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FORO TÉCNICO => Foro Técnico => Mensaje iniciado por: aitopes en 03 de Agosto de 2006, 19:18:41
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Hola!
Les cuento que estoy intentando hacer, y que problemas tengo, a ver si me dan alguna idea de para donde tengo que encarar:
Estoy controlando la velocidad de motores de CC, de 12V, entre 1000 y 4500 RPM, mediante pulsos PWM generados por un PIC, y aplicados a un mosfet que es el que controla el motor.
Debido a que los motores tienen pqueñas diferencias entre si, hay un sensor hall que detecta el paso de un iman cada vuelta y entrega ese pulso a travez de CD4093 al PIC.
Todo eso funciona ok. :)
El PIC cuenta el tiempo que hay entre una vuelta y la siguiente, basandose en el pulso del hall, y ajusta el duty cicle (1000 hz, 8 bits) para acelerar o frenar el motor para que llegue a la velocidad deseada.
Hay un problema: no logro mejores resultados que una diferencia de 100 o 200 RPM entre un motor y otro. Si bien es un error mas o menos aceptable, el PIC deberia hacerlo mejor que eso. :?
No se trata de un tema de soft (creo) ya que si cambio los motores de placa (en este momento tengo 3 placas y tres motores andando) el que giraba mas lento sigue girando mas lento aunque este en otra placa.
Si le pido 1500 RPM, obtengo (por ejemplo) 1420, 1510 y 1560
Si le pido 2500 RPM, obtengo (por ejemplo) 2500, 2550, 2460
Como ven, no siempre el motor mas rapido lo es en todas las velocidades...aunque si los cambio entre si, y vuelvo a pedir 2500 RPM, cada uno gira a las que giraba antes del cambio. Evidentemente, se trata de algun problema del motor.....que deberia ser compensado por el PIC, mediante el duty.
A lo mejor no soy muy claro, pero hace 3 dias que estoy metido con esto y siento que no avanzo nada....por eso me decidi a pedir socorro. :)
Gracias de antemano.
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Es normal que te ocurra eso. La respuesta de los motores no es instantanea, si no que presenta una inercia que hace que el motor no cambie instantaneamente de velocidad. Si tu intentas modificar la velocidad del motor de forma instantanea (cambias la velocidad y mides) no le das tiempo al motor a adquirir la velocidad deseada y seguramente seguiras corrigiendo dicha velocidad con lo que te pasaras (por defecto o por exceso), volviendo a repetirse el ciclo. Puedes probar a espaciar la lectura de la velocidad para permitir al motor adquirir la velocidad deseada.
Un saludo
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Hola amigo!
Gracias por tu respuesta.
Eso lo tuve en cuenta. De hecho, tarda unos segundos en lograr la velocidad estable, y se puede ver en el osciloscopio como cambia el ancho del pulso para ajustar la velocidad. Si lo freno con la mano, el pulso se ensancha casi hasta el 100%.
Me tomo la libertad de poner aqui el codigo que estoy usando, en Basic. En realidad es muy simple.
V0, V1, V2 y V3 son un nibble que determina la velocidad de 0 a 15. Internamente, el programa (esta comentado) calcula un valor que va de 20 a 100 para compararlo con el tiempo que tardo el motor en dar una vuelta. Dependiendo de esta comparacion, se ajusta el duty cycle, y todo comienza de nuevo.
Me da la sensacion de que todo esta ok....pero si asi fuera, no deberia tener mas error que el de los 8 bits del PWM, que en el rango de 0-255 deberia controlar 0-4500 RPM (las maximas del motor) por lo que no deberia haber mas de 17 o 18 RPM de error...
Aqui va el codigo:
'----------------------------
'Control PWM de motores
'(Placa que va en cada motor)
'Mosfet en la placa, velocidad
'seleccionada via pines: V0...V3
'
'PIC: 16F628A - 4Mhz INTRC, SIN RESET
'
'----- CONFIGURO PUERTOS-----
AllDigital
'Configuro el portA:
TRISA.0 = 1 'Entrada V0
TRISA.1 = 1 'Entrada V1
TRISA.2 = 1 'Entrada V2
TRISA.3 = 1 'Entrada V3
TRISA.4 = 0 'No usado
TRISA.5 = 0 'No usado
TRISA.6 = 0 'No usado
TRISA.7 = 0 'No usado
'Configuro el portB:
TRISB.0 = 0 'Salida (Placa Siguiente)
TRISB.1 = 0 'No usado
TRISB.2 = 0 'No usado
TRISB.3 = 0 'PWM
TRISB.4 = 0 'No usado
TRISB.5 = 0 'No usado
TRISB.6 = 1 'Entrada (HALL)
TRISB.7 = 0 'Entrada (Placa Anterior)
Dim hall_ant As Bit
Dim veces As Word 'veces que lei el sensor hall
Symbol hall = PORTB.6 'estado del sensor hall
Symbol v0 = PORTA.0
Symbol v1 = PORTA.1
Symbol v2 = PORTA.2
Symbol v3 = PORTA.3
'---------PROGRAMA PRINCIPAL------------
Dim i As Byte
Dim duty As Byte
Dim tiemporpm1 As Word
Dim velocidad As Byte
PWMon 1, 7
duty = 128 'Fijo % en 50% para arrancar
PWMduty 1, duty
WaitMs 1000 'Espero enpiecen a girar....
loop:
'Primero, veo cual es la velocidad deseada:
velocidad = 0
If v0 = 1 Then velocidad = velocidad + 1
If v1 = 1 Then velocidad = velocidad + 2
If v2 = 1 Then velocidad = velocidad + 4
If v3 = 1 Then velocidad = velocidad + 8
'Si la velocidad no es 0, pongo el motor en regimen
If velocidad <> 0 Then
'Calculo "velocidad"
velocidad = (velocidad + 5) * 4
'Veo el estado del HALL y lo guardo
hall_ant = hall
While hall_ant = hall
Wend
'En este punto, acaba de pasar el iman..
tiemporpm1 = 0
While hall_ant <> hall
tiemporpm1 = tiemporpm1 + 1
WaitUs 250 'espero 1/4 milisegundo
Wend
'En este punto, tiemporpm1 tiene 4 veces la cantidad de ms que tarda el motor en dar una vuelta
'Ajusto el DUTY....
If tiemporpm1 > velocidad Then
duty = duty + 1
If duty > 254 Then duty = 254
Endif
If tiemporpm1 < velocidad Then
duty = duty - 1
If duty < 1 Then duty = 1
Endif
PWMduty 1, duty
WaitMs 1000' espero un segundo, y .....
Endif
Goto loop 'Repito todo el proceso.
End
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Amplio, por si sirve de algo...
El siguiente es un dibujo de lo que muestra el osciloscopio en la entrada (gate) del mosfet y a su salida....Se ve un ruido que seguramente proviene de las escobillas de los motores o algo asi (creo!!!!!). Supongo que no es la causa del problema, pero....por las dudas aqui esta:
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Hola aitopes, para filtrar levemente las interferencias te recomendaría que colocases 2 condensadorres lo más próximos al motor uno de 100uF 35V y otro de 0.1uF, también un condensata de 0.1uF en paralelo al motor y un diodo en inversa, y segun en mosfet que estes usando un diodo damper, se conecta entre source y drain de manera inversa, con eso ya tendras vastante buen filtrado.
Otro de los problemas que puedes tener es que estes probando los motores en vacío, o sea sin hacer fuerza, por lo tanto necesitan muy poca tensión para llegar a esas RPM, por consiguiente el duty cicle del PWM es muy pequeño y no tienes buena definición, por lo tanto entre un valor y el próximo del PWM tienes una buena variación de RPM, la solución para esto es usar una carga para el motor (a manera de obligarlo hacer fuerza y que el duty se incremente) o usar un PWM de más bits de definición, tu comentas que usas 8 bit y yo realmente lo veo muy pobre, no recomendaría que usases ménos de 10 bit para poseer un control medianamente regular.
Un saludo y espero te sea de ayuda.
Atte. CARLOS.
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Hola Carlos!
Como me tendra de complicado esto, que ya me desvele y estoy haciendo pruebas (3 AM!!!)...
para filtrar levemente las interferencias te recomendaría que colocases 2 condensadorres lo más próximos al motor uno de 100uF 35V y otro de 0.1uF, también un condensata de 0.1uF en paralelo al motor y un diodo en inversa, y segun en mosfet que estes usando un diodo damper, se conecta entre source y drain de manera inversa, con eso ya tendras vastante buen filtrado.
Voy a incluir el electrolitico. El resto lo tenia implementado.
Acabo de poner agua en los motores (cada uno maneja una especie de bomba). Mas alla de la mojadura, estoy teniendo una perfecta respuesta. Recien probe en DOS motores, pero eran los mas desparejos, y tengo, para 1300 RPM
- Hz. en la entrada del PIC (viene del 4093 - HALL) 22.3 Hz aprox en cada uno (ya es un muy buen sintoma, giran igual...)
- RPM: 1270 - 1330, variando cada unos pocos segundos, segun se ajusta el duty (el micro compensa en uno y otro sentido, pero la demora que hay en el bucle de 1000 ms le da tiempo al motor de embalarse/frenarse antes de que el micro actue)
- Duty: 78% aprox en uno y 80% en el otro....señal de que un motor es mas duro o lento que el otro, y el duty debe ser ajustado a un valor mayor para que gire a la vel. deseada.
Voy a seguir probando cosas, esto se va al campo, en 7 maquinas con 16 motores cada una, y quiero que quede 10 puntos para no tener que ir despues a corregir nada al campo (frio, viento, heladas, generador 220v.... :().
Los mantengo al tanto.
Saludos.
PD: Si alguien esta leyendo esto y quiere saber algo mas sobre como controlar la velocidad (o como lo he hecho yo al menos), pregunte nomas que encando lo voy a ayudar.
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Bueno bueno bueno.... :?
Un poco mas descansado que ayer, me he puesto a sacar algunas cuentas, me gustaria las miren y me digan si estoy muy errado:
1) Yo mido el tiempo de cada RPM en pasos de 0.250 ms. Esto fue un valor al tanteo, y funciono, pero...veamos:
---- A 2000 RPM, cada RPM tarda 30 ms. Si mi "resolucion" es 0.250 ms, puedo tener un error de 0.83% en la lectura. Eso son unas 16.6 RPM a esa velocidad. Lo tengo que mejorar, pero evidentemente no es el error que tengo (+/- 60 vueltas).
2) El duty lo estoy usando con 8 bits. Esto significa que entre 0 y 255 tengo 0-4500 RPM, lo que me da
4500/255 = 17.5 RPM de resolucion,
al menos si la relacion duty/velocidad fuera lineal, que no lo es. Con dutys menores al 20% el motor casi no gira, y con el 90% ya esta a maxima velocidad (practicamente), por lo que la zona util es de un
90-20 = 70%. Luego, 255*70/100 = 178 pasos.
Entonces,
4500/178 = 25 RPM de resolucion.
Pueden estos dos errores sumados ser la causa del error de +/- 60 RPM que tengo entre motores? La PEOR medicion que tengo es el mas rapido a 1540 y el mas lento a 1470..... :(
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Bueno, luego de un par de horas lo tengo andando, con errorer menores al 2% en todas las velocidades. 8)
A los que vieron el codigo posteado mas arriba, cambie un par de cosas:
1) Achique el error de medida aumentando la "resolucion" de 0.25 ms a 0.025 ms...
velocidad = (velocidad + 5) * 4 ----> velocidad = (velocidad + 5) * 40
y cambie
tiemporpm1 = tiemporpm1 + 1
WaitUs 250 'espero 1/4 milisegundo
por
tiemporpm1 = tiemporpm1 + 1
WaitUs 25 'espero 1/40 milisegundo
Ademas, al final del bucle donde esperaba un tiempo fijo (WaitMs 1000' espero un segundo, y ..... ) lo cambie por
hall_ant = hall
While hall_ant = hall
Wendque espera una vuelta completa (o que se complete la vuelta) antes de medir otra vez....Tenia la duda de que se relizaran mediciones incompletas a determinadas RPM... :lol:
:-/La cuestion es que anda, y perfecto. :-/
Saludos a todos, gracias por estar ahi.
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Hola Charly!
te recomendaría que colocases 2 condensadorres lo más próximos al motor uno de 100uF 35V y otro de 0.1uF, también un condensata de 0.1uF en paralelo al motor y un diodo en inversa, y segun en mosfet que estes usando un diodo damper, se conecta entre source y drain de manera inversa, con eso ya tendras vastante buen filtrado.
De todo lo que me recomendas, solo me faltaba el condensador de 100uF/35V. Lo acabo de poner, y el ruido practicamente desaparece...pero el mosfet se calienta mucho, mientras que sin el condensador esta "helado".
Me gusta la idea del filtrado, pero no la del calor... :).
Voy a hacer alguna prueba con otros valores, la macana que casi todo lo que tengo a mano es xxxuF/16V, y es insuficiente. :(
Te cuento como me fue. Saludos.
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Hola aitopes, el mosfet se te calienta porque lo deberas estar poniendo en paralelo al motor, y segun recuerdo dije que lo pusieras entre el positivo del motor y masa (pero del circuito no del motor) y lo más proximo al motor, de esta forma estarias filtrando la alimentación.
Un saludo y comenta los resultados para ver que sucede.
Atte. CARLOS.
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Ufffff.....si voy a interpretar asi todo lo que leo, voy MUERTO! ja ja ja!
El motor esta entre +12V y el MOSFET, que le envia pulsos..... Por eso el condensador me quedaba en paralelo al motor.
Si pusiera el motor entre 0V y el MOSFET, funcionaria igual...pero a mayor duty, menor velocidad.
Mañana sigo. Hoy arranque a las 3 AM, y ya estoy destruido. Encima, me acaban de invitar para cenar y salir...Estoy entre no ir (y pelearme con la bruja) o desmayarme en algun cafe dentro de 3 o 4 horas.... :? Es sacrificada la vida del electronico....ja ja ja!
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Hola aitopes, ya me gustaría ver como haces para que con el mismo mosfet conectar el motor tanto a positivo y negativo y este funcione :D :D, lo veo muy dificil. Realmente espero que con tu "bruja" te vaya mejor que con los mosfet, si no, sí que estas muerto :mrgreen:.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
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Lamento discernir con charly pero es mal consejo el de colocar capacitores como filtro, primero no sabemos que configuración esta usando, pero mas halla de la configuración no se deben colocar capacitores como filtro y era de esperar que se caliente los mosfet
Explico: Cuando se genera una onda cuadrada, esta tiene todos los armónicos posibles desde el primero que seria la frecuencia de pwm hasta el infinito(o casi)
por lo que al colocar un capacitor, se genera un camino de baja impedancia para las frecuencias mas altas y la corriente en estas frecuencias es se va a las nubes, por lo que se calientan los mosfet, me sorprende que no se hayan quemado, todo esto se explica con furier y superposición.
Yo con los ojos cerrados pondría una bobina en serie con el motor, es muy probable que estos se calienten demasiado por que la frecuencia de pwm que estas usando es baja, yo tube mejores resultados con 5 a 10khz,
Viendo la grafica que de tensión en los motores, para mi es un problema de saturación de la armadura del motor, la corriente se eleva y el mosfet sale de la zona de saturación, seria bueno que colocaras el esquema completo, por que habría que ver como estas manejando el gate del mosfet
Por el momento te diría que pongas esa bobina, aumentes la frecuencia y trates de trabajar con pwm de 10 bits y no de 8, vas a tener mejor resolución
Como bobina podes poner el secundario de un trafo, chico de unos 15w ... lo que tendrías que tener en cuenta que la corriente nominal del secundario sea digamos del doble de la corriente media que mides en los motores, por un tema de saturación del hierro. Esto como para hacer una prueba y que veas si mejora el tema del ruido
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Hola Charly!
Si, si es el mismo voy a ver humo....
Para hacerlo deberia usar uno "complementario e intercambiar drain y source, supongo. Por ahi con un dibujito me explico mejor. De todos modos, no lo pienso cambiar, asi anda bien.
Al final, salimos nomas....llegue a casa a las 5 AM,recien me acabo de levantar. :ni)
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Hola Gustavo!
Ayer aumente la frecuencia del PWM y la resolucion. La frecuencia como para probar, y la resolucion para achicar el error en las RPM, con buenos resultados.
Te adjunto el esquema de la placa. Gracias por los consejos. :mrgreen:
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Yo le haría alguna modificaciones, primero usaría un diodo rápido, cuando mas rápido mejor, fíjate en la corriente de este, también puse un diodo y dos capacitores en el circuito de disparo, eso es para "aislar" el disparo de algún ruido que pueda aparecer en la fuente de 12v, lo único que faltaría seria la bobina de la que te hablaba
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Hola GustavoT, yo pensaba que ya estabas usando un diodo rápido, los comunes no son de utilidad para un PWM, por regla general un amper de diodo significa un motor que consuma 5A, por lo tanto si tu motor no consume más de 5A a plena carga el MUR110 va muy bien, si no deberiás tratar de usar otro mayor.
Con respecto a los condensadores y diodo que agregaste, realmente no creo que hagan mucha diferencia, pero nada pierdes con probar :mrgreen:, lo que si haria seria reemplazar la resistencia del GATE del mosfet por una de 10 o 15 ohm, ya que la de 100 es muy grande.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
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Hola GustavoT, creo que as interpretado mal la conexión que yo recomendaba para los condensadores, yo decía que los condensadores tenían que estar entre el +Vcc y la masa, y no en paralelo al motor, si lo pones en paralelo al motor (como lo a ubicado el colega aitopes) de seguro que calentará el mosfet y asta se podría quemar , ya que los picos de corriente que debería soportar serían elevadísimos, pero en paralelo a la serie motor/mosfet no pasa esto, solo realiza un filtrado de la alimentación del motor.
Con respecto a la “saturación” del mosfet que comentas, no creo que sea un problema por el tipo de configuración que le e recomendado, se quemaría antes de saturarse, esa misma configuración e usado en motores de más de 20A y no hay problemas, yo creo que el problema que tiene es causa de un mal filtrado, o de un PWM de muy baja frecuencia o porque la fuente que este usando no soporte esa corriente que necesita el motor.
Con respecto a la frecuencia del PWM en eso si coincido contigo debería usar una de entre 4KHz y 25KHz, según sea el tamaño del motor, pero con respecto de colocar una bobina en serie con el motor, eso si que no lo haría ya que estarías haciendo que el circuito presente una mayor inductancia, por consiguientes los picos de tensión serán mayores y de más potencia, por lo tanto te sacar un problema, pero te buscas 2 o 3 más :mrgreen:.
En mi experiencia con los reguladores de velocidad para motores trifásicos, nunca e visto que usen bobinas en serie con las fases, ahora si unos muy buenos condensadores que casualmente hacen al filtrado de la alimentación, y me baso en esto para decir lo que comento.
Espero no te ofendas por mi comentario, solo es mi punto de vista.
Un saludo a todos.
Atte. CARLOS.
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Coincido contigo Carlos
Es muy posible que la fuente no se este bancando la carga y ahí este el porque de la deformación de la onda
Pero la bobinas en serie con los motores son cosas que si se usa, inclusive en los variadores trifásicos, telemecanique las llaman filtros senoidales, generalmente se usan cuando los motores se encuentran a distancias considerables del variador, o cuando se teme una pinchadura en la aislacion del motor, pero estos van entre el variador y el motor.
Ahora por lo del diodo, yo hago al revez si el motor consume 5A le pongo un diodo de 10A, pensa que cuando se apaga el transistor toda la corriente del motor fluye por el diodo, claro esta, que el tiempo efectivo que esta el diodo en conducción depende del ciclo útil de pwm, pero lo mismo como dicen por ahí, hay que colocar los diodos mas gordos, los cables mas anchos y los transistores mas pulsudos.
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Hola Gustavo y Charly!
Sigo atentamente los consejos :)
Es muy bueno tenerlos a los dos opinando.
Vi que en un momento (creo que Gustavo) dudaba de la capacidad de la fuente. El motor consume unos 2A, quizas algo menos. En el arranque la aguja del tester llega a unos 5A, pero menos de un segundo. Y la fuente es de 30A. De hecho, la he usado con 6 motores de estos sin problemas. (repito, el pico del arranque es muy breve).
Respecto del PWM, lo voy a subir en frecuencia, creo que el 16F628A brinda hasta 15Kz. Tambien voy a cambiar el diodo por uno rapido.
El sistema ahora funciona, pero voy a aprovechar todos sus consejos para que funcione mejor, sin calor ni nada que atente con la vida util del "cachivache".
Gracias por la ayuda.
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Ya que tenes PWM, yo no dudaría ni un segundo en pone una rampa de asenso para el arranque, de tal forma que el motor se acelere de forma progresiva y no tengas pico innecesarios y perjudiciales de corriente, luego que llego a la velocidad de trabajo largaría el sistema de control para mantener estable la velocidad
Tene cuidado con la frecuencia por que si te vas muy alto podes tener problemas con el circuito de disparo, ya que tenes osciloscopio podrías ir aumentando la frecuencia y observando la tensión gate-drain hasta que veas que se quiere deforma, divides en dos la frecuencia y esa usas. Si queres ir a frecuencias mas altas te recomiendo que uses el ir2121 o algún otro similar.
Vos esta en la piclist latina ?
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Hola GustavoT, tienes razon, con lo del diodo en paralelo al motor, deberia ser de por lo menos la misma capacidad de consumo del motor, el dato que yo estaba dando era en caso de usar un zener en serie con este de forma que solo recorte los picos.
Con respecto al circuito de disparo del mosfet te puedo asegurar que no tendrá problemas por culpa de la frecuencia que puedas usar en el PWM con un micro, este circuito lo e copiado de fuentes DC-DC de las usadas en amplificadores de auto y algunas de esas fuentes trabajan sobre los 60 KHz y sin ningún tipo de problemas, incluso las e observado con el osciloscopio a esa frecuencia y la señal es perfectamente cuadrada. Por este mismo motivo es que e recomendado que la resistencia del gate sea de 10 o 15 ohm y no de 100 como está en el gráfico.
Un saludo a todos.
Atte. CARLOS