Pont en H et drivers de moteurs

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intech
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Pont en H et drivers de moteurs

Post by intech » Mon 01 Oct 2018, 10:45

Bonjour à tous !
Cela fait quelques années que nous utilisons des LMD18200T de Texas Instrument pour contrôler nos moteurs, mais on se demande s'il n'y a pas une meilleure solution, car nous avons eu de petits problèmes l'année dernière. (du type tout a brûlé ^^')
Donc toute l'équipe INTech aimerai savoir ce que vous utilisez pour faire bouger vos beaux robots ;)
Merci d'avance ! :D

PS: En tant que respo élec j'aimerais essayer les VNH7100ASTR mais ils ne sont pas en stock avant un petit bout de temps...
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Riako
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by Riako » Mon 01 Oct 2018, 14:29

Oui, aujourd'hui il y a moins chère et bien mieux que ces LMD qui sont en fin de vie (si je suis bien tombé sur la bonne ref :roll: ).

Les questions sont : tension ? ampérage ? CMS / traversant ? pour moteur DC ? uniquement pour la propulsion ou c'est utilisé à d'autres endroits ?

Tu peux trouver des ponts en H complets avec limitation en courant et protection en température pour éviter (au moins limiter le risque) de tout faire brûler. Il faut aussi bien dimensionner le reste de ta carte (pistes relativement large pour la puissance, plan de dissipation de chaleur, etc...).
(Le top c'est de faire une détection de blocage en soft aussi, mais c'est du travail).

antoine_cvra
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by antoine_cvra » Mon 01 Oct 2018, 20:12

Nous on les a fait nous même, tu peux trouver notre schéma ici: https://github.com/cvra/motor-control-b ... Moteur.pdf

par contre je suis pas sûr que ca ait encore du sens de le faire comme ca maintenant. Beaucoup de pont en H intégrés ont des performances tout à fait suffisantes pour la coupe, et sont plus compactes que nos MOS discrets.

Pour une carte qu'on est en train de designer on envisage la combinaison FDMD8260L-D (half bridge) + DRV8323 (driver), que RCA a déjà utilisé avec succès: http://www.roboterclub.rwth-aachen.de/b ... oller.html

++
Antoine

Riako
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by Riako » Mon 01 Oct 2018, 22:48

antoine_cvra wrote:
Mon 01 Oct 2018, 20:12
par contre je suis pas sûr que ca ait encore du sens de le faire comme ca maintenant.
Tout dépends pour quelle puissance tu veux travailler, si tu veux quelque chose de plus "spécifique". On est aussi avec un montage mosfet pour nos brushless en propulsion (avec des A4935), mais pour tout le reste nos limites sont plus basses et on a des contraintes de place donc c'est du tout intégré (par exemple on a du DRV8842 pour les ascenseurs et DRV8801 pour les servomoteurs).

intech
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by intech » Tue 02 Oct 2018, 17:23

Riako wrote:
Mon 01 Oct 2018, 14:29
Les questions sont : tension ? ampérage ? CMS / traversant ? pour moteur DC ? uniquement pour la propulsion ou c'est utilisé à d'autres endroits ?

Tu peux trouver des ponts en H complets avec limitation en courant et protection en température pour éviter (au moins limiter le risque) de tout faire brûler. Il faut aussi bien dimensionner le reste de ta carte (pistes relativement large pour la puissance, plan de dissipation de chaleur, etc...).
(Le top c'est de faire une détection de blocage en soft aussi, mais c'est du travail).
Salut et merci de vos réponses si rapides :)

Typiquement nous utilisons des moteurs DC 24V brushed. L'intensité max est de 2A/moteur (sans compter les pics). Le CMS n'est pas exclu mais nous sommes sur du traversant pour l'instant. Et oui il s'agit de moteurs de propulsion uniquements.
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romain_cvra
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by romain_cvra » Tue 02 Oct 2018, 19:18

intech wrote:
Tue 02 Oct 2018, 17:23
Typiquement nous utilisons des moteurs DC 24V brushed. L'intensité max est de 2A/moteur (sans compter les pics)
Attention pour les pics de courant, les moteurs en blocage, sur une bordure ou autres tire beaucoup de courant. Ne pas oublier de le prendre en compte.
Ça ce calcule facilement, I = U/R = courant en blocage = tensions d'alimentation / résistance de l induit.
C'est égale au courant de démarrage du moteur.

Faut dimensionner en conséquence ou alors choisir un driver qui limite le courant si non il va fumer.
En blocage, un moteur brûle en quelques secondes mais bien moins vite qu'un mos, idéalement faut le détecter par soft pour agir en conséquence.

Tu sais quel était le problème avec votre éléctronique actuelle ? Pourquoi tous a brûlé ?

Romain
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by arno » Tue 02 Oct 2018, 22:26

Même réponse que les autres:
* Discret si besoin de puissance ou d'avoir une architecture transposable à l'identique sur plusieurs systèmes en changeant juste les transistors
* Tout intégré si pas besoin de perf particulières

Pour les tout intégré, il y a plusieurs sortes suivant ce que tu souhaites faire. Si tu veux juste envoyer un PWM et le laisser travailler, il y a des DRV8xxx de chez TI, mais si tu veux que le driver soit juste en charge de la puissance et que le contrôle soit au niveau du microcontrôleur il y a des choses du type du L6230 chez ST où chaque bras de pont est piloté individuellement (donc 4 ou 6 signaux suivant si c'est pour du moteur avec/sans balais).

L'avantage du discret c'est surtout pour monter en puissance. Il y a par exemple une note d'appli pour l'un des drivers de chez TI où ils montent à 1kW sur un PCB de seulement quelques cm de côté simplement en mettant des MOS adaptés.

Dans la famille des ovnis, il y a le STSPIN32F0 de ST qui intègre dans une puce minuscule de 7mm de côté : un triple driver de demi-pont, un microcontrôleur (STM32F031), ainsi qu'un régulateur 3,3V et les comparateurs analogique pour la mesure de courant et des capteurs hall (chip prévu pour brushless, mais peut marcher sur CC). Reste donc juste à lui amener l'alim (jusqu'à 45V) et mettre des transistors externe et c'est parti !


Pour ton choix final, il faut que tu fixes:
* les performances tensions/courant dont tu as besoin => va définir si tu pars plus sur du tout intégré ou discret

et les interfaces dont tu as besoin selon ton MCU:
* le driver doit il con troller complètement les bras avec juste un PWM, où est ce le microcontrôleur qui gère finement les commandes haut/bas de chaque demi pont ?
* La limitation de courant/protection sur-courant : intégrée dans le driver ? A ramener sur le MCU en analogique ? Sur le MCU en tout ou rien (les timers moteur sont généralement capable de désactiver les PWM sur entrée TOR) ? Seuil fixe ou variable ? Par résistance shunt ou mesure VDS ?

Ca va te donner une poignée de ref chez les différents fabricants, et bien sur le coût va te servir de filtre ainsi que si tu as la possibilité de faire un PCB avec des CMS potentiellement dur à souder, où si tu cherches des kits simple a intégrer type polulu.

Je peux détailler l'un des points si je ne suis pas clair, ça deviens rapidement technique et j'ai déjà écrit un roman ;)

intech
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by intech » Thu 04 Oct 2018, 11:48

romain_cvra wrote:
Tue 02 Oct 2018, 19:18
Tu sais quel était le problème avec votre éléctronique actuelle ? Pourquoi tous a brûlé ?
C'était du à un ajout de masse trop important, similaire à un blocage.
arno wrote:
Tue 02 Oct 2018, 22:26
Pour les tout intégré, il y a plusieurs sortes suivant ce que tu souhaites faire. Si tu veux juste envoyer un PWM et le laisser travailler, il y a des DRV8xxx de chez TI, mais si tu veux que le driver soit juste en charge de la puissance et que le contrôle soit au niveau du microcontrôleur il y a des choses du type du L6230 chez ST où chaque bras de pont est piloté individuellement (donc 4 ou 6 signaux suivant si c'est pour du moteur avec/sans balais).
...
* le driver doit il con troller complètement les bras avec juste un PWM, où est ce le microcontrôleur qui gère finement les commandes haut/bas de chaque demi pont ?
* La limitation de courant/protection sur-courant : intégrée dans le driver ? A ramener sur le MCU en analogique ? Sur le MCU en tout ou rien (les timers moteur sont généralement capable de désactiver les PWM sur entrée TOR) ? Seuil fixe ou variable ? Par résistance shunt ou mesure VDS ?
Dans l'idée nous utilisons une Teensy 3.5 pour générer les PWM et faire un asservissement avec retour d'encodeurs incrémentaux, donc le contrôle doit être au niveau du µC.
Je vais me renseigner sur les L6230 merci. On gerera sûrement les bloquages avec la pin Curent Sensor, c'est le plus adapté.
Pour l'instant on va faire des essais avec les VNH7070As qu'on a enfin pu dénicher et on vous tiens au courant ( ;) )
Merci pour vos réponses si rapides !
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Re: Pont en H et drivers de moteurs

Post by arno » Thu 04 Oct 2018, 21:33

intech wrote:
Thu 04 Oct 2018, 11:48
Dans l'idée nous utilisons une Teensy 3.5 pour générer les PWM et faire un asservissement avec retour d'encodeurs incrémentaux, donc le contrôle doit être au niveau du µC.
Je vais me renseigner sur les L6230 merci. On gerera sûrement les bloquages avec la pin Curent Sensor, c'est le plus adapté.
Aie, je me suis mal expliqué.

Quand je parlais du fait que ce soit le chip ou le MCU qui à le contrôle sur le pont, je voulais parler du contrôle indépendant des transistors. Dans tous les cas, c'est le MCU qui a le contrôle sur la vitesse du moteur.
Une image valant mieux qu'un long discours, voilà 2 chips différents illustrant les 2 variantes:
* http://www.ti.com/general/docs/datashee ... d=SLVSC79C
2 signaux pour le piloter : "Phase" et "Enable"
Phase permet de choisir le sens de rotation (avant ou arrière), et Enable est piloté par un seul signal PWM. Le chip utilise ces 2 entrées et sa mesure de courant pour décider quels transistors doivent être pilotés. Idéal quand on ne veux pas s'embeter sur des applications simples, ou quand on a seulement un PWM dans le MCU.
* http://www.ti.com/general/docs/datashee ... Id=SLVSDY6
Ici, version plus "rustique", le driver est simple driver de pont, il n'embarque pas de logique pour décider quels transistors doivent être pilotés, juste de quoi les proteger ("deadtime" entre les commandes des transistors du haut et du bas d'un même bras de pont par exemple). C'est le microcontrolleur qui doit envoyer TOUS les signaux. Dans le cas d'un moteur brushless comme le permet ce composant (3 phases, et pas 2 comme sur un MCC, mais c'est le même principe), cela fait 6 transistors, donc 6 commandes envoyées par le MCU. Certains MCU sont fait pour gérer tous ces signaux (genre les timers "moteur" sur les STM32, voir TIM1/8/15/20 dans la doc, qui peuvent sortir 3 PWM complémentés Haut + Bas) permettant d'aller plus loin dans le contrôle et le diagnostic que ce que permet la version au dessus, très utile sur brushless, moins sur MCC. Par contre, c'est plus complexe à mettre en œuvre selon si le MCU est fait pour ou pas.


Vu que tu es sur une Teensy, qui a peu de pin disponibles, il va probablement être plus simple pour toi d'utiliser l'un de ces composants intégrant la logique de pilotage des transistors (genre DRV8801 donc), afin de n'avoir qu'un PWM et une direction (il existe des variantes, avec un PWM pour chaque bras au lieu de la direction, mais ça ne change pas fondamentalement le truc).

Techniquement, le Kinetis K66 de la Teensy doit être capable de gérer les 2 sortes de drivers, ayant un mode complémenté sur les "FTM" (Flex Timer Module) d'après la doc. Mais c'est plus par curiosité que par réel besoin.

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