Регулиране на обороти на постояннотоков двигател

[importante]

Здравейте! Сглобявам си електровелосипед с подръчни материали и стигнах до оборотите на двигателя.Опитвам се да направя така, че те да се увеличават или намаляват според движението на педалите (оборотите на педалите).
Двигателя е доста мощен и по данни дърпа до 20A ток, за неговото управление съм направил регулатор, който променя оборотите с потенциометър.
Въпроса ми е мога ли с Arduino да броя импулсите подавани от педалите, примерно на всеки оборот да праща импулс чрез рид контакт или друго, Arduino да брои тези импулси и да ги преобразува в променливо съпротивление в зависимост от честотата на импулсите? С две думи да свържа контролера към платката за управление на мотора, на мястото на потенциометъра. Някой има ли представа въобще как може да се напише кода за това нещо и дали въобще е възможно, мислех и варианти без процесор, но не мога да се сетя нещо подходящо.. 


От тук съм взел схемата на регулатора на оборотите:

http://www.foar.ru/topic.php?forum=30&topic=5

[yasko]

Няма проблем да решиш задачата с Ардуино, трябва да мериш периода на постъпващите импулси и на базата на формула да променяш зададената стойност на един цифров потенциометър, който да участва във въпросната схема. Разбира се за целта ще трябва да се напише алгоритъм.
Но мисля, че има и вариант без процесор. Ако ползваш преобраувател  честота - напрежение (V/F converter), ще получиш напрежение пропорционално на честоата на въртене на педалите. След това е лесно да се преобразува напрежението в PWM за управление на двигателя. Кратка спрвка с Google показва че има готови схеми за  V/F преобразуватели - примерно LM2907/LM2917.

[importante]

Благодаря ти yasko, но точно в това ми е проблема, не мога да напиша сам този код. Разбирам че входящите импулси според зависимост от честотата им е необходимо да се преобразуват в сигнал подходящ за цифровият потенциометър.Разгледах в гугъл за този тип потенциоментри, но не ми стана ясно как точно работят.Информация има много, но все е на чужд език, а за мен това е голяма пречка..

Хрумна ми една идея:
1.Импулсите подавани от към педалите да се приемат в чипа, той да ги ''обработва'' и при определена честота да включва секция от резистори с малки разлики в съпротивлението, няма да е плавно регулирането, но пък така елиминирам цифровият потенциометър, за който не знам нищо и нямам идея как да го включвам в схемата.
2.Когато засече импулс от педалите, без значение от честотата му да активира изпълнителен орган, примерно реле.През контактите на релето ще включвам отново различни резистори, на мястото на потенциометъра в платката за оборотите, само че този път ще имам един вид ''скоростен лост'' Включвам към контактите на релето по-голям резистор и въртя педалите.Колкото и да въртя няма да се надвишат оборотите на мотора над стойността позволена от резистора.После включвам друг резистор и сменявам скоростта.Това примерно с някой галетен превключвател или друго, което да е удобно.

Но не мога да напиша този код, надявам се да ми помогнете с кода.



Малко да редактирам поста:
Намерих малко инфо, което нямам идея дали съм разбрал правилно, коригирайте ме! Със зелено съм посочил къде, според което съм схванал трябва да свържа настоящият потенциометър, а на мястото на бутоните да се свърже Arduino с подходяща програма.



http://bg.ruodiantong.com/home-audio/other-home-audio/1019030718.html

[yasko]

Правилно си схванал концепцията за цифровия резистор. При цифровите резистори има някои ограничения по отншение на напрежението, което им се подава.
Имам няколко въпроса:
1. На колко волта захранваш въпросния регулатор?
2. С какъв датчик ще измерваш оборотите на педалите и каква ще бъде очаквана честота?
3. Тествал ли си в реални условия този регулатор?
По принцип при варината с Ардуино би могло да се елеминира тази схема на регулатора и да се управлява директно крайния транзистор с PWM от Ардуино.
Предлагам като първа стъпка за решаване на проблема да изясним добре началните условия на задачата.

[importante]

Регулатора го захранвам с 12 волта, като мисля веригата на полевия транзистор да е 48V понеже на толкова ще работи мотора.Тествал съм го с друг двигател на 12V и работи много добре, има и обратна връзка за стабилизиране на оборотите.Схемата по принцип съм я правил за друго, но транзистора е доста мощен и мисля че няма да има проблем като се натовари.Ще подменя стабилизатора понеже максималното входно напрежение на този е по-малко, примерно LM317 и после 7808.
Оборотите смятам да се измерват с рид реле или нещо подобно, примерно от аларма за врата, от тези които слагат по вратите на магазините, на всяко минаване на магнита на включва.Може би няколко такива по окръжност за да не се налага да се въртят педалите много докато ''захапе''.Нещо което да не се влияе от влага или мръсотия толкова много.Когато са повече контактите предполагам, че честотата зададена в програмата трябва да е по-висока.Ако са 4 на по 90 градуса едно спрямо друго, може би максималната честота ще е 4hz, не знам дали мога да го променям после в програмата но това май трябва опитно да се нагласи.

Ако командвам директно транзистора с Arduino заедно с регулатора отпада и цифровия потенциометър, и ще е по-лесно, само трябва да се измисли нещо ако стане пробив в транзистора да не замине контролера.


Това е схемата на регулатора, който смятам да ползвам:

[importante]

Това дали няма да работи, но да се преработи вместо дисплей при определени обороти да подава високо ниво на няколко пина, на които да закача релета, които пък от своя страна да превключват резистори с различна стойност..

http://www.instructables.com/id/Arduino-Bike-Speedometer/

[yasko]

Проекта, който си дал може да се ползва като основа, но това с релетата, които превключват резистори не е много елегантно..
Аз за момента си го представям така - Ардуиното мери преиода на постъпващите импулси на входа, след това прави една проста сметка и настройва един PWM генертор. На този PWM пин имаме вързан MOSFET драйвер (примерно TC4420), който  управлява крайния транзистор и регулира скоростта на въртене.  Планирам до няколко дни да сглобя едно Ардуино и може да разцъкаме този проблем.
Но ако може да ми обясниш нещо - говориш за колело с ел. мотор, а после се намесват и педали за управление. Ел. колело не се ли управлява чрез ръкохватка като мотор?

[importante]

Да така е, електровелосипедите са с ръкохватка, точно като на мотор, даже ги гледах, че ги продават с вграден потенциометър и може да се свържат директно с платката за управление.При мен обаче колелото не е точно колело ами е като рикша, и е с волан, няма как да използвам ръкохватка.Доста време го мисля и според мен варианта за управление с педалите ми се струва най-удачен.Това с релетата наистина не е много добре, и няма да има плавно регулиране, или пък при някакви стойности релетата да се чудят да включат ли, да не включат ли.. но тепърва се уча с програмирането и търся по-прости работещи варианти.С този драйвер към Arduino, май е по-добре, има го по магазините, а цифровите потенциометри като разпитвах по магазините не открих.Мисля си на педалите да има повече магнити, за да се увеличи честотата на импулса и регулирането да е по-плавно.
Това открих за драйвера, втори пин се свързва към Arduino, нали така?



Сега ще потърся да си го набавя този драйвер, да имам всичко налично и да остане програмата

[yasko]

В общи линии това е схемата на свързване, но когато се управлява индуктивен товар (мотор) се слага един диод в обратна посока паралелно на мотора, както е в първата схема.
Каква е мощността на мотора, който ще управляваш? За мощни мотори има по-добри схеми с два транзистoра на изхода (half bridge)  и в този случай се ползава друг драйвер примерно:  IR2104. Ще гледам довечера да драсна една схема, но има и доста схеми в нета.

[importante]

Сега имам един 350W
http://motobg.net/ocart/index.php?route=product/product&path=11&product_id=1850
но по-натам като по спестя ще търся по-голям примерно 1киловат, че конструкцията стана тежка.Моята схема на регулатора на обороти я правих с BUZ11, с един радиатор по-голям може и да стане, дават го 30А http://jnaudin.free.fr/vpexp/images/buz11.gif , но нищо не пречи да взема IR2104 и да сложа два транзистора за по-сигурно.Няма да бързам докато не го уточним.. Даже с IR2104 ми се вижда по-добре 

[importante]

Ето тук правят нещо подобно, но е температура вместо импулси , но конвертират една величина в друга.На мен не ми е ясно как става това, как да го изпиша в програмата?
https://www.youtube.com/watch?v=EbaY5D0O9S0
 
yasko поръчал съм този драйвер, който ми посочи - IR2140 и тази седмица трябва да пристигне, както и няколко полеви транзистора по-мощни, взел съм идеята доста присърце и се надявам да ми помогнеш още и да стигна до края 

[yasko]

Няма порблем за помощта стига да имам време.
Нека придвижим нещта малко напред. Ето една схема на включване на IR2104, която съм правил. Ползвах я за регулирне на изх. напрежение на пелтие елемент. Махнал съм от схемата изх. филтър и мисля, че ще работи добре и с мотор. Тази схема съм я тествал до към 8 - 10 ампера при 24V. Транзисторите са IRFZ48N - 55V/64A. Кондензатори C13,C14 са филтрови  за IR2104. C13 трябва да се монтира близо до схемата. IR2104 иска захранване межу 10-20V.  Комдензатори C16 & C17 са филтрови на захранването за моста. C16 трябва да се монтира близо до дрейна на Q1, за да няма отскоци на напрежението при превключването на транзистора.  PWM сигнала се подава на краче 2 (IN), краче 3  (SD) трябва да е във високо ниво за даработи драйвера. Коефициента на запълване не бива да сига 100%, защото няма да има напрежение за превключване на Q1.  Това е специфично за този тип драйвер.  Това е засега по схемата.
За алгоритъма за управление ще пиша в следващия пост.

[importante]

Благодаря ти, захващам се с направата на схемата и една отделна платка за нея, до ден-два трябва да пристигне драйвера и ще го тествам да видим какво ще се получи!

[importante]

Свързването на мотора така ли е, както съм го нарисувал или е между дрейн и сорс на Q1 и Q2? Понеже нали ще има отделно захранване от самата схема, или да е по-добре с обща маса, а към драйвера да сложа един стабилизатор, че да не са с отделни батерии..

[yasko]

Мотора се свързва така както си ги нарисувал, межу маса и "OUT".  Може да захраниш драйвера със стабилизатор, обаче внимавай  колко е захранването на мотора. Mасата задължително трябва да е обща, но вземи предвид откъде минава тока в отделните контури. Предвиди дебели писти за изходния ток и захранването на мотора. Вероятно ще се наложи да ги усилиш допълнително с проводник, защото 20 -30 А не са малко.
Сглобих една платка, която е съвместима Arduino Uno и скоро ще  мога тествам нещата по отношение на софтуера.