Форум программистов, компьютерный форум, киберфорум
Блоки питания и аккумуляторы
Войти
Регистрация
Восстановить пароль
 
Рейтинг 4.57/58: Рейтинг темы: голосов - 58, средняя оценка - 4.57
0 / 0 / 0
Регистрация: 19.11.2012
Сообщений: 30
1

Измерение тока двигателя

03.04.2013, 03:36. Просмотров 10564. Ответов 16
Метки нет (Все метки)

Есть двигатель постоянного тока (6В, 3А макс). Включен через Н мост. Верхние транзисторы Р типа, нижние N типа. Мост управляется микроконтроллером с частотой шима 20кгц. Верхний Р транзистор нужного плеча открывается перманентно, нижний транзистор противоположного плеча соответственно дергается шимом.

Кроме того, реализовано измерение ЭДС самоиндукции двигателя для определения его скорости, путем закрытия всех ключей на короткое время, ожидания завершения переходного процесса и измерения напряжения на двигателе.

Система отлажена и работает, но появилось острое желание еще и измерять ток через двигатель. В связи с чем было вспомнено ТОЭ, а именно то, что ток двигателя равен (U-E)/R. Е мы знаем, R константа, осталось определить U. Сначала подумал что задача тривиальная, ведь мы знаем какой у нас шим. Но закрались сомнения и эксперимент их подтвердил. При линейном изменении шима скорость двигателя меняется нелинейно.
Вот экспериментально полученный график:

http://tmp.avr.net.ru/pwm2.png
Синий - шим от 0% до 100%, зеленый - скорость двигателя. Измерения проводились на холостом ходу.

На всякий случай была проверена зависимость скорости от напряжения при питании постоянным напряжением, зависимость, как и ожидалось оказалась практически линейной.

То есть можно сформулировать простой вывод - запитать двигатель от 3В постоянного тока или от 6В с 50% шимом - вещи совершенно разные.

Вопрос - что можно сделать, чтобы без дополнительных элементов(или с минимум их, без шунтов) можно было бы определять ток? Реально ли это?
Я понимаю что можно поставить шунт, что можно в качестве шунта использовать нижний транзистор, но это не самый лучший вариант для меня, может быть есть лучше, что-то простое о чем я не догадываюсь? Например как-то умнее управлять ключами?
0
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
03.04.2013, 03:36
Ответы с готовыми решениями:

Измерение переменного тока шунтом
Доброго времени суток! Необходимо измерять переменный ток с помощью шунта и микроконтроллера....

Измерение тока высокой частоты
Здравствуйте. Возникла проблема при запиливании ультразвукового генератора. На пьезик подается...

Измерение тока/напряжения в ATX-БП PC
Хочу сделать некую приблуду для комповского АТХ-БП, суть в измерении тока и напряжения по основным...

Измерение тока электронным счетчиком
На Радиокоте мне ничего не ответили, спрошу тут. Есть счетчик на вводном щитке коттеджа. При...

16
2 / 2 / 0
Регистрация: 25.05.2010
Сообщений: 3,610
03.04.2013, 10:55 2
Цитата Сообщение от otix_avr
что можно сделать, чтобы без дополнительных элементов(или с минимум их, без шунтов) можно было бы определять ток?
С какой точностью? Вбей полученный график в память и вычисляй по скорости - эквивалентное напряжение DC, а по нему - эквивалентный ток DC. Или что?
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 19.11.2012
Сообщений: 30
03.04.2013, 13:29 3
Цитата Сообщение от drvtos
Цитата Сообщение от otix_avr
что можно сделать, чтобы без дополнительных элементов(или с минимум их, без шунтов) можно было бы определять ток?
С какой точностью? Вбей полученный график в память и вычисляй по скорости - эквивалентное напряжение DC, а по нему - эквивалентный ток DC. Или что?
Очень большая точность не нужна, однако ваш метод не подойдет. В правой части график почти горизонтален и при реальной работе еще больше зашумлен чем на снимке. Что-то вычислить из этого нереально. Тем более это все на ХХ, а под разной нагрузкой график будет меняться.
0
MCSD: APP BUILDER
8787 / 1065 / 104
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 12,604
03.04.2013, 14:06 4
датчик холла
или трансформатор тока, раз шим есть, тут правда проблема будет если импульсы будут сильно широкими - может насыщаться. вообще, конечно, шунты чаще используют
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 26.01.2013
Сообщений: 208
03.04.2013, 14:42 5
я брал вот такую штуку на датчике Холла
такие есть до 20 ампер
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 1,818
03.04.2013, 16:50 6
удобный модуль! насколько точный/быстрый? я правильно понял, слева на клемму идет ток, справа подключаешь питание и считываешь показания ? и клемма продолжает работать даже если не снимать показания?
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 07.02.2106
Сообщений: 1,818
03.04.2013, 16:53 7
это только для постоянного тока?
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 16.03.2012
Сообщений: 461
03.04.2013, 17:16 8
Цитата Сообщение от Dimox
я брал вот такую штуку на датчике Холла
такие есть до 20 ампер
...хорошая штука, но ставить её рядом с мотором никак нельзя. Очень уж чуствует внешнее нигнитное поле. И даже если её поставить подальше от мотора, то нужно предусмотреть програмную коррекцию нуля на тот случай если в какой то момент времени рядом появиться нигнитное поле. Ну или помещать её в железный саркофаг ;)
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 19.11.2012
Сообщений: 30
03.04.2013, 17:22 9
Нет, датчик холла увы не вариант. Я их пробовал - очень сильное влияние нигнитного поля, а в моем случае от него не уйти, рядом и двигатель и нигнит. Да и смысла мало, можно и шунт тогда уж поставить.

Меня в первую очередь интересуют аналитические методы определения тока. Насколько я понимаю, такая нелинейность как на графике получается за счет того, что двигатель работает в прерывистом режиме, при малых нагрузках ток успевает каждый период уменьшится до нуля. Может можно как-то по-другому управлять ключами или скажем еще дополнительно измерять какие-то параметры, в рамках существующей схемы?
0
MCSD: APP BUILDER
8787 / 1065 / 104
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 12,604
03.04.2013, 17:27 10
вряд ли что ещё. То что вы сами предложили - замер на открытом ключе - самое реальное. В драйверах импульсных преобразователей часто так делают
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 26.01.2013
Сообщений: 208
03.04.2013, 17:53 11
Цитата Сообщение от koriprokrommyst
удобный модуль! насколько точный/быстрый? я правильно понял, слева на клемму идет ток, справа подключаешь питание и считываешь показания ? и клемма продолжает работать даже если не снимать показания?
да, все именно так. насколько быстрый проверить не могу - они еще не приехали
Цитата Сообщение от koriprokrommyst
это только для постоянного тока?
the module can measure the positive omd negative 5 amps, corresponding to the analog output 185mV / A
т.е. переменный можно мерять
Цитата Сообщение от otix_avr
Нет, датчик холла увы не вариант. Я их пробовал - очень сильное влияние нигнитного поля, а в моем случае от него не уйти, рядом и двигатель и нигнит. Да и смысла мало, можно и шунт тогда уж поставить.
а какие пробовали? они весьма сильно разнятся по чувствительности.
я баловался с аналоговым SS495A1 - неодимовый нигнит 5х5х5мм начинает видеть с ~3см
а дискретный A3144 видит меньше чем с 1 см.
думаю, что в плате, которая меряет 5 ампер, проходящих непосредственно через чип, должно вообще что-то дубовое стоять.
да и по логике... если в движке макс. 3А, а нигнитное поле затухает пропорционально квадрату расстояния, то можно отодвинуть подальше, да еще и в нигнитный экран какой нить завернуть, алюминий вроде глушит хорошо, можно пищевую фольгу попробовать...
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 16.03.2012
Сообщений: 461
03.04.2013, 19:20 12
...да хорошо эти ACS712ые чувствуют внешнее нигнитное поле, можно использовать как грубый компас - на нигнитное поле земли хоть и очень слабо но реагируют :) Производмтель советует в некоторых случаях ставить экран:
http://www.allegromicro.som/~/... r-ICs.ashx
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 19.11.2012
Сообщений: 30
03.04.2013, 21:02 13
ACS712 Пробовал. На какой ток - не помню, то ли 5 то ли 20. Это были бы волшебные микросхемы если бы не чувствительность к внешнему полю... Мобильный телефон(динамик) уже за несколько сантиметров прилично изменяет выходные показания.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 11.06.2010
Сообщений: 351
03.04.2013, 21:46 14
Частота маленькая, или схема управления ключами какая-то плохая. Так быть не должно.

Перечитал пост, частота не похожа на маленькую, можно попробовать комплементарную схему. Одно плечо вверх/вниз постоянно, другое вверх/вниз (push-pull) по формам ШИМ.

И ещё, не надо расчитывать на, то что R константа, все таки ~4% на каждые 10 градусов для меди.

Да и похоже получается тупик,
- для замера ЭДС нужно высокоимпедансное состояние на выходах Н-моста
- для применимости простой формулы расчета скорости нужно обеспечить низкоимпеданое состояние выходов Н-моста

делаем замер ЭДС ломаем линейность, делаем линейность ломаем замер ЭДС.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 19.11.2012
Сообщений: 30
03.04.2013, 22:20 15
Цитата Сообщение от omooro
Частота маленькая, или схема управления ключами какая-то плохая. Так быть не должно.

Перечитал пост, частота не похожа на маленькую, можно попробовать комплементарную схему. Одно плечо вверх/вниз постоянно, другое вверх/вниз (push-pull) по формам ШИМ.

И ещё, не надо расчитывать на, то что R константа, все таки ~4% на каждые 10 градусов для меди.

Да и похоже получается тупик,
- для замера ЭДС нужно высокоимпедансное состояние на выходах Н-моста
- для применимости простой формулы расчета скорости нужно обеспечить низкоимпеданое состояние выходов Н-моста

делаем замер ЭДС ломаем линейность, делаем линейность ломаем замер ЭДС.
Частота 20 КГц, поднимать нецелесообразно. Ключи дайверами управляются, вроде все хорошо с ними, даже почти не греется ничего при малых размерах.

Погрешность в 10-20% допустима вполне.

"для применимости простой формулы расчета скорости нужно обеспечить низкоимпеданое состояние выходов Н-моста"
если честно не очень понял, что имелось ввиду. может быть не скорость а ток?
Расчет идет на высокую инерционность двигателя с редуктором. ЭДС быстро меняться никак не может, момент тоже, так что за короткое время можно отдельно измерять ток и ЭДС.

В любом случае спасибо за ответ. Если ничего не придумается, поставлю шунт 0.01 ом 1206 и операционник, наверное самый простой и надежный вариант.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 11.06.2010
Сообщений: 351
03.04.2013, 22:39 16
Формула dI/dt = L (U-IR-E) подразумевает, что в цепи всегда есть источник напряжения с нулевым сопротивлением. В случае шима, есть два варианта, двигатель подключен к источнику (U=6в) и двигатель закорочен (U=0в). У вас второго состояния нет, вместо него обрыв.
0
0 / 0 / 0
Регистрация: 11.06.2010
Сообщений: 351
03.04.2013, 22:42 17
Цитата Сообщение от otix_avr
"для применимости простой формулы расчета скорости нужно обеспечить низкоимпеданое состояние выходов Н-моста"
если честно не очень понял, что имелось ввиду. может быть не скорость а ток?
Да, извиняюсь, ток.
0
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
03.04.2013, 22:42

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные и любые другие студенческие работы здесь.

Измерение тока на высокой стороне нагрузки
Помогите найти/выбрать компонент/компоненты. Задача: Необходимо измерять ток (для дальнейшего...

Ограничение тока работы двигателя в H мосте
В минилабе есть такой узел - прижим другого узла двигателем через редуктор и фрикцион. Фрикцион...

регулировка оборотов синхронного двигателя переменного тока
Купил себе фильтр для аквариум в нем стоит помпа для перекачки воды, шумная зараза. Хочу купить или...

Измерение RMS тока при ФИМ-управлении силовой нагрузкой
Здравствуйте! Имеется силовая нагрузка которая коммутируется через симистор, управление мощностью...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
17
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin® Version 3.8.9
Copyright ©2000 - 2020, vBulletin Solutions, Inc.