motore: variare tensione e durata

[matrix_77]

Scusate il titolo ma non sapevo come esprimermi meglio.
Ho un motore, alimentabile tramite lipo sia a 7,4v che 11,1.
Naturalmente a seconda della lipo utilizzata ho una velocità di rotazione maggiore e minore.

Vorrei regolare il tempo di rotazione e la velocità.
Per il tempo ho provato utilizzando il mio bel arduino mega in combinazione con un bel mosfet e fin qui nessun problema.

Quello che non so come fare è regolare, in maniera variabile, la tensione di ingresso.Cosa mi serve come HW?
In più, l'eventuale HW andrà prima o dopo la parte di circuito con il mosfet?

Sperando di essere stato sufficientemente chiaro, vi ringrazio anticipatamente.

[brunello22]

ma visto che lo gestisci attraverso un Mosfet, un pilotaggio in PWM con analogWrite

[matrix_77]

non avevo studiato la questione PWM, forse all'inizio dei miei test con i mosfet, ma poi avendoli utilizzati come interruttori ON/OFF ho sempre utilizzato un pin digitale LOW/HIGH con resistenza e transistor per attivare il mosfet.

Sono quindi nuovo nella configurazione PWM e mi farebbe piacere ricevere una mano visto che in rete trovo una serie di schemi anche a volte discordanti.

Per variare la tensione in uscita dal mosfet dagli 11,1 (in verità 12,6 quando la lipo è totalmente carica) a circa 7,4 (8,4) mi basta:
-uscita PWM di arduino
-mosfet (di solito utilizzo degli IRF540, secondo voi meglio gli IRL?)
-diodo di protezione
-resistenza per l'uscita PWM
-resistenza tra gate e source

dimentico qualcosa?avete consigli?grazie

[brunello22]

in PWM non cambi la tensione di uscita, ma vari il Duty Cycle Duty cycle - Wikipedia
e nel caso di un motore questo fa' si che si possa variare il numero dei giri

Meglio un IRL540, la versione IRF non si pilota direttamente con un micro
Il diodo di protezione, l' IRL540 lo ha gia' al suo interno

[matrix_77]

ciao brunello,
ho un po' googlato in giro per studiare la cosa.
1)Mi sembra di capire che un mosfet TTL mi permetterebbe di usare i 5 volt di arduino con un uscita PWM evitando di interporre tra arduino e mosfet un eventuale transistor...è giusto?

2)Ho studiato i datasheet di alcuni mosfet tipo gli irl540 e simili ma siamo lontani dai valori necessari...
mi servirebbe un mosfet che con una tensione di 12 volt regga almeno 200A senza scaldarsi troppo e possibilmente in un formato che consenta di essere saldato a "manina".
Ho trovato un motore di ricerca per mosfet dove mettendo i parametri mi da una serie di codici ma devo capire quali sono i più facili da trovare e a buon prezzo.

Hai suggerimenti?
Grazie anticipatamente

[Martinix]

200A? devi comandare una centrale nucleare? con 200A anche se fai tutto a regola d'arte scalderà. quindi credo che tu stia un pò esagernado

[astrobeed]

matrix_77:
ma siamo lontani dai valori necessari...
mi servirebbe un mosfet che con una tensione di 12 volt regga almeno 200A senza scaldarsi troppo e possibilmente in un formato che consenta di essere saldato a "manina".

200A sono tantissimi, anche ipotizzando una Rdson di solo 1 mohm, e sono veramente pochi, con 200A il mos deve dissipare 2002000.001 = 40 Watt, altro che scaldare poco, sono delle stufe e ti serve un dissipatore enorme con tanto di ventilazione forzata.

[Martinix]

per non aprlare della potenza di commutazione, che a sto punto veramente puoi scaldare l'acqua per la pasta!
In altre parole entri in un "mondo" che devi ottimizzare tutto, a partire dal comando di gate che deve essere ipper efficiente per cercare di aumentare il rendimento!!!

200A son uno sproposito da gestire

[astrobeed]

Martinix:
200A son uno sproposito da gestire

Vogliamo parlare pure dei cavi, dei connettori e della qualità delle saldature ? Con quei livelli di corrente è un attimo vaporizzare tutto

[Martinix]

astrobeed:

Martinix:
200A son uno sproposito da gestire

Vogliamo parlare pure dei cavi, dei connettori e della qualità delle saldature ? Con quei livelli di corrente è un attimo vaporizzare tutto

gia 20A (venti) son molto ostici!!

[brunello22]

all'inizio dicevi questo

Ho un motore, alimentabile tramite lipo sia a 7,4v che 11,1.

[matrix_77]

il motore è quello di un asg per softair...
il mosfet viene utilizzato per "tagliare" la corrente sui contatti del grilletto.
Molto spesso si utilizzano 2 mosfet uno N e uno P, il primo avvia il motore il secondo fa da freno motore fermando la rotazione dello stesso in modo che la molla del pistone non sia in compressione.

Questi motori possono essere alimentati con diversi tipi di batterie dalla 7,4 alle 11,1 LIPO (che in realtà a piena carica come mi insegnate eroga una tensione di 12,6 ecco perchè le mie frasi diverse sulla tensione).

Di solito vengono usati come mosfet n degli IRF1404 o simili, che reggono appunto 160-200 A ID e che hanno una potenza di dissipazione di circa 200w (sto semplicemente leggendo i datasheet!!!).

Il primo problema, senza mettere mano all MCU, è che questi benedetti motori hanno un assorbimento iniziale incredibile dato dal lavoro di compressione che devono svolgere sulla molla. Le lipo utilizzate in tali situazioni infatti sono solitamente delle 30C in modo da poter erogare almeno nei primi millisecondi di utilizzo un'adeguata potenza che si aggira tra i 20-40A.

Io scrivevo 200A perchè in giro consigliano di prenderli così in modo da non raggiungere le situazioni limite (immagino che il raggionamento sia...lo prendo in grado di resistere a potenze tali, per cui sfruttato ad un 30% della sua capacità scalderà di meno).
Non è infrequente infatti che un utilizzo errato porti molti a bruciare i mosfet ed abbandonare il progetto.

Ora, fatta questa premessa, io vorrei coniugare (senza inventare nulla di nuovo) arduino a tale situazione, di fatto creando (l'ennesima) una FCU (fire control Unit).

Volendo utilizzare direttamente un uscita PWM mi ero orientato verso un mosfet di tipo IRL tipo l'IRL1404...

al momento penso che prenderò quello per fare i primi test HW...

Ecco, forse ora la situazione è più chiara e potrete aiutarmi in questa ennesima sfida.

[astrobeed]

matrix_77:
il motore è quello di un asg per softair...

Sono motori da massimo 40 W rated, ovvero non prendono più di 5A quando sono regime e la corrente di spunto va limitata a non più 25-30A altrimenti fondi il motore, siamo molto lontani dai 200 A che citavi.
Scordati di realizzare un controllo velocità, anche se solo monodirezionale, collegando un mospower direttamente ad Arduino, in mezzo serve un apposito driver per mos.

[matrix_77]

ciao astrobeed,
googlando ho visto gli schemi di fcu ben "carrozzate" con (penso siano driver mosfet) l6387ed...
io volevo provare qualkosa di più semplice e home made e per questo chiedevo aiuto qui.

Sopra nella prima risposta, brunello suggeriva l'utilizzo del PWM su un mosfet.
Mi puoi spiegare perchè ritieni non possibile, e soprattutto perchè raccomandi l'uso del driver?

Grazie anticipatamente, mi rendo conto che l'ignoranza di noi richiedenti a volte può far innervosire, ma a volte ragionando tra me e me mi dico che se non fossimo ignoranti (nel senso di ignorare l'esistenza di certo HW o l'uso di certo SW) non avremmo approciato Arduino ma utilizzato direttamente altri IC.

[matrix_77]

ho visto che la maxim offre dei sample dei max17600...potrebbero andare per fare dei test e impararne l'utilizzo?

Edit: sono in smd...

[menniti]

Forse per il fatto che se usi un MOSFET TTL non puoi pilotare una tensione di 12V e se usi un MOSFET che opera a 12V non lo puoi pilotare direttamente con un pin di Arduino, ma aspetta conferme....

[Martinix]

se usi un mosfet non a livello logico, DEvi dargli uan tensione in gate di almeno 12...15V per aprire bene il canale altrimenti rimana poco aperto e la sua resistenza ovviamente sale molto.
Il drive mosfet però oltre a sparare uan tensione di 15vcc "pompa" anche molta corente in gate, cosa essenziale per far si che la commutazione avvenga molto rapidamente, altrimenti prima di caricare il condensatore di gate ci impiagi secoli rallentando tutto. Questo vale anche se operi su un mosfet TTL perche il condensatore va comunque riemipito velocemente e arduino NON ha sufficiente corrente (possono volreci anche ampere!!)

[Etemenanki]

Il tutto dipende dalla frequenza di PWM ... dato che il gate e', in pratica, un condensatore, piu sali con la frequenza di commutazione, piu corrente ci vuole per fare in modo che il mosfet commuti in tempiragionevoli (e' tutto qui l'inghippo) ...

Facciamo un'esempio al volo (non calcolato, solo come esempio) ... se ad esempio potresti, in teoria, pilotare 100A con la corrente di uscita di un pin di Arduino di 1mA, in modalita' ON/OFF, ed a basse frequenze (in modo, per intenderci, che se anche il mosfet ci impiegasse ad esempio un millisecondo per passare da OFF a ON o viceversa, non te ne potrebbe fregare di meno), e' pero' ovvio che se lo stesso mosfet lo devi pilotare, diciamo, a 100KHz in PWM, non puoi permetterti di usare un circuito che impiega 1mS per accendere o spegnere il componente, devi fare in modo che il tempo di commutazione sia molto piu breve della frequenza utilizzata ... in questo caso, dovresti, sempre come esempio, fare in modo che la commutazione avvenga in un microsecondo, anziche' in un millisecondo ... pero' e' ovvio che per cambiare lo stato di carica del condensatore formato dal gate in un millesimo del tempo precedente, ti servirebbe anche un picco di corrente mille volte piu' intenso del precedente, quindi 1A anziche' 1mA ... e cosi via ...

Inoltre, se parliamo di carichi in corrente elevati, anche un millisecondo di transizione potrebbe aumentare la dissipazione di potenza da parte del mosfet ... e' vero che in stato di ON i mosfet, specie quelli di potenza, possono avere pochi milliohm di resistenza interna, ma in stato di transizione si comportano come resistenze variabili, e piu e' alto il tempo in cui la loro resistenza rimane piu alta del minimo, piu dissipano potenza (V=R*I e' valido anche per loro ;)) ... per questo motivo quando si devono commutare carichi elevati o a frequenze elevate, e' sempre meglio usare dei driver appositi per i mosfet ... servono per poter effettuare la commutazione nel minor tempo possibile, dando allo stesso tempo al gate tutta la corrente necessaria per il breve periodo di commutazione ...

[matrix_77]

grazie etemenanki,
la tua risposta, insieme ad alcuni doc che sto studiando sui mosfet (su come funzionano i diversi parametri), mi ha aiutato molto a capire dove avrei sbagliato utilizzando semplicemente un pin in PWM e un mosfet TTL.

Anche se devo dire, che sbagliando, immaginavo un mosfet TTL come qualcosa di più complesso, che appunto fosse in grado da solo di gestire il gate attivato appunto da una bassa corrente e tensione come può essere l'impulso proveniente da nostri pin.
Credevo insomma, che il lavoro delegato a questo punto dal Driver mosfet, lo facesse proprio lui...

Ora mi chiedo:
1)il driver mosfet naturalmente è in grado di gestire il segnale PWM e fare quello che era mia intenzione, giusto?
2)se volessi invece utilizzare un transistor bjt, questo può lavorare con il segnale PWM o tornerei al vecchio modo ON/OFF?
3)se uso il driver posso fare a meno di mosfet TTL, giusto?
4)mi sapreste consigliare un driver mosfet non in formato SMD che possa lavorare con uno o due IRF1404?

Grazie ancora...

[Etemenanki]

Be', fondamentalmente un mosfet TTL (o meglio "logic level" ;)) e' in grado di commutare carichi pilotato solo dal pin (logic level mosfet significa solo che il componente e' in grado di lavorare correttamente anche solo con le basse tensioni dei circuiti logici, anziche' richiedere 10 o piu volt di gate) ... ma non a frequenze elevate, per quello, sia i mosfet logici che quelli standard andrebbero usati con un driver, o con un circuito di pilotaggio, che poi e' lo stesso che un driver, solo fatto con transistor e componenti discreti ...

Si, il driver mosfet e' in grado di gestire il segnale PWM, servono proprio a quello.

Si, un transistor BJT puo tranquillamente funzionare in PWM come un mosfet, e' un'altro il motivo per cui si usano i mosfet nei circuiti di potenza ... detto in breve, a parte la velocita' di commutazione (i mosfet sono piu veloci), un mosfet e' come una resistenza variabile, che in stato di ON ha una resistenza bassissima, ma che non dipende molto dalla corrente, mentre un BJT ha sempre una caduta di tensione di 0.6V circa, quindi alla fine la sua resistenza interna equivalente dipende in buona parte dalla corrente (sto spiegando alla buona, non sparate, puristi :D) ... questi parametri non dipendono piu di tanto dalla corrente usata, ma sono intrinseci dei componenti ... ora, mettiamo che tu usi un mosfet ed un bjt per pilotarci due carichi elevati, ad esempio 20A a 12V ... con un mosfet con RdsON di 10 milliohm, avresti una caduta di tensione sul mosfet di 200.01=0.2V, ed una dissipazione di potenza del mosfet di 200.2=4W ... con un bjt, che ha una caduta di tensione fissa di 0.6V, a 20A la dissipazione di potenza sarebbe 20*0.6=12W ... molto meglio il mosfet, in questi casi

Si, se usi il driver puoi fare a meno del mosfet TTL, ma solo se la tensione che devi commutare e' di almeno 10V o piu ... se ci devi commutare 5V, ti serve comunque un mosfet logic level.

Come packages PDIP, ce ne sono parecchi, devi scegliere quello con le caratteristiche che vuoi ... ad esempio, quasi tutta la serie IRS ha sia SMD che PDIP (quelli segnati con "8 lead") http://www.irf.com/product/Gate-Driver-ICs-and-Controllers-General-Purpose-Gate-Driver-ICs/_/N~1njcii#tab-tab1 ... oppure il FAN7382N della Fairchild ... anche molti di quelli della Microchip (dove c'e' segnato il package PDIP nell'ultima colonna) http://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=9010&mid=11&lang=en&pageId=79 ... anche la OnSemi ne ha parecchi in PDIP MOSFET Drivers - IGBT Drivers ... e cosi via ...

EDIT: nota che molti produttori danno gli stessi componenti in diversi packages, non e' detto che se lo trovi descritto in SOIC o SMD, non ci sia anche lo stesso componente in PDIP ... per questo e' sempre meglio consultare direttamente il sito del produttore ...