correttamente.

Mi risulta strano che si debba mettere il diodo di ricircolo sul resitore di sense di corrente.

[GiRock]

Come ti ho detto precedentemente, ho provato variando vari parametri del motore, il risultato è che non cambia sostanzialmente poi di molto, credimi, se non metto quel diodo, non mi fà neppure iniziare la simulazione, mi dice che siamo out of range sul pin dell'operazionale, non chiedermi come mi sia venuta l'intuizione, molte volte sono parecchio istintivo con le trovate ...

[Mirko Ceronti]

Arrieccomi !!!!

(maledetti PC ed ancor più maledetti quelli che non ne capiscono un tubo)

Dunque, se il nostro amico ha realizzato solo lo schemino col 555, io non ho nulla da aggiungere a quanto è stato già detto, poichè non essendoci manco il limite di corrente, lì si lavora di Totem-pole e di finale Mos-Fet.

l'unica cosa, è che lascerei da 10 Ohm la resistenza che pilota il Gate del Mos-Fet, al di là dei calcoli teorici per altro giustissimi, 10 Ohm mi sembrano migliori per un pilotaggio con un fronte più ripido e quindi un surriscaldamento ancora minore.

Saluti

Mirko