¿Por qué usar opto-transistores cuando se controla un motor de CC desde un microcontrolador?

Los que no entienden la ciencia recurren a la religión. La regla de optar por aislar siempre a un conductor de motor es una creencia religiosa que parece tener un pequeño culto, pero que no lo hace una buena ingeniería.

Si la fuente de alimentación del motor y la fuente de micro alimentación tienen la misma conexión a tierra, entonces hay pocas razones para aislar la señal de control. He diseñado una serie de dispositivos industriales reales en los que los motores estaban controlados por microcontroladores con la misma referencia de tierra, y no he aislado la señal de control una vez. Puede haber razones para hacer esto, pero son inusuales. No hay sustituto para entender lo que está pasando. La religión no tiene lugar en la ingeniería.

Sin embargo, tienes que usar el circuito correcto. El suyo es un desastre, considerando que solo hay 4 componentes y la mayoría de ellos están equivocados o no tienen sentido. Primero, el transistor debe ser un NPN, no un PNP, si va a ser un interruptor lateral bajo. En segundo lugar, la resistencia y el inductor no tienen ningún sentido en absoluto. La resistencia solo desperdiciará energía y el inductor causará voltajes de retroceso incluso más altos que el motor por sí solo. En tercer lugar, dejó de lado el importante diodo de captura de retroceso. Sin él, el interruptor se apagará cuando se apague el motor. Cuarto, necesitas limitar la corriente a la base.

Aquí hay un circuito que realmente funcionaría:

En este caso, utilicé un MOSFET de canal N en lugar de un transistor NPN como interruptor de lado bajo. La ventaja es que este FET puede manejarse directamente desde una salida digital de 5 V y puede soportar una corriente de motor más alta sin que la ganancia de corriente del transistor se interponga en el camino. Este FET en particular puede admitir hasta unos pocos amperios y una tensión de alimentación de hasta 20 V. Como parece que está usando una fuente de 12 V para el motor, esto estará bien.

Nota D1. El motor es parcialmente inductivo. Cuando se intenta apagar la corriente en un inductor, el inductor generará el voltaje que necesite para mantener esa corriente a corto plazo. Sin el diodo, generaría suficiente voltaje para que lo realice el FET a pesar de estar apagado, lo que lo dañaría. El diodo proporciona una ruta segura para esa corriente que no requiere que se produzca un alto voltaje.

Probablemente hay un error en tus esquemas. Usaste un transistor PNP, ¿preferiría ser un NPN?

Por cierto, un transistor bipolar no proporciona un aislamiento galvánico. Si su transistor se quemó, podría ser que el voltaje de la base sea más alto que el máximo permitido en un pin de arduino.

Usando un optoacoplador, un evento si algo va mal, tu arduino permanece a salvo.

Es solo una cuestión de confianza en tu diseño. Si se diseña correctamente, un sistema sin ningún aislamiento galvánico funcionaría perfectamente.

La optoaislamiento es algo innecesaria para los motores de bajo voltaje, pero la razón principal por la que puede importar es que "tierra" no es un sumidero mágico para toda la corriente; Dependiendo de cómo lo haya desplegado y de cómo se construyan sus fuentes de alimentación, existe el riesgo de que el flujo de retorno de la corriente aumente el voltaje de la tierra. En particular, los pequeños picos de corriente de los cepillos del motor de arco pueden transmitirse por todo el lugar.

Si utiliza un diseño de "terreno estelar", como en su imagen, esto representa un riesgo menor.

En un mundo perfecto, su diseño sería seguro (aparte de los pocos defectos ya mencionados por otros). Pero en el mundo real, los semiconductores (como el transistor en su diseño) fallarán ocasionalmente.

Cuando eso sucede, todas las apuestas están desactivadas. En el peor de los casos, podría fallar de tal manera que se convierta en una baja impedancia del colector a la base. Entonces conectaría de manera efectiva el pin de E / S de su microcontrolador a la fuente de voltaje de 12 V, lo que probablemente destruya su Arduino.

Un ATmega328P (el uC más común para las placas Arduino) tiene una Clasificación Máxima Absoluta de Vcc + 0.5V en todos los pines. Si su Vcc es de 5 V, eso significa que "explotará" el pin cuando le presente un voltaje superior a 5,5 V.

Al usar un optoacoplador para lograr una separación galvánica, puede estar seguro de que casi cualquier cosa puede suceder en el lado de alto voltaje (incluso cuando se escala a voltajes de impulsión del motor mucho más altos) sin afectar su microcontrolador y otros circuitos lógicos digitales .

Nunca he visto un optoaislador en estas circunstancias que no sea superfluo. Tienen usos como, por ejemplo, cuando se controla un motor de voltaje de la red desde un microcontrolador que, por razones de seguridad eléctrica, debe aislarse de la red, pero de lo contrario es superfluo.

Algunos comentarios en este hilo y en otras partes de personas que creen que el optoaislamiento protegerá su microcontrolador de los transitorios del motor, etc. Hasta cierto punto son correctos, pero se están olvidando de que el transitorio ya habrá tostado el transistor antes. es capaz de propagarse a través de la puerta (o base en bipolar) del transistor y luego a través de otra resistencia en el microcontrolador.

Y a menudo veo circuitos donde los transistores de la unidad cuestan casi tanto como el microcontrolador.

Si un transistor de accionamiento se apaga, pero el microcontrolador se guarda pero para un optoaislante también tostado. ¿De verdad vas a preguntar a la electrónica equivalente a la anterior "aparte de la interrupción, cómo estuvo la obra, la señora Lincoln?"

Por qué usar opto's Bueno, ¿qué hacen los OPTO? Proporcionan aislamiento galvánico para una señal.

Entonces, si el controlador & la fuente / emisor del conmutador se encuentra en una referencia diferente, entonces sí se requerirá un OPTO (o XFMR). Un puente H típico donde el potencial de DClink es lo suficientemente alto como para no permitir el uso de P-N & el uso de bootstrapping no es posible requeriría que OPTO proporcione una unidad flotante a los interruptores más altos (y gnd referencia del -DClink)

Lo que ha mostrado, un cortador de un solo extremo para una máquina DC con cepillado, no se prestaría de inmediato al uso de un OPTO.

Sin embargo ... Lo que generalmente ocurre es un MUY POBRE DISPOSICIÓN que resulta en una gran cantidad de la corriente de retorno de energía del chopper que pasa a través del controlador, lo que luego altera el controlador O hay un rebote significativo a tierra (debido a una caída de voltaje sobre una línea de retorno de potencia de impedancia razonable) que luego causa el Señal de unidad para estar molesto. ¿Arreglo rapido? Opto la solución correcta es el diseño correcto de powercore w.r.t. el controlador

El esquema es comprensible, usted ha modelado un motor simple, pero la próxima vez, cree un cuadrado discontinuo sobre los componentes y cree una etiqueta "motor" para que la gente entienda =] Acerca de su pregunta, cuando trabaje con motores y circuitos de control juntas, las protecciones nunca son demasiado, en este caso, como escribió el Blup1980, el tjb no tiene aislamiento galvánico, por lo que el puerto de arduino estará expuesto a corrientes más altas

Lo siento, pero creo que la razón del aislador óptico ... es el aislamiento óptico. Si el opto está cerca del procesador, entonces no tiene que preocuparse por la inductancia [de su señal PWM de 12v] de nuevo en sus entradas de "BLOWING UP" de arduino. Estoy teniendo un problema similar con un motor de 24vdc. Funciona durante unos 2 segundos, pero luego el led rojo del arduino parpadea, el motor se apaga y el arduino se reinicia. Creo que esto se debe a que los 24 voltios modulados que van al motor se ven como CA a los cables que están conectados y el cambio continuo en el voltaje / resistencia al motor está creando una corriente / voltaje negativo en el cable de entrada mosfet gate / arduino. Cuando esto suceda, asumo que el arduino básicamente se está cortando y apagando.