DIY Brushless Regler für Modellbaumotoren (max. 20A)

[Che Guevara]

Hi,

die Kühlflächen der Fets sind jetzt so groß wie möglich, allerdings:
Ich hab die Unterseite (blau) falsch rum aufgebaut -.- --> Fets, LM317 & Treiber sind falsch rum...
Der ADC des XMega arbeitet mit biszu 2MSps, das sollte passen.

Gruß
Chris

[BMS]

Hallo,
im Schaltplan fehlt bei den Treibern der Bootstrapkondensator (zwischen Kathode der Diode und Halbbrückenausgang), im Layout habe ich das auf die Schnelle nicht erkennen können, ob der drin ist.
Warum schaltest du 6 Keramikkondensatoren am LM317 parallel? Sollen das die Abblockkondensatoren für die Treiber darstellen? Falls ja, dann gehören die direkt an die ICs.
Wie breit kannst du die Leiterbahnen machen? Für 20A sollten es schon 5-6mm sein. http://www.mikrocontroller.net/artic...iterbahnbreite
Grüße, Bernhard

[Che Guevara]

Hi,

der BootstrapC ist nur im Layout, hab den im Schaltplan vergessen. Die 6 C's am LM317 hab ich mal eingeplant, je nachdem wie dreckig die Spannung ist. Da es das erste Layout ist, wird sicherlich noch einiges neues kommen --> lieber mal etwas Puffer einplanen
Direkt an den Treibern sind auch 100nF.
Die Leiterbahnen sind alle so dick als möglich, aber ich weiß, die sollten eig. teilweise noch breiter sein. Momentan nutze ich nur 10A Motoren, da sollte es auf jeden Fall reichen und beim nächsten Layout werden dann solche "Kinderkrankheiten" ausgemerzt.

Die Platine ist übrigens gerade fertig geworden, jetzt wird kontrolliert und bestückt, dann gehts an die Tests

Gruß
Chris

[BMS]

Die Platine ist übrigens gerade fertig geworden, jetzt wird kontrolliert und bestückt, dann gehts an die Tests

Hätte nicht gedacht, dass das so schnell geht. Hut ab!

[Che Guevara]

Hi,

danke für die Blumen!
Leider hab ich bei dünneren Leiterbahnen ein paar Unterätzungen (die Ätzflüssigkeit ist schon zu verbraucht --> langer Ätzvorgang), die Funktion ist aber trotzdem noch gewährleistet.
Bin gerade dabei, die Hardware zu konfigurieren. Da ich (noch) nicht weiß, welche Größe die induzierte Spannung der unbestromten Phase haben kann, hab ich den Zero-Cross Spannungsteiler evtl. etwas zu groß dimensioniert, aber das kann ich ja noch ändern.
Außerdem ist mir aufgefallen, dass ich, dank dem Fet-Treiber, den aktiven Freilauf nicht extra implementieren muss, der ist schon Hardwaremäßig vorhanden
Nur das Thema Drehzahlregelung ist mir noch etwas unklar:
Ich kenne die akt. Drehzahl, aber nicht die max. Drehzahl --> ich kann keinen Fehler berechnen --> IMHO keine Regelung möglich?!
Mit der Regelung will auf sowas raus: http://www.youtube.com/watch?v=to7aj6kRFJw

Gruß
Chris

[Che Guevara]

Hi,

nach etwas Testerei hab ich ein Problem festgestellt:
Egal welche Signale (PWM) ich an IN anlege, es gibt immer kurze Spikes an den Ausgängen (mit angeschlossenen Motoren). Außerdem bricht die Spannung am µC öfters mal ein, das liegt aber wohl daran, dass ich das Ganze am LNT betreibe (max. 3A).
Hat jemand eine Ahnung, an was das liegen könnte?

Gruß
Chris

EDIT:
Hab jetzt mal Pin 6 (Vs) und Pin 8 (Vb) gemessen, hier das Ergebnis:
Vs: Pin 6 (Vs).BMP
Vb: Pin 8 (Vb).BMP

Sieht IMHO nicht richtig aus. Kann es sein, dass die Diode ( 1N4148 ) falsch ist?

EDIT2:
Hab jetzt rausgefunden, dass wenn die Versorgungsspannung zwischen 9 und 10V liegt, läuft alles prima (auch die Bootstrap-Spannung stimmt) ... Über 10V sind starke Spikes auf der Versorgungsspannung, die dann u.a. den µC resetten lassen.
Könnte das Verhalten evtl. an Cs mit falschem Spannungsbereich liegen? Ich hatte zuwenig 100nf gekauft und hab zuhause noch welche gefunden, von denen ich aber den Spannungsbereich nicht kenne. Wenn diese jetzt nur 6.3V aushalten würden, könnte das das Verhalten erklären?

[Che Guevara]

Hi,

also der Controller läuft jetzt schonmal, allerdings gibts noch einige Baustellen:
- Der Anlauf funktioniert nur manchmal. Momentan gebe ich einfach ein festes Drehfeld vor und hoffe, dass es eingehalten wird. Nach einiger Zeit schalte ich dann auf Interrupt um. Allerdings hab ich wohl noch nicht die "optimale" Frequenz gefunden.
- Die Schaltung funktioniert wie gesagt nur zwischen 9 & 10V , werde aber gleich mal die Kondensatoren gegen andere mit mehr Spannungsfestigkeit austauschen, evtl. (hoffentlich) liegts ja daran.
- Das Einlesen der PWM ist noch nicht fertig programmiert, ist aber lediglich das Setzen einiger Register / deuten des Wertes.
- Strom & Spannungsmessung sind auch noch nicht drin, sind aber genauso schnell gemacht.
- Richtungsumkehr per Konfiguration.
- PWM-Timer auf Hi-Res umschalten, um mehr Auflösung zu bekommen (geplant sind ca. 2000 effektive Steps). Leider ist das DB des XMega an dieser Stelle nicht sehr lesefreundlich geschrieben, auch das Internet schweigt sich weitestgehend darüber aus ...
- Einige "Kleinigkeiten" wie Blockiererkennung , Überstromdrosselung , Datenausgabe per UART (/TWI) , Temperaturmessung , ...

Technische Daten:
- Pwm Frequenz 32kHz (sauberer Lauf & schöneres Geräusch bzw. kein Geräusch als bei 16kHz)
- Auflösung: ca. 800 Steps (geplant: ca. 2000)
- Spannung: zw. 10 & 20V
- Strom: max. 20A
- InputSignal: Pwm (geplant: 1kHz)
- Output: UART (115200 Baud)
- 2 Leds zur Statusanzeige
- Strommessung --> Überstromerkennung & -drosselung
- Temperaturmessung --> Übertemperaturerkennung
- Spannungsmessung --> Unterspannungserkennung

Was mir aufgefallen ist:
- Anscheinend wird die Drehzahl auch ohne Software Regler geregelt, ich weiß aber nicht, warum das so ist. D.h. wenn ich den Motor versuche mit dem Finger abzubremsen, zieht er automatisch mehr Strom und versucht, die Drehzahl zu halten (im Rahmen der Stromversorgung).
- Die Drehzahl ändert sich in beide Richtungen (pos. & neg. Beschleunigung) sehr rasch.
- Mein TestMotor läuft fast perfekt, an einem Turnigy-Plush 10A läuft er erst garnicht an (hat einige Unwuchten / Schrammen).
- Die ganze Sache gestaltet sich leichter als gedacht.

ToDO:
Andere Motoren testen (insbesondere mit anderen kV Zahlen).
Oben erwähnte Dinge erledigen, anschließend mit Last an einem Lipo testen, Sicherheitsabstand einhalten und hoffen.

Wenn jemand Tipps / Fragen / Anregungen hat, immer her damit.

Gruß
Chris

[BMS]

Hallo,
das scheint bei dir ja alles wie am Schnürchen zu laufen
Was mir noch eingefallen ist: Die IR2184-Treiber haben eine kleine Totzeit beim Umschalten, und zwar damit highside- und lowside-MOSFET nie gleichzeitig leitfähig sind (Vermeidung von "Querströmen").
Bei hohen PWM-Frequenzen kann das ins Gewicht fallen. Das Datenblatt gibt typ. 5µs deadtime an. Bei 32kHz, also einer Periodendauer von ~31µs sind 5µs etwa ein Sechstel. Der Treiber wird also auch nur bis zu einem bestimmten Tastverhältnis folgen.
Das Tastverhältnis der PWM darf aber sowieso nicht zu lange nahe 100% sein, da der Bootstrap-Kondensator regelmäßig über den lowside-MOSFET nachgeladen werden muss.
Grüße, Bernhard

[Che Guevara]

Hi,

heute Nachmittag hat noch alles funktioniert, doch dann kam das Problem der Spannungsversorgung: Funktioniert nur zwischen 9V & 10V (ca.).
Hab mal nachgemessen und festgestellt, dass die Bootstrap Spannung Schuld ist. Diese ist nur in diesem Bereich vorhanden..
Hab schon versch. Kondensatoren ausprobiert (100nf, 220nf, 200nf), doch das alles scheint nichts zu ändern.
Gibt es da irgendwas spezielles zu beachten? Könnte es sein, dass die Diode ( 1N4148 ) Schuld ist? Oder das LNT (max. 3A)?
Der µC wird übrigens auch andauernd resetet (wenn die Bootstrap nicht funktioniert) --> evtl. kurzzeitig zuviel Strom?

Der DeadTime bin ich mir bewusst, bringt mir aber momentan nichts. Trotzdem danke für den Tipp!

Gruß
Chris

[BMS]

Eine Realisierung gibt es z.B. hier:
http://www.elektor.de/Uploads/Cache/...ized.454x0.jpg
(Elektor Wheelie)
Dort wird eine 1N4936 verwendet. Der Bootstrapkondensator ist 4,7µF parallel zu 100nF.
Grüße, Bernhard