Thiết kế mạch cầu H để truyền động động cơ DC (trích lọc)

[namqn]

Nguyên văn bởi falleaf

Gửi cái schema này thiết kế cho con L298N, đang định làm nó để chuẩn bị cho phòng thí nghiệm ở HCM và HN. Xin anh Nam cho ý kiến luôn về các giá trị tụ trở mắc kèm theo.

Mạch này làm xong thì bé bằng 2 ngón tay, dài bằng 2 đốt tay (đã bao gồm cục tản nhiệt to oạch phía sau).

Chúc vui.

Nếu làm cho phòng thí nghiệm thì em nên để 4 tín hiệu kích độc lập nhau, như vậy có thể thí nghiệm kích theo nhiều kiểu khác nhau.

Các ngõ vào của L298N là dạng TTL, do đó không cần làm phức tạp hóa mạch đâu em. Em có thể bỏ phần mạch R, C, và D ở các chân input của L298N.

Nếu nguồn đã ổn áp thì C7 không cần lớn, vài uF là được. C8 cũng chỉ cần vài uF, nếu có tụ tantalum thì nên dùng (lọc nhiễu cho phần logic của L298N).

Rs thì phải chọn tùy theo cỡ dòng điện qua mạch cầu H của L298N. Nếu dòng max cỡ 1A thì có lẽ chọn 0.1 ohm (sẽ cần có một mạch khuếch đại dùng OPAMP loại rail-to-rail input).

Mạch lọc mắc song song với Rs thì có thể dùng R = 220 ohm, C = 1 nF.

Thân,

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Em muốn làm phần phản hồi dòng điện luôn anh namqn giúp em phần này

Trong mạch F dùng L298N vừa post có Rs dùng cho phản hồi dòng điện đó, em tham khảo thêm phần trả lời của anh để chọn giá trị cho điện trở cảm nhận dòng và mạch lọc cho nó.

Thân,

[scentoflove]

Rs mắc giữa chân isenA và mass, mạch cầu H thì mình sẽ mắc Rs như thế nào anh

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Rs mắc giữa chân isenA và mass, mạch cầu H thì mình sẽ mắc Rs như thế nào anh

Trong L298N cũng là một mạch cầu H mà em.

Mắc Rs giữa âm nguồn và điểm nối các chân S của các MOSFET phía thấp.

Thân,

[bluepine]

anh Namqn ơi, có thể giải thích rõ hơn vai trò của chân sens trong mạch cầu được không ? ta đã dùng encoder để hồi tiếp tốc độ động cơ rồi thì thêm chân sens có ý nghĩa gì vậy anh. Em đọc trong datasheet của cầu LM18200 thì thấy nó nói rằng độ nhạy là 377uA/1A, để tối ưu độ chính xác và tuyến tính thì phải chọn điện trở giữa chân sens này với mas sao cho điện áp giới hạn giữa chân sens này với mas là 5V, và trong thiết kế đó thì nó chọn điện trở 2K. em mắc thử thì thấy mạch vẫn chạy tốt. mong anh giải thích thêm,
mến


[falleaf]

Nguyên văn bởi namqn

Các ngõ vào của L298N là dạng TTL, do đó không cần làm phức tạp hóa mạch đâu em. Em có thể bỏ phần mạch R, C, và D ở các chân input của L298N.
Thân,

Cái phần R, C, D là để chống ngắn mạch. Mạch này đã kiểm tra rất tốt. Nếu đang chạy, chập hai dòng vào nhau, lập tức nó kéo tín hiệu điều khiển ngõ vào xuống 0. Có nghĩa là khoá thẳng ở ngõ vào luôn, cho dù ngõ ra chân vi điều khiển đang ở mức cao. Bảo vệ cả L298 và vi điều khiển.

Về phần nối chung chân, vì em đi mạch in chỉ nhỏ bằng 2 ngón tay và dài bằng hai đốt ngón tay. Gần như rất khít (đã bao gồm tản nhiệt), nên em gôm chung lại luôn.

Nếu thiết kế thì có thể kéo chân ra test board để cắm. Em dự tính làm thêm một cái dãy test board cắm chân, để thực hành trong phòng thí nghiệm với các thiết bị trung bình, như kiểu động cơ.

Em sẽ suy nghĩ lại phần thiết kế để thực hành cho đơn giản nhất.

Thanks anh

http://www.picvietnam.com/forum//showthread.php?t=79

Các bạn xem thêm bài viết trong luồng này để hiểu về hoạt động của R,C,D ở ngõ vào. Bài này viết lâu lắm rồi, và mạch này được dùng trong robot của F khi làm đề tài tốt nghiệp. Nó làm to oạch vì lý do cũng như các bạn, thời sinh viên, F không có nhiều điều kiện, mạch in đặt miễn phí ở phòng làm mạch in BK HCM, không phủ gì cả. Hồi đó phòng này mới thành lập, chưa làm được lỗ in nhỏ, chưa phủ xanh được. Bây giờ thì không biết thế nào rồi. Ai có thông tin về phòng làm mạch in này hiện nay, xin cung cấp cho mọi người biết.

Chú ý, trong mạch này, lúc đó không tìm được Schotky, cho nên dùng 1N4007, và nó chỉ cho phép tối đa 3-5KHz thôi. Đây là bộ điều khiển không tốt. Trong mạch mới mà F đưa lên, dùng UC3611 thì nó có thể nâng tần số lên. Việc điều khiển ở 7.8KHz như trong báo cáo, là làm lụi theo kiểu thực hành, vì đưa lên 7.8KHz còn thấy chấp nhận được nên làm. Tuyệt đối anh em không bắt chước làm mấy cái trò lụi này của F nhé.

Chúc vui

[scentoflove]

Mạch phản hồi dòng em dùng 2 con diode (nối từ 2 chân jump động cơ vào chân Rs) mắc với mạch Rs, thì diode đó có cần phải phục hồi nhanh hay chỉ cần 1N4007.
Nguyên lý của mạch phản hồi dòng có phải là tạo ra điện áp trên Rs để PIC đọc ADC ko anh. Nếu như vậy thì Vref=5V thì em nghĩ Rs=Vref/Imax

[scentoflove]

Anh Nam, mạch phản hồi dòng của em 2 con diode d7,d8 là diode thường hay phục hồi nhanh ko anh.
Anh có thể giải thích thêm cách chọn Rs

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Anh Nam, mạch phản hồi dòng của em 2 con diode d7,d8 là diode thường hay phục hồi nhanh ko anh.
Anh có thể giải thích thêm cách chọn Rs

Em đặt Rs không đúng rồi, xem lại hình gửi kèm nhé.

Nếu chọn Rs để áp rơi cực đại trên nó bằng với Vref của ADC thì chúng ta tổn thất quá nhiều điện áp (áp nguồn chỉ có 24V). Do đó chúng ta thường chỉ chọn Rs để áp rơi ứng với dòng cực đại là khoảng 1V trở lại, và chúng ta sẽ dùng một mạch khuếch đại để nâng mức áp đó lên trước khi đưa nó vào ADC của PIC. Vì tầm điện áp là từ 0V đến 1V (chẳng hạn), các OPAMP dùng trong mạch khuếch đại sẽ cần có rail-to-rail input.

Tính ví dụ, chọn 1V là áp cực đại, dòng cực đại qua Rs là 2A, vậy Rs = 1/2 = 0.5 ohm (công suất trên điện trở này là 1V*2A = 2W!). Nếu để áp trên Rs cực đại là 5V, với dòng cực đại là 2A, thì công suất tiêu tán trên điện trở này là 5V*2A = 10W!! Hy vọng các bạn hình dung ra vấn đề.

Thân,

[namqn]

Nguyên văn bởi bluepine

anh Namqn ơi, có thể giải thích rõ hơn vai trò của chân sens trong mạch cầu được không ? ta đã dùng encoder để hồi tiếp tốc độ động cơ rồi thì thêm chân sens có ý nghĩa gì vậy anh. Em đọc trong datasheet của cầu LM18200 thì thấy nó nói rằng độ nhạy là 377uA/1A, để tối ưu độ chính xác và tuyến tính thì phải chọn điện trở giữa chân sens này với mas sao cho điện áp giới hạn giữa chân sens này với mas là 5V, và trong thiết kế đó thì nó chọn điện trở 2K. em mắc thử thì thấy mạch vẫn chạy tốt. mong anh giải thích thêm,
mến


Post này đọc rồi mà lại quên trả lời.

Chân sense để phản hồi giá trị dòng điện, có thể dùng để bảo vệ quá tải, ngắn mạch, cũng có thể dùng để tính toán trong một số phương pháp điều khiển, vì dòng điện qua động cơ tỷ lệ với mômen điện từ sinh ra trong động cơ.

Giải thích về chân sense của LMD18200: có 2 cảm biến dòng điện sẽ cảm nhận dòng điện qua 2 MOSFET phía cao, sau đó đưa vào mạch ổn định và tạo dòng ở chân sense của vi mạch. Chúng ta sẽ mắc một điện trở chuẩn vào giữa chân này và 0V để tạo áp rơi tỷ lệ với dòng điện (dùng cho các mạch điều khiển, giới hạn dòng).

Với LMD18200 thì chân sense của nó cho phép chúng ta chọn ngưỡng dòng để tác động, vì giá trị điện trở khác nhau sẽ tạo ra áp rơi khác nhau. Nguyên tắc cảm nhận dòng điện của LMD18200 khác với cách chúng ta làm ở đây (có lẽ nó đang dùng cảm biến Hall, do đó mới có thông số độ nhạy 377 uA/A). Nếu chúng ta dùng điện trở Rs như trong các mạch cầu H đang được thực hiện ở đây thì độ nhạy sẽ là 1A/1A (chúng ta dùng giá trị thực của dòng điện).

Giá trị 2k mà họ dùng đảm bảo điều kiện áp rơi không quá 5V so với GND, do đó mạch chạy tốt là đương nhiên.

Thân,

[bluepine]

em đã vẽ xong phần mạch điều khiển động cơ servo dùng cầu LM18200, các anh tham khảo góp ý cho nhé.
mến

[namqn]

Các post này đã được trích lọc từ luồng 'Tìm người làm bài tập thực hành: Bộ ĐK PID động cơ DC', nhằm giúp cho các thành viên quan tâm đến việc thiết kế mạch cầu H (để truyền động động cơ DC) được thuận tiện hơn trong việc tham khảo.

Post này có mục đích giới thiệu luồng này với các bạn.

Thân,

[scentoflove]

Hiện giờ em đang làm lại mạch cầu H dùng IR2110 như hình (anh namqn vẽ). Hiện tại em thắc mắc về mạch như sau

1. Nếu ko có các điện trở R1 R2 R3 R4 thì cấp nguồn vào là 2 FET thấp rất nóng?? Theo appnote (an-978) cua IRF thì mạch cầu H dùng IR2110 hoàn toàn ko sử dụng 4 điện trở đó?? -> em ko hiểu chổ này

2. Theo datasheet IR2110 thì Hin=0 Vho=Vs, khi ta kick Q4 để chạy động cơ thì Vs ở cà 2 IR2110=0, Vho=0 do Q1 dẫn nên keo xuống mass -> ko thể kick Q1 để chạy động cơ

[namqn]

Nguyên văn bởi scentoflove

Hiện giờ em đang làm lại mạch cầu H dùng IR2110 như hình (anh namqn vẽ). Hiện tại em thắc mắc về mạch như sau

1. Nếu ko có các điện trở R1 R2 R3 R4 thì cấp nguồn vào là 2 FET thấp rất nóng?? Theo appnote (an-978) cua IRF thì mạch cầu H dùng IR2110 hoàn toàn ko sử dụng 4 điện trở đó?? -> em ko hiểu chổ này

2. Theo datasheet IR2110 thì Hin=0 Vho=Vs, khi ta kick Q4 để chạy động cơ thì Vs ở cà 2 IR2110=0, Vho=0 do Q1 dẫn nên keo xuống mass -> ko thể kick Q1 để chạy động cơ

1. Các điện trở đó tôi gắn theo kinh nghiệm, vì các MOSFET không có các điện trở đó dễ bị trôi điện thế gate, làm cho MOSFET không ngắt hẳn. Điều này có thể dẫn đến tạo kênh dẫn giữa 2 rail nguồn, làm cho MOSFET bị nóng như bạn đã thấy. Việc appnote không vẽ các điện trở đó vì họ chỉ nhấn mạnh cách dùng mạch kích, và giả thiết là kỹ sư đã thiết kế mạch động lực (cầu H) tốt.

2. Dẫn giải của bạn ở phần này không đúng, các chân Vs của hai IR2110 không nối với nhau. Nếu nhìn vào sơ đồ mà tôi đã vẽ (và bạn post kèm theo), khi kích Q4 thì Vs của IR2110 phía bên phải đúng là bị kéo xuống gần 0V (do Q4 dẫn), nhưng kích Q1 thì phải ngắt Q2, nghĩa là chân Vs của IR2110 bên trái được tự do bay lên một điện thế tùy ý, và áp ra tại chân HO của IR2110 bên trái sẽ đủ để kích Q1.

Thân,

[scentoflove]

Khi Q4 dẫn Vs bên phải bị kéo xuống 0V, giữa 2 chân Vs lúc này là động cơ mà thực chất là cuộn dây điện trổ nhỏ nên Vs bên trái cũng coi như được nối tắt với Vs bên phải và cũng bị kéo về 0. Nếu ko gắn động cơ vào giữa thì khi Q4 dẫn chỉ có Vs phải kéo xuống 0, Vs trái vẫn ở mức cao
Em làm mạch rồi và đo từng chân Vs khi FET dưới được kick lúc gắn động cơ 2Vs đều bị kéo xuống 0V và ko găn đông cơ Vs trái là 12V, Vs phải kéo xuống 0V. Vcc=15V Vb=14V
Hiện em chỉ đang test mạch nên kick các chân Hin Lin hoàn toàn bằng tay ko biết như vậy có test được ko, vì nếu tần số thấp thì ko thể nạp được tụ Cb đóng ngắt FET trên, theo như cách tét hiện giở của em thì Q1 và Q4 với PWM 100% thì chỉ có Q4 là dẫn, Q1 hoàn toàn ko dẫn, Vs trai =0V, Vho trai =0V, Vcc=15V, Vb=14V