Электронный регулятор с раздраем на копию.
Длительное время я вынашивал идею сделать свой регулятор для модели-копии, и вот наконец-то это свершилось, разработка моего собственного регулятора почти завершена.
Поэтому хочу поделиться со всеми желающими судомоделистами схемой и прошивкой.
Макетный образец этого регулятора, собранный что называется «из того что было», был успешно испытан на прошлой неделе в соревновательных условиях.
Выглядит это нечто жутко, но работает. 😃
Отличительной особенностью данного регулятора являются выходы на два двигателя: левый и правый. Благодаря этому, в регуляторе реализована функция раздрая. Дополнительно добавлена возможность уменьшить обороты, вращающегося назад двигателя во время раздрая, и тем самым предотвратить возможное движение модели назад.
Ориентировочные параметры регулятора:
Напряжение питания: 6 ÷ 24В.
Максимальный ток на каждый двигатель: 12А.
На данный момент почти все функции реализованы, но кое-что ещё требует доводки. ☕
В скором времени планируется заказать печатные платы, собранный на них регулятор будет иметь размеры 58х43х10мм.
Стоимость одной печатной платы будет примерно 450руб.
Приблизительная стоимость компонентов регулятора и платы будет около 1300руб.
Если кто-либо изъявит желание приобрести плату, то могу добавить нужное количество плат к своему заказу.
Изготовить такую печатную плату в домашних условиях не получится, поэтому её чертежи я и не выкладываю, чтобы пресечь коммерческое использование.
Эта тема создана в ветке судомоделистов, поскольку это очень специфичный судомодельный регулятор.
Если у кого есть вопросы, замечания, идеи и пожелания, рад буду выслушать.
Если кому нужны даташиты на используемые компоненты, то вот они:
datasheets.zip (5.9 Mb)
Вот схема, прошивка, исходники, описание, и прочее:
В описании не сказано, как будет осуществляться программирование, т.е. настройка регулятора на конкретный передатчик. И еще при питании 16В на стабилизаторах при токе 2А будет рассеиваться по 11Ватт. Надо предусмотреть достойное охлаждение.
Да, именно настройка под конкретный передатчик, тоесть регулятор можно настроить под конкретные положения ручек передатчика.
Думаю через пару дней выложу инструкцию с методикой настройки.
Принцип такой: перед включением регулятора надо убрать джампер, включить регулятор, затем вставить джампер обратно в течении примерно двух секунд, дальше можно настраивать параметры. Вместо джампера во время настройки удобно включать кнопку.
При высоковольтном питании как и у всех регуляторов, нагрузка на ВЕС должна быть снижена. Реально 2А это максимально допустимый ток стабилизаторов.
Схема может быть немного изменена под желаемый диапазон напряжений, например если нет необходимости в напряжениях выше 10вольт, то можно убрать диоды VD1-VD5 и резистор R20, это позволит уменьшить нижний порог входного напряжения до 4вольт, это уже будет определяться настройкой отсечки по напряжению.
А если желаете напряжение выше 24В, то надо просто поставить более высоковольтные ключи, отключить ВЕС от приёмника, поставить перед стабилизаторами ВЕС параметрический стабилизатор на резисторе и стабилитроне. При этом стабилизатор от ВЕС может быть практически любой маломощный, он в таком варианте питает только процессор. Однако надо убедиться что входное напряжение на АЦП не превышает допустимой величины.
Вот кстати ещё забытый файл настройки фьюзов:
Хмм Даа интересная схемотехника.
Я вот себе дак хочу сделать такую же штуковину, но чуть схожнее. Т.е. 3безколлекорника + раздрай (для торпедного катера пр.206М).
Я смотрю у вас сделано 1канал чисто газ. второй канал идёт к рулевой машинке…
Но с ним завязки я рискну предположить, что при крайних положениях включать раздрай.
Регуль крайне специфичен и только для копий нужен.
Я канечно согласен, что на такие тока диоды в мост ставить в принципе не обязательно, но хотелось бы их видеть…Но хозяин барин собственно. Хотя с этой функцией справятся и паразитные диоды в транзисторах.
Использование драйверов раскачки это очень ГУД!
Наверное верхние ключи H-моста будут работать в ключевом режиме? (т.е. при движении вперёд всё время открыты какие нужно), напряжение на двигателе будет меняться нижними на которых будет ШИМ. Хотя я могу быть не прав.
Я думал если использовать драйвера, то никаких резисторов с затворов на землю не нужно.
Вопрос про живучесть регуля…
Как ключи открываются нулём или “1”
Смотрите штука какая пока МК не инициализировался, то на ножках неизвестно, что. Т.е. не определено кто выход, кто вход. Поэтому не произойдёт ли самопроизвольное открытие ключей?Особенно как драйвера себя поведут?
Я у себя делал подтяжку. и у меня включались нулём…если единица, то все ключи закрыты.
Ещё получается что транзисторами КТ817 вы закрываете верхние полевики. садив на ноль. Или я ошибаюсь?
А фронт нормальный при закрытии с резистором 5,1кОм?
Просто ради интереса.
Хотелось бы узнать а ввобще ключи сильно греются?
И тоже ради интереса можете расказать назначение диода VD1. чисто для самообразования???
Раздрай включается в том положении, которое будет настроено.
Канал раздрая можно садить на любую ручку передатчика, необязательно на ручку руля.
Верхние ключи как вы и сказали, работают без шим.
Резисторы с затворов на землю стоят для надёжности, например чтобы разряжать статику в момент подачи питания.
Все ключи открываются единицей.
Пулл-даун резисторы в схеме есть, это R15-R18, а у драйверов есть внутренние подтяжки.
Ноги проца при сбросе находятся в Z состоянии после чего первым делом инициализируются порты.
Верхние полевики Р-канальные, и они открываются когда открыты BC817.
Резистор 5,1КОм (R19) влияет только на фронт при открывании.
На фронт при закрывании влияет резистор 33КОм (R22), верхний ключ закрывается около 2мс.
Поэтому в программе я сначала запираю нижние ключи, затем запираю верхние, уже без тока, и жду до 16мс. Затем уже вновь подаю нужные сигналы на другие верхние ключи и снова запускаю шим на нижних.
Фронт включения верхних ключей около 5мкс, однако они включаются так один раз за смену режима, т.е. смену направления вращения двигателя.
Стабилитрон VD1 нужен для ограничения напряжения на затворах нижних ключей уровнем 10В, так как у IRF7831 допустимое напряжение Vgs=12В.
Как греются эти конкретные ключи, при этих конкретных токах я не видел, надо пробовать, но при заявленных токах, потери проводимости верхних ключей будут примерно 0,3Вт на каждого. Для нижних потери ещё меньше.
На макетном образце стояли IRF5305 по одному, и при токе 4А были холодные.
А сколько будет стоить собранный и настроенный?
А сколько будет стоить собранный и настроенный?
Масштабное производство таких регуляторов не планирую, однако десяток будет сделан.
Ну думаю что 2500руб - нормальная цена за хороший регулятор, если кому интересно, то пишите в личку.
Недавно замеченный недостаток:
При значительном нагреве процессора (до 60градусов и выше) наблюдается небольшое смещение положений всех ручек, что приводит к смещению нейтрали и вращению двигателей на очень малых оборотах (возможно они даже погасятся карданами), это недостаток внутреннего тактового RC генератора процессора.
Вариантов решения этой проблемы два: ставить внешний кварцевый резонатор на 8Мгц, либо недопускать соседства контроллера с сильно нагревающимися компонентами (линейный стабилизатор, силовые ключи). На печатной плате рекомендую предусмотреть место для установки кварца.
Этот недостаток проявлял себя при намеренном нагревании процессора внешним нагревателем, при ходовых испытаниях в реальных условиях никаких проблем небыло.
Вот демоверсия инструкции по настройке:
Хмм не заметил, что у вас внутренний резонатор используется. Всё же лучше тут наверное внешний использовать.
А так вроде ничего. можно и развести попробывать!единственное баян надо усилить что бы 20А нормально держал…Я то всё хочу собрать регуль с транзисторами в корпусе DirectFET. у них тепловое сопротивление оченьмаленькое (кристал - корпус)
надо усилить что бы 20А нормально держал…
Усилить до какого угодно тока не проблема, ставьте не по два, а по три транзистора, и будет спокойно держать 20А. Но тогда думаю уже стоит задуматься об отдельных затворных резисторах на каждый транзистор.
Я то хочу сделать на диапазон до 40В.
С вашими доводами полностью согласен.
использование двух стабилизаторов на 5В из-за того что с них питается вся бортовая сеть? А 2А не много? хотя принципе запас не мешает.
А так сижу подбираю транзисторы на 40В DirectFET.
жаль что P-канальных в таком корпусе нет.
А так сижу подбираю транзисторы на 40В DirectFET.
жаль что P-канальных в таком корпусе нет.
Можно и N канальные вверх поставить. Тогда управлять ими можно с помощью PVI5033, однако это далеко не дёшево.
А на более низкие напряжения подойдёт MAX620CWN.
А тем временем была завершена отладка отсечки по напряжению, и по температуре…
Когда добавлю раздраю гистерезис, выложу новую прошивку.
Частоту ШИМ я решил поднять до 16Кгц, это вместо стохастической ШИМ, хочу избавиться от писка.
В целях более стабильной повторяемости параметров решено заменить внутреннюю опору АЦП на внешнюю, TL431.
Кто хочет сэкономить 5-15 рублей, используйте внутреннюю опору, и калибруйте все константы напряжений отсечки под свой экземпляр контроллера. 😈
Скоро выложу новую версию схемы, куда добавлены внешняя опора, и кварцевый резонатор.
если попробывать, что-то типа i r2101? этот драйвер вроде для верхнего и нижнего ключа. запиать его так же как у вас через парам. стабилизатор?а максим она что-то вроде на ток слабовата?
Да получается, если исользовать все полевики н-канал, то нужно драйвера на верх. вот только какие из доступных подобрать и подешевле не знаю
если попробывать, что-то типа ir2101?
Это обычный драйвер с бутстрепной ёмкостью, он не может работать с постоянно открытым верхним ключём.
MAX620CWN это почти идеальный вариант, так как ШИМ на верхних ключах нет.
Штука канечно класная, но вот питание максимум 30В… а если использовать его в диапазоне до 40В… т.е. на ключи подавать 40В, а питание для драйвера ограничить допустим тем же параметрическим стабилизатором.?
Хотя вроде сейчас глянул то питание для него максимум 17В.
Ещё одна интересная штука Выходной ток написано 25мА. Не слабовато для полевиков???
Хорошо а вот такой вариант как? IR2110/2113 (просто есть в наличии)
Штука канечно класная, но вот питание максимум 30В… а если использовать его в диапазоне до 40В… т.е. на ключи подавать 40В, а питание для драйвера ограничить допустим тем же параметрическим стабилизатором.?
Нельзя, максимум 17В и не более.
Ещё одна интересная штука Выходной ток написано 25мА. Не слабовато для полевиков???
В полностью открытом состоянии, через затвор протекает ток утечки затвора, величина которого не более 100нА, а это равно 0,0001мА.
Большие токи нужны драйверам чтобы быстро заряжать ёмкость затвора, так как это сильно влияет на потери коммутации, эти токи всегда импульсные, пока затвор не взял нужный заряд.
В нашем случае верхним ключам быстро открываться и закрываться нет особой необходимости.
Хорошо а вот такой вариант как? IR2110/2113 (просто есть в наличии)
У IR нет подходящих для такого дела драйверов, у них все с бутстрепом.
Однако если запитать вход Vb у такого драйвера вот от этой штуки: MAX1822ESA, то будет очень даже ничего. При высоком напряжении питания, вывод GND у этого макса можно посадить не на землю, а на какой нибудь уровень между землёй и питаловом, на ВЕС например, или от 7912/7915.
Только внимательно прочтите документацию. Потребление выходного тока у неё должно быть ограничено, поэтому ставьте большие номиналы резисторов в затворы верхних ключей.
Одна только проблема, где купить MAX1822ESA.
Можно нечто подобное замутить и на MAX620, но это сложнее.
Или сделать вместо MAX1822ESA тандем из 7905 и MAX1822ESA, можно и две последовательно, тогда на выводе Vb драйвера будет 5 или 10 вольт соответственно.
Вообщем способов много, другое дело что бюджетных и доступных почти нет.
За половину стоимости MAX620 уже можно свободно купить DC/DC на 1Вт и спокойно им питать IR-овские драйвера.
К примеру AM1L-0512S-NZ хорошо для этого пойдёт, подобные DC/DC ставят в преобразователях на большие мощности.
Выкладываю финальную версию схемы.
Хотел сегодня выложить финальную прошивку, но увы, пока тесты на хаотичное изменение положений ручек передатчика проходятся как то подозрительно. Защиты несколько раз при этом срабатывали по непонятной причине.
И ещё по непонятной причине погиб один верхний мосфет.
В обычном режиме всё безупречно работает.
Гистерезис раздрая реализован, АЦП теперь работает в режиме 10бит с усреднением по 4 выборки.
Вообщем тестирую, стремлюсь к идеалу…
Схема (больше меняться не будет):
Интересный регулятор!
для больших мощностей, хорошее управление полевиками (чувствуется любитель фср-эко и 240-амперных барракуд 😃).
Сергей, можно вопрос по программе( с мегами еще ничего не делал)- а ацп у тебя что делает, кроме контроля питания, и как сделан ввод информации - по длительности импульсов, или интегрируется по уровню( чего -то там много конденсаторов на входе)?
Я также хочу поделиться своим опытом в изготовлении регуляторов, но только на меньшую мощность.
Были сделаны за последние 5 лет почти десяток двухканальных регуляторов с раздраем (3- й канал аппаратуры - мощность, 4- й канал - раздрай- все на левой ручке управления) на основе атмел 2051 с различными выходными каскадами:
L293(1128кт4) -ток до 1 а на канал, (примерная стоимость деталей- рублей 300-400,)- применяется для моделей весом до 1 кг ( 122бис в сотом масштабе, пластмасса f4-C);
L298 - ток до 2-ампер (прим. стоим. деталей- 400-500 руб), для моделей от 1 до 3 -4 кг ( буксир “Труд” где-то в 50 масшт (12 вольт, дпр52) тральщик “Мина” 50 масшт (27 вольт), Современный 350 масшт(10вольт, дпм 20-17), 122бис в 50 масшт.(12в));
L6203 - ток до 4 ампер на канал, полевые транзисторы внутри на выходе( стоимость деталей 500-600 руб)- для моделей крупных - крейсер Варяг (58пр.) в 90 масшт. (27 вольт, 2 дпр62).
за 4 года эксплуатации сгорел только один регулятор на l6203 по случаю переполюсовки питания (выгорели обе 6203, после замены все снова заработало)
рекомендую всем ставить параллельно питанию мощный защитный диод ( в обратном направлении), а в цепь питания вставить самовосстанавливающийся предохранитель на соответствующий ток, что должно сберечь ваши регуляторы от случайной переполюсовки.
есть конечно недостатки - исторически попался под руку кварц на 4 мгц, так оно везде и стоит, поэтому частота ШИМ не большая, но для копий вполне хватает.
схема ввода сигналов довольно корявая, но помню никак не смог иначе разобраться с обработкой входных сигналов - чего-то нехватало( а чего-уже непомню).
точность работы раздрая по хорошему надо бы регулировать программным образом под конкретную модель ( винты тянут вперед и назад по разному при одинаковых оборотах) но в первом приближении раздрай вполне нормальный при наличии небольшого опыта.
выкладываю свою схему в варианте l298 (2а на канал) в пикаде.
если кому будет интересно, выложу прошивку, есть разводка на l298 и l293
кстати, Сергей, как из пикада можно делать pdf или jpeg - через сканер, или есть какие-то другие методы ?
Итак, выкладываю финальную версию прошивки, там же: схема, описание, исходники, файл констант для АЦП на другие напряжения отсечки.
Дополнительно в схему можно поставить частичную защиту от переполюсовки питающего напряжения, путём включения диода Шоттки:
Диод нужен на ток не менее 3А анод диода подключается к источнику питания, катод подключается перед соединёнными вместе выводами №1 микросхем DA2 и DA3, а также к правому выводу резистора R20. Разумеется все эти выводы DA2, DA3, R20 следует отключить от источника питания.
Либо можно сделать как советовал Mikl-Ko.
Я на своих регуляторах решил всётаки защищаться от переполюсовки разъёмами, чего и всем желаю.
Все проблемы с прошивкой по всей видимости происходили из-за нестабильности питающего напряжения контроллера, так как все глюки были в момент переключения раздрая.
Это неудивительно, поскольку на макете процессор сейчас запитан от КРЕН5А.
Абсолютно согласен насчет разъемов, плохо только что производители аккумуляторов делают одинаковые клеммы на гелевых свинцовых акк. , из-за чего собственно у меня и сгорели микросхемы.😢
Mikl-Ko
АЦП у меня мерит напряжение питания, и сигнал с выхода датчика температуры.
Мерится длительность входного сигнала, первый канал мерится аппаратно модулем IC1. Второй канал мерится полупрограммно, внешним прерыванием INT0.
Я долго бился чтобы сделать из P-CAD PDF, так как стандартрый экспорт не работает.
В итоге мною это делается это так:
Выделяем в схематике схему, копируем её в буфер обмена. Запускаем MS Word, вставляем схему туда, заходим в свойства вставленного изображения, выставляем яркость и контраст на 0, далее сохраняем как PDF. Для сохранения из ворда в пдф надо установить официальный плагин, вот он: SaveAsPDF.exe (915 Kb)
L298 и другие очень интересный вариант, у меня даже дома две таких валяются. Хорошо в них то что сквозные токи практически исключены, при любом поведении процессора.
Однако потери в них довольно большие (на токе 2А до 7Вт), да и мне хотелось более универсальное решение.
А регулятор мой кстати задумывался изначально на пластмассу F4-A 😃, куда и будет установлен, отсюда и название регулятора: NJ.
Конденсаторные фильтры на входных сигналах я пока вообще не ставил, без них всё работает, а на схеме они так, на всякий случай, чтобы на плату в случае чего можно было добавить.
Следующим витком доводки данного регулятора будет жесточайшее тестирование полностью готового образца. Думаю недели через 3 спаяю несколько готовых, как только платы придут.
да, у этих микросхем большое падение напряжения на вых. каскадах
(не полевики), зато два полных моста в одном корпусе, что снижает стоимость, уменьшает кол-во элементов и повышает надежность.
для копий вполне применимы, да и греются не сильно ( по опыту эксплуатации), так как используются на неполных токах - измеряем ток только на приколе, а на дистанции ток раза в 2-2,5 меньше максимального.
Кстати, желательно все-же вводить защиту от протекания сквозных токов на жесткой логике, а то что там процессору приспичит выдать на ключи, если слегка подвиснет(плохой контакт, и т.д., ) .
хочу уточнить Пластмасса F4-a или f4-b?
что за "пароход? это на нем будут дпм-20-н2-17?
за программу большое спасибо
выкладываю схему регулятора на 2ампера (L298) в ворде - меньше места занимает, и ворд у всех есть.
хочу уточнить Пластмасса F4-a или f4-b?
что за "пароход? это на нем будут дпм-20-н2-17?
Это F4-C New Jersey от тамии, собранная как F4-A, на нём стоят этот рег. и те ДПМы.
Сделал эту модель специально, чтобы было с чем участвовать в соревнованиях секции NS.
А чтобы недопустить сквозных токов, я в программе сделал всё возможное.
Не в одном современном регуляторе нет защиты от этого на логике.
Это делают обычно только в промышленных инверторах на большие мощности.