@wyfymkir

Добрый день,
предупреждаю сразу, я - неопытный новичок, раньше паял в радиокружке в детстве очень давно.

Имею беговую дорожку, электрическую, с мотором. Около года назад она вышла из строя - показывала ошибку платы управления (в мануале по коду ошибки говорилось, что нужно заменить плату), писал производителю (немцы), они сказали, что модель снята с производства и они ничем помочь не могут. Полез смотреть сам. Оказалось, что на одном транзисторе 9013 и на паре сопротивлений просто сгнили ножки.
Вероятно это было связано с тем, что между платой управления и роликом полотна дорожки не было какой-нибудь перегородки и, когда долго ходишь или бегаешь все полотно покрывается потом и, возможно, капли пота попали на детали платы. А пот соленый и все такое. В общем заменил эти детали и все заработало.
Спустя около года дорожка опять перестала работать, ошибка та-же, но я проверил все детали визуально, все было нормально из чего сделал вывод, что вышел из строя контролер (какой-то PIC). Решил делать плату сам.

В дорожке стоит мотор постоянного тока на 1.5kW, в родной схеме питался выпрямленным и сглаженным током через мосфет FS20SM. Так же решил делать и я (чтобы использовать имеющиеся детали). В качестве мозга взял Arduino Momo. Сделал вот такую схемку:

http://2.firepic.org/2/images/2015-11/08/4tlkbkzdl4p6.png

Вентилятора в родной схеме не было, трансформатор 220/16/10V, 16V питает контроллер (через стабилизатор), 10V в родной схеме питали индикаторную панель, а я повесил вентилятор от компьютерного блока питания.

Сделал плату, все спаял (первый раз использовал ЛУТ и травил в перекиси, очень понравилось):

http://2.firepic.org/2/images/2015-11/08/4q1czdsy7i02.jpg

http://2.firepic.org/2/images/2015-11/08/uvsrb1ed5dhs.jpg

Вход энкодера на схеме не показан, пока я его не впаивал. Управление через ПИД с обратной связью от энкодера делал в эмуляторе Proteus, а в железе думал перейти к нему когда будет ясно, что силовая часть работает.

Написал простой скетч где читал значение с A0 (где висит потенциометр как делитель напряжения) и писал отмасштабированное к 255 значение на ШИМ выход. Чтобы не пищало поднял частоту ШИМ изменением регистра TCCR0B. Пока игрался с лампочкой накаливания все было нормально, подключил мотор тоже все было в порядке, потом установил все в дорожку - хотел посмотреть как будет греться.
По началу все было нормально, ничего не грелось. Встал на полотно дорожки - мотор погнал на полную - силовой транзистор сгорел (пробит насквось).

Ну будем считать это была первая версия платы управления. Но я не понял почему сгорел транзистор и почему он сгорел так (разве не должен быть в нем обрыв?), и думаю что делать дальше:
1. Почему сгорел транзистор? что я не предусмотрел?
2. Какой распространенный транзистор взять на замену?

В общем прошу советов.

0

@инкер

Еще рано рисковать. Шнур с делителем есть? Желательно увидеть картинку на транзисторе сток-исток. там сразу будет видно падение напряжения в открытом состоянии и мощность потерь можно прикинуть. Она должна быть немалая даже в статике ( при 5 А тока около 7 Вт, если даташит не врет насчет сопротивления перехода 0,3 Ома).
Зачем такая высокая частота коммутации выбрана, двигатель же не из феррита сделан, зачем напрашиваться на повышенные потери в моторе и транзисторе.

0

@omtomtubo

Зачем? вроде же наоборот говорили подавать на затвор напряжения повыше.

Когда это говорили, у вас было 5 вольт.
Какое допустимое напряжение на затворе у вашего полевика? И на радиатор надо поставить его.

0

@yiv91

"Зазубринки" на сигнале затвора косвенно говорят о том, что потенциал стока принимает крайние значения. Это происходит на уровне 3.5-4 вольт, значит, предельно допустимым минимумом можно считать примерно 7-8 вольт. Насколько выше этого значения - уже неважно, ключ будет в насыщении при любом токе.

Таким образом, драйвер работает близко к тому, как он должен работать, и можно нагружать ключ. Если он всё же сгорит, то у тебя КЗ в роторе или не установлен снаббер.

0

@omtomtubo

Когда это говорили, у вас было 5 вольт.
Какое допустимое напряжение на затворе у вашего полевика? И на радиатор надо поставить его.

Я уже сам посмотрел, допустимое напряжение на затворе +-20В.
16 - было нормально. А вот 22 - не годится.
Может они от этого и сгорели?

0

@wyfymkir

Еще рано рисковать. Шнур с делителем есть? Желательно увидеть картинку на транзисторе сток-исток. там сразу будет видно падение напряжения в открытом состоянии и мощность потерь можно прикинуть. Она должна быть немалая даже в статике ( при 5 А тока около 7 Вт, если даташит не врет насчет сопротивления перехода 0,3 Ома).
Зачем такая высокая частота коммутации выбрана, двигатель же не из феррита сделан, зачем напрашиваться на повышенные потери в моторе и транзисторе.

Что такое шнур с делителем?
Картину в цепи сток-исток посмотрю, уже пробовал в качестве шунта кусок провода, но падения напряжения оказалось недостаточно, вечером попробую что-нибудь еще придумать.
Там есть радиатор, просто на время экспериментов с лампочкой я его не ставил. Там пластина алюминиевая и ставится на раму, думаю 10-15W должен рассеивать.
В родном транзисторе FS20SM-12 сопротивление rDS = 0.43ohm.

Сгорели они еще на старой схеме, скорее всего из-за не полного закрывания ключа.
А вернуть R2, чтобы на базах Q1,Q2 получился делитель напряжения не достаточно? или есть вероятность прохождения какой-нибудь помехи?

Что касается драйвера и снаббера.
В родной схеме было только два транзистора по комплиментарной схеме, включенные на напряжение 12V.
Снаббера в виде RC цепочки на сток-исток, как в этой статье: http://rodyohlam.ru/teory/snubber.htm в родной схеме не было,
но параллельно нагрузке стояли конденсатор и сопротивление. Место для них я предусмотрел в разводке платы, как и место для снаббера, но пока не ставил, хотелось сравнить картину с ними и без них.

http://6.firepic.org/6/images/2015-12/07/f06omhe6a4pn.png

0

@инкер

Шнур с делителем это встроенный делитель напряжения 1:10 для замера высоких напряжений, бывает один шнур с переключателем на щупе. Работать осторожно, соблюдая фазировку питания схемы - земля к земле, фаза к фазе, подключение шнура то же самое.

Транзистор в оригинальной схеме был существенно мощнее в плане рассеяния тепла на радиаторе и немного лучше по характеристикам управления, учитывая 5 вольтовый сигнал на затворе.

Защитные элементы на моторе стоять должны обязательно.

Радиатор даже при испытаниях ставить нужно.

Нужно выяснить все таки частоту коммутации в оригинальной схеме (по возможности).

0

@wyfymkir

Про делитель понял, нету его, соберу сам.
Защитные элементы - пока стоит предохранитель на 4A.
В родной схеме стоял PIC16F716, в зависимости от настройки предделителей, частота ШИМ может быть: http://www.rodyoradar.net/data... y.pdf.html

http://6.firepic.org/6/images/2015-12/07/5ol4tv4v7j81.png
При частоте работы 20MHz, насколько я могу разглядеть сейчас на фотке (плата дома), там стоял кварц на 12MHz, но это ничего все-равно не дает, т.к. как там задан предделитель я не представляю.

0

@svo_omsk

Давно сюда не заглядывал...
Досадно. Я смотрю вы не ищете легких путей. Давно бы уже купили и правильно запустили драйвер, не забыв про резистор в цепи затвора. Надо изоляцию? Пожалуйста, с помощью оптопары подавайте управляющий сигнал. Фронты на полевик обеспечит драйвер и от качества управляющего сигнала ничего не зависит. Самое страшное, будет небольшое расхождение в линейности ШИМ и скорости вращения, и то если оптопара тормозная. Надеюсь понятно о чем я. Драйвера же не просто так придумали.
Ну это просто мое мнение, можно и дискретный драйвер хорошо сделать. Тут важно то, чего вы хотите: побыстрее сделать или покопаться и поизучать (в этом кстати ничего плохого и, думаю, вы уже достаточно много узнали)). Постараюсь следить за темой. Дискретные драйвера мне тоже интересны, а у вас вроде как неплохой получается.

0

@wyfymkir

Сделал делитель напряжения вот так:

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/11/4z2pir53782t.png

Вот картина при 1kHz (развертка 200us):

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/11/rl4pmifezotq.jpg

То же самое крупнее, развертка 100us:

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/11/j4xjhm2d0g1b.jpg

Но это не особо важно. Вот картина при 10kHz (развертка 20us):

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/11/r3jq7eaj14ky.jpg

Вот эта загогулина в конце становится больше, если раскрутить двигатель, а потом сбавить обороты, вот например:

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/11/4r6jo1yhwgju.jpg

Вероятно она связана с силовыми диодами (HFA15TB60).

Загогулина в начале фронта совсем маленькая (на частоте 10kHz). Ни транзистор, ни диоды не греются (нагрузка маленькая, мотор через лампочку).

Что скажете, этой кривой достаточно, или нужно еще думать над снаббером или еще чем-то?

0

@инкер

По виду все нормально.
Можно еще вместо резистора R2 поставить стабилитрон на 3-5 вольт и на большом усилении посмотреть падение напряжения на открытом транзисторе, форма напряжения будет соответствовать току в двигателе.

Пичок по фронту выключения транзистора не опасен, но для подавления помех в эфир можно поставить небольшую RC цепочку параллельно транзистору, можно начать с 0,01 мкФ и сотен Ом, контролировать по подавлению пичка, но не больше, так как на высоких частотах она будет прилично греться.

Номиналы резисторов делителя указаны правильно? Если смотреть на осциллограф, там явно не 1:220 деление.

0

@omtomtubo

Еще щуп 1:10

0

@wyfymkir

В общем и целом "железная" часть работает.

Хочу отметить следующие моменты, выявленные в ходе экспериментов:
1. Транзистор и диоды не греются. Сейчас мотор работает через 800W обогреватель. Без радиатора не прогревается выше 44C. Диоды и того меньше.
2. ШИМ давал помехи на энкодер, добавил сопротивление в 1kOhm, чтобы притянуть коллектор фототранзистора к плюсу (в дополнение к программному сопротивлению arduino), вот схема:

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/15/4ucl7rkjw631.png
3. Пробовал ставить конденсатор 1nF 2kV параллельно нагрузке (это не снаббер, это так было в родной схеме) и сопротивление 200kOhm 1W, в результате слегка скруглился восходящий фронт на затворе. Убрал. RC-цепочку между стоком и истоком, т.е. снаббер, уже не пробовал. И так все работает.
4. Программная часть не так проста как могло показаться. Подбираю коэффициенты и ограничения, сейчас частота просчета 10Hz, возможно нужно быстрее - ПИД должен среагировать моментально, как только нога встанет на полотно.
Нужно еще сделать плавный пуск и останов, обмен данными с дисплеем, чтение данных с акселерометра (угол наклона полотна дорожки, для подсчета калорий), но это все мелочи. Самое главное - блокировки. Например если сейчас сначала включить контроллер в компьютер и дать небольшую скорость на регуляторе - ПИД быстро выкрутит управляющее воздействие на максимум, т.к. замеренная скорость равна 0.
Вот как работа ПИД выглядит сейчас:

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/15/09so8x4mdex9.png

0

@wyfymkir

Занимаюсь разработкой схемы дисплея и программы управления для него.
На дисплее есть табло для отображения пульса, в родной схеме была такая платка:

http://6.firepic.org/6/images/2015-12/23/z94q8h1ix6dl.jpg
(две LM324N, одна LM358N, все - операционные усилители).

Эта схема питается от 5V, а на ручке есть 4 контакта для рук, ну это на многих тренажерах так сделано.
Осциллографом смотрю - на выходе все время около 4 вольт, вне зависимости от того держу я руками контакты или нет,
ничего вообще не меняется.

Искал в интернете схемы пульсометров, но попадаются только на принципе фото/свето диода.

Может кто-нибудь встречал схемы и описания работы именно контактных пульсометров? подскажите.

P.S. Понимаю, что данный метод измерения пульса не особо точен, но он мне тоже нужен постольку поскольку, есть у меня и нагрудный пульсометр, да и им я не особо пользуюсь, просто если есть возможность, считаю правильным это функционал восстановить.

0

@propitt_omt

А выложите еще фотку со стороны дорожек

0

@wyfymkir

http://5.firepic.org/5/images/2015-12/23/6jsn3kctumhp.jpg

Дорожки отразил, они соответствуют виду сверху.

Вот картинка в лучшем качестве: https://yody.sk/d/LW3Cn7wbmRoLu

0

@wyfymkir

Оказалось пульсометр работает нормально, просто контакты на ручке, за которые нужно браться руками, сделаны не из металла, а из пластика с металлическим напылением, и на задних контактах, на которых, вероятно, скапливался пот, этот токопроводящий слой окислился так, что не было контакта.


http://5.firepic.org/5/images/2015-12/23/oitn5m2r98zf.jpg

0

@propitt_omt

а какой теперь сигнал на выходе датчика пульса? Он почищенный аналоговый сигнал выдает дальше, или TTL при сердечном сокращении?

я тоже пересмотрел много схем пару лет назад, но сейчас не смог найти ссылки.

0

@wyfymkir

а какой теперь сигнал на выходе датчика пульса? Он почищенный аналоговый сигнал выдает дальше, или TTL при сердечном сокращении?

Пикает при каждом сердечном сокращении, я замеряю время между ударами и слегка усредняю.

Могу на картинку нанести номиналы элементов, а то полностью срисовывать схему долго. Сделать?

0

@wyfymkir

Разработка схемы дисплея и, что важнее, программы управления на завершающем этапе.

Приблизительно так выглядит схема:

http://5.firepic.org/5/thumbs/2015-12/26/q8f74a5mt1uc.png

Несколько моментов:
1. Дисплеи с общим анодом и управляются двумя сдвиговыми регистрами 74HC164, так было в исходной схеме и компоненты возьму оттуда;
2. Есть 6 кнопок управления, включены на одну АЦП ногу Arduino от делителя напряжения, чтобы сэкономить ноги;
3. Есть программы тренировок, выбираются кнопкой SELECT, кнопка SIT включает альтернативный режим просмотра: вместо калорий отображается угол наклона полотна (две цифры и знак градуса, не перепутаешь) и, если бежим по программе - оставшееся время и дистанция;
4. Генератор на двух 2И-НЕ - это датчик пульса, в программе введено усреднение, нарисовал для теста;
5. Аналоговая схема в модели нарисована, но не моделируется, просто подключил пока мотор с энкодером на ногу Arduino;
6. От дисплея на силовой модуль и наоборот передаются сообщения, например ошибка или требуемая скорость (пока не доведено до ума);

Может кто подскажет как считать калории? очевидно они зависят от угла наклона полотна (зачем же я акселерометр ставил :), но ни нашел ни одной формулы, пока сделал так: cal = [путь] * [вес, 80] * (1+sin([угол])^0.9)?

Ну и общие замечания и предложения буду рад выслушать. Схема и исходники в приложении.


[238.37 Кб]

0

@omtomtubo

У вас транзисторы в анодах наоборот

0