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Topic: Ponte H x eficiência (Read 4113 times) previous topic - next topic

DanDare

Olá,

Estou estudando a melhor forma de controlar um motor DC, pelo menos no controle da direção de rotação. A melhor saída seria uma ponte H integrada em algum CI, mas estes estão difíceis de encontrar por aqui... Em tempo, tem o lado positivo de poder estudar mais a fundo e tentar fabricar a tal ponte.

Hoje montei na protoboard a ponte como no esquema: http://img41.imageshack.us/img41/5875/47402442.jpg tirei esta imagem de um tutorial que encontrei: http://mecatronicadegaragem.blogspot.com/2009/03/tutorial-de-construcao-de-uma-ponte-h.html

Detalhes da minha montagem:
1- Usei resistores de 10KOhm ao invés dos de 510 Ohm indicados no tutorial.
2- Usei o que tinha em mãos: Ao invés do BC558 usei o BC558B e ao invés do BC548 usei o BC547A, salvos de uma velha placa lógica de impressora que vinha guardando a muito tempo.

Por mais que eu leia os datasheets dos transístores, ainda não tenho conhecimento suficiente pra saber as diferenças em termos práticos, apesar de ter entendido a lógica de funcionamento da ponte.

O caso é que usando a ponte, tudo funciona, porém tenho uma perda muito significativa na potência do motor, estou usando um motor realmente bem pequeno, compatível com os transístores utilizados. Fiz o teste comparando o torque com o motor ligado direto na fonte e com ele ligado na ponte, estimo que a perda de potência seja maior do que 60%, realmente a diferença é grande.

Depois de tudo isso, considerando as modificações que expliquei no circuito, tem alguma forma de se evitar esta perda tão significativa na potência? A primeira questão que me vem à cabeça é se são os diodos os responsáveis por esta grande perda, isto procede? Caso afirmativo e, utilizando diodos tipo schottky eu consigo resultados bem melhores?

Aproveitando o embalo, alguém sabe de alguma referência de esquemas de ponte, pra motores menores mas com controle de velocidade por modulação PWM?

Ainda aproveitando o post. Fiz um teste com o Arduino, sem conexão externa nenhuma e as voltagens das saídas digitais marcam 7v no multímetro, eu imaginava que seriam 5 volts, isto está ok ou tem alguma coisa esquisita com meu Arduino ?


Agradeço qualquer comentário.

Tacho

7 volts?  Se você o está alimentando com 5V e sua placa não tem um chip tipo MAX232 (para comunicação serial) acho que seu multímetro está com defeito. Não é possível esse aumento de voltagem.

Não tenho experiência com pontes H-H, mas sugiro que você estude sobre transistores mosfets usados como chave:

http://www.centelhas.com.br/biblioteca/transistores_como_chaves.pdf

Circuitos de potência costumam usá-los. O único problema é que a maioria dos mosfets precisa de uns 10 volts na tensão de controle para fazer sua resistência cair a ponto de ele dissipar muito pouca potência. Com os 5 volts do arduino, a resistência ainda é alta e a dissipação será grande.

Existem mosfets especiais que atingem a condução máxima com 5 volts, mas eu não sei citar nenhum.

fabio_h

#2
Oct 07, 2009, 11:18 pm Last Edit: Oct 07, 2009, 11:22 pm by fabiohbm007 Reason: 1
Ola, ponte hh em um unico chip pode ser usada o l298, a tensao de controle é 5v e vc consegue controlar ate 2A na versao l298N,para menores potencias l293b mas este nao sei o maximo em corrente;
Mas se quiser usar mosfet de potencia pode usar o irlz44n que necessita de 5v para chavear a carga, alguns dados como polarização uso detalhado consulte os datasheets

DanDare

Olá Tacho e Fábio,

Obrigado pelas informações.
Obrigado Tacho pela página, muito boa, aproveitei bastante, lembro de um post antigo que você postou o mesmo endereço base, você quem escreveu? É, muito estranho, hoje medi de novo as saídas digitais do Arduino e obtive 4,8v... bem diferente de ontem, acho que esse multímetro aqui tá com os dias contados mesmo.

Sou bem novato nesse assunto e tô com algumas dúvidas:
No datasheet do l298 e l298n, na seção "Absolute Maximum Rates" é indicado: "Vss Logic Supply Voltage = 7", isto não significa que os 5v do Arduino não serão capazes de controlar o CI, certo? No caso dos transístores para seu correto funcionamento devo fornecer na base dele (tensão de controle, é a mesma coisa?) a voltagem especificada pelo datasheet, ou senão terei perdas de carga etc, é isso mesmo? Nos datasheets de transístores, como no BC558 onde olho esta especificação para a tensão de controle? É "Collector-Base Voltage" ? Nesta seção está indicado (ainda no BC558), voltagem negativa "-50v" o que me deixa confuso ...

Medi a corrente que meu motor demanda e é na faixa de 600mA, acho que faz sentido a ponte com os BC558 e 547 não funcionar direito pra ele pois para estes, parece que a corrente máxima é de 100mA, entre outros problemas provavelmente....

Tanto no datasheet do l298 e l298n a especificação (se é que estou interpretando direito), a corrente máxima por canal é de 2A, como meu motor demanda muito menos que isso, a intenção é alimentá-lo com 9V (o l298 indica tensão máxima de 50v), ainda assim posso utiliza-lo?

Bom, pra este final de semana vou tentar novamente achar algum CI de ponte H-H na minha cidade, alguma indicação de alternativas para as especificação do motor que falei? Assim, chegando na loja com algumas opções a chance de ter meu final de semana salvo aumentam  ::)

Me desculpem o excesso de questionamentos e nem precisa gastar todo esse tempo me explicando esse monte de coisa, mas se tiverem alguma observação que possam fazer agradeço muito, especialmente minha última pergunta sobre alternativas de CI´s.


Valeu !


Rodrigo

Tacho

Rodrigo,

Sim, o site é meu e eu escrevi os textos. Fico feliz que você tenha gostado.

Encontrei no www.soldafria.com.br o integrado UDN2916 que é composto de 2 pontes HH para controlar motores. Nunca trabalhei com ele, mas parece ser comum. De quebra vem com mais dois controladores de PWM. Meio caro, vinte e poucos reais.

Sobre o outro integrado, as tensões e correntes máximas do datasheet são isso mesmo: máximas, não tem problema usar com valores menores. Provavelmente deve ter um valor mínimo, mas acho que está bem abaixo dos 5 volts. A corrente  pode ser até zero, quando o motor está desconectado.

Quanto ao uso dos transistores, bem, os transistores bipolares tipo BC são "acionados" por corrente, e os mosfet por tensão (voltagem). É diferente.  Este "acionamento" começa em um mínimo e vai até um ponto onde o transistor deixa passar tudo que pode. Neste último caso ele está funcionando como uma chave, um interruptor. É o que você quer. Nos mosfets em geral essa tensão é de uns 10 volts. No mosfet irlz44n (obrigado Fábio) ele já conduz plenamente com 5 volts aplicados ao gate, esse seria melhor para você. Nos bipolares a corrente que causa a condução total varia muito, e naquele texto eu me lembro que tem uma orientação sobre isso. Você tem que limitar a corrente de controle do bipolar com um resistor.

DanDare

#5
Oct 17, 2009, 01:50 am Last Edit: Oct 17, 2009, 01:54 am by DanDare Reason: 1
Mais um vez obrigado Tacho e Fabio pelas considerações...

Engraçado que uma pessoa me falou que os AVR Atmega tem condições de saturar adequadamente um TIP122 por exemplo, o que pelo jeito não funcionou aqui. Se não me engano as saídas do Atmega podem fornecer no máximo 40mA. Fazendo uns cálculos aqui, considerando a HFE do TIP122 pelo datasheet e da corrente que meu motor precisa, achei um valor que realmente seria sopa pro Atmega.. Mas tudo bem posso estar fazendo as contas todas erradas ....

De qualquer forma isto aqui está funcionando redondamente: http://www.pocketmagic.net/?p=508 com transístores amplificadores das saídas digitais.

Acabei com isto aqui: http://img36.imageshack.us/img36/305/bridgefview.jpg e http://img200.imageshack.us/img200/3226/bridgedetail.jpg
Que vocês podem chamar de Frankstein mas eu chamo de sandubridge: Sanduíche de bridge

Aproveitando o post, gravei um vídeo do meu primeiro teste: http://www.youtube.com/watch?v=86D_5gqM_-c

A intenção é aprimorar a coisa e dar de brinquedo pras crianças aqui em casa (isto inclui eu mesmo).

Sds,

Rodrigo

Osias Neto

Amigo, o que acontece na ponte H é o seguinte: Se o transitor não chavear plenamente, ele fica com uma tensão coletor-emissor maior do que deveria (0.7V pra transistor bipolar, e aprox. 1.4V para darlginton se não me engano), então ele acaba dissipando essa potência que você citou (isso se ele não esquentar demais e queimar). Para o caso que eu precisava, eu fiz o seguinte:
colocava um valor de resistor na base, acionava um lado da ponte e media todas as tensões coletor-emissor, se foc maior que 0.7V para transistor fechado, e menor que 4.8V (para alimentação com 5V), eu diminuía os valores de resistor na base.
Funcionou perfeitamente com eficiência muito boa.

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