Usando una señal modulada de ancho de pulso para invertir la polaridad

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Estoy tratando de ayudar a un artista a controlar un simple motor de CC con una sola señal. La señal es una salida digital, 0 / 5V, y el motor funciona con un máximo de 36V. El motor necesita correr hacia adelante y hacia atrás. Solo hay 1 salida digital disponible por motor.

Sé cómo generar una señal PWM, y conectarla a un transistor (con resistencia en la base) para que el motor gire lenta o rápidamente, eso está funcionando. Tenemos un circuito simple para la velocidad del motor en una dirección.

También gracias a este sitio, acabo de enterarme de los puentes en H y encontré algunas buenas páginas sobre el uso de 4 transistores para cambiar la polaridad de un motor.

Mi idea era que la señal de salida tuviera un ancho de pulso modulado 0% = retroceso completo, a 35% = retroceso lento, y 65% = avance lento, a 100% = avance completo.

Para hacer que controlen el motor, pienso en dividir la señal en dos partes aisladas. Yo "suavizo" una parte y la uso como una señal de "control de dirección", bajo = retroceso, alto = adelante. La otra señal PWM original solo modula la potencia, para el control de velocidad.

No puedo hacer que funcione en mi simulador de circuitos. El primer problema es que mi "más suave" es un rectificador filtrado, y siempre produce el mismo voltaje de salida, independientemente del ciclo de trabajo, lo que tiene sentido, porque el puente de diodos simplemente convierte todo al mismo voltaje. El segundo problema que tengo es cómo hacer que las partes "bajas" del ciclo de trabajo hagan que el motor funcione "rápido" cuando está en reversa, bastante seguro de que puedo arreglarlo con una compuerta NO y otro transistor, pero se siente como si Debe ser una forma más elegante. Cuantas menos partes haya en este diseño, mejor.

(El principal problema es que estoy por encima de mi cabeza. No he construido ningún circuito en más de 20 años).

La pregunta es: ¿cómo haría este trabajo, utilizando una fuente de alimentación de 36V y algunos componentes para convertir una señal PWM de 0-100% 5V en una fuente de energía de -36V a + 36V PWM?

Para su información, tenemos la opción de comprar un segundo microcontrolador, lo que nos daría más pines de salida, lo que nos permitiría usar un pin para una señal de "reenvío" y otro para "revertir". Es simplemente frustrante que no pueda hacer que la idea de señal única funcione.

    
pregunta Yary

2 respuestas

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Si tiene un controlador H-bridge que puede cambiar limpiamente a una frecuencia PWM lo suficientemente rápida en relación con la inductancia del motor (cuanto más baja es la inductancia, más rápido debe ser el PWM), impulsándolo con una forma de onda del 60% el avance y el 40% de retroceso serán una buena forma de avanzar a una velocidad del 20%; 40% hacia adelante 60% hacia atrás será una buena manera de hacerlo retroceder a 20% de velocidad. Si se cumplen las dos condiciones anteriores, manejar un motor de esta manera dará una respuesta de velocidad que es mucho más lineal que PWM entre el funcionamiento y el "circuito abierto", y también será más eficiente energéticamente. Además, intentar conducir el motor a una velocidad que sea algo más lenta de lo que actualmente está girando proporcionará un frenado regenerativo [es decir, permitir que la energía del motor se alimente razonablemente bien en el suministro].

Lo importante a tener en cuenta es que ejecutar el PWM demasiado rápido para el controlador de puente H puede desperdiciar energía en el controlador de puente H; Si lo hace demasiado lento, la inductancia del motor aumentará la cantidad de energía que se desperdicia en el motor. Si el PWM es demasiado lento, manejar el motor a la mitad de la velocidad puede consumir mucha más energía que tratar de hacerlo funcionar a la máxima velocidad. Sin embargo, si el motor funciona con un PWM rápido y el puente H puede manejarlo, la eficiencia puede ser muy buena; un motor bloqueado impulsado al 75% hacia adelante, 25% hacia atrás tendrá aproximadamente la mitad del par motor, al igual que uno impulsado al 100% hacia adelante, pero solo tomará alrededor de un cuarto de la potencia [aproximadamente el 75% del tiempo, consumirá aproximadamente la mitad mucha corriente desde el suministro como lo haría si estuviera en el 100%, y el otro 25% del tiempo devuelve esa misma cantidad de corriente].

    
respondido por el supercat
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Puede tomar la señal PWM, ejecutarla a través de un filtro de paso bajo (por ejemplo, filtro RC) y luego usar un comparador para compararlo con 2,5 V. Deje que la salida del comparador sea el bit de dirección para el H- puente. Si el valor de PWM es superior al 50%, la salida del filtro de paso bajo es superior a 2,5 V.

Ahora todavía necesitas descubrir cómo llevar la señal PWM al motor correctamente ... No lo he pensado lo suficiente.

    
respondido por el Colin D Bennett

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