BLDC Driver

[joelluijmes]

Hallo,

Ik ga als een hobby projectje me eigen quadcopter maken. Hiervoor heb ik een brushless dc motor voor besteld en wil ik deze aansturen met een microcontroller (een ATtiny wss). Ik weet alleen niet zo goed hoe ik deze moet aansturen. Dus naar wat zoeken kwam ik uit op een application note van Atmel (AVR444.) Waar zeer nuttige informatie in staat alleen het is me nog niet helemaal duidelijk hoe nu de aansturing gaat?

Het gaat om het volgende schema:


In de note staat wel een timing diagram:


Maar hoe zit het nu precies met het pwm gedeelte? Op internet gezocht kom ik wel op de volgende:



Voor zover ik het begrijp is het de bedoeling om te 'switchen' van phase bij de zero crossing? Maar hoe meet ik dit precies op een microcontroller?

Wat ik er uit haal is dat ik een ADC gebruik om de back emf te meten van de motor (van de winding die niet actief is op dat moment.) Daarvoor zet ik eerst de Uref op +12V en meet ik de zero crossing wanneer dit voltage gelijk is aan wat ik uit ben aan sturen op de pwm?

Groeten,
Joël

[Damic]

Heb je een link naar de motor, het lijkt wel of dat die hall sensoren aan boord heeft. Zoja moet je daar mee rekening houden.

Om dat onderste schema beter te begrijpen en naderhand geen fouten te maken zou ik de volgende fets van naam veranderen:
Q2 > Q4
Q6 > Q2
Q4 > Q6

[ Voor 37% gewijzigd door Damic op 10-02-2016 20:32 ]

[Rmg]

weet je zeker dat je dit wil? Een ESC scheelt je zoveel problemen.

je hebt 4 motoren, daarnaast moet je ook nog de controloop draaien die je sensoren uitleest en motoren regelt.

Op een attiny? erg optimistisch

[Damic]

Rmg schreef op woensdag 10 februari 2016 @ 20:36:
weet je zeker dat je dit wil? Een ESC scheelt je zoveel problemen.

je hebt 4 motoren, daarnaast moet je ook nog de controloop draaien die je sensoren uitleest en motoren regelt.

Op een attiny? erg optimistisch

Ik denk een attiny per motor alle dat hoop ik toch.

[ Voor 3% gewijzigd door Damic op 10-02-2016 20:40 ]

[Mavamaarten]

Ik zou ook gewoon ESC's gebruiken. Je stuurt de motors dan aan alsof het servo's zijn.

[jeroen3]

Simpel gezegd moet je een 3 fase stroom maken door de spoelen van de motor.

En de snelheid waarmee je dat doet (de lookup table met PWM instellingen afloopt) bepaalt de snelheid.

Je schema is alleen bij lange na niet compleet.
Het werkt niet. De high side driver ontbreekt, of je moet de fets aan de bovenzijde vervangen door P-channels.
Het gaat direct kapot door de back-emf van de motor.

Het maken van een brushless motor besturing is een project op zich.
Aangezien een motorbesturing rond de €20.- is, gestuurd met servo-pwm, is het misschien niet de moeite waard.

[joelluijmes]

Jaa dit gaat alleen nog om de motor driver. Dus inderdaad een attiny per motor. Natuurlijk kan ik een esc, control unit, frame etc kopen maar dan is het niet zoveel aan (voor mij). Het gaat juist om er van te leren en de lol van het zelf maken.

Het is trouwens een sensorless motor (vandaar avr444). Het is deze motor: https://www.hobbyking.com...wItem.asp?idProduct=45000

Het doel van dit topic is dan ook het maken van de motor driver niet de rest van de quadcopter.

Ik had nog es nagedacht en ik vroeg me af of ze misschien het volgende bedoelen met de aansturing: wanneer die onder de 0 is de lage fet aan, bij 0 zijn ze beide uit en boven de 0 is de hoge fet aan? Over de fet aandrijving heb ik nog niet heel erg over nagedacht dus dat is inderdaad nog niet compleet.

[jeroen3]

Heeft een Attiny genoeg timers? Volgens mij niet, maar het is lang geleden dat ik met tiny's heb gespeeld.

Alleen de lage fet gaat aan als je er alle gates (5V) maakt.
De hoge fet krijgt nooit een Vgs van >4V*, je moet daar een booster gebruiken om 12+5V te maken om hem in te schakelen. Of een P channel fet nemen, welke omgekeerd werkt.
Je hebt hoe dan ook gate drivers nodig.

*technisch gezien wel als je de lage fet inschakeld. Maar je wil niet beide fets inschakelen, dat is kortsluiting.*

[ Voor 71% gewijzigd door jeroen3 op 10-02-2016 21:28 ]

[joelluijmes]

Ik was van plan door de mosfet te selecteren d.m.v. and gates zoals vermeld in de app note. Ik moet nog iets meer onderzoek doen naar mosfets zelf maar als ik die aan de high side vervang door p channels zeg je dat ik alsnog gate drivers nodig heb. Waarvoor dat?

En het lezen van de backemf klopte dat hoe ik me dat voorstelde?

[base_]

Als je meteen in het diepe durft te springen: LAUNCHXL-F28069M icm BOOSTXL-DRV8301.
launchpad kost 20 euro, booster pack 45 euro.

De aansturing van dergelijke systemen is zeer complex: er worden 3 sinusachtig signalen gegenereerd door een PWM sturing die precies een bepaald faseverschil en verloop hebben om de juiste snelheid te bereiken. Niet iets wat je 'even' in elkaar zet, meer een hele grote uitdaging

[itcouldbeanyone]

grappig, moet net volgende week voor een soortelijk project naar Italy. voor het ontwikkelen van een zware PMSM regeling.

zoals al genoemd is is je schema incompleet, en je mosfetts out of date.
kijk eerst welke mosfett's het beste voor jouwn toepassing zijn.
let daarbij op de gate charge, VGSth, Rdson, en voltage.
zoek een die minstens 2.5x je back-emf aan kan.
en zorg dat je schema goed de back-emf kan verwerken.

dan heb je nog een gate driver nodig die je mosfetts op de juiste spanning aanstuurd.
niet alleen voor de biovenste mosfetts, maar ook de onderste.

een attiny kan nooit rechtsreeks een mosfett pwm schakelen, en daarbij een lage rdsOn garanderen.
tenzij je heel lag frequent gaat natuurlijk.

een lage ESR condensator zo dicht mogelijk bij je mosfets plaatsen, scheelt een hoop warmte!


via back-emf je motor fases gaan meten ben ik zelf nooit zo fan van.
in jouwn geval kan je niet anders.

in principe meet je op elke fase een spanning dus 3 analoge inganen.
dit doe je het beste via een spaningsdeler. (vergeet niet je ingang te beveiligen met een zener diode)
op deze 3 ingangen kun je dus je back emf op je uitgeschakelde fase meten, ten opzichte van de andere fase's.

heb je voor elke fase nog een extra shunt, dan kun je de opgenomen stroom meten per fase, en dit als een referentie gerbuiken voor je PID controller.

[Sissors]

Ik zou echt beginnen met gewoon commerciële ESCs te kopen. Daar kan je niet zelf tegen ontwerpen. Als je toch het vanwege hobby wil proberen, dan kan je dat later ook nog doen.