Έλεγχος στροφών brussless motor με Hall Sensor

[FILMAN]

Με έχεις μπερδέψει. Αν δεν έχεις φτιάξει το κομμάτι με το TL431 τότε πού βρήκες τάση 3.96V για να κάνεις τη δοκιμή με τον τελεστικό;

Επίσης ποιο μοτεράκι λες ότι γυρνάει με 20mV;

Χωρίς αρνητική τροφοδοσία δεν μπορείς να περιμένεις ο τελεστικός να σου δίνει στην έξοδο τάσεις 1, 2, 3, κ.λ.π. mV, παρόλο που είναι rail to rail ειδικά αν τον βάζεις να σου καταβυθίζει και ένα κάποιο ρεύμα!

Το κύκλωμά σου στο #38 είναι σωστό αλλά δεν μπορώ να δω πόση είναι η τάση που του δίνεις επάνω αριστερά

Η αντίσταση εκεί πρέπει να είναι τέτοια που να αφήνει να περάσουν 2.5mA τουλάχιστον. Αν λοιπόν η τάση που δίνεις είναι 12V τότε η αντίσταση αυτή πρέπει να είναι το πολύ 3.2kΩ οπότε τα 1.2kΩ που έχεις βάλει είναι καλά, αν όμως η τάση είναι 5V τότε η αντίσταση πρέπει να είναι το πολύ 400Ω, οπότε τα 1.2kΩ είναι λάθος (βάλε π.χ. αντίσταση 220Ω).

Πληροφορίες για το TL431 μπορείς να βρεις - πού αλλού; - στο αντίστοιχο datasheet. Μόνο μην ασχοληθείς με αυτό της Fairchild γιατί το συγκεκριμένο είναι μάπα, διάβασε αυτό της Mοtorola.

[DiViDi]

Το έχω φτιάξει σε breadboard. Πριν ξεκινήσω να το φτιάχνω σε διάτρητη πλακέτα θέλω να ξέρω αν είναι σωστό.
Η τάση που μου βγάζει είναι 3,83V, δεν μου έβγαλε 3.99V. Μπορεί να φταίει και το πολύμετρο, δεν ξέρω.

Για δοκιμή έχω βάλει ενα μικρό μοτεράκι απο τηλεκατευθυνόμενο, αυτό απο 20mv και πάνω αρχίζει και γυρνάει, τα 20mV
είναι αυτά που πάνε στο ESC στην είσοδό που παίρνει τα 0-5V για τον έλεγχο των στροφών.

IMG_20170125_111037[1].jpgIMG_20170124_231458[1].jpg

[DiViDi]

Τώρα είδα το υπόλοιπο μήνυμα

Η τάση είναι 5V, θα κάνω τις δοκιμές με τις αντιστάσεις.
Τις αντιστάσεις στο MCP601 και στο TL431 με ποιον τύπο τις υπολόγισες ? Ως διαιρέτη τάσης ?

Ευχαριστώ
Δημήτρης

[FILMAN]

Η τάση που μου βγάζει είναι 3,83V, δεν μου έβγαλε 3.99V. Μπορεί να φταίει και το πολύμετρο, δεν ξέρω.

Ας το δούμε λίγο αυτό. Καταρχήν ας αφήσουμε απέξω το πολύμετρο (δηλαδή θα υποθέσουμε ότι η τάση είναι στ' αλήθεια όσο δείχνει).

Το TL431 και οι αντιστάσεις που χρησιμοποίησες έχουν κάποια ανοχή. Αν κοιτάξεις το datasheet του TL431 θα δεις ότι η τυπική τιμή της τάσης αναφοράς του είναι 2.495V. Όμως ανάλογα με τη version (TL431 σκέτο, TL431Α, TL431Β), αυτή μπορεί να διαφέρει. Αν υποθέσουμε ότι έχεις το σκέτο, η τάση αναφοράς θα είναι μεταξύ 2.41 ... 2.58V (μεταβάλλεται και σε σχέση με τη θερμοκρασία, αλλά και διαφορετικά κομμάτια θα δίνουν διαφορετικές τάσεις μέσα σε αυτό το εύρος).
Οι αντιστάσεις που είπαμε να βάλεις είναι 1.2kΩ και 2kΩ. Αν μιλάμε για αντιστάσεις ανοχής 5%, οι πραγματικές τιμές τους θα είναι 1.14 ... 1.26kΩ, και 1.9 ... 2.1kΩ αντίστοιχα. Η ονομαστική τάση που θα πάρεις με τα εξαρτήματα αυτά είναι: ((1.2 / 2) + 1) * 2.495 = 3.992V. Η ελάχιστη - στην πραγματικότητα - τάση που ενδέχεται να πάρεις είναι: ((1.14 / 2.1) + 1) * 2.41 = 3.718V, ενώ η μέγιστη: ((1.26 / 1.9) + 1) * 2.58 = 4.291V. Εσύ πήρες 3.83V. Καθόλου άσχημα λοιπόν!

Χρησιμοποιώντας ένα TL431B και αντιστάσεις ανοχής 1%, η τάση που θα πάρουμε θα είναι από: ((1.188 / 2.02) + 1) * 2.475 = 3.931V έως: ((1.212 / 1.98) + 1) * 2.515 = 4.055V. Χωρίς αμφιβολία πολύ καλύτερα!

Να τονίσω ότι στους παραπάνω υπολογισμούς για περισσότερη απλότητα έχω παραλείψει την επίδραση του ρεύματος του ακροδέκτη Ref του TL431, το οποίο θα επηρεάσει κι αυτό την τάση εξόδου, και μάλιστα τόσο περισσότερο όσο οι αντιστάσεις μεγαλώνουν. Δηλαδή αν οι αντιστάσεις δεν ήταν 1.2kΩ και 2kΩ αλλά ήταν 120kΩ και 200kΩ, το ρεύμα αυτό θα προκαλούσε πολύ μεγαλύτερη απόκλιση στους υπολογισμούς.

Φυσικά και το πολύμετρο θα έχει κάποια ανακρίβεια, οπότε η ένδειξη που διάβασες δεν ήταν και τόσο άσχημη!

Για δοκιμή έχω βάλει ενα μικρό μοτεράκι απο τηλεκατευθυνόμενο, αυτό απο 20mv και πάνω αρχίζει και γυρνάει, τα 20mV είναι αυτά που πάνε στο ESC στην είσοδό που παίρνει τα 0-5V για τον έλεγχο των στροφών.

Μου φαίνεται περίεργο να δουλεύει με τόσο μικρές τάσεις και να μην έχει μια νεκρή περιοχή αρκετών εκατοντάδων mV. Πού έχεις ενωμένο το πολύμετρο όταν μετράς τα 20mV; Αν το έχεις αλλού, δοκίμασε να το συνδέσεις κατευθείαν πάνω στο ESC (σήμα ελέγχου και GND).

Η τάση είναι 5V, θα κάνω τις δοκιμές με τις αντιστάσεις.

Τότε η αντίσταση των 1.2kΩ είναι μεγάλη. Γιατί;

α) Το TL431 θέλει ένα ελάχιστο ρεύμα 1mA (από το datasheet) για να δουλέψει.

β) Με τάση 3.992V ο διαιρέτης τάσης με τις αντιστάσεις των 1.2 και 2kΩ θα τραβήξει ρεύμα: 3.992 / (1.2 + 2) = 1.25mA.

γ) Η αντίσταση των 6.2kΩ του τελεστικού θα τραβήξει το μέγιστο ρεύμα από το TL431 όταν η τάση ελέγχου που δίνεις στο κύκλωμα είναι 2.61V (διότι τότε η διαφορά 3.992 μείον την τάση ελέγχου είναι η μεγαλύτερη - οι δυο είσοδοι του τελεστικού θα έχουν την ίδια τάση λόγω της δράσης του), και θα είναι (3.992 - 2.61) / 6.2 = 0.22mA.

Το άθροισμα των ρευμάτων αυτών είναι: 1 + 1.25 + 0.22 = 2.47mA (γι αυτό σου είπα για 2.5mA). Αυτό το ρεύμα θα πρέπει η αντίσταση εκεί να το αφήνει να περάσει. Άρα η αντίσταση αυτή θα πρέπει να είναι το πολύ (5 - 3.992) / 2.47 = 408Ω. Στην πραγματικότητα πρέπει να είναι αρκετά μικρότερη μιας και το TL431 θέλει μεν ένα ελάχιστο ρεύμα 1mA, αλλά και μέχρι τα 100mA που είναι το ανώτατο όριο υπάρχει πολύς δρόμος ακόμα (φυσικά δεν θα πρέπει να πλησιάσεις τόσο ψηλά - αντίσταση 10Ω! - γιατί το κύκλωμα θα τραβάει ένα τόσο μεγάλο ρεύμα άσκοπα). Με 220Ω θα έχεις ένα ρεύμα (5 - 3.992) / 0.22 = 4.58mA που είναι αρκετά λογικό. Φυσικά κάποιος άλλος θα μπορούσε να αποφασίσει εξίσου καλά να βάλει αντίσταση 330Ω ή 120Ω, κ.λ.π. Το θέμα είναι να μην ξεπεράσει τα 408Ω και επίσης να μην είναι τόσο μικρή που να καταναλώνεις ισχύ χωρίς να χρειάζεται. Από αυτό καταλαβαίνεις επίσης ότι η αντίσταση αυτή δεν χρειάζεται να είναι μικρής ανοχής. Μια τυπική αντίσταση με ανοχή 5% είναι απόλυτα ικανοποιητική.

Τις αντιστάσεις στο MCP601 και στο TL431 με ποιον τύπο τις υπολόγισες? Ως διαιρέτη τάσης?

Ουσιαστικά ΝΑΙ!

Π.χ. για το TL431 που είπαμε και παραπάνω, υπολογίζεις ένα διαιρέτη τάσης με τάση εισόδου τα 3.992V που θες να πετύχεις ως έξοδο, και τάση εξόδου τα 2.495V της αναφοράς του TL431. Με αντιστάσεις 1.2kΩ και 2kΩ λοιπόν η "τάση ...εξόδου" του διαιρέτη αυτού θα είναι: 3.992 * (2 / (1.2 +2)) = 2.495V. Μπορεί να σου φαίνεται διαφορετικό ή ανάποδο, αλλά είναι ο ίδιος υπολογισμός με αυτόν που έκανα πιο πάνω και που αναφέρεται και στο datasheet.

Όσο για τον τελεστικό τώρα.

Θέλεις τάση εξόδου 0 ... 5V με τάση εισόδου 2.61 ... 4.31V. Αυτό σημαίνει εύρος σήματος εξόδου: 5 - 0 = 5V, και εισόδου: 4.31 - 2.61 = 1.7V. Εφόσον τα 5V είναι περισσότερα από τα 1.7V χρειάζεσαι ενίσχυση. Και εφόσον η τάση εξόδου θές να ανεβαίνει όσο ανεβαίνει η τάση εισόδου (και όχι το ανάποδο), χρειάζεσαι μή αναστρέφουσα ενίσχυση. Οπότε κάνεις μια τέτοια συνδεσμολογία.

Ο λόγος των δυο αντιστάσεων στη συνδεσμολογία αυτή καθορίζει την ενίσχυση. Η ενίσχυση που θέλεις εσύ είναι: 5 / 1.7 = 2.941 φορές. Αυτό σημαίνει ότι οι δυο αντιστάσεις που θα χρησιμοποιήσεις πρέπει να έχουν λόγο 2.941 - 1 = 1.941. Αλλά πόσα Ω θα είναι η καθεμιά;

Προφανώς θα πρέπει να βρεις δυο τιμές αντιστάσεων που να υπάρχουν. Δηλαδή δεν μπορείς να καταλήξεις σε τιμές αντιστάσεων 1kΩ και 1.941kΩ (οι οποίες θα έκαναν τη δουλειά σου), διότι η δεύτερη αντίσταση δεν υπάρχει στο εμπόριο. Οπότε ξεκινώντας με το λόγο των 1.941 φορών, αρχίζεις να δοκιμάζεις υπολογιστικά τυποποιημένες τιμές αντιστάσεων σειράς Ε12 ή Ε24 μέχρι να βρεις τιμή που να υπάρχει, ή αν δεν υπάρχει ακριβώς (πολύ συχνό αυτό), να βρεις αυτή με την μικρότερη απόκλιση. Οι διαθέσιμες τιμές Ε12 από 1 ως 10 είναι 12, και είναι οι εξής: 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2 (μετά πάει στο 10, 12, 15, κ.ο.κ.). Οι διαθέσιμες τιμές Ε24 από 1 ως 10 είναι ...24 (σωστά μάντεψες) και είναι οι 12 παραπάνω τιμές της Ε12, και επιπλέον οι 12 παρακάτω (η καθεμιά τιμή από αυτές είναι ανάμεσα σε δυο τιμές της Ε12): 1.1, 1.3, 1.6, 2, 2.4, 3, 3.6, 4.3, 5.1, 6.2, 7.5, 9.1 (μετά πάει 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, κ.ο.κ.). Κάνοντας λοιπόν όλες αυτές τις δοκιμές (23 πολλαπλασιασμοί) βρίσκεις ότι υπάρχει ένα ζεύγος τιμών με λόγο περίπου 1.941, που είναι το ζεύγος τιμών 62 - 120 (120 / 62 = 1.936). Αυτή είναι η καλύτερη προσέγγιση. Μπορείς (;) λοιπόν να βάλεις αντιστάσεις 6.2Ω - 12Ω, 62Ω - 120Ω, 620Ω - 1.2kΩ, 6.2kΩ - 12kΩ, 62kΩ - 120kΩ, κ.λ.π. Όλα αυτά τα ζεύγη δίνουν την ίδια ενίσχυση. Όμως κάποια απ' αυτά είναι υπερβολικά μικρά (= υπερφόρτωση της εξόδου του τελεστικού και της τάσης αναφοράς), και άλλα πολύ μεγάλα (το κύκλωμα θα είναι πιο επιρρεπές σε ηλεκτρικούς θορύβους και θα έχει αποκλίσεις λόγω των ρευμάτων πόλωσης των εισόδων του τελεστικού). Τα πιο λογικά ζεύγη είναι τα 6.2kΩ - 12kΩ και 62kΩ - 120kΩ. Εγώ σου πρότεινα το πρώτο, κάποιος άλλος θα μπορούσε να διαλέξει το δεύτερο.

Η ίδια διαδικασία για την εύρεση των τυποποιημένων αντιστάσεων ισχύει και για τις αντιστάσεις του TL431. Εκεί ο επιθυμητός λόγος είναι (3.9585 - 2.495) / 2.495 = 1.705 (2 / 1.2 = 1.667, ή 3 / 1.8 = 1.667, οι καλύτερες προσεγγίσεις στην Ε24).

Και σε ποια τάση θα πρέπει να συνδεθεί το ελεύθερο άκρο της αντίστασης των 6.2kΩ; Για να το βρεις πρέπει να πάρεις ένα παράδειγμα τάσης εισόδου - εξόδου. Υπολογιστικά συμφέρει να πάρεις την περίπτωση όπου η τάση εξόδου είναι 0 - μια και υπάρχει τέτοια περίπτωση. Με τάση εισόδου λοιπόν 2.61V η τάση εξόδου είναι 0. Νά πάλι ο διαιρέτης τάσης: Με ποια "τάση εισόδου" ένας διαιρέτης τάσης με αντιστάσεις 6.2kΩ και 12kΩ θα δώσει 2.61V; Μα φυσικά με: 2.61 * (12 + 6.2) / 12 = 3.9585V. Αυτή πρέπει λοιπόν να είναι η τάση αναφοράς.

Τώρα έχεις όλα τα στοιχεία για να φτιάξεις το κύκλωμα. Και άμα θες μπορείς να υπολογίσεις την απόκλιση που θα έχει το κύκλωμα λόγω του ότι αναγκάζεται κανείς να χρησιμοποιήσει τυποποιημένες αντιστάσεις. Για απλότητα δεν θα σου το αναλύσω ως προς τις ακραίες περιπτώσεις όσον αφορά τις αντιστάσεις του τελεστικού όπως έκανα με το TL431, αλλά εννοείται ισχύουν τα ίδια. Θα σου το αναλύσω με βάση τις τυποποιημένες τιμές.

Η τάση αναφοράς λοιπόν είναι 3.992V (αντί για 3.9585V) και η ενίσχυση του τελεστικού είναι (12 / 6.2) + 1 = 2.936 αντί για 2.941. Δίνοντας λοιπόν 2.61V στο κύκλωμα παίρνουμε: (12 * (3.992 - 2.61) / 6.2) - 2.61 = 64.8mV αντί για 0V, ενώ δίνοντας 4.31V παίρνουμε: (12 * (4.31 - 3.992) / 6.2) + 4.31 = 4.93V αντί για 5V.

Ξαναλέω ότι τα αποτελέσματα αυτά είναι με βάση τις ονομαστικές τιμές των εξαρτημάτων. Οι αναπόφευκτες ανοχές θα κάνουν την πραγματική συμπεριφορά του κυκλώματος να κυμαίνεται εκεί γύρω.

Αυτάάάάάάά!

[DiViDi]

Φίλιππε καλημέρα

Ότι και να πω είναι λίγο. Χίλια ευχαριστώ και για την βοήθεια άλλα και την επεξήγηση.
Διάβασα το post αρκετές φορές, κάθε φορά που το διάβασα το έβρισκα και πιο ενδιαφέρον, άρχισα να καταλαβαίνω κάποια πράγματα.

Είμαστε τυχεροί που έχουμε ανθρώπους σαν και εσάς να μας βοηθάτε.

Με εκτίμηση
Δημήτρης