Устранение шума ШИМ в двунаправленном двигателе с ШИМ-управлением

Мне нужно управлять двигателем постоянного тока с ШИМ через Н-мост.

Контроллер не может генерировать ШИМ на ультразвуковых частотах с желаемым разрешением, а нижняя часть спектра (~ 100 Гц) может быть слишком медленной для моих нужд (плюс все еще создает «гул»).

Есть вопрос об управлении вентилятором, и ответы предполагают 1-4,7 мкФ керамики + несколько электролитических конденсаторов на выходе 100-1000 мкФ в качестве решения (плюс быстрый диод для очистки обратного тока). Это хорошо работает для вентилятора, который вращается только в одном направлении. В моем случае двигатель будет работать в обоих направлениях, поэтому я не могу зависеть от фиксированной полярности выхода — в тот момент, когда я поменяю полярность, крышка сгорит.

Как в этом случае заглушить двигатель?

Извините пожалуйста, а почему кепка будет жариться? РЕДАКТИРОВАТЬ: То есть керамический.
@Dzarda: Не керамический, а электролитический.
Если ваш контроллер не может генерировать достаточно высокую частоту, чтобы не вызывать гула, приобретите или сделайте тот, который может. Многие микроконтроллеры поставляются со встроенным ШИМ, который по-прежнему имеет большое разрешение на частоте 24 кГц. Подумайте об этом, как об использовании неправильной части в вашей первой версии схемы, и исправьте это.
@Dzarda: Керамика 4,7 мкФ не принесет много пользы с поджаренным электролитом 1000 мкФ параллельно ...
@OlinLathrop: Добавьте к этому два квадратурных декодера, АЦП, поддержку сенсорного экрана, встроенный преобразователь RS-232 в USB и все это по разумной цене, и число быстро уменьшится.
... хорошая новость в том, что я все еще могу получить 7-битное разрешение при 23 кГц, а это значит, что я буду раздражать только самых маленьких клиентов ;)
@СФ. Вы всегда можете добавить некоторый расширенный спектр к этой частоте, просто слегка отрегулировав период. Это значительно ограничило бы уровень раздражения. Некоторые чипы имеют это аппаратно.
@Dzarda: Это может быть так. Это оборудование обеспечивает опцию расширения спектра (+-5% по умолчанию). Честно говоря, я понятия не имею, каков эффект от его включения...
Все, что вы упоминаете, не обязательно должно исходить от одного микро. Если у вас происходит так много вещей, то разгрузка управления двигателем цикл за циклом на оптимизированный для этого микропроцессор, вероятно, является хорошей общей архитектурой. Главный микроконтроллер, который запускает графический интерфейс, отправляет высокоуровневые команды контроллеру мотора, например, «перейти в положение xxxx» и тому подобное.
И более функциональные чипы, скорее всего, будут иметь тактовую частоту с усилением PLL, что в любом случае дает большее разрешение по времени.
Нельзя ли сделать биполярный электролит, поставив два однополярных последовательно друг напротив друга? Возможно, кто-то знает, достаточно ли это безопасно... Я не знаю. :) Я только что видел, как это предлагалось раньше.
@darron: К сожалению, единственный способ, которым он будет биполярным, - это то, что вы сможете повредить его, подав напряжение в любом направлении. Был там, думал о диодах, которые только поставили меня в ловушку «заряжать можно, но не разряжать».
@SF: Кажется, это говорит об обратном: electronics.stackexchange.com/questions/21928/…

Ответы (2)

Установка большого электролитического конденсатора на двигатель, очевидно, не будет работать в обратном направлении, но даже если это не проблема, это все равно не очень хорошая идея.

Когда PWM включает транзисторы моста, они заряжают конденсатор так быстро, как только могут, но когда он выключен, он будет разряжаться через двигатель медленнее. Это имеет два нежелательных побочных эффекта:

  1. Это разрушит точность вашего ШИМ. С конденсатором, «заполняющим промежутки» между импульсами ШИМ, двигатель будет вращаться быстрее, чем ожидалось, при более низких коэффициентах ШИМ, но меньше при большой нагрузке.

  2. При зарядке конденсатора будут возникать сильные всплески тока, создавая нагрузку на транзисторы моста и увеличивая электрические помехи в цепи. Также могут быть звуковые эффекты.

Вы можете устранить эти проблемы, включив катушку индуктивности последовательно с двигателем/конденсатором. Однако, если ваша частота ШИМ достаточно низкая, чтобы ее можно было услышать, то требуемая индуктивность будет довольно большой (поскольку вы не можете использовать электролитический конденсатор, величина емкости, которую вы можете применить к фильтру, ограничена, поэтому индуктивность должна быть больше). Кроме того, индуктор должен пропускать относительно большой ток двигателя постоянного тока, не переходя в состояние насыщения, а его сопротивление должно быть низким, чтобы снизить потери.

Если пространство не является проблемой, просто используйте дроссель с соответствующей индуктивностью и номинальным током. Тогда единственная проблема будет держать это в секрете!

Частота среза LC-фильтра должна быть намного ниже частоты ШИМ, т.е. если частота ШИМ равна 1 кГц, то фильтр должен отключаться на частоте 500 Гц или ниже. Если вы использовали конденсатор 10 мкФ, вам потребуется около 10 мГн индуктивности.

Так как же мне найти правильный дроссель?
Он должен быть рассчитан на более высокий ток, чем потребляет ваш двигатель, иметь сопротивление, достаточно низкое, чтобы падать незначительное напряжение при этом токе, и индуктивность, достаточно высокую, чтобы отфильтровать вашу частоту ШИМ. Калькулятор фильтров на sim.okawa-denshi.jp/en/RLClowkeisan.htm

Вы ограничены только шунтирующим колпачком? Это высокое напряжение? Зачем вам 1000 мкФ?

Обычно шунтирующий колпачок используется для отвода высокочастотного шума: подумайте о «сглаживании фронтов ШИМ». Связка параллельных керамических колпачков может быть просто отличной.

Использование LC-фильтра может улучшить вашу фильтрацию, поскольку вы можете хорошо сгладить текущую пульсацию. Затем у вас есть две степени свободы в конструкции фильтра.

Просто убедитесь, что резонансная частота LC отличается от любой имеющейся у вас ШИМ-гармоники.

Это что-то до 32В, хотя скорее всего будет 12В; Я не ограничен, кроме бюджета или доступности (... или - в некоторой степени - места; для перемещения устройства не требуется вилочный погрузчик...)
Устранение шума ШИМ в двунаправленном двигателе с ШИМ-управлением
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v