Driver motori in c.c.

[supergiox]

Salve a tutti,
sto progettando un mini quadricottero e ho incontrato alcuni problemi per la gestione dei motori.

Al momento utilizzo come microcontrollore un Atmega328 (alimentato a 3.3V) e controllo la velocità dei 4 motori brushed con un L293D attraverso segnali PWM, ma mi sono accorto che la potenza erogata dai motori è molto inferiore a quella che ottengo collegando direttamente la batteria (la corrente misurata è inferiore del 30% circa) e la conseguenza è che il quadricottero non riesce ad alzarsi.
I motori in questione sono molto piccoli ed assorbono 500-600mA a 3.7V... basandomi su modelli esistenti so che dovrebbero essere in grado di sollevare il peso del quadricottero (45g).

Ho scoperto (troppo tardi) che l'L293D accetta una tensione minima di 4.5V e questa potrebbe essere la causa del problema (?).
Sapreste consigliarmi qualche alternativa a questo componente?

Grazie in anticipo, ciao!

[Riddik89]

Ciao! Qualsiasi componente elettronico ha delle cadute al suo interno quindi inevitabilmente ti trovi con meno di 3.7V... io non sono un esperto di modellini,tuttavia ritengo strano che dei motori DC per elicottero riescano a raggiungere una velocità decente con soli 3.7 V..... Il mio consiglio è di aumentare la tensione con un booster. Se hai i datasheet anche dei motori sicuramente possiamo darti maggiori informazioni.

[supergiox]

Ciao e grazie per la risposta!
Purtroppo non è facile trovare informazioni su questi motori, perché vengono venduti come pezzi di ricambio... Le uniche informazioni che sono riuscito a ricavare sono quelle che ho scritto.
Però ho misurato la tensione ai capi del motor driver ed è molto vicina a 3.7V, quindi sembrerebbe che la caduta di tensione sia molto bassa. E' la corrente quella che viene ridotta drasticamente...

[carloc]

... quindi sembrerebbe che la caduta di tensione sia molto bassa. E' la corrente quella che viene ridotta drasticamente...

mmm secondo me questo non è possibile la legge di Ohm è ormai universalmente accettata come un' ottimo modello dei fenomeni elettrici , ci deve essere un problema con le misure, ma comunque non è importante...

...hai ragione, quell'IC non è quello che ti serve, oltre ad essere stato progettato una trentina d'anni è ottimizzato per "alte tensioni" ed ha cadute interne allucinanti per i giorni nostri e poi perché un ponte H?

Mica ti serve invertire i sensi di rotazione dei motori? Non voli sottosopra vero?

[supergiox]

Potrei sbagliarmi sulla tensione... Più tardi eseguo di nuovo la misura ;)
Comunque questo ponte H può essere utilizzato in due modi: collegando due motori e gestendo sia velocità che verso di rotazione, e poi (nel mio caso) collegando 4 e controllandone solo la velocità.

Mi piaceva l'idea di utilizzare un solo componente per il controllo di motori in modo da mantenere il circuito relativamente semplice e contenendone il peso, ma dato che non funziona come dovrebbe accetto qualsiasi altra proposta/soluzione!

[carloc]

Ok secondo me ti servono semplicemente quattro MOS logic level con rds(on) bassa e quattro diodi schottky di ricircolo.

Mi pare la soluzione più efficiente , con quelle tensioni basse ti serve di avere caduta molto bassa (che poi fa anche bene alla durata delle batterie) quindi ci vogliono MOS con rds(on) molto bassa.

Non mi pare ci siano IC che integrano alcuni di questi dispositivi specialmente in contenitori "umani" saldabili a mano (ma se qualcuno mi smentisce ben venga ), o meglio ci sarebbe TPIC2401 ma ha una resistenza un po' troppo elevata ( 0,3 ohm ) ma sopratutto non si "accende bene" che con una decina di volt di pilotaggio che non hai .

Che tipo di contenitore hai in mente, qualcosa SMD o meglio un bel TO220 (considera che se hai problemi di spazio puoi segare la tab del dissipatore che comunque non ti serve)?

[supergiox]

Sapresti consigliarmi qualche mosfet e diodo in particolare?
Facendo una ricerca ho trovato questi due transistor: BD139, BD176.
Vanno bene? Se no, perché?

Come circuito devo realizzare qualcosa di questo tipo?


Grazie e scusa per le molteplici domande, ma al di là del progetto vorrei imparare a trovarli da solo

[claudiocedrone]

Sapresti consigliarmi qualche mosfet e diodo in particolare?
Facendo una ricerca ho trovato questi due transistor: BD139, BD176.
Vanno bene? Se no, perché ?...

Ma hai letto attentamente cosa ha scritto carloc Ti ha indicato chiaramente di cercare dei mosfet logic-level con rds(on) bassa perché devono poter andare pienamente in conduzione con la bassa tensione di cui disponi, quelli che hai trovato sono innanzitutto BJT (come ti ha fatto notare anche simo85 quindi non vanno bene ; imposta la ricerca su mosfet logic-level; mi vengono in mente quelli della serie IRFL (dove la "L" sta per logic) ma ce ne sono anche altri. Per i diodi devi cercare diodi schottky

P.s. Il circuito che hai allegato sarebbe giusto tranne che sarebbe consigliabile disegnarlo con fidocadj e anche che a essere pignoli il simbolo del diodo non è del tutto corretto perché quello nella immagine è un generico diodo mentre il diodo schottky ha un proprio simbolo particolare.

[supergiox]

In realtà speravo di cavarmela con quei BJT perché li vende un negozio nella mia città e non avrei avuto bisogno di ordinarli pazienza! Perché si usano i mosfet in queste applicazioni?
Comunque, che ne dite di questo?

Poi, credo che mi consigliate i diodi shottky per la velocità di commutazione, ma sul sito da cui speravo di fare l'ordine non sono al momento disponibili. Esistono alternative accettabili?

P.S.
Non vedo nessuna risposta di simo85.

[carloc]

Beh i MOSFET si usano in queste applicazioni perché quando vuoi che conducano diciamo che "somigliano" molto più ad "filo" rispetto ad un BJT.

Semplificando: quando un buon MOS è on puoi considerare di avere una piccola resistenza tra drain e source, secondo del tipo si arriva tranquillamente a pochi millesimi di ohm . Capirai che la caduta di tensione e la potenza dissipata (e quindi il calore generato) saranno "bassi".
Di contro un BJT quando è saturato ha una caduta tra C ed E di alcune centinaia di millivolt (il valore esatto si trova nei ds) e questo risulta penalizzante specialmente in applicazioni come la tua alimentate a bassa tensione.

Poi c'è il pilotaggio, cioè quello che si deve fare per accendere i nostri transistor, pensando ad un MOS permanentemente on, sempre acceso, questo praticamente non assorbe corrente in gate, quindi non consumi niente per accenderlo. Invece per saturare un BJT serve una corrente di base che sia una frazione non proprio trascurabile della corrente di collettore e quindi da qualche parte si dissiperà potenza per generarla, poi c'è da considerare il consumo delle batterie.

Ora certo un transistor sempre on non serve a niente basterebbe un filo quindi lo accendiamo e spegniamo ad una certa frequenza (quella di PWM nel tuo caso) e allora quello che succede è che tutti e due (MOS e BJT) aumentando la frequenza peggiorano un po' il comportamento statico visto sopra.
Ci sarà della potenza extra dissipata durante le commutazioni e ci sarà anche una corrente di gate o base capacitiva.

Comunque i MOS vincono ancora nel confronto.

Veniamo al tuo progetto, non è che sia obbligatorio usare dei MOS, anche i BJT ce la potrebbero fare, ma vediamo un po'...

per il BD139 con 500-600mA di IC la VCE(sat) si attesta intorno a 150-200mV tipici a seconda della IB (fig.2 di pag.3) ma con un massimo garantito di 0,5V (Electrical characteristic di pag.2) (non tutti i transistor vengono "bene" nello stesso modo).

Diciamo che stimiamo una massima potenza intorno a 600mA x 0,5V=300mW (più la potenza in base ma vabbè facciamo finta di nulla) che darebbe un salto termico rispetto l'ambiente intorno a 70°C/W x 300mW=21°C più che accettabile.

Per la base invece abbiamo qualche problemino... se mettiamo IB=IC/10=600mA/10=60mA ci accorgiamo che il micro non sarà in grado di fornirla ma anche se ci accontentiamo di IB=IC/20=30mA siamo un po' oltre il ragionevole)

Beh a 'sto punto ci vuole un darlington, ma meglio non integrato, proprio due BJT separati collegati a darlington, poi un po' di resistenze... insomma secondo me andiamo troppo oltre ma se vuoi prendere questa strada dettagliamo il progetto...


Poi il diodo di ricircolo: non so che frequenza di PWM stai usando, comunque un diodo schottky non solo ti garantisce commutazioni rapide, ma sopratutto una caduta diretta più bassa. Ancora caduta bassa => temperatura bassa e minor spreco di energia...

Quindi: MOS

e a questo proposito, quello che hai scelto mi pare assai risicato, vedi se dal tuo fornitore di fiducia ne trovi uno un po' più robusto, che non costerà di più ma avrà una rds(on) molto più bassa e scalderà molto meno

Poi avrei anche una mezza idea un po' matta con due MOS complementari in SOIC8... ma ci devo un po' pensare ed ora non ho tempo...