Điều khiển động cơ DC (PWM)

huunho

Thạc sỹ
#11
Hiếm có bài nào có câu hỏi hay và câu trả lời tuyệt vời đến thế, tuy nhiên đó chỉ là lý thuyết. còn thực tế thì mình đã bổ xung và có hai từ; tuyệt vời
 
#12
Đối với động cơ có chổi DC - Brushed DC motor thì phương pháp điều khiển PWM cần quan tâm một số thông số sau:

Điện áp nguồn cấp: 5V, 12V, ... Điện áp phải đủ lớn để dòng khởi động được đủ lớn, khi đó momen khởi động đủ lớn để khởi động, kéo tải liên động. Còn khi động cơ đã quay, sẽ có sức điện động phản hồi, điện áp trên động cơ sẽ được điều khiển giảm xuống.
Công suất nguồn cấp: 5A/25W, hay 100W. - Không đủ công suất, khi khởi động có thể sụt áp nguồn và rơi vào chế độ bảo vệ. Nếu nguồn ko có tính năng này, thì điện áp sụt, công suất sụt, không đủ dòng khởi động động cơ, hoặc động cơ quay chậm. Nguồn nóng, động cơ nóng, om một thời gian có thể chết cả hai.
Mô men động cơ: 1N/m, ... Giá trị này quan hệ với dòng khởi động, dòng làm việc của động cơ. Càng lớn thì kéo tải càng nặng được. Bạn cần điều khiển momen hay điều khiển tốc độ, độ phân giải sẽ ảnh hưởng tới tần số PWM. Nếu quá thấp thì momen/tốc độ sẽ có biên độ nhấp nhô. Nếu tần số quá lớn, trong trường hợp trở kháng của động cơ lớn thì dòng khởi động sẽ không đủ.
Tốc độ động cơ: tốc độ động cơ lớn mà tần số PWM chậm hơn thì điện áp rơi trên động cơ sẽ nhấp nhô theo tần số PWM, momen, tốc độ không ổn định
Acoustic - vấn đề âm thanh, dải nghe được từ 100-20KHz thông thường. nếu điều chế PWM trong dải này, sẽ phát sinh tiếng I.i.i.i.... nghe thấy được. Sẽ không tiện nghi chút nào nếu người sử dụng tiếp xúc lâu dài.
Công suất tối đa: bạn không thể cứ bắt nó làm việc như super-man được. Điện áp đặt lên động cơ, tải làm việc phải trong giới hạn cho phép. Nếu điện áp đặt vào quá cao sẽ dẫn tới tình huống bão hòa mạch từ, dòng qua động cơ tăng đột biến, làm nóng & cháy cuộn dây. Nếu gần vùng bão hòa, động cơ làm việc nóng, hiệu suất chuyển đổi cơ năng thấp. Điện áp cao còn ảnh hưởng tới cách điện cuộn dây, cách điện giữa các tiếp điểm trượt - slip ring. Điều này không có nghĩa là tôi thích đặt điện áp vào đó bao nhiêu cũng được rồi dùng PWM để giảm điện áp trên động cơ. Ngoài vấn đề cách điện, khi chuyển mạch các tiếp điểm, điện áp cao sẽ làm phát sinh hồ quang mạnh hơn, phá hủy tiếp điểm nhanh hơn, các nhiễu bức xạ cũng lớn hơn.
Việc tính toán tối ưu tần số bao nhiêu thì có paper nói chi tiết hơn. Nhưng có thể tham khảo các IC điều khiển các hãng thiết kế, họ cũng đã tính toán và tối ưu tương đối rồi và dùng luôn. Bạn có thể xem thêm tại đây các loại IC: https://www.allegromicro.com/en/Products/Motor-Driver-And-Interface-ICs/Brush-DC-Motor-Drivers.aspx
Ngoài ra tần số PWM còn quyết định khả năng bảo vệ của mạch nữa, nếu tần số quá thấp thì khi sự cố, dòng tăng đột biến thì vòng điều khiển chưa kịp tác động thì mọi thứ đã teo rồi. :D
Khi tần số thấp, dòng ripple cao, dẫn tới momen ko ổn định như trên đã nói còn dẫn tới điện áp đỉnh cao rơi trên van đóng cắt. Khi đó chọn van đóng cắt phải chọn loại có điệp áp, dòng điện cao hơn làm tăng chi phí thành phẩm.
Mình chưa bao giờ làm điều khiển động cơ DC với tần số trăm Hz cả :D
 
Sửa lần cuối:

huunho

Thạc sỹ
#13
Cao thủ xuất hiện rồi. Mình chỉ có 1 kinh nghiệm chọn tần số PWM cho động cơ DC xe nâng và tăng dần duty cycle để giảm dòng khởi động
 
#14
Cao thủ xuất hiện rồi. Mình chỉ có 1 kinh nghiệm chọn tần số PWM cho động cơ DC xe nâng và tăng dần duty cycle để giảm dòng khởi động
Làm như bạn là điều khiển vòng hở không chắc chắn.
Bạn hãy xem các block funtion IC trên linh mình giới thiệu nhé !
Khi khởi động cần dòng lớn để đủ momen kéo tải, bạn mà điều khiển tăng dần duty thì cũng OK, nhưng trong trường hợp cần đáp ứng nhanh thì không được.
Thay vào đó, bạn có thể dùng ADC cuả mạch vĐK đọc giá trị dòng điện, sau đó hãy quyết định tăng hay giảm duty. Nếu dòng dưới hay vượt ngưỡng cho phép.
Chi tiết tham khảo thêm appnote này nhé: https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN10513.pdf - Brushed DC motor control
1547306879328.png
 
#15
Làm như bạn là điều khiển vòng hở không chắc chắn.
Bạn hãy xem các block funtion IC trên linh mình giới thiệu nhé !
Khi khởi động cần dòng lớn để đủ momen kéo tải, bạn mà điều khiển tăng dần duty thì cũng OK, nhưng trong trường hợp cần đáp ứng nhanh thì không được.
Thay vào đó, bạn có thể dùng ADC cuả mạch vĐK đọc giá trị dòng điện, sau đó hãy quyết định tăng hay giảm duty. Nếu dòng dưới hay vượt ngưỡng cho phép.
Chi tiết tham khảo thêm appnote này nhé: https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN10513.pdf - Brushed DC motor control
Xem đính kèm 82060
gop ý của bạn và bùi bạch tuấn anh rất hữu ích. khi tần số thấp thì thấy tiếng i i i phát ra trong động cơ DC nghe như có cái còi đang kêu, nhưng đổi lại mosfet làm việc rất mát, momen đều,không bị mất ổn định do tần số ko quá thấp.
Suy tính thì có rất nhiều vấn đề để động cơ DC làm việc ổn định và tối ưu nhưng mình chỉ là người sửa nó trong 1 thời gian rất ngắn, không đủ thời gian để code cho nó đọc dòng điện tiêu thụ, xem xét đặc tính động cơ,... nên làm sao cho xe chạy ổn định để thu tiền là vui rồi
 
#16
gop ý của bạn và bùi bạch tuấn anh rất hữu ích. khi tần số thấp thì thấy tiếng i i i phát ra trong động cơ DC nghe như có cái còi đang kêu, nhưng đổi lại mosfet làm việc rất mát, momen đều,không bị mất ổn định do tần số ko quá thấp.
Suy tính thì có rất nhiều vấn đề để động cơ DC làm việc ổn định và tối ưu nhưng mình chỉ là người sửa nó trong 1 thời gian rất ngắn, không đủ thời gian để code cho nó đọc dòng điện tiêu thụ, xem xét đặc tính động cơ,... nên làm sao cho xe chạy ổn định để thu tiền là vui rồi
Uhm, nếu số lượng ít và bạn đã thử chạy được một thời gian và các tính huống điều khiển rồi thì ok.
Nhưng không thể kết luận là ổn định hay tốt được bạn ah. Thực tế sẽ phát sinh nhiều tính huống sử dụng, áp dụng dẫn tới lỗi. Ví dụ ngay như mạch các hãng đã thiết kế tốt rồi, nhưng sau một thời gian vẫn hỏng nọ hỏng kia :)
Như vậy nếu mình không làm tốt như hãng thì thời gian bảo hành/ quay lại sẽ ngắn hơn. Trong một số ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao như kho bãi, hầm mỏ còn phải đảm bảo không gây cháy nổ trong mọi tình huống nếu không thiệt hại sẽ rất lớn.
brg!
 

Quảng cáo Google