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FORO TÉCNICO => Electrónica de potencia => Mensaje iniciado por: elfrancho en 31 de Diciembre de 2015, 07:56:28

Título: Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 31 de Diciembre de 2015, 07:56:28
Amigos del foro, antes que nada felicidades y que terminen bien el año!

Les comento que compré a mi hijo un coche a batería.

Tiene dos motores de corriente continua con caja de reduccion. Y una bateria de 12V 7A.

Si bien tiene dos velocidades, he estudiado el circuito y tiene una llave que lo que hace es poner ambos motores en serie o paralelo. El PROLEMA es que sigue siendo muy agresivo para la edad de el, al arrrancar lo hace muy fuerte y se asusta. Por eso decidí hacer un regulador de velocidad. PWM.

Hice un circuito muy comun con un PIC, un potenciometro y un transistor MOSFET de 100V 30A

Monté los componentes en la placa y realicé pruebas con una lámpara de diodo, logré sacarle 6A y el transistor a penas se pone tibio...

Peeerooo, al momento de ponerlo en el coche, funcionó muy bien unos minutos hasta que el transistor calentó demasiado, tanto que el disipador estaba tocando un cable y le derritió la vaina...

Alguno tiene idea porque puede calentar tanto??

Entre el bobinado de los motores puse un DIODO 1n4007 en inversa para proteger al transistor.

Saludos !

PD. no estoy en casa, pero en breve subo el circuito !!


FELICIDADES !!!!
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: MerLiNz en 31 de Diciembre de 2015, 08:44:26
Los motores son cargas inductivas por eso se te calientan y no como las pruebas que hiciste.

Tendrias que poner tu esquema y el consumo de los motores para que podamos ver las causas. Yo creo que un 1n4007 es poca cosa, este se usa para motores pequeños, quizas sea ese el problema, o quizas el conexionado, como ya te digo, sin esquemas poco podemos ver.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 31 de Diciembre de 2015, 08:58:41
Con esquema respondemos. No olvides la referencia del mosfet  ;-)
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Yoshua en 31 de Diciembre de 2015, 15:42:04
Me parece que el 1n4007 se te queda corto si el motor es medio pesado, tendría que ser alguno mas rápido y de mas corriente como UF5803 o alguno parecido. También podría ser que el voltaje en la compuerta del mosfet no sea la suficiente para que entre en plena conducción y por eso caliente, también podrías probar poniendo dos mosfets o mas en paralelo para distribuir la carga y que no calienten demasiado.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 31 de Diciembre de 2015, 16:41:20
Hola elfrancho, 1N4007 para eso, olvidate, debes de usar algo mucho más reforzado y rápido. Un mosfet de solo 30A para esos motores, lo mismo, por lo menos yo usaría 4 mosfet IRF3205, por el tema de la distribución de cargas y bajar las impedancias.
Luego un PIC entrega muy poca tensión para excitar correctamente un mosfet, por lo que se debe de usar un circuito driver adecuado.

Pero bueno, esperaremos tu respuesta.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: micro_pepe en 01 de Enero de 2016, 14:40:46
En una ocasión desguacé uno de esos coches, y tienen un motor identico a los de los coches RC, en RC se usan variadores de velocidad con 4 o 5 Mosfet en paralelo, y el diodo es uno con encapsulado TO220 de alta corriente. Luego como dice Chaly deberias excitar los Mosfet con 12v y un driver entre el Mosfet y el PIC.

Saludos!!!
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 02 de Enero de 2016, 01:36:00
Bueno muchachos, muchas gracias por sus respuestas !! 

Lo PROMETIDO es deuda, aqui les dejo el esquema actual...

Aun no hice tiempo de hacer mas pruebas. pero estos dias voy encontrar un huequito para sentarme un rato a jugar..

Saludos !!!

https://www.dropbox.com/s/dy9vkgz0k2mjp8g/circuito1.jpg?dl=0

(https://www.dropbox.com/s/dy9vkgz0k2mjp8g/circuito1.jpg?dl=0)
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 02 de Enero de 2016, 04:59:11
Bueno..  sin hacer pruebas, por sus comentarios y un poco que he leído saco algunas conclusiones.

1. Diodo 1n4007 es muy chico, debería usar un diodo rápido de 10A.
2. El transistor que usé 60n10 creo que es un derroche, me parece que lo reemplazaría por 2 IRFZ44N en paralelo (55V, 49A, 0,0175 ohm). Montados en disipador (son económicos y tengo varios).
3. Tensión de disparo, poner un driver (bc337 con resistencia a 12v en colector).
4. Por qué no energizar los motores por separado (1 mosfet por cada motor)??.

En cuanto a la frecuencia, 1Khz está bien o les parece que debería cambiar ? cuales son los PRO y las CONTRAS ?

Que les parece ?

Saludos!
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 02 de Enero de 2016, 07:25:28
El transistor 60n10 está bien, aunque podrías escoger uno con menos Vgs_th. Así puedes atacarle con el microcontrolador directamente a 1kHz.
El otro transistor necesita driver y eso te va a complicar las cosas.
Si aumentas la frecuencia, las pérdidas y el calentamiento del mosfet aumentan. Por encima de 20kHz no se oye el pitido.

Todavía falta el esquema (es importante)

Un saludo.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 02 de Enero de 2016, 07:35:42
El transistor 60n10 está bien, aunque podrías escoger uno con menos Vgs_th. Así puedes atacarle con el microcontrolador directamente a 1kHz.
El otro transistor necesita driver y eso te va a complicar las cosas.
Si aumentas la frecuencia, las pérdidas y el calentamiento del mosfet aumentan. Por encima de 20kHz no se oye el pitido.

Todavía falta el esquema (es importante)

Un saludo.

Gracias por tu respuesta.  No se que servidor de imágenes usar. Lo quise poner más arriba pero me pone el logo de imagen rota....   Aca te dejo el link
https://www.dropbox.com/s/dy9vkgz0k2mjp8g/circuito1.jpg?dl=0

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: planeta9999 en 02 de Enero de 2016, 09:15:13
El otro transistor necesita driver y eso te va a complicar las cosas.


¿ Porque el otro transistor necesita driver ?, según los datasheet todos los MOSFET que se han mencionado (IRF3205, 60N10, IRFZ44N) tienen un Gate Threshold Voltage entre 2 y 4 voltios.

Yo tengo un diseño similar, pero con un PIC18F, en mi caso puedo poner un IRLR8729 o un IRFZ44NSPBF. El IRLR8729 tiene un VGS th menor, entre 1.35 y 2.35v.

Entiendo que el VGS th es el voltaje con el que hay que atacar a la puerta para que el MOSFET conduzca, y en todos estos casos ese voltaje (2 a 4v) estaría dentro del que suministra el puerto del PIC (5v), osea que no se necesitaría un transistor adicional (driver) entre el PIC y el MOSFET.

Mi única duda es que pasa cuando el voltaje que aplicamos a la puerta supera el máximo que se indica para VGS th en el datasheet, en este caso el PIC entrega 5v por el puerto, y según el datasheet el VGS th máximo es 4v.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: juaperser1 en 02 de Enero de 2016, 10:44:34
Citar
Porque el otro transistor necesita driver ?, según los datasheet todos los MOSFET que se han mencionado (IRF3205, 60N10, IRFZ44N) tienen un Gate Threshold Voltage entre 2 y 4 voltios.

Yo tengo un diseño similar, pero con un PIC18F, en mi caso puedo poner un IRLR8729 o un IRFZ44NSPBF. El IRLR8729 tiene un VGS th menor, entre 1.35 y 2.35v.

Entiendo que el VGS th es el voltaje con el que hay que atacar a la puerta para que el MOSFET conduzca, y en todos estos casos ese voltaje (2 a 4v) estaría dentro del que suministra el puerto del PIC (5v), osea que no se necesitaría un transistor adicional (driver) entre el PIC y el MOSFET.

Mi única duda es que pasa cuando el voltaje que aplicamos a la puerta supera el máximo que se indica para VGS th en el datasheet, en este caso el PIC entrega 5v por el puerto, y según el datasheet el VGS th máximo es 4v.

Hola planeta, el driver seria por la velocidad de conmutación no por la tensión a aplicar a la puerta.

un saludo.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 02 de Enero de 2016, 11:10:13
Citar
Hola planeta, el driver seria por la velocidad de conmutación no por la tensión a aplicar a la puerta.
Si pero para la velocidad a la que esta operando 1khz no hace falta, lo del driver tambien es para aumentar el voltaje aplicado a la compuerta y con eso reducir el Vds (y la resistencia Rds).
Podrias colocar el driver para ver si se reduce el calentamiento al alimentar el Vgs con 7v que creo es el voltaje del carrito.
Lo del Vgs(th)max es el voltaje maximo necesario para que comience a circular corriente entre drenador y surtidor, pero ese voltaje se puede aumentar sin problema y con ello reducir la resistencia Rds, siempre y cuando no sobrepase de un cierto valor que ronda los 20V (leer data sheet para mayor informacion)  :D

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: juaperser1 en 02 de Enero de 2016, 12:03:21
Citar
Si pero para la velocidad a la que esta operando 1Mhz no hace falta, lo del driver tambien es para aumentar el voltaje aplicado a la compuerta y con eso reducir el Vds (y la resistencia Rds).

Si es cierto, pero he creido que planeta se refeia a los MOSFET con una tensión de compuerta para conmutarlos directamente desde el micro, y picuino ha dicho que para los otros se necesitarían driver.

Por eso he pensado que planeta pensaba que el driver no sirve para nada en un MOSFET con tensión de puerta dentro del umbral de alimentación del micro, y he querido decir que en esos casos sirve para aumentar la frecuencia de conmutación, y no solo para elevar la tensión de la compuerta.

Creo he entendido mal lo que estaba preguntando, eso me pasa por no leer todos los mensajes  :D :D

Un saludo
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 02 de Enero de 2016, 12:52:02
El dato Vgs_th sólo es una aproximación.
También tienes que saber lo rápido que conmuta a partir de esa tensión.
Eso te lo dan en las curvas de Id en función de Vds y Vgs

El SUP60N10-16L ha conmutado practicamente por completo a 5V, los otros no.

En el esquema hay que cambiar la R de 1K (no tiene nombre) por otra de 20 Ohm.
Con la de 1K, la conmutación tarda más.

El diodo tiene que ser muy rápido. Tiene peligro de quemarse por culpa del paso a corte. Si es lento, se quema el diodo o el mosfet.


Understanding Diode Reverse Recovery and its Effect on Switching Losses:
https://www.fairchildsemi.com/technical-articles/Understanding-Diode-Reverse-Recovery-and-Its-Effect-on-Switching-Losses.pdf


Saludos.

PD. Paso el tema a electrónica de potencia.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 02 de Enero de 2016, 12:58:43
SUP60N10-16L
http://www.vishay.com/docs/71928/71928.pdf


Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 02 de Enero de 2016, 13:04:47
IRFZ44n
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfz44n.pdf

De todas formas, yo elegiría uno con Vgs_th más bajo, como dice Planeta.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: planeta9999 en 02 de Enero de 2016, 14:36:55
El diodo tiene que ser muy rápido. Tiene peligro de quemarse por culpa del paso a corte. Si es lento, se quema el diodo o el mosfet.

Understanding Diode Reverse Recovery and its Effect on Switching Losses:
https://www.fairchildsemi.com/technical-articles/Understanding-Diode-Reverse-Recovery-and-Its-Effect-on-Switching-Losses.pdf



¿ Y si no vamos a controlar el MOSFET con PWM, se puede poner un diodo cualquiera, por ejemplo un 1N4007 ?. En mi caso no tengo la necesidad de controlar la velocidad de motor, solo encenderlo o apagarlo.

Entiendo que el diodo en paralelo con la bobina del motor, sirve para derivar a positivo el voltaje (inverso ?) que genera el motor, al actuar como una dinamo, cuando deja de recibir tensión. O al menos así se comportaría cuando se conecta en paralelo con la bobina de un relé o de un electroimán, para evitar la destrucción del transistor.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: KILLERJC en 02 de Enero de 2016, 15:27:24
Citar
¿ Y si no vamos a controlar el MOSFET con PWM, se puede poner un diodo cualquiera, por ejemplo un 1N4007 ?

Entiendo que el diodo en paralelo con la bobina del motor, sirve para derivar a positivo el voltaje (inverso ?) que genera el motor, al actuar como una dinamo, cuando deja de recibir tensión. O al menos así se comportaría cuando se conecta en paralelo con la bobina de un relé o de un electroimán, para evitar la destrucción del transistor.

Es una carga inductiva, cuando vos le cortas el suministro de corriente al inductor, el mismo flujo hace que se oponga a ese cambio, generando que la bobina tenga un potencial, es decir el mismo campo generado antes por la corriente que circula por la bobina va a influir en el inductor, cambiando la polaridad de tension a sus bornes intentando que la corriente que circula no cambie. Y para eso esta el diodo.

La velocidad en que esta en inversa el diodo para pasar a conduccion es la que determinara si es viable usarlo, si tenes un diodo que es muy lento supongamos 10us por dar un numero y un MOSFET que corta completamente en 1us, el MOSFET va a estar sometido a esa tension inversa por 9us, Si esta dentro del rango de de tension "tolerable" para el MOSFET nuevamente no hay problema. Pero estamos hablando de picos de tension, y como todo datasheet deberia especificar pulsos repetitivos y continuos. En un PWM es mas notable que sean repetitivos y habria que ver la frecuencia.

Pero esto es una proteccion contra la desconexion nomas, tambien deberia tener una en la conexion y necesitaria de una red snubber para protejer el MOSFET.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 02 de Enero de 2016, 16:41:32
Si la frecuencia de funcionamiento es baja el 1n4007 serviria, yo lo usaria hasta una frecuencia inferior a 10khz para frecuencia mayores no. En cuanto a la corriente abria que ver; porque si el motor opera a 10A, el diodo lo podria soportar, simpre y cuando el tiempo de duracion de dicha corriente sea muy breve  :mrgreen: alli esta el truco, porque esa corriente no durara mucho tiempo circulando a travez del diodo como para dañarlo.

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 02 de Enero de 2016, 16:50:50
El 1N4007 no sirve.

¿Qué resistencia tiene el motor cuando está parado?

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 02 de Enero de 2016, 17:55:17
Hola gente, por lo menos han de usar un MUR1620 (con ambos diodos en paralelo) para esta aplicación, recuerden que en este caso el motor está unido a una gran masa que posee inercia y hará que ese motor gire por mucho más tiempo del normal. Y durante ese tiempo será un generador.

KILLERJC Una protección para la conexión? Una red snubber? Aflojale a la sidra.... No, no hace falta ninguna protección para la conexión, y menos una red snubber. Un fusible quisas, pero son de poca utilidad en un mosfet.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

 
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 02 de Enero de 2016, 18:01:19
Ya vi las especificaciones del 1n4007, de acuerdo con lo que dice chaly seria mejor entonces otro tipo de diodo mas rapido y de mayor corriente, eso dependera del tipo de motor utilizado claro esta   :mrgreen:
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: KILLERJC en 02 de Enero de 2016, 20:48:18
KILLERJC Una protección para la conexión? Una red snubber? Aflojale a la sidra.... No, no hace falta ninguna protección para la conexión, y menos una red snubber. Un fusible quisas, pero son de poca utilidad en un mosfet.

Jajaj las burbujitas hacen mal.

Pero yo no hable de este caso en particular. Las redes snubber tambien se utilizan en MOSFET. Algunos PDF de ON semi, Farichild,Maxim,

http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/TND396-D.PDF
http://www.nxp.com/documents/application_note/AN11160.pdf
https://www.fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-4147.pdf

Pero no quise decir que se aplique concretamente a este tema del coche, sino a una respuesta general y que puede llegar a necesitarse.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 02 de Enero de 2016, 22:28:13
Hola KILLERJC, no niego que se usan las snubber con mosfet (ejemplo: fuentes switching), pero en este caso son innecesarias. Con el diodo es suficiente, y de última un pequeño capacitor de 100 nF en paralelo con el mismo. Y este capacitor mas con la idea de evitar interferencias que para proteger al mosfet.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 03 de Enero de 2016, 00:01:04
Aqui les dejo fotos del chiche... Y ahora responderé algunos POSTS

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Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 03 de Enero de 2016, 00:17:14
El 1N4007 no sirve.

¿Qué resistencia tiene el motor cuando está parado?

Hola Picuino, la resistencia del motor cdo esta parado es: 0,24 ohm

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Si no me equivoco estos son los datos tecnicos !!
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Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 03 de Enero de 2016, 05:08:34
La corriente de arranque es de 82 amperios.
Para evitarlo, tienes que comenzar con una tensión PWM del 20%.
La corriente será de unos 16 amperios, un 60% más de la nominal.
Eso te dará suficiente par de arranque sin quemar nada.

Tienes que medir la tensión del motor (back-emf) o su corriente para ir incrementando poco a poco la tensión pwm.
Si lo haces a ciegas (por tiempos) deberías dimensionar todo para que aguante los 82 amperios de cada motor.

Yo usaría 2 mosfet en medio puente H. Si conmutas rápido igual puedes evitar los diodos.

Un saludo.
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 03 de Enero de 2016, 12:37:24
Vuelvo a repetir lo mismo que anteriormente e comentado. Necesidades básicas para que el circuito funcione correctamente y sea confiable:

Un circuito driver, el pulso del gade debe de tener una tensión mínima de 10V

Dos mosfet IRF3205 por cada motor, por supuesto con su respectivo disipador.

Un diodo MUR1620 por cada motor.

Esto es lo básico necesario, pueden usarse otras configuraciones, pero si deseas que todo funcione y no sea un acarreo de problemas, usa lo que te comento y lo único que te quedará para renegar es el programa del PIC.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 03 de Enero de 2016, 16:34:24
Hola elfrancho, aquí te paso un circuito usando electrónica analógica para hacer lo que deseas, controla ambos motores al mismo tiempo y posee una rámpa de aceleración/frenado regulable.

Lo de la rámpa significa que por más que aceleres o frenes de golpe a fondo, el motor lo que hará realmente es acelerar/frenar incrementalmente hasta llegar a fondo o a la posición dispuesta por el acelerador, por lo tanto la transición no será brusca, esta rámpa tiene la posibilidad de ser ajustada a gusto.

Te paso el circuito, y si te interesa posteo el diseño de la PC.

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Por dudas las consultas, un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elgarbe en 03 de Enero de 2016, 17:34:53
Chaly tendrías que hacer un libro con tus esquemáticos.... venderías de a miles!!!!
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 03 de Enero de 2016, 22:21:12
Una pregunta Chaly29.
Que tipo de señal (cuadrada, 0 a 5v...)entra por el pin 2 de SV1?
Q1 y Q2 forman un espejo de corriente?

Gracias
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 03 de Enero de 2016, 23:34:50
Hola elfrancho, aquí te paso un circuito usando electrónica analógica para hacer lo que deseas, controla ambos motores al mismo tiempo y posee una rámpa de aceleración/frenado regulable.


Muy bueno, muchas gracias, me interesa mucho la parte de potencia...!

UNAS PREGUNTAS:

1. Si hago una etapa de 4 Mosfet en paralelo. Es necesario dispararlos con Transistores BD139 y BD140?
2. No podría dispararlos directamente con un driver hecho con BC327 y BC337 ?
Como ves no me queda muy claro la parte del DRIVER...

En el siguiente post comentaré el resultado de pruebas que realicé..

Saludos !

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 03 de Enero de 2016, 23:56:49
Hola gente!!  hice varias pruebas y paso a comentarles.

Lo primero que hice fué hacer una etapa de potencia con 4 IRFZ44N en paralelo y disparados con 12V. También agregué un DIODO Rápido y de potencia.

Acá el circuito
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Las pruebas las hice con una fuente de laboratorio que limita a 6A y con un solo motor. Y me ha ido de maravilla, los mosfets no calentaban y el diodo tampoco.
Intentando frenar el motor llegué a sacarle 5A a la fuente.

Como los transistores NO calentaban NADA de NADA, empecé a sacar de a uno, hasta que llegué a dejar UNO SOLO. Teniendo unos solo tampoco calentaba nada.

Entonces armé todo para probar con UN solo transistor !

Mi hijo se divirtió un buen rato hasta que el mosfet murió. Supongo que la batería al tener mas corriente para entregar no Perdonó y lo hizo poner en corto. El discipador estaba un poco caliente, cerca de 60 grados C. (apoyaba la mano y a los 3 segundos ya me quemaba).


Bueno, por ultimo les dejo unas fotos del PROTOTIPO, perdó porque está muy desprolijo, pero es un PROTOTIPO!!  jajaja

Saludos

 - Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -


Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 04 de Enero de 2016, 02:18:07
Empecemos por la etapa de potencia...

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Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Picuino en 04 de Enero de 2016, 05:40:34
1.- ¿Qué diodo has utilizado?
2.- ¿Cómo acelerabas con PWM?
Me refiero a que cómo sabes la corriente que está pasando por el mosfet.
Ya sabes que puede entregar hasta 80 Amperios si le pones PWM = 100% a motor parado.

Un saludo.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 06:07:51
Hola elgarbe, gracias por la propuesta, pero no creo que de el cuero  :D

Que tipo de señal (cuadrada, 0 a 5v...)entra por el pin 2 de SV1?
Q1 y Q2 forman un espejo de corriente?

Es una señal casi triangular que variará aproximadamente entre los 2.7 y 5.4 volt (1/3 y 2/3 de la tensión de alimentación del NE555)
Q1 y Q2 forman un espejo de corriente encargados de realizar la rampa de aceleración.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 06:12:39
Hola elfrancho

Muy bueno, muchas gracias, me interesa mucho la parte de potencia...!

Y debería de interesarte el circuito en general, ya que al ser análogo no se tilda  ;-)

UNAS PREGUNTAS:

1. Si hago una etapa de 4 Mosfet en paralelo. Es necesario dispararlos con Transistores BD139 y BD140?
2. No podría dispararlos directamente con un driver hecho con BC327 y BC337 ?
Como ves no me queda muy claro la parte del DRIVER...

Si, en necesario el uso de los transistores DB, ya que los BC no soportan la intensidad de disparo que fácilmente llega a los 2A, y es por eso que yo no los e usado. Aclaro que este circuito driver lo tengo ampliamente probado y funciona muy bien tal como está.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 06:25:42
Hola elfrancho, el circuito driver del primer esquema que posteaste (el prototipo) no funciona, y es por este circuito que quemaste el mosfet. Aparte, con un buen circuito driver y con esas corrientes no debería de calentar los mosfet aunque no tengan disipador.

El segundo circuito drivers posteado tiene la desventaja de que invierte la señal enviada por el micro, un alto en la entrada significa un bajo en la salida. Más allá de esto los valores que puedes usar son los siguientes:

R4 4K7
R1 330 ohms 1W
R2 eliminala
Q1 y Q7 usa los BD
Y coloca una resistencia de 1K entre base y negativo del transistor Q6

Calculemos la intensidad de disparo de los mosfet:

Tensión de disparo = 12V
Resistencia de gate = 22 ohms
Cantidad de mosfet = 4

12V / 22 ohms = 0.54A
0.54A x 4 = 2.16A

O sea que los BC no soportarán esta carga de manera repetitiva (por lo menos 1000 veces por segundo), debes de usar como mínimo los BD.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 04 de Enero de 2016, 06:52:27
Hola elfrancho, el circuito driver del primer esquema que posteaste (el prototipo) no funciona, y es por este circuito que quemaste el mosfet. Aparte, con un buen circuito driver y con esas corrientes no debería de calentar los mosfet aunque no tengan disipador.

El segundo circuito drivers posteado tiene la desventaja de que invierte la señal enviada por el micro, un alto en la entrada significa un bajo en la salida. Más allá de esto los valores que puedes usar son los siguientes:

R4 4K7
R1 1K
R2 eliminala
Q1 y Q7 usa los BD
Y coloca una resistencia de 1K entre base y negativo del transistor Q6

Calculemos la intensidad de disparo de los mosfet:

Tensión de disparo = 12V
Resistencia de gate = 22 ohms
Cantidad de mosfet = 4

12V / 22 ohms = 0.54A
0.54A x 4 = 2.16A

O sea que los BC no soportarán esta carga de manera repetitiva (por lo menos 1000 veces por segundo), debes de usar como mínimo los BD.

Un saludo.

Atte. CARLOS.


Muchas gracias querido Carlos. Muy claro todo...

Crees que estoy sobredimencionando mucho la etapa con 4 mosfet o te parece bien?  Estos días me dedicaré a diagramar el circuito completo para publicarlo.

En cuanto a la rampa de aceleracion con componentes discretos, soy un queso para eso. Pero me animo a hacerlo por software. Hace mucho q programo y no le tengo miedo...

Por otro lado. A alguien se le ocurre como puedo hacer un acelerador analógico económico ?  Claro, con forma de pedal acelerador obvio... ya que el que posee actualmente es una llave con retorno tipo timbre...

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 08:27:23
Muchas gracias querido Carlos. Muy claro todo...

Crees que estoy sobredimencionando mucho la etapa con 4 mosfet o te parece bien?  Estos días me dedicaré a diagramar el circuito completo para publicarlo.

En cuanto a la rampa de aceleracion con componentes discretos, soy un queso para eso. Pero me animo a hacerlo por software. Hace mucho q programo y no le tengo miedo...

Hola elfrancho, con el circuito que te e pasado no tienes que hacer ninguna reforma, lo montas, lo regulas y sale andando, por supuesto te diría como regularlo, que no es nada difícil.

Ese circuito que te pasé ya tiene acelerador por potenciómetro, Rampa de aceleración y desaceleración regulable, el driver y todas las protecciones necesarias. La regulación es muy básica, tanto que la puedes hacer a ojo y si quieres el diseño de la PCB te lo paso porque ya lo tengo hecho.

Por otro lado, usando un micro, puedes tener problemas de interferencias por causa de los motores, cosa que con la electrónica digital no tendrás.

Por otro lado. A alguien se le ocurre como puedo hacer un acelerador analógico económico ?  Claro, con forma de pedal acelerador obvio... ya que el que posee actualmente es una llave con retorno tipo timbre...

Como hacerlo? Fácil, una polea del diámetro adecuado, con un resorte que la retroceda al punto de inicio, un piolín/soga/correa unida al pedal que también debe de poseer un resorte para su retroceso a la posición de inicio, puede hacerse todo en madera por facilidad y practicidad...

Un saludo.

Atte. CARLOS.

 
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 04 de Enero de 2016, 10:35:56
Gracias chaly29 por tu respuesta.

Un comentario respecto a:
Citar
Tensión de disparo = 12V
Resistencia de gate = 22 ohms
Cantidad de mosfet = 4

12V / 22 ohms = 0.54A
0.54A x 4 = 2.16A

Segun veo, cuando Q1 se satura y Q7 se abre el mosfet Q2, se activa (se satura) a travez de los 12V y R3, eso carga la capacitancia interna del mosfet que es de unos pico faradios.
Luego cuando Q1 se corta y Q7 se satura, el capacitor interno del mosfet cargado a 12v aprox, se descargara a travez de R3 y Q7, pero esa corriente sera de muy breve duracion aproximadamente R3* Cgs(q2) por lo que es una corriente de pico repetitiva. En el data sheet del transistor no dice nada de ella por lo que abria que probar si con un transistor como el bc327 podria o no soportarla.
El comentario es para un solo mosfet  :mrgreen:
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 11:08:32
Hola RALF2, si hablamos de un solo mosfet, pues no hay nada que probar, ya que directamente yo te puedo decir que un BC327/337 lo soporta perfectamente. El problema radica en cuando los mosfet son 2 o más, como en este caso que estamos hablando de 4.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 04 de Enero de 2016, 11:26:49
Asi mismo es para un mosfet no hay problema al ser 4 el pico de corriente excederia el maximo permitodo para el bc327 y podria explotar o dañarse muy rapido  :mrgreen:
Me parece interesante lo del espejo de corriente, pero aun tengo algunas dudillas, si la tension que entra por por el pin 2 de sv1 es una especie de rampa a la salida del operacional que alimenta el espejo de corriente tambien lo seria y la idea del espejo de corriente es generar una rampa, ademas para que el espejo de corriente funcione el voltaje de salida debe ser mayor que 1v (+-)? que segun lo que me coemntastes se cumple. a y la resistencia de 1M es para sumunistrar algo de corriente al amplificador operacional de la siguiente etapa?

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 04 de Enero de 2016, 18:30:22
Hola RALF2, en la entrada 3 del IC1 tienes una tensión continua variable entre 2.7 y 5.4 aproximadamente, según sea la posición del acelerador. Y por la entrada 2 del mismo IC1 tienes la señal triangular.

Ahora sabiendo que señales poseemos y que IC1A funciona como comparador con histérisis verás que a su salida tendremos una señal cuadrada, y según sea la tensión del pin 3 variará su duty cicle entre un 0% y un 100%

Espero me haya hecho entender.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 04 de Enero de 2016, 18:54:16
No carlo no me di a entender el ic al que me refiero es el IC1B, te fuiste muy adelante.
Mi pregunta en con respecto a ese y el pin 2 del SV1.  :D
Por eso te pregunto que señal entra por el pin 2 del SV1 y luego esa señal pasa por el IC1B que es un seguidor de voltaje y de alli va al espejo de corriente, esas son las etapas que aun tengo dudas porque no se que señal inyectas por el pin 2 y que hace la resistencia de 1M ohm?

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 05 de Enero de 2016, 01:11:11
Hola RALF2, aaaaaaaa, OK, no encontraba SV1 y eso que yo diseñé el circuito  :D :?

En SV1 va conectado un potenciómetro que oficia de acelerador, o sea será la interfaz con el usuario.
En un simple pote de 1K lineal, no importa si deslizante o rotativo, al PIN2 de SV1 iría conectado el cursor de dicho pote, o sea este entregaría la señal que variaría entre 2.7 y 5.4 volts, que luego el IC1B (seguidor de tensión) la convierte en una señal de baja impedancia para así poder alimentar el espejo de corriente que realiza la rampa de aceleración.

Con R1 y R2 se ajusta el umbral de tensión entre los cuales se encontrará conectado los extremos de dicho potenciómetro.

R2 se ajusta de tal manera que la tensión presente en el PIN1 de SV1 sea levemente inferior al pico mínimo de la señal triangular (en teoría sería una tensión aprox. de 2.5V) y con esto se conseguiría el duty cicle de 0% o sea la detención total del motor.

R1, al contrario de R2, se ajusta para que en el PIN3 de SV1 exista una tensión levemente superior al pico máximo de la señal triangular (en teoría sería una tensión aprox. de 5.5V) y con esto se conseguiría el duty cicle del 100% o sea la máxima potencia de parte de los motores.

R1 y R2 pueden ser reemplazadas por sendas resistencias de 820 ohms si no se desea andar de ajustes, que al estar conectados en serie se deberá de tener un poco de paciencia, porque al calibrar uno descalibraremos el otro y se debe ir con cierto tacto hasta conseguir los valores adecuados.

Cualquier tensión presente en PIN 2 de SV1 comprendida entre 2.5V y 5.5V dará su proporcional en duty cicle para excitar los mosfet.

Continuando con el circuito, IC1B al ser un seguidor de tensión, la tensión presente en la entrada será la misma de la salida, pero la salida entregará la intensidad necesaria para alimentar de manera correcta el espejo de corriente y ahora te explico como funciona esto:

Supongamos acelerador sin presionar. Cursor del pote en contacto directo con el PIN1 de SV1, por lo que en PIN2 de SV1 tendremos 2.5V (ajuste mínimo) y en PIN7 de IC1B los mismos 2.5V. El espejo de corriente ya esta en reposo por lo tanto en los pines de C3 están estos mismos 2.5V. Esta sería la condición de reposo del circuito o sea sin aplicarle potencia a los motores.
Ahora supongamos que pisamos en acelerador a fondo. PIN2 de SV1 pasa a estar conectado al PIN3 de SV1, por lo tanto a la entrada del seguidor de tensión tendremos 5.5V (ajuste máximo) y por el PIN7 del mismo aparecerán esos 5.5V, pero recuerda que en la posición de reposo que teníamos anteriormente eran los 2.5V en pines de C3, ahora existe una diferencia de 3V que hay que "llenar" y de eso se encarga el espejo de corriente. Este espejo irá "llenando" C3 más o menos rápido según se tenga regulado el preset R4, y de acuerdo a esta escalada de tensión será la escalada del duty cicle de los mosfet y por consiguiente la potencia aplicada a los motores.
Estando R4 seteado a su máxima resistencia, la aceleración desde cero a máximo se producirá en aproximadamente 3 segundos. A menor resistencia de R4 este tiempo será menor también, por lo que acelerará más bruscamente.

Si 3 segundos es demasiado rápido, puede incrementarse el valor de C3, pero no recomiendo que sea superior a los 100uF donde se conseguirá un tiempo de unos 6 o 7 segundos.

R5 sencillamente iguala tensiones para compensar deficiencias de los transistores Q1 y Q2 al no ser ideales.

Espero haber sido claro y esta ves haberte entendido lo que deseabas preguntar.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 05 de Enero de 2016, 01:24:32
Excelente explicacion por demas  :mrgreen:
Muchas gracias, Chaly29, eso era lo que queria saber  :D

Solo se te escapo lo del resistor de 1M ohm   :mrgreen:

Saludos

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 05 de Enero de 2016, 05:48:07
No, no se me escapó:

R5 sencillamente iguala tensiones para compensar deficiencias de los transistores Q1 y Q2 al no ser ideales.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: RALF2 en 05 de Enero de 2016, 07:31:31
Perfecto Chaly29!

Muchas gracias por la explicacion y aclaraciones  :mrgreen:

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 08 de Enero de 2016, 04:45:01
Sigo sacandome dudas para terminar el esquematico....

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1. Que función cumple R15? es solo protección?
2. R10 de 1K no es un valor demasiado bajo? forma un valor resistivo en serie con 4k7 (en mi circuito que tengo 5v del PWM del PIC). Por las duadas simule en PROTEUS y no alcanza a disparar el BC337.
3. Ese diodo va montado en disipador ?

Saludos !!
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 08 de Enero de 2016, 04:48:23
Charly !!!  que soft usas para realizar los esquematicos ??  me gusta mucho la simbología..

Saludos
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 08 de Enero de 2016, 06:49:38
Hola elfrancho, el soft es el Eagle 6.4.0 en mi caso.

R15 cumple la función de filtrado, digamos que casi se comporta como una bobina/inductancia, pero es más facil de conseguir y más económica. Puedes eliminarla, pero no lo recomiendo.

R10, no es un valor muy bajo, en este caso acelera la velocidad de conmutanción del transistor T3, en caso de usar el circuito con un PIC es posible eliminarla, pero no lo recomiendo.

Lo diodos D2 y D3 se montan en el mismo disipador en el que se encuentran los mosfet. por comodidad y para permitirles una mejor disipación y menor emisiones de señales EMI.

Acá te paso una imagen del diseño del PCB que yo realicé para que tengas una guía, la misma tiene un tamaño de 96 x 80 mm, las lineas rojas son los puentes a realizar y todo lo azul son las pistas del PCB, todo esto visto desde el lado de los componentes, la disposición de los diodos con respecto a sus respectivos mosfet no es aleatoria, están justo en medio de los mismos para mejorar sus desempeños:

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Espero te sea de ayuda.

Un saludo.

Atte. CARLOS.



Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 12 de Enero de 2016, 19:14:32
Muchas Gracias por tu respuesta Charly !!!

Revisando mi STOCK de materiales electrónicos he encontrado varios TIP122 y TIP127 transistores darlington NPN y PNP !!!

TIP122 - https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP120.pdf (https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP120.pdf)
TIP127 - https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP126.pdf (https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TI/TIP126.pdf)

También estuve con poco leyendo y encontré que esta configuración de transistores de llama TOTEM - POLE

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Y bueno, en base a los transistores que concontré (TIP122 y TIP127) me surgieron varias dudas

 - Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -

Cual de los dos circuitos funciona mejor? 
Alguno tiene mas ventajas que otro? 
Le modificarían algo ?

Soy un poco torpe para la electrónica analógica....






Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 14 de Enero de 2016, 01:19:53
Hola elfrancho, según mi humilde opinión te respondo tus preguntas:

1) Cual de los dos circuitos funciona mejor? 
2) Alguno tiene mas ventajas que otro? 
3) Le modificarían algo ?

1) Sin dudas funcionará mejor el circuito de arriba de los que vos posteaste.

2) La ventaja será sin lugar a dudas la velocidad de conmutación, el circuito superior esta diseñado de manera tal que tiene menores tiempos de propagación, por lo tanto conmutará más rápidamente y eso es un beneficio en ahorro de potencia, menor calentamiento de los MOSFET, etc. Más allá de que el circuito de arriba tiene un menor consumo de potencia.

3) Sin dudas lo modificaría, si miras y comparas el circuito superior tuyo con el que yo te e propuesto, verás que son muy similares, solo que al tuyo le falta una resistencia, un diodo y otro transistor, estos componentes significan una aún más rápida velocidad de conmutación, por lo tanto mejores beneficios de los indicados en el punto 2

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Pda. Los TIP122 y TIP127 yo no los usaría, ya que al ser darlington poseen una caída de tensión bastante alta y corres el riesgo de que los MOSFET no conmuten adecuadamente. Por supuesto es tu elección y con probar no pierdes nada

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 14 de Enero de 2016, 14:25:15

3) Sin dudas lo modificaría, si miras y comparas el circuito superior tuyo con el que yo te e propuesto, verás que son muy similares, solo que al tuyo le falta una resistencia, un diodo y otro transistor, estos componentes significan una aún más rápida velocidad de conmutación, por lo tanto mejores beneficios de los indicados en el punto 2

Pda. Los TIP122 y TIP127 yo no los usaría, ya que al ser darlington poseen una caída de tensión bastante alta y corres el riesgo de que los MOSFET no conmuten adecuadamente. Por supuesto es tu elección y con probar no pierdes nada

Me recontra convenciste !!  jajaja voy a utilizar el driver de tu circuito!! y muy probablemente la etapa de potencia también pero utilizaré los IRZ44N.

Igual te cuento que convenciste pero me da bronca porque no lo termino de entender ! jaajaj no se que funciones cumplen esos tres componentes extras !

Gracias Charly !!
Saludos !
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Chaly29 en 15 de Enero de 2016, 00:17:28
Hola elfrancho, si deseas usar el IRFZ44 te recomendaría que uses 2 en paralelo por cada motor, ya que uno lo veo muy poco. Pero bueno, también puedes probar y ver que pasa.

Con respecto a los 3 componentes extras que posee el circuito y no sabes para que funcionan, pues solo tienes que preguntar y te responderé.
Dichos componentes solo son importante (o donde realmente cumplen la función para la cual estan destinados) al momento del flanco de bajada de la señal de entrada. Pero analicemos todo el funcionamiento.

En el siguiente esquema:

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Como en la entrada tenemos 0V, T3 no conduce, por lo tanto en la base de T2 estarán presente los 12V de la fuente, como T2 es un PNP tampoco conducirá. Por lo tanto y gracias a R17 el colector de T2 estará a 0V.
Como la base de T1 esta a masa el emisor del mismo también poseerá 0V. Y como la base de Q8 está a 0V, el emisor del mismo nuevamente estará a 0V y estos oV son trasladados a los gates de los mosfet.

Ahora supongamos el mismo circuito pero ante un flanco de subida en su entrada:

 - Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -

Con 5V en la entrada, T3 conduce, por lo que genera una caída de tensión de 0.7V en la base de T2 y este comienza a conducir, colocando su colector a los 12V de la fuente.
Como la base de T1 está a 12V y su emisor se encuentra a 11.3V, T1 no conduce.
Los 11.3V anteriores llegan a la base de Q7 que comienza a conducir mientras Q8 se mantiene en corte por estar polarizado en inversa.
Al conducir Q7 coloca los gates de los mosfet a aproximadamente 11V.
Mientras la entrada esté en 5V la salida se mantendrá en alto.

Ahora el mismo circuito ante un flanco de bajada:

 - Tienes que ingresar para ver archivos adjuntos -

Para que entiendas esta parte debes comprender primero otro concepto:
Todo transistor se comporta como un condensador al no ser ideales. Esto significa que entre sus pines existe una cierta capacidad que cuanto más grande es el transistor más grande es esta capacidad.
Esto significa que si polarizas la base de cualquier transistor por medio de una resistencia "X", la combinación de la capacitancia del transistor y la resistencia forman una red RC con una constancia de tiempo de valor XXX dependiendo de los valores de la resistencia y de la capacitancia.
Que significa esto? Que cuanto más grande sea esta constante de tiempo, mas tardará el transistor en empezar a conducir y en producir el corte. O sea los flacos de subida y bajada serán más lentos. Flancos lentos = perdida innecesaria de potencia, calentamiento, etc
Como hacemos para minimizar esos tiempos? Reduciendo los valores ya sea de la capacitancia o de la resistencia. Como el valor de la capacitancia no lo podemos reducir porque es inherente a cada transistor, reduciremos el valor de la resistencia.
Cual es el mejor valor de resistencia? Pues la resistencia de 0 ohms, por lo tanto verás que para conmutar la serie totem pole no uso resistencias. Ya que la señal de 12V se la envío por medio de T2 (ver gráfico 2) y para enviarle los 0V te lo explico en el siguiente gráfico.

Ante un flaco de bajada T3 y T2 dejan de conducir, inmediatamente la base de T1 se pone a 0V gracias a la resistencia R17, por las capacitancias que ya mencionamos las bases de Q7 y Q8 todavía están con los 12V, y esto significa que T1 queda polarizado correctamente y empieza a conducir, descargando los 12V de las bases y colocando las mismas a 0V hasta que regrese el pulso positivo.

T1, T2 y T3, al poseer capacitancias tan pequeñas no se los toma en cuenta, pero con Q7 y Q8 al ser 2 y ser mucho más grades ya la capacitancia es bastante importante. Por lo tanto y al no osar resistencias de base reducimos los retardos al mínimo posible.
Tu circuito usaba resistencias tanto para la conducción como para el corte, por lo tanto significa que es bastante más lento, hablamos de nanosegundos más lento, pero esos nanos te aseguro producen muchas perdidas de manera innecesarias.

Espero me logres entender, cualquier duda la consultas.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

Pda, Ten en cuenta que este circuito lo e optimizado para funcionar de manera correcta a más de 50 KHz, donde cualquier perdida por conmutación significa enormes cantidades de calor y muchas perdidas de potencia.

Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elgarbe en 15 de Enero de 2016, 07:24:13
 ((:-)) ((:-)) ((:-))
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: Yoshua en 15 de Enero de 2016, 15:15:16
Una clase magistral   ((:-)) ((:-)) ((:-)) ((:-))
Título: Re:Coche a bateria para niño
Publicado por: elfrancho en 15 de Enero de 2016, 16:44:31
Una explicación espectacular  ((:-)) ((:-)) ((:-)) ((:-))!!!!  entendí perfectamente !!! Muchas gracias Charly !!

Postearé el avance del esquemático en cuanto realice los cambios !!!

Saludos!!!