Projet robot

[Antoane]

Bonsoir,

Rappel de la datasheet : http://www.farnell.com/datasheets/71444.pdf

Donc il reste deux solutions :
* Faire conduire les deux MOSFET du haut ou les deux MOSFET du bas. Mais selon la table de vérité page 6 de la doc, dans aucun cas cela arrive...

Le courant passe par l'un des transistor low-side et par la diode de body (de roue-libre) de l'autre transistor low-side.

Pour faire varier la vitesse :
Si je fais du PWM sur DIS, au moment où DIS est à 1, les MOSFET sont bloqués et l'énergie emmagasinée par le moteur est restituée à la batterie par les diodes de roue libre ? C'est bien ça ?
Et quand DIS est à 0, c'est IN+ et IN- qui détermine dans quel sens tourne le moteur

Oui.
La partie de l'explication concernant DIS=1 n'étant valable que si le moteur est en conduction continue (le courant ne s'annule jamais, grcae à l'inductance du rotor).

Ou alors je peux mettre mon PWM sur EN, et au moment ou EN est à 0, les MOSFET du haut sont bloqué et pareil, l'énergie emmagasinée par le moteur est restituée à la batterie par les diodes de roue libre ?

Ca dépend sur le sens dans lequel circule le courant dans le moteur et de la valeur de V(IN+)-V(IN-). Selon, l'un des points suivants est valide :
- au moment ou HEN est à 0, l'un des mosfet low-side (et seulement celui-là) est passant, le courant passe donc par ce mosfet et par la diode de roue-libre de l'autre mosfet low-side. C'est plus simple pour le courant que de passer par l'alim.
- au moment ou HEN est à 0, l'un des mosfet low-side (et seulement celui-là) est passant, le courant passe donc par ce mosfet et par la diode de roue-libre du mosfet high-side opposé, via l'alimentation.

Il y a un truc que je ne comprends pas :
S'assurer que le mobile ne bouge pas quand le rapport cyclique est d'environ 0.5...Pourquoi il ne bougerait pas ?

Car rien n'est parfait en ce bas-monde. Les différentes asymétries dans le montage électronique fera qu'il y aura toujours une tension moyenne non-nulle aux bornes du moteur, même si tu lui demande d'envoyer un PWM de dc=50%. Les divers frottements sec du robot seront cependant peut-être déjà suffisant pour assurer un maintient en position.

Donc heu on comprends pas pareil ?

Il me semble que tu as bien un couple statique (i.e. sans que le moteur tourne) lorsque le moteur est alimenté à tension moyenne nulle mais tension RMS non nulle.


Concernant la récupération d'énergie : il n'est généralement possible de récupérer qu'assez peu d'énergie si tu négliges l'effet de l'inductance, dès que la tension de la FCEM du moteur descend en deça de la tension de la batterie, plus aucune énergie ne peut circuler naturellement du moteur vers la batterie. La récupération d'énergie n'est donc possible que :
- brièvement, le temps de décharger l'inductance ;
- lorsque le moteur est accéléré mécaniquement (e.g. en pente) au delà de la vitesse atteignable lorsqu'il est alimenté par la batterie (@ dc=1).

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[sandrecarpe]

J'ai fais un schéma :




Le niveau logique sur Q5 permet de déterminer le sens de rotation. Quand il est saturé, IN- est inférieur à IN+ donc BLO et AHO sont au niveau haut et ALO et BHO sont au niveau bas. Quand Q5 est bloqué, c'est l'inverse.
Je mets mon PWM sur DIS.
Je n'est pas mis de valeur pour les résistances qui règlent le dead-time car je n'ai pas encore choisis mes MOSFET. Et quand je les aurais choisis, je règle les résistances de tel sorte d'avoir un dead-time d'au moins Ton + Toff ?

Qu'est-ce que vous en pensez ?


Il y a cependant un truc que je ne comprends pas dans tes explications Antoane :

Une commande de DIS ou HEN peut cependant demeurer utile, voire nécessaire, pour économiser la batterie et assurer que le mobile ne bouge pas lorsque dc~0,5.

Pourquoi avec un rapport cyclique de 0.5 le robot ne bougerait pas ?

[Antoane]

Bonjour,

Car rien n'est parfait en ce bas-monde. Les différentes asymétries dans le montage électronique fera qu'il y aura toujours une tension moyenne non-nulle aux bornes du moteur, même si tu lui demande d'envoyer un PWM de dc=50%. Les divers frottements sec du robot seront cependant peut-être déjà suffisant pour assurer un maintient en position.

Ouai, sans doute.
J'en sais trop rien, en fait.

[Antoane]

Le niveau logique sur Q5 permet de déterminer le sens de rotation. Quand il est saturé, IN- est inférieur à IN+ donc BLO et AHO sont au niveau haut et ALO et BHO sont au niveau bas. Quand Q5 est bloqué, c'est l'inverse.

T'es sûr ?

je règle les résistances de tel sorte d'avoir un dead-time d'au moins Ton + Toff ?

A quoi servent ces dead-time ?

Il est généralement nécessaire d'ajouter une résistance en série (en général de l'ordre de 22 à 220Ohm) entre la sortie d'un driver de MOSFET et la gate du transistor commandé, pour :
- contrôler le temps de commutation ;
- diminuer les problèmes de CEM ;
- éviter les oscillations entre la capa d'entrée du MOS et l'inductance parasite du câblage ;
- limiter le courant de grille.
Elles ne sont pas notées dans la datasheet, je ne sais pas si c'est une simplification hâtive ou si elles sont vraiment facultatives. Je pense qu'il serait préférable de les prévoir, quitte à mettre un strap sur ton PCB final.

N'oublie pas de bien découpler l'alim du driver et du moteur.
Que fais-tu de la tension générée aux bornes de R6 ?
Il manque un paquet de pattes au schéma de ton ISL83204
La mise en oeuvre du circuit sera critique : pistes courtes, faibles surfaces des boucles de courant...

[sandrecarpe]

Ah mince non ! Je devrais inverser R2 et R3...

Oui c'est vrai, j'ai même pas pensé qu'on pouvais faire ça comme ça x)
A quoi ça sert de limiter le courant de grille ? Je me doute bien qu'on va pas mettre 3A sur la grille, mais plus le courant est important, plus la commutation est rapide (sans dépasser la valeur maximale acceptable bien sur). Enfin c'est ce que j'ai cru comprendre.

J'ai remarqué qu'il manque des pattes^^ C'est juste pour simplifier la visibilité.
Aux bornes de R6 je vais amplifier la tension qu'y s'y trouve pour gérer les surintensités. Par exemple si quelqu'un s'amuse à s'assoire sur le robot

[Antoane]

Ah mince non ! Je devrais inverser R2 et R3...

T'es sûr ?

A quoi ça sert de limiter le courant de grille ? Je me doute bien qu'on va pas mettre 3A sur la grille, mais plus le courant est important, plus la commutation est rapide (sans dépasser la valeur maximale acceptable bien sur). Enfin c'est ce que j'ai cru comprendre.

C'est ça.
Une commutation rapide minimise les pertes par commutation, mais amplifie les problèmes de CEM : plus les fronts sont raides plus il faut faire la chasse aux inductances parasites (u=L di/dt).
Limiter le courant de grille permet également de protéger le mosfet.
A haute fréquence, cette résistance permet également de diminuer les pertes dans le driver ; tu commuteras cependant à suffisamment basse fréquence pour que la question ne se pose pas.

[sandrecarpe]

T'es sûr ?

Heu oui

J'ai jamais compris ce qu'était ce di/dt

[Antoane]

Heu oui

Quel est le courant d'entrée du comparateur (IN+ et IN-) ?
Donc quelle est la tension aux bornes de R2 et R3 ?
Donc quelle est la tension sur les entrées IN+ et IN- (lorsque le NPN est bloqué) ?

J'ai jamais compris ce qu'était ce di/dt

Connais-tu Fourier ?

[antek]

Variation de courant pendant un interval de temps
ou "vitesse" de variation de courant.

T'arrives bientôt au pont H ? ça m'intéresse !

[sandrecarpe]

Lorque Q5 est saturé, la tension sur l'entrée IN- est d'environ le Vce du transistor ?
Et la tension sur IN+ est de V+
Donc IN+ > IN-

Lorsque que Q5 est bloqué...la tension sur IN- est la même que sur IN+ ! x)


Fourier ? Heu non, connais pas T_T
Je sais juste qu'on ce sert de chezpasquoi Fourier pour résoudre les fonctions de transfert, c'est tout

[Antoane]

Lorsque que Q5 est bloqué...la tension sur IN- est la même que sur IN+ ! x)

Oui, et c'est gênant car cela signifie que l'état de la sortie du comparateur sera fonction des parasites : courant d'entrée et offset du comparateur, courant de fuite du NPN...
Bref, faut trouver mieux.

J'ai jamais compris ce qu'était ce di/dt

Je ne sais pas où tu en est au niveau maths, donc au risque d'enfoncer des portes grandes ouvertes :
C'est la dérivée du courant par rapport au temps. C'est la notation physicienne de la dérivée de la fonction t->i(t), di/dt est la fonction t->i'(t) qu'on peut aussi noter i' .
Autrement dit, c'est a limite quand t2 tend vers t1 de (i(t2)-i(t1))/(t2-t1), que l'on peut aussi noter di/dt, avec di=i(t2)-i(t1) et dt=t2-t1 (c'ets comme ça que tu as du découvrir les dérivées). Il s'agit de la vitesse de variation du courant i.

dans ton cas, le courant i est le courant de drain d'un MOSFET. Lorsque celui-ci est passant, i est grand, il vaut le courant moteur (on le note I°). Lorsque le MOS est bloqué, i=0. Pendant la commutation, le courant passe donc de I° à 0, di=I°-0=I°.
On peut appeler dt la durée de la commutation.
Dans ce cas, la vitesse moyenne de variation de i pendant la commutation vaut di/dt=I°/dt.
Imagine qu'il y ait sur le chemin du courant, en série avec le drain du MOSFET une inductance L (inductance parasite du câblage, elle existe toujours). Il va falloir que le courant circulant à l'intérieur s'annule, en un temps dt. Il va donc apparaitre à ses bornes une tension égale à L*di/dt, de valeur moyenne : L*I°/dt. Si cette valeur est trop grande, elle va poser problème, en perturbant par exemple la commande.

Tu notes donc qu'en augmentant la vitesse de commutation, c'est à dire en diminuant dt, on augmente cette tension.

Pour mettre des valeurs chiffrées pas trop déraisonnables :
I°~5A
dt~200ns
L~100nH
u=L*I°/dt~2.5V
Autrement dit : sur les pistes, là où on pensait avoir un fil de cuivre, on va mesurer pendant la commutation une tension de plusieurs volts

[sandrecarpe]

Je regarderais en détail ta réponse. J'ai un bac à passer !
J'ai posté aujourd'hui, mon premier message en même temps que le tient...donc je ne l'avais pas vu

[Antoane]

Ton schéma du post 42 est fort complexe. Pense que les entrées IN+/- du ISL... sont analogiques.

Il n'y a qu'une résistance à ajouter à ton schéma du post 32 pour le rendre fonctionnel.
Tu pourras d'ailleurs probablement supprimer le transistor, en fonction d'où vient la commande (contact sec, arduino...).

[sandrecarpe]

Pense que les entrées IN+/- du ISL... sont analogiques.

Et bin ? Une tension c'est une tension non ?


Quand Q5 est bloqué, IN+ voit à son entrée une tension de V+/2 et IN- une tension de V+. Donc IN- > IN+
Quand Q5 est saturé, IN+ voit à son entrée une tension de V+/2 encore, et IN- une tension du Vce de Q5. Donc IN- < IN+

Cette fois je crois que c'est sûr

[sandrecarpe]

#41

Ah ouais !!!! D'où les petits piques qu'on trouve à la sortie de mon µc à l'oscillo quand il fait du PWM !

[sandrecarpe]

Je vais me tirer une balle... T_T
Le ISL83204A n'est pas disponible...

[DAUDET78]

http://www.mouser.fr/Search/Refine.a...yword=ISL83204
http://www.digikey.com/product-searc...words=ISL83204

[sandrecarpe]

20€ de frai de port....je préfère trouver un autre composant sur farnell !

[sandrecarpe]

(Ne me tuer pas s'il vous plait, j'ai pas fait exprès, j'ai pas vu que le composant était pas disponible T_T )

Je vais essayer de faire quelque chose avec 2 IR2110

[DAUDET78]

Pour utiliser le boitier SOIC comme un DIL : http://forums.futura-sciences.com/pr...-tricheur.html

[sandrecarpe]

Est-ce faisable ? C'est un peu trop simple à mon goût...Y forcément un truc qui va pas ?
Un pont en H fait avec deux demi pont IR2110 (ils sont en stock cette fois !!!)



J'ai pas fais tout le câblage des condos, la diode, comme dans la doc du CI, j'avais la flemme

[Antoane]

Bonjour,

Pièce jointe 285037

Oui.
Note que R4 et Q5 auraient probablement été inutiles : il aurait suffit de câbler directement la sortie SENS de ton controler (µC, arduino, Raspberry Pi...) sur une entrée du ISL... et d'adapter R3-R7 en conséquence.

Pièce jointe 285049

J'ai pas fais tout le câblage des condos, la diode, comme dans la doc du CI, j'avais la flemme

Le principe me semble ok, aux résistances de 1k près : à quoi servent-elles ?

Lorsque PWM est à 1, tous les mosfets sont bloqués, le courant peut éventuellement circuler par les diodes de roue-libre.

Pense bien qu'il ne faut pas te planter dans ta commande de IN_1 et IN_2 : si les deux sont à 1 simultanément (ou si l'un n'est pas passé à 0 depuis suffisament longtemps lorsque l'autre passe à 1), le pont sera assez probablement détruit.
Il existe des drivers gérant ces dead-times (et suffisamment courants pour être disponibles chez ton revendeur), ils n'ont donc qu'une entrée de commande : PWM. ex : http://www.irf.com/product-info/data...ata/ir2109.pdf

[sandrecarpe]

Le principe me semble ok, aux résistances de 1k près : à quoi servent-elles ?

Je me suis dis que ça pouvais protéger une éventuelle surintensité

Je vais donc passer au IR21094 comme tu me conseils
Avez-vous des conseils à me donner concernant la gestion du déplacement du robot ? Je pense la chose avec 3 capteurs à ultrasons, un à gauche, au centre et à droite du robot pour lui permettre de repérer les obstacles.
J'aimerais qu'il avance dans la direction "la plus libre possible". Si le capteur de gauche mesure une distance de 20cm avec l'obstacle et celui de gauche 40cm, alors il avancera entre les deux

Merci

[sandrecarpe]

Ah oui une autre question! Du coup le freinage sera fait en inversant le sens du moteur. Comme je peux détecter l'arrête complet du robot ?


EDIT : j'ai trouvé la réponse comme un grand
ma résistance de shunt

[Wikisoka]

Avez-vous des conseils à me donner concernant la gestion du déplacement du robot ? Je pense la chose avec 3 capteurs à ultrasons, un à gauche, au centre et à droite du robot pour lui permettre de repérer les obstacles.
J'aimerais qu'il avance dans la direction "la plus libre possible". Si le capteur de gauche mesure une distance de 20cm avec l'obstacle et celui de gauche 40cm, alors il avancera entre les deux

Pourquoi ne pas utiliser un capteur de distance infrarouge, ça coute moins qu'un capteur infrarouge il me semble.
J'en ai utilisé dans un projet (GP2Y0A21YK0F), ça a donné de très bon résultats.
Après pour le reste c'est dans le code que ça sera géré.

[sandrecarpe]

Effectivement le capteur sharp donne de très bon résultat sur ce que j'ai entendu dire. En revanche, je devrais communiquer avec lui par l'intermédiaire d'un picaxe ou de l'atmega qui gère mon pwm car le Raspberry n'as pas d'entrée analogique.
Les capteurs à ultrasons sont vraiment donnés 3€ sur gotronic . On peut faire des trucs pas mal avec je pense

[Antoane]

Bonjour,

Je me suis dis que ça pouvais protéger une éventuelle surintensité

Elles sont a priori inutiles, les entrées du IR... sont à haute impédance, ~aucun courant n'y circule. Tu peux éventuellement les mettre si la liaison entre le RPi et la carte de contrôle des moteur est grande (> ~30cm).

Ah oui une autre question! Du coup le freinage sera fait en inversant le sens du moteur. Comme je peux détecter l'arrête complet du robot ?


EDIT : j'ai trouvé la réponse comme un grand
ma résistance de shunt

Je ne vois pas de méthode en utilisant uniquement les données électriques électriques du moteur (courant & tension). Comment comptes-tu faire avec ta résistance de shunt ?

Je donnais cette référence un peu au hasard, il y a peut-^tre plus adapté.

[sandrecarpe]

Lorsque le robot sera freiné, au moment où sa vitesse sera à zéro et juste avant qu'il se mette à reculer, le courant dans le moteur ne sera pas annulé ?

[Antoane]

Et non
reprend le schéma équivalent du moteur : une résistance en série avec une FCEM, lorsque la vitesse s'annule, la FCEM s'annule, pas le courant.

[Antoane]

Le courant s'annule lorsqu'il change de sens, c'est à dire lorsque l'on passe d'un fonctionnement moteur à un fonctionnement générateur du moteur (négligeant l'inductance).
Sauf si la tension change aussi de sens à ce moment là, c'est à dire que le moteur s'arrête. Mais c'est un cas particulier.

Le courant s'annule aussi lorsqu'on a arrêté d'alimenté le moteur depuis assez longtemps pour que l'inductance soit déchargée et, éventuellement, que la FCEM est inférieure à la tension d'alim. Mais, bon... C'est pas la question