Arduino.ru

"танцы с повыением частоты ШИМ" - это ровно две строки в процедуре setup, расписанные в куче мест в интернете, включая даже Гайвера

Это я знаю. Беспокоят не столько сами танцы, сколько очень небольшой, но пристутствующий завал переднего фронта на двигателе. С 5 ноги (490 Гц) он на осцилле почти незаметен, а с 4 ноги (980 Гц) все-таки на глаз определяется. При дальнейшем повышении частоты ШИМа (выше 20 кГц уже ухом ничего слышно не будет) следует ожидать чрезмерный нагрев ключа.

А вы до 20к не поднимайте, попробуйте для начала 3.125 кгц или 6 кгц

Я до того, как применить ардуину, источником ШИМа пользовался самодельным на 555 таймере. Скорее всего, ухо у меня дюже "музыкальное": писк до 11 кГц  я слышал вполне отчетливо. Так что, пробовал. Потом, дурак, источник распаял (забыв посмотреть фронты), приступил к работе с Ардуиной. К тому же, вопрос я задавал немного о другом: о вибрации каких-то составных частей мотора в такт с ШИМом и о возможном вредном воздействии этой вибрации на мотор. А она будет (хоть слышна, хоть не слышна) на любой частоте.

Когда вот такая непонятка с ШИМ, сразу вспоминайте старика Фурье. ШИМ абсолютно верно рассматривать не только как два уровня напряжения с некоторой частотой и скважностю, но и как набор из гармоник +  постоянная составляющая. А гармоники влияют на мотор. И влияют отрицательно, но не сильно т.к. ток от высших гармоник не существенный. Хотя страшилку от резонанса на 13 гармонике в двигателе электровоза я слышал))) А звучать может все, от пластин и магнитострикции до коллектора и дуги. ИМХО - забить.

Как и в других аналогичных случаях, вибрирует всё то, что механически движется под воздействием переменного магнитного поля. В основном, это элементы магнитопровода и витки катушки. Если магнитопровод литой или очень плотно собранный (проклеенный, сильно стянутый, ...), если катушка хорошо и жестко пропитана, в сильном поле будет вибрировать и ротор целиком, но гораздо тише, т.к масса больше.

В Вашем случае - вряд ли. На заре промышленных ШИМ регуляторов пытались питать низковольтные двигатели от высоковольтных источников. В результате жгли обмотку и якорь короткими высоковольтными импульсами. Чтобы навредить двигателю за счёт механических пульсаций... Можно, конечно, но в этом случае двигатель должен просто "реветь".

Охотно верю. На запрос: "Объясните мне, что с моим двигателем не так" по данному вопросу ответа не нашёл. :))

Вот не надо паять до того, как в мозгах ясность появится :)  Польстился на более высокую частоту ШИМа на 4 пине (980 Гц) и попал в капкан. Этот пин сидит на timer0, который, как я вынес из информации, ответственный за всякие millis(), micros(), tone......  то есть, если использовать 4 пин, то не следует настраивать его ШИМ на б'ольшую частоту, покольку временные операторы станут работать некорректно. Стало быть, пин ШИМа надо менять, иначе не получится. Глубина моих знаний давно уж сердит форумчан, но все равно спрошу.

В Меге, насколько я понял из ДШ:

Если таймер 16-ти разрядный, то вы можете поменять разрядность ШИМ с 8 на 9 или 10. И получите частоты 31,250 или 15,625 (без делителя частоты). Пример для UNO есть у Гавера (там только 8 и 10 бит, но можно и 9). "https://alexgyver.ru/lessons/pwm-overclock/"

Спасибо, усёк. И даже разобрался.

Еще один вопрос:

Как-то ЕвгенийП категорически не рекомендовал в Меге сажать ШИМ на Т0 (4 и 13 пины), дескать, Т0 заведует временными функциями и могут быть конфликты. Больше нигде не находил такого утверждения. У меня нет никаких оснований ЕвгениюП не доверять, но если не изощряться с с повышением частоты ШИМа в этом случае, а пользоваться стандартно установленным Т0, то есть, делать ШИМ на D4 980 Гц, то вроде бы не должно быть конфликтов с millis() и прочими похожими функциями? Или конфликты буду априори, потому особо и не обсуждается?

Вы же не меняете условия работы T0, значит и millis() micros() не пострадают.

Благодарю. Конечно, можно провести и эксперимент. Но если есть обоснование, то и морочиться не стану.

Про T0 вам уже ответили.

На всякий случай обращу ваше внимание, недавно было обсуждение неправильной работы ШИМ для мега 2560 при выводе на несколько ног одновременно. Проблема была для определенных версий IDE. Если вам нужен ШИМ на нескольких ногах одновременно, имейте это в виду. "http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/pwm-arduino-mega-vs-arduino-nano?page=1#comment-525426"

Спасибо. Эту ветку я, естественно, прочёл. Собственно, мнение Евгения я оттуда и выудил (http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/pwm-arduino-mega-vs-arduino-n... ).

Дополнение к моей записи про использование 9-ти и 10-ти разрядного PWM http://arduino.ru/forum/apparatnye-voprosy/naskolko-vreden-dlya-motora-p...

Если изменить разрядность и использовать analogWrite, то надо отлавливать значения 255 и заменять их или на 254 или 256. Так как analogWrite для значения 255 выводит постоянный высокий уровень.

Это я в курсе.  Перекинул ШИМ на D6 (timer4). Установил частоту  15,625 Гц. Писк не слышен, влияния настройки таймера на работу скетча нет. Как о ожидалось. Насос работает штатно.  Значения, близкие к 0 и 255 (в моем случае 1 и 254) приводят к чрезмерному нагреву полевика (IRFP460, в нагрузке насос сопротивлением 5 ом, 12 вольт). Палец почти не терпит.  При остальных, включая 0 и 255,  ключ не греется.

Думаю, это в пределе рабочей температуры (по ДШ от -50 до 150°), но ставить лишний радиатор... Полагаю, что из-за неидеальности переднего фронта, все-таки, нагрузка какая-никакая, но индуктивная. Вот и заваливает чуток. Но в моем случае регулировать производительность насоса с 8-битной точностью нет никакой нужды - чистое пижонство. Сделал через 2 ступеньки, и вопрос перегрева отпал. Да и это многовато :). Перепишу на "через 4". 

В схеме в цепь коллектора BD139 100 Ом надо вставить для зашиты от сквозных токов, а то однажды, когда звёзды не так встанут пробьются оба и не будет управления. 

Моя вина: вставил в пост предыдущий вариант схемы, в котором мне уже указали эту неточность. Правда, в реале я поставил по 51 Ом как в коллектор 139-го, так и симметрично в коллектор 140-го.

ИМХО вращение ротора этой частотой промодулировано, да ещё обмотки ротора и магниты статора деформируются с этой частотой.

Любой двигатель постоянного тока предназначен для работы с переменным током ротора, синхронным и синфазным вращению ротора. Изменение полярности этого тока синхронно и синфазно измерению полярности магнитного поля во вращающейся системе отсчёта ротора, что и обеспечивает постоянство направления сил и моментов. Все остальные частоты для него не полезны. Есть ли от них вред – вопрос отдельный. Но пользы быть не может.

А почему не рассматривается вариант с фильтром высоких частот?
По моему, тогда всё всем.

Насколько я понимаю, речь идет о RC-цепи, сглаживающей прямоугольники ШИМа до соответствующего уровня постоянного напряжения? В этом случае теряется преимущество мосфета, работающего в ключевом режиме: возникает надобность эффективного теплоотвода.

Ну LC поставьте, ничего не потеряется. Просто L не желательно, коллектор заискрит сильней.

интересно, базы до кучи, то-есть при открытии-закрытии будет ступенька, не уж то маловата?

Мосфет будет работать как работал :-).
Суть ШИМ-а (как я его понимаю) в том, что мы пытаемся на моторе понизить напряжение. Прямоугольников на моторе всё равно нет т.к. это индуктивная нагрузка (см. дроссель).
Если говорить о потерях, то они могут быть ощутимы - частота переключения довольно большая.
Не говоря о том, что это помехи с широким спектром т.к. форма прямоугольная.

1 да, меньше напруга - меньше мощща.

2 прямоугольники как были, так и останутся.

3 НЕТ!   зачем тогда всё это с ШИМ??? резистор не проще ли?

4 в немецком автопроме это применяется с 90-х годов и вреде как ничо, помех нет.

Вообще ШИМ приятен тем, что диапазон регулировок ПЛАВНЫЙ! А уж если всё правильно сделать, то ни потерь ни помех не будет.

1. Если ставить сглаживающую цепь перед ключом, то как раз он "работать как и работал" не будет. Будет выполнять роль реостата, на котором будет садиться определенное напряжение, а значит, оно, помноженное на ток, даст рассеивание определенной мощности. Отсюда потребность в относительно большой площади охлаждения или надо городить дополнительный кулер. В ключевом режиме рассеиваемая мощность минимальна.

2. Если ставить сглаживающую цепь после ключа и от нее питать мотор, то нужна большая емкость в RC-цепи.

От частоты 15 кГц решил все-таки, уйти: завал переднего фронта хоть и небольшой, но учитывая малый период ШИМа, греет полевик, да и крайние значеия analogWrite (как уже писал) - так себе по качеству. Плюнул на писк (он негромкий, да и клапаны насоса при работе его полностью маскируют). Вернул выход ШИМа на 4-ю ногу, работаю с 980 Гц. Полевик вообще холодный.

Я только про вариант: ставить сглаживающую цепь после ключа и от нее питать мотор.
Ёмкость вряд ли большая будет - обычно нф ставят, если ток большой несколько шт.

Если учесть, что мотор 5-омный (ток до 3,5А), нанами не обойдешься :)  Поверху пойдет приличная пульсация, смысл сглаживания теряется.

Попробуйте 0.1 мкф паралельно обмотке

Аптамуш они вырождаются в digitalWrite(LOW) и digitalWrite(HIGH)

Миш! А почему такие крайности? попробуй 10КГц, 5КГц, почти не слышное шипение. Мотору - безразличны любые частоты ШИМ, вопрос только к ушам.

На 15 греется,  так стоит понизить, но до некоего комфортного уровня.

Ты используешь 2560, там места для 100 байт кода для ШИМа любой частоты найдется. Если сам не найдешь код от Жени, тут на форуме, то я напишу, скажи для какой ноги, будет тебе персональный код для твоего моторчика.

Влад, заранее спасибо. Мега, 4-я нога. И еще спасибо за прямой ответ на вопрос в топе: Мотору - безразличны любые частоты ШИМ, вопрос только к ушам.

Ну дык это-то понятно. Но в моих хотелках просто надо через них перескакивать. Пока 7-битное управление (128 ступенек) работает нормально, но и это  за глаза. Можно и 6-битное сделать, суть и удобство  управления не изменятся.

Вечерком "сыграю" на Протеусе. Посмотреим, что он покажет. если что-то интересное - выложу.

Если всё равно не руками ☺️ интересно бы было посмотреть осцилограмму с фильтром со встречной намоткой обмоток и двумя конденсаторами (ну как от импульсных помех мотают, на ферритовом кольце).
Если Вам будет не сложно ☺️

4 - не очень хороший выбор, это B канал таймера 0, того, который миллис считает. Посмотри другие ноги, собственно любые PWM ноги Меги, кроме 4. ;))))

Да, ещё: нет желания заменить транзистор на более подходящий для задачи? будет греться меньше.

и мотор зашунтируй керамическим конденсатором небольшим.

Ага, спасибо, шунты поставлю. Кстати, на ВС212 какой номинал шунта и кондёр на мотор какого порядка? Насчет замены транзистора - какой посоветуете (поставил, что было под рукой из на первый взгляд подходящих)?

Это я в курсе взял D4, только чтобы частота ШИМа побольше была: не 490, а 980 Гц.  Тогда уж 6 нога (timer4). От прочих тащить неудобно из-за разводки на шилде.

Транзистор с рабочим напряжением 20+ вольт и током 5-10 ампер. у твоего высоковольтника довольно неприличная емкость затвора.

Очень желательно ДО каких-либо изменений схемы посмотреть (и нам показать) осциллограммы на затворе при ШИМ около 1-2 и 253-254, когда греется. 

При нормальной раскачке полевик на твоей нагрузке вообще греться не должен.

Только что вернулся с дачи, ночью не спалось, поигрался с шунтами. Шунтирование двигателя кондерами (от 1 до 100 нф) эффекта не дало никакого. Зато очень помогло шунтирование базового перехода ВС212. Поставил 510 ом, картинка кардинально изменилась в лучшую сторону. При ШИМ 1 и 254 (частота 980 Гц) на затворе полевика и на моторе появились четкие прямоугольники с едва заметным завалом обоих фронтов: на глаз (осцилл С1-94 не верх совершенства) продолжительность нарастания и спада около половины микросекунды. Полевик в этих режимах остыл совсем. На остальных значениях ШИМа - вообще нормально, при 0 и 255 - естественно, нулевая или полная постоянка. То есть, большой респект и благодарность SLKH!!!!! Перепаиваться другой транзистор пока не стал (более подходящего нету).

Тебе об этом "чуде" уже в #25 было сказано а ты всё в "сказки" веришь...   ))))))))))))))))))))))

Дело не в чуде, а в том, что я попятил схему драйвера на дискретниках откуда-то и внимательно ее не посмотрел. А в ней действительно первый каскад упердолен в насыщение по самые гланды. Поставил нужный резистор и все встало на место.  Приходится верить не в "сказки", а в то, что я пень обоссанный. :)

Вот для этого и только для этого и существуют САПРы, без лишнего "секаса" всё моделируется "без дыма канифоли" и потом чудненько переносится уже в железо.

Кстати, помому верхний транзистор можно "упразднить" а оптопару поставить вниз каскада. (вроде)

САПРы - вещь полезная, но у меня с ними вечные проблемы. Протеус постоянно "переполняет" процессор (эта конкретная схема - максимум, что он тянет, добавка пары элементов - и он захлёбывается). Мультисим немного полояльнее, но через раз ни с того ни с сего начинает "оптимизировать" симуляцию примитивной схемы. Ничего при этом не меняет... Ну, да ладно. Касательно упразднения транзистора - попоробовать можно, теоретически - да, можно. Можно было вообще поставить оптодрайвер вместо дискретных элементов. Да перелопачивать плату уже не хочется. Тем более, что схема работает нормально. "Не мешай машине работать" :)

Советую "пройти" гденить обучение по симуляции, ибо, у меня прям ВЕСЬ самогонный аппарат с 9-ю 18в20 + давление + 2 насоса (в виде активной нагрузки) + нагреватель + джойстик + дисплей 20х4 + 328р (не дурдуина а MCS) симулируется на довольно старом C2D ноуте прям влёт!

Жаль я не нашёл способа "соединить" нагреватель с датчиком температуры + тепловую инертность  --- вааще было бы классно!

Ща вот жду когда он STM1xx нормально будет симулировать - переёду на STM с дурдуин.

Да надо бы... Только где?

Вот тебе с проверочным кодом. Всё должно быть понятно. Режим таймера - "фейз-коррект" с топом в ICR. Ясно, что нельзя пользоваться остальными выходами 4 таймера для ШИМа, или пользоваться такой же функцией, немного её изменив.

#include <wiring_private.h>


// freq от 250 Гц, скважность в процентах

void p6PWM(int freq, int duty) {
  TCCR4A = 0;
  TCCR4B = 0;
  sbi(TCCR4B, CS40);
  sbi(TCCR4A, WGM41);
  sbi(TCCR4B, WGM43);
  uint16_t wTop = 8000000ul/freq;
  uint16_t wDuty = (long)wTop * duty / 100; 
  uint8_t s = SREG;
  cli();
  ICR4 = wTop;
  OCR4A = wDuty;
  SREG = s;
  sbi(TCCR4A, COM4A1);
}


void setup() {
pinMode(6, OUTPUT);
  
Serial.begin(115200);
p6PWM(500,50);
Serial.println("500Hz 50%. New freq and duty pls:");
}

void loop() {
  int fr = 250;
  int dt = 50;

  if (Serial.available()) {
    fr = Serial.parseInt();
    if (fr == 0) return;
    dt = Serial.parseInt();
    fr = constrain(fr,250,65535);
    dt = constrain(dt,0,100);
    while (Serial.available() ) int c=Serial.read();
    
    Serial.print(fr);
    Serial.print("Hz ");
    Serial.print(dt);
    Serial.println("%. New freq and duty pls:");
    
    p6PWM(fr,dt); 
    
  }
}