Frequenza PWM

[EcoTan]

Sto sperimentando dei trenini in scala HO telecomandati e mi sono accorto che un ponte H, pilotato coi soliti 2 livelli in controfase con dead time, scaldava da matti. C'erano poi altre stranezze difficili da interpretare sul momento, e l'istinto mi ha suggerito di provare a variare semplicemente il fattore di prescaling così da cambiare soltanto la frequenza del PWM senza alterare niente altro.
In effetti, aumentando la frequenza da 1200 a 4800 Hertz tutto è tornato nella norma.
Mi pareva che in generale fosse la frequenza troppo alta a fare soffrire i ponti H, ma a quanto pare non è così. Estremizzando il discorso, con una frequenza bassissima il motore DC andrebbe avanti e indietro, e mi chiedo che fine faccia l'energia cinetica del rotore, mentre certamente la corrente supererà il valore nominale di stallo. Anche senza arrivare all'inversione del senso di rotazione, la velocità e quindi anche l'energia cinetica avrebbero comunque degli sbalzi.
La domanda è se quanto sopra abbia un senso e se in conseguenza vale la pena cercare la frequenza ottimale per ogni determinata motorizzazione.

[lelerelele]

Fammi capire.
Hai alimentato un motore DC con spazzole, tramite un ponte, che gli da corrente in entrambi i sensi, come dicevi tu avanti ed indietro, per quale motivo?

Il fatto di scaldare potrebbe essere dato dalle sovratensioni, ma ritengo sia protetto il ponte, quindi non dovrebbe essere questo, oppure potrebbe essere la corrente elevata, (visto che il motore si troverebbe a lavorare in corto, non riuscendo ad andare avanti ed indietro), quindi elevando la frequenza aumenta comunque l'impedenza del motore ed assorbe meno.

Mi chiedo come fa a girare il motore.

saluti.

[Etemenanki]

Il pilotaggio con ponte H di un motore DC (quindi bidirezionale) NON va fatto "invertendo" le polarita' con il PWM, ma solo azionando i corretti due transistor (o mosfet) in base al senso di rotazione che si vuole, con il PWM che determina la velocita'.

Quindi il motorino, a bassissima frequenza, NON va avanti e indietro, ma al massimo ad intermittenza o vibrando, ma sempre nello stesso senso di rotazione.

Se a te inverte, allora c'e' decisamente qualcosa che non va nel pilotaggio del ponte

[EcoTan]

Non credo che pilotare il ponte H nel modo "locked anti phase" sia un errore, tanto è vero che il modulo PWM del microcontrollore (dsPic33 della serie MC cioè Motor Control) prevede questa modalità e consente di impostare il conseguente dead time. Il vantaggio di questa modalità per me è che ad ogni valore del duty cycle corrisponde univocamente una tensione media e quindi una velocità, altrimenti il trenino tenderebbe ad accelerare quando trova poca resistenza o una discesa. Quello che mi ha un po' sorpreso è il fatto che con una frequenza del PWM troppo bassa, ma pur sempre dell'ordine del kilohertz, i finali del ponte H vanno completamente in crisi quindi chiedevo con quali criteri in generale vada scelta la frequenza.

[Etemenanki]

Be', se lo piloti cosi, considera che tutta l'energia immagazzinata dalla componente induttiva del motore in una "fase", deve essere contrastata dalla "fase" opposta (diverso il discorso per carichi puramente resistivi, ma quella modalita' di funzionamento secondo me rimane concettualmente sbagliata "a prescindere", salvo che tu non debba ottenere una media sia positiva che negativa, e comunque rimane una modalita' che fa sprecare parecchia energia, non so neppure perche' sia prevista) ... e dove viene contrastata, se non dentro il ponte ?

Per carichi induttivi, come appunto motori, sarebbe molto meglio usare la solita modalita' diretta, segnale di direzione per attivare la corretta meta' (inferiore o superiore poco cambia, dipende dal tuo cablaggio) del ponte e segnale PWM per definire la percentuale di attivazione della corrispondente meta' opposta, che definira' la velocita' del motore , piu, se proprio necessaria, la possibilita' di pilotare, sempre in PWM, entrambe le meta' inferiori (o superiori, dipende dal cablaggio) del ponte per effettuare un'eventuale frenatura elettromagnetica, ma per un trenino non lo vedo necessario.

[EcoTan]

pilotare, sempre in PWM, entrambe le meta' inferiori (o superiori, dipende dal cablaggio) del ponte

Sì, questo può servire non soltanto per la frenatura ma in generale per avere la modulazione a 3 livelli che è il miglior compromesso fra rendimento e costanza della velocità. Attualmente uso un ponte a transistor che non offre questa possibilità, intanto ho ordinato gli SN754410NE che invece consentiranno di farlo, a prezzo di qualche complicazione software. Il problema è che i dsPic sono alimentati a 3,3V mentre lo SN754410NE richiede 5V nominali, chissà se funzionerà bene.

[Etemenanki]

Se non ricordo male (perche' e' parecchio che non li uso piu), i 754410 sono due ponti (o 4 mezzi ponti ? ) da 1A circa, ma non sono compatibili con i 3.3V, inoltre l'uscita era a BJT ... hai preso in considerazione la possibilita' di usare ponti mosfet piu "moderni" ?

Ad esempio, il DRV8843 della Texas ?

Doppio ponte, protezioni incluse, logica compatibile con i 3.3V (cioe', l'alimentazione e' la stessa del motore e deve essere almeno 9v, ma i segnali logici sono compatibili con i 3.3V, in effetti qualsiasi segnale piu alto di 2.2V e' considerato livello logico 1) un paio di Ampere comodi per canale (se ben dissipato), e ci sono anche su breakout se hai problemi a saldare SMD

[lelerelele]

Il pilotaggio con ponte H di un motore DC (quindi bidirezionale) NON va fatto "invertendo" le polarita' con il PWM, ma solo azionando i corretti due transistor (o mosfet) in base al senso di rotazione che si vuole, con il PWM che determina la velocita'.

Ah, ok, non soon esperto di questi tipo di controllo. Si allora si usano solo due ponti alla volta, con il controllo PWM si regola la corrente/velocità.

Rimangono però i dubbi sul ricaldamento....a frequenze troppo basse, devo conumque avere la forzacontroelettrmortice, autoindotta dal rototre che gira, mi compensa la tensione che ho fornito, come se fosse in DC.

Non capisco dove sia l'inghippo.

saluti.

[Etemenanki]

Dipende tutto dai segnali che dai al ponte ... se usi un segnali come direzione (cioe' chiudi, ad esempio, il MOS basso destro o sinistro) ed un altro come PWM (e ci piloti il MOS alto opposto), quando il PWM e' alto il ponte conduce, mentre quando e' basso no, il motore in quei momenti e' in circuito aperto, ed a meno che tu stesso non piloti il ponte in modalita' "frenatura", l'unica cosa che contrasta l'energia accumulata e' la resistenza meccanica del motore e degli ingranaggi e/o carico meccanico accoppiati.

Se invece usi il pilotaggio ad inversione ( o lcked antiphase, chiamalo come vuoi), quando il PWM e' alto il motore e' connesso in un senso e quando e' basso e' connesso nell'altro, ovvio che l'energia immagazzinata dalla componente induttiva del rotore piu quella generata dall'inerzia meccanica vengono contrastate ad ogni inversione, e c'e' pure il rischio di bruciare il ponte, nonostante i tempi morti generati dal micro

O ho capito male io ed intendevi un'altra cosa ?

[lelerelele]

Non ho mai fatto un ponte per controllo di motori, magari sbaglio, però ritengo che comunque, su ogni componente attivo ci sia un diodo in antiparallelo, che di fatto blocca le tensioni di uscita dal ponte entro i limiti di tensione imposti sull'alimentazione, questi diodi vanno comunque a limitare le tensioni transitorie entro questi limiti.
Potrebbero scaldare, ma devono comunque sopportare le correnti del ponte, senza problemi.
Non mi torna.

saluti.