Контрль тока в двигателях

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Добрый день!
Делаю я тут устройство. которое управляет двумя двигателями от дворинков ВАЗ через мосфеты. И встала необходимость контролировать что эти движки работают, т.е. что нет в цепи обрыва (сгорела обмотка), или повышенного тока (замыкане обмотки или заклинило вал двигателя). В случае если у одного из двигателей есть эти неисправности - работа второго двигателя не имеет смысла и его тоже надо отключить.

С коротким замыканием вроде все просто: ставим в цепь общий предохранитель и если он выгорает - второй движок тоже не будет работать. А вот с обрывом чуть посложнее: первое что приходит в голову - поставить последовательно в цепь мощный резистор с малым сопротивлением (шунт) и замерять на нем падение напряжения в момент работы двигателей. Если напряжение близко к нулю - значит обрыв. Если слишком бльшое - значит КЗ. Но тут, как я понял, нужно хорошо просчитать шунт и делитель напряжения, чтобы замерять токи в широких пределах. Ну и думается мне, что это не самый простой и оптимальный и безопасный для ардуины способ. Возможно есть что-то более надежное и удобное (например есть готовое устройство). Подскажите пожалуйста как можно еще решить эту задачу. Ну и также можно покритиковать схему с шунтом.

Спасибо!

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017
trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011
evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Хватит и шунта проволочного, и провода на АЦП самой дуины, вход защищается резистором 5K и стабилитроном 4,7-5,1В

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Спасибо за советы.

Мне понравились варианты с датчиком тока по ссылкам на Али и Ebay. Как я понял они все сделаны на микросхеме ACS712, обвязка у которой (судя по датащиту и фотке) состоит из двух конденсаторов, резистора и диода.  И 20 и 30 Ампер должно хватить за глаза. Попробую найти такую микросхему в местных радиомагазинах и собрать все на той же плате, что и остальные части устройства.
От КЗ конечно поставлю предохранитель, тем более что расчитывать его особо не надо, можно просто посмотреть по схеме авто какой предусмотрен штатный предохранитель и поставить такой же.

Если в местных магазинах не найду микросхемы - буду делать на шунте.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Там внутри мотора есть биметаллический предохранитель защищающий от перегрева при застопореном моторе

brokly
brokly аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.02.2014

Точность ACS-712 отвратительная, глючность охрененная, можно использовать только для ориентировочных измерений. К тому же, учитывая то какие вы используете двигатели (качество исполнения никудышное, отсюда и дикий шум) , не расчитывайте на вменяемые результаты измерений. 

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

да я думаю, ТС достаточно знать "ток есть/нет"

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

brokly пишет:

Точность ACS-712 отвратительная, глючность охрененная, можно использовать только для ориентировочных измерений. К тому же, учитывая то какие вы используете двигатели (качество исполнения никудышное, отсюда и дикий шум) , не расчитывайте на вменяемые результаты измерений. 

Честно говоря меня не интересуют точные значения токов в двигателя. Мне нужны крайние значения: нулевой ток и ток короткого замыкания. Для этих целей он подойдет? Или может есть какая-то альтернатива?

Сейчас мне пришла в голову еще одна мысль: по-сути меня не интересует ток в двигателе, ток - это средство оценки работы двигателя. В конечном итоге меня интересует вращается ли вал двигателя, или нет. Правда к самому валу двигателя прямого доступа у меня нет, т.к. весь узел представляет из себя герметично закрытый мотор-редуктор и нарушать его герметичность мне бы не хотелось. Получается остаются либо косвенные меры контроля (по току), либо повешать на выходной вал редуктора оптопару и диск с прорезями, что тоже может быть проблематично (например найти готовый диск или изготовить его с ровными/равномерными прорезями и разместить его так, чтобы не мешал работе всего устройства).

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Да подойдёт этот датчик тока, по нему легко можно определить ток при нормальной нагрузке и застопореном, и через шунт внутренним АЦП это тоже это легко делается. А если тупо интересует вращается или нет( или перегружен нагрузкой) вал то достаточно подсоединиться за биметаллический предохранителем и смотреть есть питание или нет. Кстати на нем есть подвижные контакты(энкодер) служит для возврата дворников в исходное положение, можно по ним ориентироваться о застопореном двигателе. Так что получается ненужен датчик тока.

brokly
brokly аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.02.2014

kost82 пишет:

Сейчас мне пришла в голову еще одна мысль: по-сути меня не интересует ток в двигателе, ток - это средство оценки работы двигателя. 

Тогда измеряйте датчиком тока шум, да-да косвенно по частоте пульсаций тока вы даже сможете измерить скорость вращения. ACSка для этого как раз самое то :)

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Добрый день!

Опять хочу вернуться к теме контроля наличия тока в обмотках двигателя. 

Собрал я устройство, но в местном радиомагазине не нашел ACS-712 на 20А, были только на 5А, поэтому решил измерять падение напряжения на шунте. В магазине купил прецезионные резисторы на 0.1 и 0.01 Ом, стабилитрон на 5В для защиты аналогового вывода и автомобильный предохранитель на 5А с держателем (для защиты от КЗ). Резисторы таких малых сопротиалений были только чиповые, типоразмер 2512, выводных резисторов на доли Ома в магазине нет. Сначала поставил резистор на 0.01Ом, он работал, но АЦП не всегда фиксировал падение напряжения на нем. Пробовал измерять падение напряжения на предохранителе вместо резистора - тоже безрезультатно. Заменил резистор на 0.1Ом - с ним все хорошо, но при длительной работе устройства резистор сильно нагревался (градусов до 50-60). Решил нагрузить двигатель (точнее даже подзаклинить). В итоге резистор выгорел раньше предохранителя.

По итогам испытаний сделал следующие выводы: 1)сопротивление шунта для контроля тока должно быть не менее 0.1-0.05Ом, при этом рассеиваемая мощность шунта должна быть около 2.5-3Вт (для токов в районе 5А), но таких резисторов заводского производства стандартного типоразмера не найти. Мне предлагали в магазине шунт для амперметра, но он адски большой.

2)Если ставить шунт с меньшим сопротивлением - для уверенного измерения необходим усилитель.

В итоге мне в голову пришла следующая мысль: мне не нужно измерять величину тока в цепи, а достаточно проверить его наличие. А от повышенного тока пусть защищает предохранитель. Поэтому для моих целей достаточно будет сделать реле, которое при прохождении тока замыкает свои контакты и на вход ардуины через них поступает логическая единица (5В). Самое простое, что приходит в голову - это взять геркон, засунуть его в пластиковую трубку (или обмотать бумагой, или в термоусадку засунуть), на этот корпус намотать витков 5-7 толстого медного провода, который будет включаться в разрыв цепи. А контакты геркона будут подавать 5 Вольт на вход Ардуины (или наоборот сажать вход на массу, тут не критично). Но все это немного попахивает "костылем", думается мне, что все это давно уже изобретено и производится промышленным способом.

Может подскажет кто-нибудь релюху с такими функциями, не обязательно на герконе, главное чтоб ток ампер 5-10 через себя пропускала и замыкала контакты.

Спасибо!

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

а даччик Холла, привязанный к проводу не поможет упростить задачу? Тем более, токи большие

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Честно говоря - не имел дела с датчиками холла, возможно поможет.

А его можно расположить над дорожкой на плате, чтоб не привязывать к проводу? Хочется собрать все на плате, без дополнительных проводов. 

Рабочий ток устройства - 2.5-3А, датчик Холла сможет их обнаружить? В принципе  в следующей версии устройства, я могу сделать зигзагообразные дорожки и поместить датчик над ними.

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017
DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

эти датчики - переключающие (есть ток/ нет тока), а есть с аналоговым выходом, напряжение выхода зависит от магнитного поля, надо такие искать. 

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

А зачем по большому счету знать идёт ток или нет, выше вроде писал что на моторе есть подвижные контакты по которым можно определить вращается мотор или нет, а также там есть и предохранитель защищающий от перегрева.

DetSimen
DetSimen аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.01.2017

ss49e - аналоговые даччики.  за 20 штук просют 135р

https://ru.aliexpress.com/item/20-pcs-49E-Hall-Element-OH49E-SS49E-Hall-...

 

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

kost82 пишет:

2)Если ставить шунт с меньшим сопротивлением - для уверенного измерения необходим усилитель.

В итоге мне в голову пришла следующая мысль: мне не нужно измерять величину тока в цепи, а достаточно проверить его наличие. А от повышенного тока пусть защищает предохранитель. Поэтому для моих целей достаточно будет сделать реле, которое при прохождении тока замыкает свои контакты и на вход ардуины через них поступает логическая единица (5В). Самое простое, что приходит в голову - это взять геркон, засунуть его в пластиковую трубку (или обмотать бумагой, или в термоусадку засунуть), на этот корпус намотать витков 5-7 толстого медного провода, который будет включаться в разрыв цепи. А контакты геркона будут подавать 5 Вольт на вход Ардуины (или наоборот сажать вход на массу, тут не критично). Но все это немного попахивает "костылем", думается мне, что все это давно уже изобретено и производится промышленным способом.

Может подскажет кто-нибудь релюху с такими функциями, не обязательно на герконе, главное чтоб ток ампер 5-10 через себя пропускала и замыкала контакты.

Спасибо!

Есть у меня какой-то блок с л\а, там стоят гергоновые реле как Вы пишите. В продаже отдельно не встречал.

Если движки коммутировать мосфетом, то его сопротивление в открытом состоянии можно использовать как шунт.

Вместо мех. предохранителей есть электронные пример http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/upravlenie-elektroklapanom#comment-318614

Можно переделать на мосфет.

Arhat109-2
Offline
Зарегистрирован: 24.09.2015

Тоже вопрос интересен. Надо измерять пульсирующий и в общем-то переменный ток (обмотка бесколлекторного двигла) в широком диапазоне, начиная с 0.2А до ХЗ ампер (смотря какое двигло: гимбал моторы - малые токи 0.1..1А, авиационники от 0.5А до 30/60А а бывают и дальше). Датчики SS49 имеют чувствительность всего до 1.8мВ на гаусс, что ну очень мало в частности для гимбал моторов. Важно ловить "среднюю точку" - переход тока через половину диапазона как можно точнее, особенно на малых оборотах двигла (для гимбал это 1-2 rpm в т.ч., но у них индуктивность ацкая)

Можно ли решить вопрос трансформатором тока на феррите?

P.S. "по идее" АЦП позволит диапазон 0.1..100А, вроде как достаточно. Но чувствительность датчика позволит "щупать" только по 3.5 гаусса .. этого достаточно для какой чувствительности в единицах тока? А если токовый провод обмотать вокруг датчика - лучше станет?

P.P.S. Пасибки за "сопротивление мосфета можно использовать как шунт" .. вопрос похоже снят.

bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

А в чем сложность поиска резистора нужной мощности? Это в дорогой жлобской конторе, если что, там и на 100Вт имеются.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

DetSimen - спасибо за наводку, я думаю датчики Холла будет проще найти, в магазине. Главное чтобы хватило чувствительности. Будем пробовать.

evgta - у меня задача не защитить двигатель, а не допустить работу устройства без одного из двигателей. На сам двигатель честно говоря пофиг, пусть хоть горит синим пламенем. Ну и разбирать двигатель тоже не хочется, чтобы добраться до предохранителя там. Но за наводку про пульсации на двигателе спасибо. Хотя я наверно ей воспользуюсь, если больше ничего не сработает.

Pyotr - мосфет в качестве шунта - шикарная идея, надо будет попробовать.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

bwn пишет:

А в чем сложность поиска резистора нужной мощности? Это в дорогой жлобской конторе, если что, там и на 100Вт имеются.

Огромное Вам спасибо. Меня консультанты уверяли, что у них таких не бывает. А на самом деле они у них есть: http://marketmec.ru/Goods_List.cmd?keyword=SQP+0.1&finding=2

bwn
Offline
Зарегистрирован: 25.08.2014

kost82 пишет:

Огромное Вам спасибо. Меня консультанты уверяли, что у них таких не бывает. А на самом деле они у них есть: 

Консультант нынче слово ругательное, что в Ёбурге, что на остальных просторах родины. Вместо дебильных мальчиков лучше бы девочек длинноногих ставили в мини. Информации одинаково, но хоть смотреть приятно.))))

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

Arhat109-2 пишет:

...Можно ли решить вопрос трансформатором тока на феррите?...

Встречал в инете такой вариант - ферритовое кольцо пропиливали, вставляли в прорезь аналоговый датчик холла и мотали несколько витков на кольцо. Можно сделать под любые токи перем. и пост. 

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

Kost82, в тех схемах выше можно знать: вкл или выключен ДПТ, есть ли замыкание\перегрузка, есть ли обрыв цепи.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

bwn пишет:

Консультант нынче слово ругательное, что в Ёбурге, что на остальных просторах родины. Вместо дебильных мальчиков лучше бы девочек длинноногих ставили в мини. Информации одинаково, но хоть смотреть приятно.))))

Они может и поставили бы длинноногих девочек, но судя по вакансии http://marketmec.ru/index.cmd денег хватает только на студентов со знанием ПК

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Не надо ничего разбирать, все выведено на колодку, правда пульсациями это не назвать, там подвижный контакт который разрывает цепь когда дворник возвращается в нулевое положение, соответственно идёт один импульс за один оборот выходного вала редуктора. Ну и провода самовосстанавливающегося предохранителя тоже выведены в колодку, забиваем в Гугл электросхема мотора стеклоочистителя ваз????

dimax
dimax аватар
Offline
Зарегистрирован: 25.12.2013

Arhat109-2 пишет:

P.P.S. Пасибки за "сопротивление мосфета можно использовать как шунт" .. вопрос похоже снят.

Я бы не советовал :)

Сказать что такой шунт -говно -это очень мягко выразиться :-)

 

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

dimax пишет:

Я бы не советовал :)

 

Сказать что такой шунт -говно -это очень мягко выразиться :-)

Так автору и нужно "Го...") В диапазоне 25-50*С увеличение сопротивления капала на 15-20% для его случая, думаю вполне..

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Плюсом измерения падения напряжения на мосфете является то, что он уже встроен в схему. Минусом - что напряжение на нем скачет от 12 до десятых долей вольта. Как их безопасно для контроллера измерить?

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Как всегда https://yandex.ru/images/touch/search?source=tabbar&p=1&text=%D0%B2%D0%B...

Больше 5вольт мерить не будет , да и ненадо это

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Извиняюсь, но я все-таки я не понял про схему включения. Если у нас мосфет, то нам надо измерять напряжение между стоком и истоком. Затвор теоретически изолирован от них. Нас будет интересновать напряжение во время того как мосфет пропускает ток (ключ замкнут), но все остальное время исток и сток подключены к питанию (через двигатель). Как сюда вписать стабилитрон мой моск не понимает. И по ссылке в яндексе непонятно как это сделать.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

D мосфета это вход по схеме выше, S земля. Когда идёт управление мосфетом он играет роль шунта и на нем будет какое-то небольшое значение. При обрыве мотора напряжение будет близко к нулю . При отключении мосфета будет +12 но стабилитрон не даст столько подать на вход дуины и обрежет напряжение тем на которое рассчитан стабилитрон рассеяв лишнюю энергию на резисторе.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Кстати а зачем мосфетами управлять мотором? Надо обороты изменять?

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

По какой именно из схем? У меня яндекс по ссылке открывает результаты поиска и там стопицот этих схем. Я правильно понял, что надо последовательно со стабилитроном включить резистор и измерять напряжение на нем?

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Хм, а у меня одну показывает, правда я с калькулятора смотрю, а сейчас самую большую картинку понятно?

https://yandex.ru/images/touch/search?source=tabbar&p=1&text=включение%20в%20схему%20стабилитрона&img_url=https%3A%2F%2Fqph.ec.quoracdn.net%2Fmain-qimg-2d677ed97875dc472d8b5ded6b90a3c7-c&pos=16&rpt=simage&redircnt=1511255490.1

Стабилитрон ставится между D и S резистор ставится между стабилитроном и D и требуется резистор для того чтобы рассеять энергию при понижении стабилитроном напряжения с 12вольт до 5

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

evgta пишет:
Кстати а зачем мосфетами управлять мотором? Надо обороты изменять?

Потому что он компактный, мощный, недорогой, без механических контактов (нет подгорания/износа и не щелкает), требует мало обвязки (всего два резистора). Короче говоря мофсеты удобней, лично для меня, в случае работы с постоянным током.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Касаемо управления коллекторным двигателем это не так, он (мосфет) греется ,дохнет от самоиндукции, его надо обращать диодами и защитными диодами, ну нафиг , если ненадо управлять скоростью вращения лучше ставить компактные реле.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Касаемо управления коллекторным двигателем это не так, он (мосфет) греется ,дохнет от самоиндукции, его надо обвешать диодами и защитными диодами, ну нафиг , если ненадо управлять скоростью вращения лучше ставить компактные реле.

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

evgta пишет:
Хм, а у меня одну показывает, правда я с калькулятора смотрю, а сейчас самую большую картинку понятно?

Интересно, у меня в разных браузерах яндекс разные результаты дает. В хроме и опере одни, в файрфоксе - другие. При этом если в хроме разавтроизоваться из Яндекса - еще третий вариант выходит.

Речь об этой схеме?

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Почти, Rн ненужен вместо него на вход дуины.

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

kost82 пишет:

...Нас будет интересновать напряжение во время того как мосфет пропускает ток (ключ замкнут), но все остальное время исток и сток подключены к питанию (через двигатель). Как сюда вписать стабилитрон мой моск не понимает. И по ссылке в яндексе непонятно как это сделать.

Уточню... Вы говорите про верхний ключ, а остальные про нижний...  

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Кстати, а схему выложить можно?

kost82
Offline
Зарегистрирован: 30.11.2015

Схема всего устройства у меня не разрисована отдельно. Мосфет подключен точно так как в первой схеме (где подписано "Индуктивная нагрузка"), только номинал R1 = 200Ом

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

Ну как и писал выше со стабилитроном, я бы ещё супрессор между + и землёй Вольт на 16 поставил. Резистор R1 1000 Ом. И между ним и выходом Ардуино стабилитрон на 5v1. R2 по мне так ненужен, его отсутствие может помешать только при включении питания пока МК не инициализирует выход.

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

Заинтересовала тема... Вот коряво набросал.

С1 - единцы нФ.
R3 - десятки кОм. Служит для разрядки С1 при отключении. Для автоперезапуска схемы после КЗ его нужно поставить параллельно С1.
R2 - подстроечник. Им выставляем ток срабатывания защиты. Вверх ползунок-ток больше.
защитный стабилитрон можно не ставить.

А0 на выход. Для включения мотора - в HIGH. Выкл-LOW. 

Когда пин А0 ВКЛЮЧЕН:
1) ДПТ работает:
analogRead(A1) близко к нулю (навскидку 10-30). analogRead(A0) примерно 990-1005.

2) Сработала защита - КЗ или перегрузка:
analogRead(A1) = 1023. analogRead(A0) около 1010-1015.

3) Обрыв в цепи ДПТ:
analogRead(A1) = 0. analogRead(A0) примерно 990-1005.

Должно работать. Пробуйте.

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

на А1 нужен защитный стабилитрон

trembo
trembo аватар
Offline
Зарегистрирован: 08.04.2011

evgta пишет:

на А1 нужен защитный стабилитрон

Не нужен. Там и так есть защитный диод.

Pyotr
Offline
Зарегистрирован: 12.03.2014

evgta пишет:

на А1 нужен защитный стабилитрон

На входах МК есть защитные диоды. 1 мА гарантированно держат. При 22 кОм можно без опаски до 27В подавать.

Если страшно:), то надо ставить...

evgta
Offline
Зарегистрирован: 02.09.2016

ну тады да, схему можно и для предыдущий картинок упростить убрав стабилитрон и поставив резистор больше 20К