contrôle moteur LMD18200T

[inviteb3fb7857]

Bonjour,

Je suis en train de construire un robot contenant 3 petits moteur cc 12-24 V
demandant à être contrôlé avec une certaine précision. Pour cela j'ai choisi
d'utiliser un contrôle moteur LMD18200T que vous connaissez j'imagine si
vous avez cliquer sur ce topic donc j'en passe au fait:

J'ai fais des branchement par soudure d'étain sur plusieurs pins:

Pin 2 (output 1): connecté à la borne 1 du moteur
Pin 3 (Direction input): connecté à mon micro-contrôleur
Pin 5 (PWM input): connecté à mon micro-contrôleur
Pin 6 (VS power supply): pour l'instant connecté à un générateur de tension réglable débitant 24V plus tard j'utiliserais une batterie lithium-polymère 24V
Pin 7 (ground): connecté à la masse du générateur (où est connecté la masse du micro-contrôleur aussi)
Pin 11 (output 2): connecté à la borne 2 du moteur

J'ai d'abord testé mon signal de PWM sur le moteur en essayant plusieurs
signaux. Le contrôle moteur marche nickel, il ralenti et accélère le moteur
selon mes besoins. Ensuite j'ai envoyé une succession de signaux logiques
high et low sur la direction input pour faire changer le sens de rotation du
moteur. là aussi ça a marché mais seulement 15 secondes, puis le moteur
a: soit tourné lorsque j'envoyai un signal high, soit s'est arrêté lorsque
j'envoyai un signal low.

Mon diagnostic: j'ai grillé le pont en H, la PWM marche toujours (dans un sens).

Ma question: vu que j'ai relu plusieurs fois l'intégralité de la datasheet et bien
vérifié de ne pas même m'approcher des seuils de tolérance pour la tension et
pour l'intensité je ne comprend pas quelle erreur j'ai commise. Je ne suis sûr
que d'une chose: j'ai provoqué le problème, le module n'étais pas défectif.
Pourquoi? que s'est-il passé?
-----

[Qristoff]

Bonsoir,
Quel puissance le moteur ?

Pin 2 (output 1): connecté à la borne 1 du moteur
Pin 3 (Direction input): connecté à mon micro-contrôleur
Pin 5 (PWM input): connecté à mon micro-contrôleur
Pin 6 (VS power supply): pour l'instant connecté à un générateur de tension réglable débitant 24V plus tard j'utiliserais une batterie lithium-polymère 24V
Pin 7 (ground): connecté à la masse du générateur (où est connecté la masse du micro-contrôleur aussi)
Pin 11 (output 2): connecté à la borne 2 du moteur

et tu n'as pas mis de capacité de boostrap ?

[inviteb3fb7857]

Le moteur prend autour de 4-5 watts
Pas de bootstrap, j'avais pas de condensateurs 10nF, seulement du picofarad and du microfarad.
J'ai essayé avec 22pF, ca a rien fait et je me suis dit qu'il faudrait demander l'avis de quelqu'un qui
s'y connait mieux avant d'acheter d'autres condensateurs

[Qristoff]

Le LMD est un pont à Mos N, les capacités de boostrap sont donc nécessaire sinon les mos du haut ne conduirons pas bien et risque de surchauffer. Quel est la fréquence PWM ?
Le LMD est il monté sur radiateur ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb3fb7857]

il n'y a pas de radiateur, mais il ne devrait pas passer plus de 0,1A par chaque lmd donc je pense que ca devrait aller.
Pour la PWM j'utilise une carte arduino qui fait bluetooth (pour contrôler le robot a distance), je connais pas la fréquence
mais je suis en train de chercher la datasheet.

EDIT: Sauf si je me trompe ils ont l'air de dire que la fréquence de PWM est égale à:
16 MHz / 64 / 256 = 976.5625Hz

[Qristoff]

je connais pas la fréquence
mais je suis en train de chercher la datasheet.

parce que ce n'est pas toi qui fixe la fréquence dans ton programme ?

il n'y a pas de radiateur, mais il ne devrait pas passer plus de 0,1A

5W en 24V, ça fait déja 210mA moyen auquel il faut ajouter les courants de démarrage, c'est à dire le courant moyen x 10 généralement....
bon, OK de toute façon, ce n'est pas ça qui as crevé ton LMD, il comporte une disjonction thermique.
Et pourquoi as tu voulu faire gigoter la commande DIR ? et à quelle fréquence ?

[Qristoff]

T'es vraiment sûr qu'il est mort parce que d'après la datasheet, il a l'air increvable...
Et l'entrée Brake (pin 4), tu l'as laissé en l'air ?

[inviteb3fb7857]

Oui, il a l'air increvable et c'est d'ailleurs pour ça que je poste ici, si je pensais que c'était
parce que le composant est nul ou que c'est irréversible je demanderais pas. En fait je
pensais que les transistors était bloqué pour une raison (et je me disais que c'était
peut-être les bootstrap) et j’espérais réparé mon erreur. il est pas mort, la direction est
bloquée c'est tout. je la gigotait a 1 ou 2 Hz (j'ai fait un test manuel avec un générateur
qui envoyait 0,5 ou 3V).
J'ai aussi pensé au brake, j'ai regardé, aucun soudure ne le touche dans il n'intervient pas.

C'est pas moi qui commande la PWM, c'est un partenaire qui a fait le programme (c'est du PPE de terminale).
Je l'ai appelé mais il est occupé a préparer le concours d'EPITA qu'il passe demain donc il m'a dit que c'était
dans la datasheet de l'arduino.

[inviteb3fb7857]

Est-ce que vous pensez qu'il suffira donc de connecter des condensateurs de 10nF
à chaque pin de bootstrap capacitor pour faire marcher la direction?

[Qristoff]

J'ai aussi pensé au brake, j'ai regardé, aucun soudure ne le touche dans il n'intervient pas.

Justement si, car une patte logique en l'air peut bien attraper tout ce qui passe et faire n'importe quoi ! je te conseille donc de la relier au 0V via une résistance de quelques Kohms.

Est-ce que vous pensez qu'il suffira donc de connecter des condensateurs de 10nF
à chaque pin de bootstrap capacitor pour faire marcher la direction?

1kHz est la limite de la pompe de charge interne, 10nF ne pourrat qu'améliorer les choses en terme de dissipation et blocage des transistors du haut.

Si ça ne marcche toujours pas avec le brake à 0 et les capas de bootstrap, c'est qu'il y a vraiment un probléme...
Il y a aussi un under-voltage entre 9 et 11V, mais tu me dis que ton alim est à 24V, donc cela ne devrait pas agir.
Il faut aussi mettre un gros chimique aux bornes d'alim du LMD pour absorber les pics de courant.

[inviteb3fb7857]

Bon voila, tout est fait.

Je n'ai pas résolu le problème mais ce n'est pas très grave car j'ai compris ce qui l'a causé
et c'est une petite victoire en soi-même. Après avoir branché la pin brake et les condensateurs
bootstrap j'ai refait des tests avec peu de succès (mais un peu quand même, la direction
marchait quelques fois). C'est alors que je me suis rendu compte qu'après avoir envoyé la commande
de changement de direction plusieurs fois à fréquence 0,5Hz, le contrôle moteur chauffait afreusement.
Puis, après plusieurs mesure et une investigation plutôt longue, j'ai trouvé le problème:

Le changement de direction provoque une méchante surintensité et le contrôle moteur se prend tout
dans le bide, il surchauffe assez rapidement et commence a fonctionner difficilement. Il n'est donc pas
vraiment adapté" à l'usage que je veux en faire car j'ai besoin d'un changement de direction rapide
et fréquent. De plus, j'ai assez endommagé les transistors avec la surchauffe pour que une direction
marche très mal...
Mais bon, je vais me faire un petit pont en H à part en sortie et tout rentrera dans l'ordre,
j'éspère réaliser cela avant mon oral de PPE, mais bon au pire j'aurais de quoi discuter avec le
jury

Merci beaucoup de votre aide Qristoff

[Qristoff]

Salut,

Bon voila, tout est fait.

Je comprends que tu est en période d'examens et que tu n'as pas plus le temps de t'éterniser sur le sujet pour l'instant mais il serait néanmoins trés intéressant de comprendre ce qui cloche (on pourra peut être s'y remettre après tes exams passés si tu veux ...)

Les résultats que tu obtiens ne sont pas normaux et peuvent être liés à une mauvaise qualité de la mise en oeuvre du composant (qualité du câblage, découplage, liaisons, masses, refroidissement, niveau des signaux d'entrée) ou aussi au mode de pilotage par le µC, qui peut mettre le pont en défaut vis à vis du comportement du moteur.
Il serait donc intéressant d'y revenir dans l'avenir pour mieux comprendre ce qui se passe exactement. Soit le LMD a rééllement un probléme, ce que je trouve trés curieux car les composants électroniques n'ont pas d'état d'âme, ils fonctionnent normalement ou alors ils sont HS, le comportement hératique que tu décris n'a pas de raison d'exister ! soit ton mode de commande est à revoir et dans ce cas, un pont externe ne réglera pas le probléme.

Si tu le souhaites, n'hésite pas à revenir vers moi pour approfondir le sujet. Bonne chance pour tes exams

[inviteb3fb7857]

En réalité tout n'est pas fini,
Je suis juste un peu démoralisé parce que ça fait quand même des jours que je suis bloqué sur le même problème et c'est vraiment bête que des semaines de recherche, de calculs et d'experiences sur le reste du projet soit mis à mal par un petit composant qui refuse d'obéir à son maître. De l'autre côté mes partenaires pleurent à cause de l'élection de françois Hollande donc l'ambience en général n'est pas au top.

Qualité du câblage: Les soudures sont moches, mais j'ai verifié un peu partout avec un voltmètre et ampèremètre et c'est les bonnes valeurs partout donc elles tiennent la route
Découplage: il n'y en a pas pour l'instant il faut que je trouve un chimique quelque part, et à ce fait auriez-vous une idée pour choisir la capacité de celui-ci?
masses: Les masses du contrôle moteur et du microcontrôleur sont jointes, a priori aucun problème.
refroidissement: Quand j'ai vu qu'il était brulant j'ai mis ce que j'avais en radiateur sur la base en métal du microcontroleur, mais le radiateur chauffe très vite aussi et avec la taille du robot c'est très dur de caser un ventilateur. (si je n'ai plus le choix j'essaierais quand même, mais vraiment en mode dernier recours)
Signaux d'entrée:
Pin 1: condensateur bootstrap 10nF relié à la sortie 2, donc c'est standard normalement
Pin 3: direction, on envoie un logic high ou un logic low qui est lisible par le contrôle, vu qu'on a vu un changement de direction a certains moments
Pin 4: Brake input qu'on a relié au µC au cas ou, on peut arrêter le moteur quand on veut et ça marche
Pin 5: La PWM, on a fait des tests standard d'accélération et de décélération sans problèmes
Pin 6: 19V lors des derniers tests, 24V en général
Pin 7: Ground de la source de courant, (générateur ou batterie)
Pin 11: Le deuxième bootstrap, la aussi sensé être standard

Il y a aussi certaines anomalies qui nous poussent encore plus à penser que le pont en H a un sérieux problèmes, notamment:
Désormais lorsque l'on démarre le moteur, la PWM marche mais la direction ne marche pas tout de suite, c'est seulement après que le contrôle moteur ait chauffé un peu qu'il veut bien changer la direction lorsqu'on lui demande. Comme vous pouvez le voir, le problème auquel on s'attaque est un montre hideux qui nous laisse plutôt désemparés...

[Qristoff]

Bonjour,
est ce que tu peux me fournir le schéma exact et complet de ton montage ainsi qu'une photo détaillant la mise en oeuvre du bouzou ?
Quelle est la tension des signaux logiques ? 3,3V ou 5V ?

[Qristoff]

Est ce que vous avez rigoureusement vérifié le timing de la figure 4 qui impose un décalage de 1µs minimum entre tous les ordres ? ça peut être une cause de mauvais fonctionnement.
De plus, le PWM ne doit jamais être de 0% ou 100% à cause de la pompe de charge du bootstrap.

[inviteb3fb7857]

ci-joint les photos et schémas demandés
Tension des entrées logiques 5V

J'avais en effet remarqué la limite du timing et en avais parlé à notre programmeur, il m'a assuré qu'on était large.
Par contre on a déja essayé pour faire tourner le moteur à 100% ou 0% d'envoyer des signaux logique 1 ou 0 sans PWM.

[Kissagogo27]

bonjour, possible que ces changements de directions rapides ne soient pas prévu par le constructeur sans utiliser la fonction Brake ?

[inviteb3fb7857]

Au point ou j'en suis, je veux bien tout essayé, mais c'est très peu probable, sinon ils l'auraient dit dans la datasheet.

[Qristoff]

Bonsoir,
Je n'avais pas vu qu'il y avait des réducteurs derrière les moteurs. Le rapport de réduction est de combien ? et est-ce que votre programme réduit la vitesse avant de changer de direction et pendant combien de temps ?

[inviteb3fb7857]

c'est des moteurs 918D30112/1 donc rapport de réduction 30/1.
Le programme qu'on utilise pour faire les test ne réduit pas la vitesse avant de changer de direction.
Le vrai programme vraisembablement réduirait la vitesse mais seulement quelques millisecondes avant le changement de direction. Le robot doit globalement avoir un temps de réponse rapide, même je dirais presque nerveux. Il y a bien sûr un décalage entre le souhaité et le réalisable et je suis tout à fait flexible. D'ailleurs à ce propos, mes partenaires s'impatientent (car on est tous à peu près aussi impliqué dans le projet, on essaie ensemble de proposer des solutions à nos problèmes) et proposent de simplement acheter la masse de transistors mosfet pour simplement faire une PWM et un pont en H rudimentaires. Moi ça m'inquiète un peu parce que dans la frénésie de vouloir finir un projet en temps et en heure et surtout face à de tels obstacles on fait souvent des erreurs et tout n'est pas forcément calculé rigoureusement.
Vous en pensez quoi? est-ce qu'un assemblage de transistor semble vraisemblable? Personnellement j'ai peur de se retrouver face aux mêmes problèmes de surchauffe, mais je me trompe peut-être.

[inviteb3fb7857]

J'ai laissé les autres tripoter un des lmd pour faire des test sur le programme. Je ne suis pas sur de ce qu'il s'est passé exactement mais je suis sur du résultat: désormais ce LMD court-circuite (on a 5 ampères pour 2V sur le générateur d'entrée normalement reglé à 24V).
-> plus vraiment de choix, si on veut avoir une maquette qui fonctionne pour Jeudi (jour des olympiades de SI) il nous faut trouver autre chose. Quelqu'un va chercher des ponts en H et des transistors chez un fournisseur d'électronique demain.

[Qristoff]

Salut,

Le programme qu'on utilise pour faire les test ne réduit pas la vitesse avant de changer de direction.

Vous etes vraiment des brutes sans coeur..

D'ailleurs à ce propos, mes partenaires s'impatientent (car on est tous à peu près aussi impliqué dans le projet, on essaie ensemble de proposer des solutions à nos problèmes) et proposent de simplement acheter la masse de transistors mosfet pour simplement faire une PWM et un pont en H rudimentaires. Moi ça m'inquiète un peu parce que dans la frénésie de vouloir finir un projet en temps et en heure et surtout face à de tels obstacles on fait souvent des erreurs et tout n'est pas forcément calculé rigoureusement.
Vous en pensez quoi?

C'est pour jeudi après demain ? dans ce cas, il est trop tard pour ce lancer dans l'aventure d'un pont H en composants discrets.
Si vous avez besoin de grande réactivité des moteurs en direction, je vous propose plutôt de remplacer le LMD qui semble avoir pris une tonche et de modifier le type de commande en passant en méthode locked anti-phase comme expliquée dans la datasheet du LMD. Cela va consommer plus mais tu vas béneficier d'une réaction instantanée des moteurs. Si vous etes en alim de labo pour la démonstration de jeudi, la conso ne devrais pas poser de problème.
Il faut dans ce cas que les programmeurs se mettent au boulot dès ce soir....
Pour les ponts H, vous pouver aussi essayer les L6203

[inviteb3fb7857]

C'est drôle parce que sans savoir que ça existait, je m'imaginais déjà utiliser un signal qui ressemble au locked anti-phase décris dans la datasheet pour commander un pont en H simple sans commande PWM, pour qu'il puisse quand même contrôler le moteur en puissance. C'est vrai que ce qui parait intéressant avec ce mode de fonctionnement, c'est qu'il serait impossible de passer d'une direction à l'autre sans avoir un ralentissement du moteur, aussi court soit-il.
Ce mode de PWM n'existe donc pas dans les commandes classiques de PWM des cartes arduino?

[Qristoff]

Ce mode de PWM n'existe donc pas dans les commandes classiques de PWM des cartes arduino?

ah ça, je sais pas, je ne connais pas suffisament l'Arduino et ses fonctions

[inviteb3fb7857]

Non mais cette question était vraiment nulle, j'y ait pas vraiment réfléchi avant de la poster, alors qu'implémenter ce type de PWM serait ridiculement facile d'un point de vue informatique:
Si la PWM va de 0% à 100% (nommée A) et qu'il y a une commande de direction qui prend les valeur 0 ou 1:

un changement de la valeur de direction déclenche cette boucle
SI direction=0
PWM= A/2
SINON
PWM= A/2 + 50
FIN

Avec la PWM la valeur en pourcentage du signal PWM qui sort avec 100% un signal logique HIGH et 0% un signal logique LOW.

Malheureusement apparemment mon informaticien à une dent contre les idées nouvelles et refuse de tenter d'utiliser une cette PWM.

[inviteb3fb7857]

SI direction=0
PWM== (100/A)/2 ----------------> (en passant, petite contrainte qui ne fait mal a personne: A=>1)

*

Houla, décidémment ca va pas ce soir, bon c'est peut-être signe qu'il faut se coucher.

[Qristoff]

En "locked", l'entrée PWM du pont n'est plus utilisée. On module uniquement l'entrée DIR avec un signal PWM de 0 à 100%.
50% c'est moteur à l'arrêt et plus on s'éloigne du 50%, le moteur repart dans un sens ou dans l'autre sans brutalité.

[inviteb3fb7857]

Bon, alors meme en changeant le controle grillé et en douillant a mort sur le cablage on a pas eu 100% des fonctionalités de notre robot. MAIS on en avaitassez pour passer 3eme dans la finale academique des olympiades de si et donc d'acceder a la finale nationale. Le jury d'ingénieurs nous a ensuite expliqué que dans notre cas il faut utiliser des servo-moteurs. Donc on va passer a ça pour avoir une maquette qui marche.
dans tous les cas je vous remercie a nouveau car cette petite victoire est quand meme un peu grace a vous aussi. C'est sympa de savoir qu'il y a un endroit ou on peut venir rencontrer des gens sympa qui peuvent proposer des solutions aux problemes qu'on peut avoir.

[Qristoff]

Salut,

MAIS on en avaitassez pour passer 3eme dans la finale academique des olympiades de si et donc d'acceder a la finale nationale.

félicitations !

Le jury d'ingénieurs nous a ensuite expliqué que dans notre cas il faut utiliser des servo-moteurs.

Il faudrait qu'il m'explique aussi car un servo moteur n'est qu'un moteur asservi en position donc c'est exactement ce que permet l'antilocked. Mais peut être n'avez vous pas eu le temps de le mettre en oeuvre... ?
En tout cas, encore bravo pour votre persevérence et votre travail d'équipe.

[inviteb3fb7857]

Bonsoir,
merci, alors pour l'histoire du servo moteur:
Tout d'abord les controles moteurs ont etes tellement capricieux qu'on ne veut plus en entendre parler. Le soir avant la journee du concours, apres des tests extensifs a partir du vrai programme de 1200 lignes on a pu constater que 2 des roues etaient controlées a 100% sur 3. Le lendemain on remplace le controle grillé de la 3eme roue, et on fait un petit test prets a crier hourra. Mais cries-t-on jamais hourra lors de la realisation d'un tel projet? Je commence a en douter. Desormais avec les memes branchements seules deux moteurs marchaient et dans une direction seulement. Apparemment ils avaient bien preparé leur coup pendant la nuit les petits farceurs.
ensuite puisque l'on a un mobile qui par la nature de sa geometrie a tendance a vouloir pivoter alors que par sa conception il n'est sensé que se translater on a besoin d'un bon asservissement pour garder la vitesse de chaque moteur parfaitement synchronisée avec les ordres du programme. Pour faire ça on avait une puce accéléromètre/gyroscope qui renvoyait des données avec lesquelles on pourrait corriger les écarts. Mais c'est vrai que quand on crée un système on doit plutot prendre ce qui marche le mieux et la methode la plus simple pour résoudre chaque problème. Ce sera peut-être moins drole avec des servomoteurs mais au moins ca marchera correctement. (En plus ce genre d'analyse, les jurys en rafole, on peut jamais en mettre assez ^^).