Potencia del motor Lego de 4.5V por 5V PSU, ¿cómo?

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Es una larga historia. Por favor tenga paciencia conmigo mientras trato de describir lo que pretendo lograr.

Tengo una construcción de Lego Technics (material de la época anterior a Mindstorms) controlada por Raspberry-PI.
Utiliza un par de motores Lego de la década de 1980, que normalmente funcionan con 3 baterías de 1.5V de tamaño C en serie: de hecho, de 4 a 4.5 voltios.

Los motores parecen ser precisamente eso: no tienen componentes electrónicos sofisticados, protección contra sobrecargas, circuito de rectificador, en absoluto. (Puede haber un capacitor interno en paralelo, como en los nuevos motores Lego de 9V, pero eso sería todo.) La caja de la batería solo contiene un interruptor mecánico con posición neutral, izquierda y derecha. Cable simple de 2 hilos desde la caja de baterías al motor. (La polaridad se invierte para cambiar la dirección del motor).

No estoy cambiando directamente la potencia a los motores de PiFace. Encontré un relé con 2 entradas (corte y polaridad) que imita el comportamiento del interruptor mecánico en la caja de la batería y que aísla completamente el circuito "controlador" del circuito "controlado". (Sé que no estoy usando la terminología adecuada para los relés, pero espero que quede claro).

Tenía sentido para mí usar eso, para asegurarme de que el Pi / PiFace bastante delicado no se rocíe con el ruido eléctrico de los motores, cuando la polaridad se invierte.

La configuración completa está funcionando ahora, usando las cajas de baterías originales, para alimentar los motores.
A medida que consumen baterías a un ritmo alarmante, me interesa alimentar estos motores con una alimentación de 5 V de la fuente de alimentación que alimenta actualmente la Raspberry-Pi y PiFace que controlan los motores Lego.

La fuente de alimentación es en realidad una fuente de alimentación de computadora de 450W normal, donde uno de los cables de 5 V se saca de la caja para alimentar el proyecto de pasatiempo. La computadora en sí siempre está encendida (dibujando abotu 250W), por lo que no hay problemas con el uso de una PSU de conmutación descargada o con una carga insuficiente.

Mis días de electrónica analógica están 25 años atrás. Nunca fui bueno en eso tampoco. (Soy un chico digital).

Aun así, estoy bastante seguro de que es mejor que no lo conecte "como está". (Sé lo suficiente para saber cuándo necesito un poco de ayuda).

  • ¿Los 5V directamente de la fuente de alimentación freirán el motor? Supongo que se desea algún tipo de circuito limitador de voltaje (y quizás corriente). (No tengo motores de repuesto, por lo que realmente me preocupa).
  • ¿La inducción de las bobinas del motor causará problemas de estabilidad con la PSU cuando se invierta repentinamente la polaridad del motor? Puedo, en el software, introducir un período "sin potencia", entre invertir la polaridad si es necesario, pero ¿cuánto tiempo debe ser ese período?
  • Si se usa un circuito limitador (primer punto), ¿cómo afectará eso al punto 2?

¿Alguien ha intentado algo como esto antes? Cualquier orientación será apreciada.

    
pregunta Tonny

3 respuestas

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En mi opinión, eres bueno para ir.

.5V más para un motor de CC cepillado que normalmente acepta 4.5V no es un problema en absoluto. Eso es un poco más del 10% de aumento en el voltaje, eso no es mucho. Puede suponer que el tipo lego que diseñó el sistema elige un motor con un voltaje máximo mucho más alto que su voltaje de funcionamiento normal. Si hay una tapa en el interior, es probable que (sin duda) se clasifique para mucho más que 4.5V

Sobre las emisiones / perturbaciones de EM en las líneas eléctricas, recuerde que:

  • el Pi tiene su propia etapa de filtrado que probablemente está diseñada para manejar perturbaciones mucho peores
  • el psu es tan grande que apenas notaría un cambio en la carga
  • hay muchos otros problemas que vienen de tu PC

Mi consejo es: pruébalo. No es que vas a volar algo. Mantenga los motores encendidos y vea si se calientan (esto es muy poco probable), luego dibuje un programa que cambie la polaridad (sin tiempo de inactividad) digamos una vez por segundo, y vea si el pi está preocupado por eso. Si algo sale mal, vuelva aquí y podemos ayudarlo a diseñar un circuito de filtro que pueda reducir las perturbaciones en las líneas eléctricas.

Me gustaría ver el circuito que estás usando para alimentar los relés desde el Pi, eso se debe a que las perturbaciones son mucho más parecidas a las de allí.

descargo de responsabilidad
Creo que mi consejo se aplica aquí porque parece que estamos hablando de un tipo que quiere piratear un robot o algo similar. Si desea diseñar algo confiable que se producirá, mejor elija cuidadosamente los motores y sus fuentes de energía.

    
respondido por el Vladimir Cravero
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¿Los 5V directamente de la fuente de alimentación freirán el motor? Supongo que algún tipo de   Se desea un circuito limitador de voltaje (y tal vez de corriente). (No tengo   cualquier motor de repuesto, así que esto realmente me preocupa.)

5V probablemente estará bien. La cantidad de trabajo que realiza el motor depende de la resistencia mecánica. Si mantiene presionado el motor para detener el giro, se consumirá más corriente. La corriente es la que causa el calor en las bobinas.

  

¿La inducción de las bobinas del motor causará problemas de estabilidad con el   PSU cuando se invierte repentinamente la polaridad del motor. Yo puedo, en software,   introducir un período "sin alimentación", entre la inversión de la polaridad si   necesario, pero ¿cuánto tiempo debe ser ese período?

Los motores de CC consumen mucha corriente cuando arrancan. El movimiento del motor genera un campo que se opone al campo en la bobina que lo impulsa, por lo que el movimiento del motor es lo que limita la corriente. Ningún movimiento significa ningún límite. Lo bueno de esto es que obtiene una enorme cantidad de energía cuando el motor apenas está arrancando. Eso es realmente útil si usted es un tranvía o una locomotora ferroviaria y necesita comenzar a mover una carga pesada. Es una mala noticia si eres una fuente de alimentación.

Un retraso no solucionará completamente esto. Un condensador grande puede ayudar a suministrar esa corriente inicial.

  

Si se usa un circuito limitador (primer punto), ¿cómo afectará eso al punto 2?

Un límite de corriente se activará cuando el motor arranque durante un período breve. También protegería el motor si se atasca mecánicamente

    
respondido por el Will
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Las nuevas baterías alcalinas tienen una carga de 1.65V. Entonces 3 en serie es 4.95V. Eso cae rápidamente a 1.5V cada uno en uso o con el tiempo. 1.5V es la tensión nominal.

Incluso con 4.5V, 5V es solo .5V más. Eso es exactamente 11.11% más. La mayoría de los motores tienen un voltaje típico, como una función de la corriente requerida y la resistencia de la bobina (y las rpm y la carga), pero tienen un amplio rango de qué rangos de voltaje le permitirán comenzar a girar (voltaje de disparo), y qué rango de voltaje mantendrá girando una vez iniciado (Mantener tensión). El 11% está incluso dentro del rango del motor más sensible.

Tenga en cuenta que al aumentar la tensión, aumenta la corriente extraída y la velocidad y el par del motor.

Si realmente quisiera disminuir el voltaje, un solo diodo de silicio en serie funcionaría (pero hace que sea complicado invertir la dirección). O un puente en H para impulsar el motor, ya que verá algunas caídas de los transistores que controlan el motor.

En cuanto a la emi o la sobretensión del motor, un diodo de retorno a través del motor ayuda. Y los psus de las computadoras son bastante robustos. Están acostumbrados a impulsar motores de CD y de disco duro, así como a muchos proyectos de aficionados sin preocupaciones de emi.

    
respondido por el Passerby

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