Instabilidade usando PWM com PIC12F683

[George Leandro]

Olá pessoal, tô com uma situação inusitada no laboratório de automação onde trabalho.
Preciso relacionar uma entrada analógica a um motor 24VDC através de controle PWM, a princípio fiz com arduino uno e funcionou muito bem. 
Mas surgiu a necessidade de fazer a migração desse controle para o PIC12F683, aí que começa o problema. Fiz o código no mkroC, simulo no Proteus e vejo que tá tudo ok. Monto o circuito e o PWM é gerado normalmente, mas quando o motor é conectado o sistema para de funcionar completamente. Se desconectar o motor, o PWM volta a ser gerado. Já fiz o teste com uma carga resistiva e ocorreu o mesmo comportamento.
O código e o circuito estão em anexo.

Se alguém já passou por algo semelhante e deseja compartilhar, agradeço .

 

controleMotor.txt

[Sérgio Lembo]

No esquema mostra um comando por opto acoplador. Isso é bom, permite que a fonte de 5V e 24V sejam independentes, isto é, se as fontes compartilham o Terra, corte o fio que faz isso.

Se com resistor o problema retorna, podemos eliminar possível indução magnética do motor.

adicionado 5 minutos depois

Curiosidade:

- Qual a corrente nominal desse motor?

- Qual a frequência do PWM?

adicionado 9 minutos depois

Agora que vi que os 5V é filho dos 24V

 

adicionado 17 minutos depois

Isso nos leva aos cuidados que devemos ter com o terra em  controle de potência. O que tens aí é que a circulação de alta corrente está provocando interferência no funcionamento do circuito de controle, MCU nesse caso.

Solução: da saída da sua fonte de 24V deve sair, de forma direta, sem escala, o fio que irá na fonte do mosfet. Desse mesmo ponto, sai o fio que irá alimentar o terra do controle. Isso se chama ligação em estrela. Do fio ideal ao real temos resistencias, indutâncias, carrapatos e mais um monte de parasitas. São eles que estão fazendo bagunça na sua montagem.

adicionado 23 minutos depois

adicionado 30 minutos depois

Estou supondo que a fonte de 24Vcc aguenta o motor sem arrear.

adicionado 38 minutos depois

E não se esqueça do clássico capacitor colocado em cima da MCU, quanto mais encostado melhor. Isso está no manual de todos eles.

adicionado 56 minutos depois

Outro assunto, nada a ver com a instabilidade: está mesmo usando um mosfet de 600V? Esse modelo é muito bom para quem precida trabalhar acima de 400V, mas para 24Vcc tem coisa melhor e mais barato.

Vantagens de se usar um mosfet de 50/60V no lugar desse daí:

- Menor Rds, pelo menos 20X menor.

- Menor Qg => mais fácil de comutar, muito mais rápido.

- Tenho dúvidas que esse seu driver comute de forma adequada um mosfet que tem um Qg de 100nC.

- Dependendo da corrente pode ser a diferença entre ter que usar um dissipador ou não.

[.if]

+

qual a frequencia do pwm? Penso que um circuito push pull no gate do fet lhe cai bem. R1 e R2 me parecem 1 pouco altos.

De fato o opto está 1/2 que sem sentido pro caso do compartilhamento de gnd´s..

 

Agora se falar que está montado num protoboard e com zero técnica pra evitar ...

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

circulação de alta corrente está provocando interferência no funcionamento do circuito de controle

...permita-me lhe dar um cascudo virtual.

[George Leandro]

Obrigado pelas rápidas respostas rs@Sérgio Lembo  e @Isadora Ferraz .
O mosfet utilizado é outro mais apropriado ao uso, só está esse na figura porque não o encontrei na biblioteca do proteus.
A ligação já está conforme sua sugestão e o capacitor em cima do MCU é o C2 de 100n, da imagem.
A corrente nominal do motor é 3A.
Foram testadas duas frequências para o PWM: 488Hz e 976Hz.

1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

No esquema mostra um comando por opto acoplador. Isso é bom, permite que a fonte de 5V e 24V sejam independentes, isto é, se as fontes compartilham o Terra, corte o fio que faz isso.

Se com resistor o problema retorna, podemos eliminar possível indução magnética do motor.

adicionado 5 minutos depois

Curiosidade:

- Qual a corrente nominal desse motor?

- Qual a frequência do PWM?

adicionado 9 minutos depois

Agora que vi que os 5V é filho dos 24V

 

adicionado 17 minutos depois

Isso nos leva aos cuidados que devemos ter com o terra em  controle de potência. O que tens aí é que a circulação de alta corrente está provocando interferência no funcionamento do circuito de controle, MCU nesse caso.

Solução: da saída da sua fonte de 24V deve sair, de forma direta, sem escala, o fio que irá na fonte do mosfet. Desse mesmo ponto, sai o fio que irá alimentar o terra do controle. Isso se chama ligação em estrela. Do fio ideal ao real temos resistencias, indutâncias, carrapatos e mais um monte de parasitas. São eles que estão fazendo bagunça na sua montagem.

adicionado 23 minutos depois

adicionado 30 minutos depois

Estou supondo que a fonte de 24Vcc aguenta o motor sem arrear.

adicionado 38 minutos depois

E não se esqueça do clássico capacitor colocado em cima da MCU, quanto mais encostado melhor. Isso está no manual de todos eles.

adicionado 56 minutos depois

Outro assunto, nada a ver com a instabilidade: está mesmo usando um mosfet de 600V? Esse modelo é muito bom para quem precida trabalhar acima de 400V, mas para 24Vcc tem coisa melhor e mais barato.

Vantagens de se usar um mosfet de 50/60V no lugar desse daí:

- Menor Rds, pelo menos 20X menor.

- Menor Qg => mais fácil de comutar, muito mais rápido.

- Tenho dúvidas que esse seu driver comute de forma adequada um mosfet que tem um Qg de 100nC.

- Dependendo da corrente pode ser a diferença entre ter que usar um dissipador ou não.

 

[Sérgio Lembo]

Resolveu?

[George Leandro]

Foram testadas duas frequências para o PWM: 488Hz e 976Hz.

Vou seguir suas sugestões, quando tiver resultado posto

Pode ficar despreocupada quanto à protoboard, o circuito tá em pcb

 

54 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

+

qual a frequencia do pwm? Penso que um circuito push pull no gate do fet lhe cai bem. R1 e R2 me parecem 1 pouco altos.

De fato o opto está 1/2 que sem sentido pro caso do compartilhamento de gnd´s..

 

Agora se falar que está montado num protoboard e com zero técnica pra evitar ...

...permita-me lhe dar um cascudo virtual.

 

adicionado 1 minuto depois

3 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Resolveu?

Já está assim desde o início.

[Sérgio Lembo]

Posso estar errado, é duro fazer diagnóstico a distância, mas poste uma foto do lado cobreado do PCB indicando onde está:

- o GND que sai da fonte 24V

-  a fonte do mosfet 

- o GND do potenciometro.

Desculpe a insistência, mas seu relato é típico de erro de layout.

[George Leandro]

1 minuto atrás, Sérgio Lembo disse:

Posso estar errado, é duro fazer diagnóstico a distância, mas poste uma foto do lado cobreado do PCB indicando onde está:

- o GND que sai da fonte 24V

-  a fonte do mosfet 

- o GND do potenciometro.

Desculpe a insistência, mas seu relato é típico de erro de layout.

Nada, sem problemas! Agora não estou no lab, quando voltar lá tiro a foto.
Obrigado mais uma vez.

[.if]

Não que isso vá resolver o problema mas pra otimizar teu projeto penso que podes conectar o pino 5 --[220R ou -]-- no gate do mosfet. Menor impedância e tal. Caso ele seja coletor aberto, escolha outro pino que seja push pull. Vai economizar um opto e tal

Além do que o amigo @Sérgio Lembo menciona, penso que deves observar:

-a programação do fuse de reset

-a do brown out detector ou low power on reset

-a do power up timer and/or oscilator start up timer

-watch dog

-(não sei se quero que publiques o fonte. Na dúvida, não publiques pois posso não querer analisar)

-alguma mínima blindagem no pot: capacitor na entrada e longe do motor. De fato mc longe dele.

-e claro se há queda do +5 ao acionar o motor bem como alguns etc

 

 

[George Leandro]

Entendo, vou observar os pontos que falaste. Obrigado!

 

16 minutos atrás, Isadora Ferraz disse:

Não que isso vá resolver o problema mas pra otimizar teu projeto penso que podes conectar o pino 5 --[220R ou -]-- no gate do mosfet. Menor impedância e tal. Caso ele seja coletor aberto, escolha outro pino que seja push pull. Vai economizar um opto e tal

Além do que o amigo @Sérgio Lembo menciona, penso que deves observar:

-a programação do fuse de reset

-a do brown out detector ou low power on reset

-a do power up timer and/or oscilator start up timer

-watch dog

-(não sei se quero que publiques o fonte. Na dúvida, não publiques pois posso não querer analisar)

-alguma mínima blindagem no pot: capacitor na entrada e longe do motor. De fato mc longe dele.

-e claro se há queda do +5 ao acionar o motor bem como alguns etc

 

 

 

[Sérgio Lembo]

@George Leandro , sumiu... e a foto que pedi?

[George Leandro]

Oi @Sérgio Lembo,sumi não... é que hoje não pude ir ao laboratório. Irei na segunda-feira.

[Sérgio Lembo]

Ok, bom descanso. Segunda-feira damos continuidade.

 

Sua dúvida é a dúvida de muitos, colabore sempre.

[George Leandro]

Olá, primeiramente, gostaria de pedir desculpas por uma informação equivocada que passei. Na verdade, apenas o regulador 7805 e o MOSFET que estavam em placa, o PIC estava numa protoboard.

adicionado 1 minuto depois

@Sérgio Lembo segue as fotos que você pediu, observando suas sugestões, fico até com vergonha do circuito montado rs. Verifiquei alguns erros, como a proximidade do regulador com o MOSFET (e compartilhando o mesmo ponto de referência) e a disposição dos fios e conexões. Não encontrei loops de terra.

adicionado 2 minutos depois

Com as dicas da  @Isadora Ferraz encontrei um texto muito bom da Texas Instruments sobre acionamentos de MOSFETs. Montei o Bipolar Totem-Pole Driver (push-pull) e o resultado foi muito bom.
O documento é esse:

Fundamentals of MOSFET and IGBT Gate Driver Circuits.pdf

adicionado 13 minutos depois

Agradeço muito a ajuda de vocês, muito obrigado mesmo! Não estou conseguindo anexar o esquemático, mas reunindo o que vocês falaram, a montagem ficou assim: 

[Sérgio Lembo]

Manter o GND dos sinais de controle bem separados da potência, assim como uma cuidadosa escolha onde a potência e o controle se encontrarão faz parte para se ter estabilidade, e nem precisa ser apenas em circuitos de grande potência, no exemplo abaixo é um circuito de fonte de 4W. Observe os cuidados com o GND

[George Leandro]

Sim, sim, é verdade. É aquele tipo de coisa... Errar, tentar acertar e procurar informações no local certo são etapas que fazem parte do aprendizado.