Сомнения: доверять или не доверять AVR управление H-bridge

haker_fox 60

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Здравствуйте!

Основная тема здесь. Там шло обсуждение простого H-bridge. Упор с моей стороны делался на то, чтобы не ставить внешнюю защиту в виде логики или той же IR2104, а поручить все управление (dead-time, реверс, шим, защиту от КЗ моста одновременным включением пары транзисторов по одну сторону моста) МК. Был выбран ATmega168. В общем начиная с 20 поста вопрос о конструктиве моста более менее решился, и мы пришли к выводу, что такая идея вполне жизнеспособна. Конечно нужно предпринять ряд защит - аппаратных защит, но не очень дорогих и которые сработают наверняка, причем выполнят только функцию защиты в экстренном случае - КЗ.

В общем на данный момент я хочу реализовать управление всеми 4 транзисторами моста - напрямую. Требования не высокие: ШИМ 900 - 4000 Гц, движок будет плавно разгоняться (всегда) -> пускового тока большого не будет, номинальный ток макс. 600 ма.

Чтобы повысить надежность устройства и свести к минимуму возможные сбои МК, хочу выполнить следующее:

1. По питанию всего моста поставить электролит 100 или 3000 мкф + керам. 0.1 мк + керам. 100н.

2. Обязательно включить BOD на 4.5 В.

3. Всю раздачу питания на МК, на мост и тд выполнять звездой. Т.е. из одной общ. точки. Цепи кварца и сброса выполнить согласно правилам из известной статьи на сахаре.

4. Корп. кварца заземлить. Не уверен, надо ли?

5. Установить бит CKOPT.

6. К схеме будут подключены датчики (оптические концевики и энкодеры) прводом длиной не более 5 м. Их хочу подключить через витую пару. На плате сигнальные провода будут заводиться через RC фильтр + возможно феррит. колечки.

7. Питание на схему будет подаваться через плавкий предохранитель. Пока не знаю, какой номинал выбрать.

Все эти требования были получены после изучения статьи на сахаре + изучение веток в этом форуме о сбоях, помехоустойчивости МК.

Вся схема: силовая и цифровая будут гальванически связаны. Силовая будет питаться от этого БП (S-320-27: 27В, 11А), а цифровая - от обычного компьютерного AT. Всего таких схемы управления двигателями нужно 3 + главный МК, который будет управлять этими движками и другими исполнительными механизмами. Но все это продолжение этой темы.

Собственно говоря хочу здесь спросить, т.к. это уже не касается напрямую электропривода, можно ли при таком подходе надеяться на устойчивую работу приводов?

У меня есть сомнения по поводу разделения МК и силовых ключей оптопарами: надо ли? + может быть нужно оставить защиту на буферах 74hc02 (схема в топике по первой ссылке) от КЗ моста?

По поводу dead-time я не беспокоюсь: реверс двигателя или его экстренное торможению буду делать только при выключенном ШИМе.

Прошу прощения, если выразил несколько сумбурно свои мысли.

Также надеюсь, что модераторы не сочтут это за кросспостинг: дело в том, что темы хоть и три по разным веткам и они решают один вопрос, но они все таки разные.

Всем заранее большое спасибо за ответы и хорошую критику!

P.S. все несколько омрачняет то, что печатки не будет, весь монтаж на макетке проводом МГТФ(

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

Rst7 5

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Ну лично я не боюсь управлять импульсными источниками при помощи Tiny15/Tiny26. Управлять - в смысле шим генерить и обратную связь по току/напряжению изготавливать. Я думаю, что и тут проблем не будет.

все несколько омрачняет то, что печатки не будет, весь монтаж на макетке проводом МГТФ(

Это да, мрачновато. Сделайте хотя бы бутерброд из макетки и фольгированного текстолита, фольга которого будет земляным полигоном. Разрежете фольгу в нужном месте для разделения земель.

Рассмотрите вопрос работы от внутреннего RC-генератора с синхронизацией частоты по внешнему сигналу (если даже и пропадет, то сердце у контроллера не станет).

а цифровая - от обычного компьютерного AT

Я бы сделал нормальный источник. Свой. Потому что компьютерные питальники сейчас обычно суть мрачная китайчатина, на что-то надеяться - можно здорово пролететь.

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

DogPawlowa 0

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Всем заранее большое спасибо за ответы и хорошую критику!

1) Определяющим будет правильность разводки земли и, соответственно, наличие токов помех в общих цепях. На этом фоне немного смешно читать про плавный разгон двигателя - все равно будет первый импульс тока через нераскрученный двигатель, да и торможение, наверное.

2) Я не стал бы делать такой проект без аппаратной защиты от сквозных токов.

3) Да и мотивация непонятна - драйверы перестали выпускать?

4) На частоте 4 кГц двигатель будет нудно звенеть.

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

haker_fox 60

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Ну лично я не боюсь управлять импульсными источниками при помощи Tiny15/Tiny26. Управлять - в смысле шим генерить и обратную связь по току/напряжению изготавливать. Я думаю, что и тут проблем не будет.

А есть в Ваших цепях гальваническая развязка?

Это да, мрачновато. Сделайте хотя бы бутерброд из макетки и фольгированного текстолита, фольга которого будет земляным полигоном. Разрежете фольгу в нужном месте для разделения земель.

Спасибо за этот совет!!!

Рассмотрите вопрос работы от внутреннего RC-генератора с синхронизацией частоты по внешнему сигналу (если даже и пропадет, то сердце у контроллера не станет).

Простите, не совсем понял каким образом это можно сделать?

Я бы сделал нормальный источник. Свой. Потому что компьютерные питальники сейчас обычно суть мрачная китайчатина, на что-то надеяться - можно здорово пролететь.

К сожалению я не специалист в источниках питания( Максимум что я могу сделать: транс + выпрямитель + фильтр + 7805 = БП.

Блоки питания есть довольно таки старые: 10 летней давности - рабочие. Может быть тогда было получше с качевством?

1) Определяющим будет правильность разводки земли и, соответственно, наличие токов помех в общих цепях.

Согласен!

На этом фоне немного смешно читать про плавный разгон двигателя - все равно будет первый импульс тока

Но он будет небольшой! Или здесь есть подводные камни?

Конечно, если движок включится на полные обороты мгновенно в результате сбоя, то тут можно получить действительно солидную помеху.

2) Я не стал бы делать такой проект без аппаратной защиты от сквозных токов.

Т.е. dead-time?

3) Да и мотивация непонятна - драйверы перестали выпускать?

Нет. Детали закуплены. Бюджета почти больше нет. ВУЗ всетаки. :a14: Денег на свободный полет нет. Моя вина, что не составил в свое время список с запасом.

4) На частоте 4 кГц двигатель будет нудно звенеть.

На 1000 Гц не звенит. Неужели при повышении частоты в 4 раза - будет? :(

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

Rst7 5

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

А есть в Ваших цепях гальваническая развязка?

В цепях обратной связи часто бывает. В цепях управления - не делал, там обычно для верхних ключей самодельные драйверы на транзисторах. Нижние часто вообще от ножек проца катаются.

Простите, не совсем понял каким образом это можно сделать?

Начнем с простого. Нужна ли Вам вообще стабильность задающего генератора? Если нет - то просто RC. Если да - то имеет смысл сделать отдельный кварцевый генератор (или взять кварцованную частоту с другой части прибора, если есть) и, поделив ее, использовать как синхронизацию процессоров, работающих от внутреннего RC (синхронизация программная, конечно). Вплоть до того, что можно организовать типа АПЧ внутреннего RC-генератора, например таким банальным способом:

#pragma vector=TIMER2_OVF_vect
__interrupt void INT_PLL(void)
{
  unsigned int i=TCNT1;
  TCNT1=0;
  if (i<7813)
    OSCCAL++; //Увеличиваем тактовую частоту
  else
    OSCCAL--; //Уменьшаем тактовую частоту
  SECOND_PULSE=1;
}

Тут в процедуре прерывания 1 раз в секунду от таймера 2 (он едет от кварца 32768, можно использовать внешний источник точной частоты) проверяется, сколько насчитал за это время таймер 1 (тактируется от основного генератора, которым является внутренний RC-генератор) и подстраивается OSCCAL.

Если вдруг у Вас пропадет точная тактовая, то процессор будет продолжать работу и можно перейти в аварийный режим (например, зарядив Output Compare таймера 1 на аварийное значение и при приходе этого прерывания перейти в аварийный режим).

Кстати, такой подстройки вполне достаточно для работы UART.

Вообщем, я думаю, идея ясна, методов конкретной реализации может быть масса.

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

libricon 0

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

странно, у меня если шим на 1 килогерц, то я и слышу писк в 1 килогерц, или не так?

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

DogPawlowa 0

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Т.е. dead-time?

Да. Обеспечьте невозможность включения верхнего и нижнего полумоста аппаратно.

Считайте это моей личной просьбой :)

Нет. Детали закуплены. Бюджета почти больше нет. ВУЗ всетаки. :a14: Денег на свободный полет нет. Моя вина, что не составил в свое время список с запасом.

Понимаю... но затраты времени больше получатся. В наше время ценится умение складывать готовые кирпичи, а не месить бетон.

На 1000 Гц не звенит. Неужели при повышении частоты в 4 раза - будет? :(

Те моторы, с которыми я работал, звучали противно. Но ток был за 3А. Может, Ваш мотор получше, да и нагрузка поменьше. Кстати, проверьте на полной нагрузке.

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

haker_fox 60

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

В цепях обратной связи часто бывает. В цепях управления - не делал, там обычно для верхних ключей самодельные драйверы на транзисторах. Нижние часто вообще от ножек проца катаются.

Ну я абсолютно также и подразумевал в своем случае! :a14:

Начнем с простого. Нужна ли Вам вообще стабильность задающего генератора? Если нет - то просто RC. Если да - то имеет смысл сделать отдельный кварцевый генератор (или взять кварцованную частоту с другой части прибора, если есть) и, поделив ее, использовать как синхронизацию процессоров,

Стабильность нужна: UART, PID алгоритм. А зачем ее (частоту) делить? Сразу и подавать на тактирование МК. Или я ошибаюсь в чем-то?

Вообщем, я думаю, идея ясна, методов конкретной реализации может быть масса.

Да, идея вполне ясна и понятна! Спасибо!

Но мне больше нравится вариант со внешним генератором!

Кстати, немного не понимаю, а почему внешний генератор стабильнее встроенного?

Да. Обеспечьте невозможность включения верхнего и нижнего полумоста аппаратно.
Считайте это моей личной просьбой :)

на данный момент в экспериментальной версии моста эта сделано. и работает. Оставлю! Честно говоря по этому поводу сам колебался. Ведь в случае чего попалю транзисторы + возможно МК.

Считайте это моей личной просьбой :)

Я солидарен с Вами)))

Понимаю... но затраты времени больше получатся. В наше время ценится умение складывать готовые кирпичи, а не месить бетон.

И я это понимаю. Но не мне Вам объянять какой бюракротизм бывает в конторах) Про бетон: а лишний опыт не помешает)))

Те моторы, с которыми я работал, звучали противно. Но ток был за 3А. Может, Ваш мотор получше, да и нагрузка поменьше. Кстати, проверьте на полной нагрузке.

Проверял под нагрузкой - не пищал. Конечно мне медвед на ухо наступил, но наверно я бы услышал)))

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

Rst7 5

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

А зачем ее (частоту) делить? Сразу и подавать на тактирование МК.

Вопрос в том, что если что-то случится с тактовым генератором, то процессор остановится. Или, того хуже, если влетит по тактовому входу помеха, то может быть что угодно (в параметрах камня, кстати, оговаривается минимальная длительность состояний на тактовом входе). По наблюдениям, внутренний RC намного более помехоустойчивей кварцевого. По банальной причине - ничего нет снаружи кристалла.

почему внешний генератор стабильнее встроенного?

Я имею в виду внешний кварцевый (или кварц снаружи, а сам генератор внутри проца) и внутренний RC.

Цитата

Поделиться сообщением

Ссылка на сообщение

Поделиться на другие сайты

haker_fox 60

8 августа, 2008

Опубликовано 8 августа, 2008 · Жалоба

Вопрос в том, что если что-то случится с тактовым генератором, то процессор остановится. Или, того хуже, если влетит по тактовому входу помеха, то может быть что угодно (в параметрах камня, кстати, оговаривается минимальная длительность состояний на тактовом входе). По наблюдениям, внутренний RC намного более помехоустойчивей кварцевого. По банальной причине - ничего нет снаружи кристалла.
Я имею в виду внешний кварцевый (или кварц снаружи, а сам генератор внутри проца) и внутренний RC.

Теперь я Вас понял! Но я боюсь, хватит ли мне 8 МГц встроенного генератора? Дело в том, что сейчас все работает на 16МГц от кварца. Это в отладочной тестовой версии...

Но буду пробывать, оптимизировать, большее делать нечего.