NovaEnergia

Em primeiro lugar as minhas desculpas públicas em especial ao Njay e ao Josenir, e a todos os leitores do tópico.

Sei que têm trabalhado muito para o fórum, e não mereciam que eu viesse aqui e deixar comentário público direccionado, a quem tanto tem dado ao forum.
Erro meu, que repeti pela segunda vez. Vale ter pessoas boas como o Josenir, que nos vão chamando à razão de uma forma mais racional, mais amiga.

Depois não é minha intenção entrar em competição.
Josenir sei que esta é a sua praia, e quando falei em estar menos á vontade referia-me apenas à aplicação de varistores.

Exponho ideias e não gosto que mas cortem duma forma que entendo sem razão ou justificação.
Senti-me encostado á rede duas vezes seguidas sem razão. Estou habituado a lutar pelas minhas ideias/convicções até ao fim. Não o fiz de melhor forma.
Talvez não tenha sido talhado para trabalhar em grupo, jogar em equipa, participar em fóruns.

Não sou especialista neste ou outros assuntos. Também não sou só um académico (teórico). Considero apenas que tenho um vasto conhecimento em vários campos diferentes, fruto de anos de estudo e experiência prática, o que me permite articular os vários campos em projectos industriais e de manutenção. Gosto de transmitir o que sei e conheço aos outros qe me rodeiam. Achei que aqui poderia ser útil mas não soube selo.

Mais uma vez as minhas desculpas.

Saúde para todos.

É um fato digno de registro. Quando alguém olha para trás e percebe que fez algo que não estava certo e concorda publicamente que não estava certo. Ainda mais sem ninguém ter se levantado para dizer que estava errado. Isso é um sinal de maturidade.

Parabéns ao Pseudominus, e não pense ele que fez um trabalho inútil. Eu mesmo me sentí convidado a pesquisar um pouco mais sobre os varistores. Assim que eu tiver algum resultado sobre a matéria, tratarei de dividir com todos.

E aconteceu aqui como naquele acidente aéreo: entre mortos e feridos, todos sobreviveram !

Só tenho a dizer o que já disse anteriormente: isto é um local de discussão aberto a toda a gente e só faz sentido ser dessa forma. Haja saúde e Paz para enfrentar 2009!

Desculpa a minha insistência Josenir, mas continuo curioso: não notas algum aquecimento dos condensadores electrolíticos depois de "puxar" um pouco pelo controlador?

No início dos testes desta nova versão do controlador eu usei capacitores de 470uF x 35V e eles aqueciam um pouco, por isso optei por usá-los com tensão de trabalho de 200V. Agora eu tenho abusado da bike e eles às vezes ainda apresentam um leve aumento de temperatura que pode ser desprezado, pois só se percebe depois de pelo menos meia hora de funcionamento e pode ser considerado como normal. Esses capacitores são especificados para temperatura de 85ºC e a temperatura neles não passa de 40ºC. Isso com a temperatura ambiente na casa dos 30ºC.

Mas aguarde um pouco que eu tenho uma coisa para você...

Njay,

Eu estava fazendo uma limpeza por aqui e encontrei o controlador original da minha bike. E adivinha... O controlador usa um diodo muito parecido com aquele que você indicou. Mas também, como ele está irremediavelmente torrado e o CI está lixado pela fábrica para não permitir ser identificado, fica difícil para se fazer um levantamento sobre o seu desempenho.

Veja as fotos abaixo:

Observe que tem a marca, modelo e potência: WUFENG, DF1-24, 40A x 24V. Ele usa dois MOSFETs P60NE, que são similares ao IRFZ44 que usamos no nosso. Cada MOSFET é acionado por um resistor de 10R x 0,25W nos respectivos gates. Mas os dois resistores vêm do mesmo pino do CI. O CI tem 18 pinos e é alimentado em 5V por um 78L05. E considerando os pinos em que ele recebe a alimentação e os pinos onde recebe um cristal ressonador de 3 pinos, eu já manjei que se trata do PIC16F628. E o diodo fast é o MBRF2045CT.

E finalmente a parte que mais lhe interessa: o circuito de potência está como no desenho abaixo:

Viva,

Pensei que este PDF seria util...

http://maystechadvice.com/Smal_EV_MotorController.pdf

Um abraco.

Eu perguntei se os condensadores aqueciam porque disseste:


Isto causa correntes de ripple altas como já referi, e isto faz aquecer os condensadores porque os electrolíticos têm uma ESR (resistência interna) muito alta, podendo chegar a 2 ou 3 ohm (é por isso que os condensadores de conversores DC-DC comutados são sempre condensadores "de qualidade", de baixa ESR). Se tiveres 10A a fluir para dentro e para fora dum condensador com uma ESR de 1 ohm estás a dissipar 10A^2 x 1ohm = 100W. Se for com um ciclo activo de 10% ainda assim são 10W, suficiente para causar aquecimento notório. Aumentar a tensão de trabalho não resolve isto; quanto muito seria preciso escolher um condensador para maiores temperaturas. Os condensadores electrolíticos não avariam só por causa de tensão em excesso, também avariam por causa de corrente em excesso.

Mas como defendo e podes ver agora no esquema original do controlador da trotinete , não são necessários condensadores para remover os picos. Basta ter um díodo free-wheel apropriado. É bem mais barato do que apenas 1 condensador electrolítico de 200V.

O documento deixado pelo nookia também é muuuuito interessante. Eles também usam díodos free-wheel, mas schottky, para aquecerem menos pois a queda de tensão destes díodos é menor do que a dos díodos normais (o díodo do controlador antigo da tua trotinete também é Schottky). Mas têm mais uma coisinha... um supressor de transientes em paralelo com os MOSFETs. Eles explicam a razão e até têm imagens de osciloscópio mas sinceramente eu não entendi. Dizem eles que quando o motor está em "stall" (eixo preso) uns picos ocorrem quando o MOSFET é desligado porque não há "back EMF" e apenas a resistência e inductância das bobinas do motor limitam a corrente. Mas afinal não era para eliminar estes picos que serviam os díodos free-wheel? Não percebo de onde vêm os outros picos, a não ser que seja porque nessa situação a corrente é tanta (eles falam em 200A) e a subida tão rápida que os free-wheel que eles usaram não conseguem reagir a tempo. Entretanto escrevi ao autor do artigo a perguntar.

O Sr. Mays, o autor do artigo, já me respondeu. Ele agora está reformado mas era expert de electrónica de potência e trabalhava para a Motorola, em particular na área de aeroespacial. Bom, o que ele disse foi que, apesar de ter desenhado o circuito com díodos free-wheeling do tipo Schottky, quando o montou utilizou os tipicos "ultrafast" (ele menciona isso no artigo). Diz ele que os "ultrafast", apesar de serem bastante rápidos são muito mais lentos a ligar do que os Schottky, e que na situação do motor com o eixo bloqueado (muita corrente) a tensão nos drenos dos MOSFETs pode ainda subir a valores prejudiciais aos MOSFETs antes dos díodos ligarem. Diz ainda que na maior parte dos casos a rectância (suponho que se refira à inductiva) dos cabos e afins que ligam ao motor é suficiente para impedir que os transientes subam tão depressa que os ultrafast não consigam acompanhar; mas que como está habituado a desenhar tudo de uma forma super robusta, redundante, preparado para trabalhar não só dentro dos requisitos mas também para além deles (hábitos ganhos na sua profissão na área de aeroespacial), incluiu o tal supressor de transientes mesmo só como protecção e segurança extras.

Muito bom mesmo este material. E muito oportuno também.
Agradeço.

Não estou querendo dizer que o uso do diodo free-wheel, ou anti-paralelo, em português, seja incorreto ou desnecessário. Apenas estou usando uma solução alternativa, e que nem foge tanto ao convencional. Com isso, uso apenas dois diodos retificadores comuns (1N5401, de 3A) e dois capacitores eletrolíticos (470uF x 200V), tornando o projeto simples e acessível a qualquer um. E ademais, conforme o motor, o valor dos capacitores poderá ser reduzido, diminuindo ainda mais o custo.

Enquanto isso o documento fornecido pelo Nookia, mostra um controlador para motor CC para scooters com motor de 300 a 500W, desenvolvido por pessoas altamente credenciadas, mas com componentes exóticos, como esse MC33887, um CI dedicado de difícil aquisição e 6 diodos ultra fast de 30A x 400V.
6 x 30A = 180A, logo está usando um diodo anti-paralelo equivalente a 180A para remover os picos de tensão. Observando o projeto, cheguei a algumas conclusões:
1) O projeto citado é similar ao nosso em potência e finalidade.
2) Se é usado um diodo de 180A é porque espera-se que ocorram picos com essa corrente.
3) Se ocorrerão picos de 180A e serão conduzidos pelos diodos, haverá um desperdício de energia considerável, dissipados nesses componentes.

Porque não usar uma frequência de comutação mais baixa e usar capacitores para absorver os picos, armazenando energia, que é imediatamente usada no próximo ciclo do PWM ?

Penso que querias dizer 2 díodos de 6A, certo? Ou entretanto trocaste-os por 2 1N5401?


Certo, ele refere que espera que em situações "limite" possam ocorrer correntes de 200A.


Porque é que é desperdício? Ou melhor, porque é que é desperdício com os díodos e não é com os condensadores?


Os condensadorres (os de 200V) são descarrregados através do MOSFET quando ele liga, por isso a energia que eles guardam não é útil em lado nenhum. Dissipa-se alguma no MOSFET e na ESR dos condensadores e o resto é descarga normal da bateria. O problema de usar condensadores está no aquecimento dos mesmos. Eu acho que na tua configuração nem precisas do díodo freewheeling, não passa lá quase nenhuma corrente e portanto ele não faz lá nada.
Prende a roda do teu VE (assumo que isto também prende o veio do motor) e dá-lhe algumas aceleradelas quase a fundo.

Sim, realmente, os diodos são 6A10.
Como então não chegamos a um consenso a respeito, o projeto está aí com duas propostas diferentes. Cada um que experimente e verifique qual lhe serve melhor. Pelo menos ninguém poderá dizer que não tem opção e nem que aqui não se chega a uma solução, pois nesse caso chegamos a duas.

Agradeço.

O projecto é teu Josenir, claro que fazes como achares melhor. Estamos só a trocar ideias.

Josenir

Parabéns pelo projeto do controlador está me ajudando muito!!!
Montei o circuito em uma placa padrão ,não utilizei a tua pci e surgiram algumas duvidas, se poderes me ajudar agradeço?

A primeira é que quando estava controlando a carga percebi que a potencia era muito abaixo daquela que conseguia com a ligação direta!Com o osciloscopio descobri que somente uma das saidas estava chaveando os fet´s ...
Depois de dois dias conferindo o circuito e conclui que a montagem estava correta !!!
Só foi resolvido com um capacitor de 10nF no pino 10 do ci .... Isto só aconteceu na minha montagem ? Você conferiu as saidas do teu circuito?

P.S. Desculpe o texto longo e confuso, mas é que está confuso pra mim!



Abraços
wilsoncnc

Quando vou para reparar um circuito e vejo os CI com a referência lixada, só me apetece ir à fábrica e "partir o fucinho" aos fulanos que lá estão!

Em Televisões antigas, traziam inclusivamente o esquema do circuito no manual, para facilitar a reparação, agora não só deixaram de fornecer o esquema como ainda se dão ao trabalho de apagar as referências do integrados.
Torna-se ainda mais estúpido quando se pensa que apagar é mais uma etapa de fabrico que custa dinheiro!
No fim de contas ainda pagamos para que eles nos lixem a vida quando queremos reparar o circuito!
Passámos de 80 pra 8!

As empresas estão cada vez mais apreensivas com a concorrência.

"Lição número 1 dos bancários - proteja o investimento"

Curioso, estava agora mesmo a ler a datasheet do integrado e lá diz que o pino 10 não deve ser deixado "no ar", pois essa entrada pode apanhar ruído e isso faz com que a saída desligue. Liga-o à massa, em princípio não precisas do condensador, a não ser que o ruído seja muito forte, mas aí deves ter outros problemas.

Esse pino é um pino de "shutdown", e também pode ser usado como forma de controlar a corrente, razão pela qual eu estava a dar uma olhadela. Vou fazer umas simulações e depois já coloco aqui uma 1ª sugestão para o controlo de corrente.

O pino 10 do CI é o shutdown, que não usamos e pode ficar desconectado, mas também pode ser simplesmente ligado ao terra (GND).

Este defeito a que você se refere não se manifestou no cuircuito que estou usando e nem em outros projetos que construí com este CI. Mas como existem muitas marcas diferentes do SG3525, é possível que em algum dos equivalentes ocorra uma fuga no transistor de shutdown interno ao CI e seja exigido o aterramento do pino 10.

A minha bike recentemente apresentou este defeito de ficar com a aceleração máxima muito fraca, mas logo eu observei que se tratava apenas de um mau contato no fusível de uma das saídas. O que resolvi prontamente.

Já observei exaustivamente o comportamento dos MOSFETs de saída com o osciloscópio, devido aos problemas com as altas tensões de retorno da bobina do motor, e as duas saídas funcionam perfeitamente.

Há uns tempos aprendi um "truque" novo e entretanto lembrei-me de sugerir a sua aplicação como limite de corrente no teu controlador, Josenir. Não o testei na prática, não tenho como, daí que ficam as simulações. A grande vantagem deste circuito é a sua simplicidade e a grande desvantagem é a eficiência. Para fazer melhor no que toca a eficiência acho que vai ser necessário usar amplificadores operacionais, depois posso desenhar um circuito para isso (um IC de 8 pinos com 2 amplificadores, 1 para amplificar a queda de tensão na resistência que mede a corrente e outro para servir de comparador). Mas para já fica a sugestão super-simples.

Este circuito detecta quando a corrente através de uma resistência ultrapassa um certo valor. O transístor PNP começa a conduzir quando a queda de tensão na resistência Ri atinge cerca de 0.6 - 0.7V, levando à subida da tensão no ponto SHUTDOWN. Este ponto estaria ligado ao SHUTDOWN (pino 10) do SG3525 levando ao "corte" da saída, desligando os MOSFETs. Entretanto, com o corte da saída a corrente baixa do valor limite e o SG3525 contínua em funcionamento normal. Da datasheet depreendo que esta entrada SHUTDOWN simplesmente baixa as saídas quando activa, mas o resto do chip continua a trabalhar e no ciclo seguinte da onda PWM o chip levanta novamente as saídas (se o SHUTDOWN já não estiver activo).

Este circuito é para colocar entre a alimentação positiva e o motor. A fonte de corrente no esquema (I1) é apenas para simular a variação de corrente.

É necessário calcular o valor da resistência Ri para o limite de corrente que se quer. Isto faz-se sabendo que o PNP começa a conduzir quando a tensão emissor->base atinge cerca de 0.65V. Sabendo que é essa a queda de tensão na resistência Ri, temos pela Lei de Ohm 0.65 = I x Ri <=> Ri = 0.65 / I.
Contudo, para as correntes que se pretende neste controlador os valores de resistência são bastante baixos, e é difícil encontrar esses valores comercialmente. Por exemplo, para um limite de 30A seria necessário uma resistência de ~21.6 miliOhm. Não sei se é possível adquirir este tipo de valores comercialmente, até porque esta resistência teria que ser de grande dissipação, quase 20W. O que eu faria era criar uma resistência a partir de um parafuso comprido, fazendo os 2 contactos com 4 porcas e 4 anilhas (que serviriam também para ajustar o valor da resistência), ou de pedaços de fio de nicrómio. O ajuste do valor teria que se fazer medindo a queda de tensão entre os seus contactos enquanto se faz passar uma corrente conhecida. Tem que ser desta forma porque os multímetros comuns tipicamente não permitem medir resistências inferiores a 100mOhm.

Na fig. seguinte temos
a azul a potência dissipada na resistência
a vermelho a eficiência (escala 0 a 110 no lado direito)
a verde a tensão no ponto SHUTDOWN
a verde claro a corrente em Ri


O SG3525 faz o SHUTDOWN quando a tensão nesse pino (10) atinge tipicamente 0.8V.

Trocando a resistência de 1K por uma resistência variável de uns 1K a 4.7K é possível ter um ajuste "fino" da corrente limite. Em principio qualquer transistor PNP típico de baixa potência e bom ganho (>100) serve neste circuito, BC558, 2N3906, ...

Para 15A continuos e 30A (resistência Ri ~21mOhm) de limite a eficiência deste limitador é 1 - (15^2 x 0.022) / (24V x 15A) ~ 98.6%. Mas isto é assumindo que a resistência também está em série com os contactos do relé, o que não faria sentido. O relé está lá para fazer o bypass ao circuito de controlo proporcional; fazia sentido que o limitador de corrente também actuasse quando o relé está ligado, só que isso ia causar um "chilrear" do relé e isso reduz-lhes muito o tempo de vida. O único mecanismo de protecção que faz sentido é por exemplo o controlador desligar-se e só voltar a ligar quando o utilizador largasse o acelerador por completo. Mas para isso também é precisa mais electrónica... para já fico-me por aqui.

P.S.: Josenir, agora que dei uma olhadela na datasheet do SG3525 tou com uma dúvida. Supostamente as saídas A e B são complementares, ou seja, só está uma ligada de cada vez. Sendo esse o caso, não ajuda em quase nada ter 2 MOSFETs ligados como no teu circuito; eles nunca estão ligados em simultâneo, portanto a única vantagem é que ora está 1 ligado ora está o outro, dando mais tempo para arrefecerem (mas na prática não parece haver aquecimento). No meu entender não estás a tirar proveito de ter 2 MSOFETs ligados em paralelo para baixar a resistência, porque eles nunca estão ligados em paralelo... que dizes sobre isto?

Existem várias formas de medir corrente num circuito, mas para acima de 30A, poucas darão bom resultado. Pode-se usar um sensor de efeito hall analógico para medir a intensidade do campo magnético sobre uma trilha da placa de CI, pode-se usar um CI dedicado para medir corrente, mas eu prefiro usar aquilo que for mais simples e eficiente.

A idéia de usar um resistor para sensoriar a corrente é a que menos me agrada. Não só pela dificuldade de se conseguir um resistor no valor correto, mas pelo seu tamanho e pelo aquecimento que vai gerar, entre outras dificuldades. Já tentei fazer isso em um inversor que tinha potência menor do que este controlador e não ficou bom. No caso do inversor resolví com uma bobina em um anel toroidal de ferrite, onde fiz dois enrolamentos de poucas espiras. Por um enrolamento com apenas 4 espiras de fio 1 mm passava a alimentação do circuito de potência e pelo outro, com 10 espiras de fio 0,30 mm eu fazia a medição de tensão, que era proporcional à corrente que passava pelo primeiro. Isso ficou muito bom. Assim que tiver um tempo vou fazer uns testes com esta solução no nosso controlador.


Se você observar melhor vai ver que no esquema do controlador, onde se vê o simbolo dos MOSFETs de saída está escrito 2 X IRFZ44. Embora a placa de CI apresente apenas um para cada saída, também tem a mesma indicação escrita, isto é, são 4 IRFZ44, dois para cada saída do CI PWM. A placa tem lugar para apenas um porque eu pensei em usar os transístores fora da placa, parafusados a um bom dissipador de calor externo à caixa do controlador, sendo ligado à placa por fios.
Quando optei por esta forma, pensei no seguinte:
1) Usar um controlador push pull para que um transístor descanse enquanto o outro está ligado. Com isso cada um trabalha com um ciclo ativo menor, com menos estress.
2) Usar dois transistores de cada lado, ligados em paralelo para diminuir a resistência no estado ligado para a metade, diminuindo a dissipação de potência.
3) Usar dois transistores de cada lado, ligados em paralelo para conseguir trabalhar com maior potência e menor aquecimento.
Não esquecendo que os transístores MOSFETs, diferentemente dos bipolares são adequados para trabalharem em paralelo sem a necessidade de qualquer circuito auxiliar para dividir a carga entre eles, pois com o aquecimento a sua resistência no estado ligado aumenta, ocorrendo uma divisão muito equilibrada da potência entre cada um. Aquele que aquece primeiro passa a conduzir menos devido ao aumento da resistência.