Bici elettrica con arduino (controller pwm)

Hi dei mos da 70A continui e 140A di picco ma non ricordo la sigla, poi te la dico, ma dove l'hai preso il motore ?

il motore l'ho preso sulla baia da un venditore tedesco, basta che scrivi MY1016 nel motore di ricerca e ne trovi diversi.

Hai mai usato mosfet di potenza ?
Nel caso li hai pilotati con un mosfet driver o qualcos'altro ?

I mos sono questi : NDP7060, inizialmente li pilotavo direttamente con la PWM di arduino, poi son passato a pilotarli ad una tensione più alta tramite un transistor, perchè sennò non lavoravano in zone di interdizione/saturazione ma in zona attiva e quindi scaldavano parecchio :slight_smile:

Hai qualche schema che puoi mostrarmi dove hai usato questi mosfet di potenza, per vedere come li hai usati, cosi mi rendo conto perchè in rete girà poco materiale sui circuiti di potenza.
Hai mai pilotato un motore con questi mosfet ?

Grazie

ulver85:
Hai qualche schema che puoi mostrarmi dove hai usato questi mosfet di potenza, per vedere come li hai usati, cosi mi rendo conto perchè in rete girà poco materiale sui circuiti di potenza.
Hai mai pilotato un motore con questi mosfet ?

Grazie

con due di quei mos in parallelo pilotavo un motore da 290W di una minimoto a doppio avvolgimento e non a maglìneti permanenti, a dirla tutta non ricordo di preciso come erano collegati e lo schema non ce l'ho più, se riesco provo a buttar giù qualcosa se mi viene in mente... ricordo comunque che usai un 2N2222A, qualche resistenza e i due mos... non mi pare ci fosse altro

Sul forum "jobike" è pieno di pazzi che costruiscono anche bici che vanno (illegalmente) anche a 100 km/h... XD

@legacy
Grazie per il supporto, serve sempre :grin:

@jumpjack
Si, ho trovato quel forum per caso, gli sto dando un occhiata.
Molti usano dei kit già pronti altri invece vanno verso il fai da te, io personalmente sono più per il fai da te, comunque bici che vanno a 100Km/h sono una pazzia :astonished:, credo che siano molto pericolose.

Ho scoperto che ci sono delle batterie al piombo molto performanti si chiamano FIAMM FGH50, hanno un alta capacità di scarica e credo siano l'ideale per le bici elettriche.
Fra un pò ordino i componenti per la centralina, poi il prossimo passo sarà trovare un modo per collegare la corona alla ruota posteriore mediante una ruota libera in modo da non trascinarmi il motore quando pedalo.

Con quello che costano, userei delle Li-Po se fossi in te....
Pesano un decimo ed hanno una botta di spunto in più, cerca le 3S su Hobbyking ne hanno da 5 Ah di molto economiche ...

... e pijano foco!
Non sono sicure, vanno bene solo per il modellismo, dove al massimo piglia foco un aeroplanino! Meglio non usarle per autotrazione! Per questo esistono le più stabili (e costose) LiFePo4 e LiFeYPO4.

E nei cellulari cos hai ? Li-Po o Li-Ion :slight_smile:
e poi prendono fuoco se usate in maniera scorretta e ne ho maltrattata qualcuna senza mai combinare nulla :stuck_out_tongue_closed_eyes:
Per di più su alcune bici commerciali usano proprio le Li-Po......

Oltre ad essere un appassionato di elettronica sono anche un aereomodellista quindi le lipo le conosco molto bene, per la mia esperienza personale vi posso assicurare che le lipo sono ottime batterie in termini di prestazioni ma se non sono di ottima qualità non durano molto, oltre ad essere un pò pericolose se non si trattano con cura, bisogna stare estremamente attenti alla fase di carica e scarica, non bisogna mai farle scendere sotto una certa tensione e poi i pacchi vanno bilanciati per bene.
Pensa che nonostante tutta l'attenzione alcune batterie che ho si sono gonfiate.
Insomma come prestazioni non c'è di meglio ma visto che richiedono troppa attenzione preferirei evitare, tra l'altro non credo che due batterie al piombo da 12V 12Ah abbiano lo stesso prezzo di batterie lipo con la stessa capacità.

Per le life è un altro discorso, sicuramente sarebbero la scelta migliore ma costano un botto si parla di centinaia di euro per un pacco 24V da una decina di ampere.

Credo che per il momento usero le piombo gel ad alte prestazioni e dovrei cavarmela con 60-70 euro per due batterie 12V 12Ah, poi chi lo sa, magari le life scendono di prezzo...

Di mosfet c'è ne sono di vari tipi, es ci sono mosfet che vanno in piena conduzione con 7Volts e hanno una ridotta capacità di gs. Il parallelo di mosfet può tornare utile nel caso si sia trovato un mosfet con cgs bassa che non ha sufficiente corrente e l'rdson è alto, difatti parallelando dimezzi rdson e raddoppi la corrente, però raddoppia anche la capacità vista dal driver.

Se le frequenze di commutazione sono nell'intorno dei 1kHZ il 328 è in grado di pilotare un IRFZ44 o 48 portandolo in piena conduzione, per frequenze più alte c'è da verificare, comunque io credo che un solo mosfet irfz44 lo puoi commutare con il 328 fino oltre i 40KHZ senza problemi.

La potenza dissipata dipende principalmente da rdson, con valori di 18mOhm è sufficente un dissipatore comune di piccole dimenzioni, anzi potrebbe anche essere sufficiente il contenitore se di metallo.

Tra quei parametri motore non compare la corrente di stallo, che potrebbe anche essere 16A o più, dovrai coumnque monitorare la corrente e spegnere il pwm nel caso per tot tempo (es 100ms) si supera la soglia di sicurezza. Come sensore potresti usare l'AC714 o uno di quella famiglia, così lavori in efficienza e semplicità, perchè con una resistenza di basso valore sei costretto ad amplificare con OP.

I diodi nel mosfet:
Ci sono dei mosfet con integrato il diodo di protezione, si risparmia spazio e denaro scegliendolo.

Seguo anche io il progetto nonostante ciò non farò mai una bici di questo tipo.

Ciao.

@MauroTec

MauroTec grazie per i preziosi e utili consigli, ho letto il tuo messaggio subito dopo aver fatto l'ordine e a dire il vero non ho controllato tutti i parametri dei mosfet che ho acquistato, in particolare ho preso due tipi di mosfet IRFZ44N e IRFB3607PBF, per i primi ho già visto delle implementazioni e non credo che ci dovrebbero essere problemi ad usarli con arduino, sopratutto dopo la tua conferma, l'altro tipo di mosfet invece regge più corrente siamo sugli 80A e a quanto vedo dal datasheet ce già un diodo tra il source e il drain inoltre il valore Rdson max e di 9mOhm, quindi direi che ci siamo.

Ho preferito prendere dei mosfet che reggono più corrente poichè vorrei realizzare la centralina di controllo del motore sovradimensionata rispetto all'uso con un motore da 250W in modo da poter montare in futuro anche un motore più potente come un 500W.

Come mosfet driver ho preso un TC4428AEPA che regge una corrente di uscita massima di 1,5A , devo ammettere che non ne so niente di mosfet driver però spulciando qua e la alla ricerca di info ho visto usare dei driver simili a quello che ho preso e credo che questo ic dovrebbe andare.

Per il sensore di corrente avevo già adocchiato l'ACS714 da robotitaly, lo vendono già pronto su breakout e supporta una corrente max di 30A.

Per quanto riguarda la corrente di stallo, sul motore non è indicata e neanche si trova sul sito cinese del produttore (ma guarda un pò! :roll_eyes:), però in questi giorni mi sono messo in contatto con il costruttore della bici elettrica EBE che mi ha gentilmente inviato lo schema elettrico del controller di velocità, per capirci quello postato in versione mini qualche post fa, lui afferma che il motore quasi in stallo, cioè quando si parte da fermi, assorbe anche 30A, quindi è necessario l'uso di un sensore che limiti la corrente erogata al motore per motivi di sicurezza.

Il progettista di EBE ha usato un timer 555 per generare il segnale pwm modulando con un potenziometro, inoltre non ha usato un mosfet driver ic ma ne ha realizzato uno con componenti discreti.

Di seguito la parte del circuito della EBE che comanda il mosfet:

Appena ricevo i componenti butto giù uno schema e faccio delle prove.

Intanto se avete altri consigli e suggerimenti postate pure :grin:

Se usi il mosfet da 80A come switch potresti anche evitare di rilevare la corrente, ma in questo caso dovrai fare una rampa di accelerazione statica, cioè il duty cycle aumenta con tempo e step prefissati, mentre se puoi sapere la corrente assorbita puoi gestire la rampa di accelerazione o partenza in modo più sensato.

Oppure ti basi sul sensore di velocità della bici e tramite questo addolcisci o meno la rampa di accelerazione. La rampa di accelerazione interviene quando la differenza tra setpoint e velocità attuale è maggiore di X (da stabilire).

In pratica dovresti realizzare un PID, cioè un controllo proporzionale con feedback di velocità.

Il sensore di corrente potrebbe essere una semplice resistenza di shunt la cui caduta viene amplificata da un operazionale quel tanto che basta per avere ottima risoluzione nell'ADC del 328.

Durante la sperimentazione usa alimentatori differenti per il motore e scheda microcontroller, questo ti evita di impazzire con i rischi da reset dovuti alla sporcizia introdotta dal PWM motore ecc.

Cosa molto importante:
per un controllo fine dovrai fare ricorso al timer a 16 bit con risoluzione impostata per 10bit, dovrai lavorare di registri credo
La frequenza di commutazione dipenda dal motore, sicuramente questo dato non lo hai allora dovrai ricavarlo dallo schema con il 555.

Io penso che dovresti stare sopra il KHZ e fino a 10KHZ sentirai il sibilo, oltre 15 in su ci vogliono orecchie da bambino.

Il problema di frequenze così alte sui 18-20KHZ ricade sulle spazzole del motore, c'è da vedere come si comporta quel motore.

Altrimenti c'è la possibilità efficiente di usare gli SCR con controllo in parzializzazione di fase identico a quello che si fa con i triac per i dimmer.

Il driver discreto a bjt e ok anche per la tua applicazione, pensa che quel circuito è presente direttamente o indirettamente all'interno dell'alimentatore switch push-pull usati per il car audio amplifier.

Ciao.

Ho trovato lo schemino di un driver per mosfet che potrebbe evitarti molto lavoro :slight_smile:

Scusate il ritardo con cui rispondo ma sono stato molto impegnato in questo periodo.

Ho ricevuto tutti i componenti ordinati da rs per il progetto, inoltre tramite il datasheet del mosfet driver e grazie anche allo schema fornito da ratto93 ho realizzato una bozza di circuito per controllare l'accelerazione mediante segnali pwm.

ecco lo schema:

Ho alcuni dubbi riguardo al mosfet driver, leggendo alcune application note di microchip dove si spiega come accoppiare il giusto driver ad un mosfet, ho scoperto che forse per un pelo riesco a controllare il mosfet più potente IRFB3607PBF con il driver TC4428A, mentre per il mosfet IRFZ44N non ci dovrebbero essere problemi.
La capacità di gate del mosfet più potente, purtroppo, risulta un pò troppo elevata e quindi non so se con il driver a mia disposizione riesco a controllarlo come si deve.

Un altro dubbio e come fare ad ottenere 12v dai 24v delle batterie per alimentare il driver, inizialmente ho pensato ad un regolatore come lm317 ma forse è più indicato uno zener come vedo dallo schema della ebe.

Infine rispondo alle osservazioni di maurotec, sicuramente realizzare una curva di accelerazione "intelligente" sarebbe il massimo in termini di prestazioni e sicurezza, però credo che questo sia un passaggio avanzato da definire solo quando tutto è pronto per fare prove su strada, quindi per ora mi accontento di pilotare il motore su un banco prova e poi successivamente affinare la tecnica.
Inoltre non capisco perchè frequenze intorno ai 20Khz del pwm possono recare problemi alle spazzole del motore, se gentilmente mi chiarisci questo punto te ne sarei grato, al momento la cosa più sensata credo sia ricavare le frequenze di controllo pwm dallo schema della ebe con il timer 555.

Infine in parallelo al motore, come di consueto, ho aggiunto un diodo 1N4007, il problema e che non so se sia abbastanza resistente per lavorare con questo motore.

Ho trovato un intervento di astrobeed proprio sull'argomento frequenza pwm per controllo motori e devo dire che non mi è sembrato molto incoraggiante :~:

Afferma che è molto difficile con strumenti amatoriali effettuare misurazioni sul motore, che porterbbero a calcolare con precisione la frequenza ideale e conclude dicendo che un buon compromesso per i motori dc, normalmente utilizzati per realizzare robot, in termini di frequenza pwm è di 10Khz.

ulver85:
Ho trovato un intervento di astrobeed proprio sull'argomento frequenza pwm per controllo motori e devo dire che non mi è sembrato molto incoraggiante

Infatti il discorso frequenza pwm è molto importante e troppo spesso viene sottovalutato.

Afferma che è molto difficile con strumenti amatoriali effettuare misurazioni sul motore, che porterbbero a calcolare con precisione la frequenza ideale e conclude dicendo che un buon compromesso per i motori dc, normalmente utilizzati per realizzare robot, in termini di frequenza pwm è di 10Khz.

Quando parlo di motori normalmente utilizzati per un robot amatoriale mi riferisco a oggetti di piccola potenza che al massimo richiedono un paio di Ampere a 12V, il tuo caso è decisamente diverso.

Quando parlo di motori normalmente utilizzati per un robot amatoriale mi riferisco a oggetti di piccola potenza che al massimo richiedono un paio di Ampere a 12V, il tuo caso è decisamente diverso.

Lo immaginavo, tu cosa consigli, dici che è il caso di stare intorno ai 10-15Khz ?

ulver85:
Lo immaginavo, tu cosa consigli, dici che è il caso di stare intorno ai 10-15Khz ?

Impossibile darti un valore preciso senza conoscere esattamente tutti i parametri elettrici del motore, cosa spesso non si trova nemmeno sul data sheet, infatti si fa prima a trovarli con misure dirette, che strumentazione hai a disposizione ?