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    • Gabriel Torres

      Seja um moderador do Clube do Hardware!   12-02-2016

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JCMORAIS

Cadeira de rodas motorizada

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Senhores, estou montando uma cadeira de rodas motorizada para meu irmãozinho usando arduino para ativar os relés que acionam o motor. Por hora ela vai pra frente e para os lados. Já tenho a ideia da ponte H com relés para a ré, mas preciso resolver um problema primeiro: o relé tá queimando. Segue a relação de materiais:

 

01 motor de scooter 24V 15A escovado

02 baterias de 12V 9Ah (aquelas de no break) ligadas em série para dar 24v ao motor

01 relé MPA-S-105-C, 5V na bobina, 15A a 125VAC e 10A a 30V.  

01 resistência de 3R entre o positivo da bateria e a entrada dos 24v no relé

 

A ideia é acionar a bobina com 5V de uma das portas do arduino e chavear o relé. Então o relé deixa fluir 24V para o motor, mas antes de chegar ao relé coloquei a resistência de 3 ohms para limitar a corrente a menos de 10A (R=U/i ... R=24/10 .... R=2.4 ohms. Na loja da esquina só vende 3 ohms), conforme capacidade do relé. É aí que dá problema: a resistência queima assim que eu aciono o relé. Sem a resistência o relé funciona por algum tempo, até aquecer e queimar. Em série ou em paralelo, a resistência queima do mesmo jeito.

 

E aí, alguma ideia do que faço? Falta praticamente só isso pro meu irmão se locomover sozinho. Obrigado

 

 

adicionado 9 minutos depois

Ah, sim: desisti da ponte H com IRF3205. Achei muito complicado o circuito dobrador de tensão pra acionar o gate e os mais simples não funcionaram. Usar relé tá atendendo meu nível. Também estou tendo problemas com o IRF3205 a longo prazo mesmo que seja p acionar o motor. Tá superaquecendo e queimando.

 

Ou seja: preciso de ajuda pra baixar a corrente antes do relé sem queimar a resistência

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Motores grandes quando você usa resistência elas costumam esquentar mesmo... tem que ser de alta potencia e ainda se duvidar colocar dissipador no resistor... Fora o tremendo desperdício de energia em calor. Com ainda picos de tensão e o aumento de corrente o negócio é pior. Mas tem alternativas http://circuitglobe.com/speed-control-of-dc-motor-armature-resistance-control-and-field-flux-control.html

 

Como você viu tem que respeitar os limites dados pelo fabricante quanto ao relé também...

 

O correto seria você comprar ou fabricar um driver para motor de pelo menos o dobro da corrente para controle por PWM... ou seja uns 30A DC. Uns dois relés de 20~30A ;30V DC não vão custar muito barato também... se você for por esse lado. (tem alguns drives chineses para você se basear além de não fazer barulho é claro).

 

Chavear o arduino e fazer um PWM no relé é horrível... vai levar o teu relé rápido, fora o barulho... Tem relés de estado sólido, mas são muito caros e exigem bons dissipadores ^^

adicionado 1 minuto depois

Não se esquece de proteger o arduino com um diodo em paralelo no relé para a porta digital e/ou usar um acoplador para evitar o problema.

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Seu raciocínio está correto, mas tem algumas coisas que precisa saber:

Não se deve ligar relés diretamente ao arduino, use um transistor entre os dois. 

O resistor deve ser descartado, mais atrapalha do que ajuda. 

Use relés de 12V (já que deve usar o transistor não tem problema).

Relés automotivos pode dar conta, pois alguns suportam até 40A em 12V. 

Já que as baterias estão em série formando 24V um 7812 dá conta dos relés. 

Se encontrar relés potentes pra 24V melhor ainda, talvez até um contator pode ser usado, claro que este é mais caro e tem o tamanho maior. Esta é uma sugestão de último caso. 

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Amigo,

 

Creio que componentes diferentes deve ser um pouco complicado aí para você.

 

Consegue obter mais um relé? Use dois relés em paralelo para dividir a corrente, e elimine o resistor. Acione os dois ao mesmo tempo e da mesma forma. Deve resolver seu problema.

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  • Autor do tópico
  • 6 horas atrás, Mestre88 disse:

    Seu raciocínio está correto, mas tem algumas coisas que precisa saber:

    Não se deve ligar relés diretamente ao arduino, use um transistor entre os dois. 

    O resistor deve ser descartado, mais atrapalha do que ajuda. 

    Use relés de 12V (já que deve usar o transistor não tem problema).

    Relés automotivos pode dar conta, pois alguns suportam até 40A em 12V. 

    Já que as baterias estão em série formando 24V um 7812 dá conta dos relés. 

    Se encontrar relés potentes pra 24V melhor ainda, talvez até um contator pode ser usado, claro que este é mais caro e tem o tamanho maior. Esta é uma sugestão de último caso. 

    Mas como vou acionar o relé de 12 ou 24 V na bobina se o arduino só fornece 5V e o IRF3205 precisa de uma tensão no gate maior que no source pra funcionar?

    adicionado 1 minuto depois
    36 minutos atrás, diegosoares90 disse:

    Amigo,

     

    Creio que componentes diferentes deve ser um pouco complicado aí para você.

     

    Consegue obter mais um relé? Use dois relés em paralelo para dividir a corrente, e elimine o resistor. Acione os dois ao mesmo tempo e da mesma forma. Deve resolver seu problema.

    Beleza. Comprei relés sobressalentes por precaução. Vou tentar e posto o resultado

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    9 minutos atrás, JCMORAIS disse:

    Mas como vou acionar o relé de 12 ou 24 V na bobina se o arduino só fornece 5V e o IRF3205 precisa de uma tensão no gate maior que no source pra funcionar?

     

    Usando um transistor comum do tipo bipolar. Um BC337 serve. 

    adicionado 9 minutos depois

    E mesmo com os relés de 5V é obrigatório usar o transistor, ainda mais se colocar dois. 

    Se não pode queimar seu arduino. 

    adicionado 23 minutos depois

    CIs do tipo driver "transistor array" como o ULN2003 é uma boa.  

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    Como disse usa um acoplador ótico vai isolar o arduino tranquilo ^^ ... Mas o gosto e o bolso é do freguês. Só acho que para uma cadeira motorizada se faz necessário ter no mínimo um drive par controlar a velocidade... já que é o arduino daria para colocar uma alavanca de video game e o projeto ficaria muito bom... Daria para colocar um PWM no meio do caminho do circuito para controlar a velocidade e ir ligando e desligando o relé para mudar as direções , o PWM seria fio do motor e não no relé.

     

    Mas enfim... vai do gosto do cliente e da capacidade já que é você que vai fazer... X) fuizzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

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     Como disse o @Mestre88 , acionar o relé diretamente pode te custar o arduino. Um transistor barato sai por R$ 0,20.

    Vamos falar desse motor: Cada vez que a cadeira dá o arranque a corrente vai a um valor elevado, descarrega rápido a sua bateria e dá um tranco no maninho. já que deseja reversível, está disposto a usar relé, proponho isso:  é simples, usa apenas um único mosfet, e a reversão continua sendo feita por relé.

    Agora vamos falar da programação:

    - Antes de iniciar os disparo do PWM, selecionar o relé e aguardar 100ms para a efetiva comutação do relé. Somente depois disparar o PWM. Isso poupará os contatos de manobras  com carga, maior vida útil.

    - Instalar uma rampa de aceleração no PWM para evitar picos de corrente e trancos no cadeirante, sugiro 3s de 0-100%.

     

     

    Sem título.png

    Editado por Sérgio Lembo
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    Esses circuitos altamente complexos do Sérgio são fascinantes.

     

    Porém eu toda vez acabo por ir pelo mais simples uhahuahuahu

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    OFF tópico-

     

    Tem como colocar em preço de refrigerante? Eu não belo huahuahuahua

     

     

    ^^ ok Entendo ^^ Mas é legal mesmo ^^

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  • Autor do tópico
  • 10 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

     Como disse o @Mestre88 , acionar o relé diretamente pode te custar o arduino. Um transistor barato sai por R$ 0,20.

    Vamos falar desse motor: Cada vez que a cadeira dá o arranque a corrente vai a um valor elevado, descarrega rápido a sua bateria e dá um tranco no maninho. já que deseja reversível, está disposto a usar relé, proponho isso:  é simples, usa apenas um único mosfet, e a reversão continua sendo feita por relé.

    Agora vamos falar da programação:

    - Antes de iniciar os disparo do PWM, selecionar o relé e aguardar 100ms para a efetiva comutação do relé. Somente depois disparar o PWM. Isso poupará os contatos de manobras  com carga, maior vida útil.

    - Instalar uma rampa de aceleração no PWM para evitar picos de corrente e trancos no cadeirante, sugiro 3s de 0-100%.

     

     

    Sem título.png

    Sérgio, creio que seja isso que estava faltando no projeto. Tenho algumas dúvidas: 

    01 - Qual a função dos bc337 em paralelo?

     

    2 - Quando eu deixar passar positivo em ambos os pólos do motor, ele não queima?

     

    3 - Perto do motor tem um bc327. É o Q2. É isso mesmo ou era mais um bc337?

     

    4 - O pólo negativo do sistema eu mando para o negativo da bateria ou para um dos negativos do arduíno? (Essa deve ser bem óbvia, mas eh melhor que queimar a placa)

     

    Curiosidade: Meu irmão se chama Sérgio também.

     

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    Respondendo:

    1 - Daria perfeitamente para ser apenas 1 transistor, mas com isso o resistor R2 teria que ser de um valor muito mais baixo, aqueceria muito e tudo isso por causa de um momento muito breve. Fazendo dessa forma, o pico de corrente ocorrerá apenas durante a transição de ligar o mosfet.

    2 - Não, mas fica em curto. Se tiver um motor de corrente contínua, faça a seguinte experiência: primeiramente, gire com as mãos o eixo do motor o mais rápido possível e sinta o esforço necessário. Agora coloque em curto os fios do motor e tente girá-lo. Vai perceber que o motor se opõe ao movimento, age como um freio. Será bom para o cadeirante cada vez que parar a cadeira, mas é claro que o comando deverá desligar os 2 relés para ter esse efeito. No entanto, se for necessário empurrar a cadeira, o curto tem que ser desfeito, por isso é que coloquei a chave SW1 no circuito.

    3 - É um BC327 mesmo, preciso de um PNP naquela posição.

    4 - A bateria, esse circuito e o arduino usam o mesmo negativo. Falando nisso, vai ter que rebaixar a tensão para o arduino funcionar, 24V é muito pra ele.

     

    Quando for comprar os transistores, compre 2 a mais para o acionamento dos relés. E não se esqueça de colocar o diodo antiparalelo com os relés.

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    Srs; Bom dia,com Relé como controla a velocidade?

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    @Sérgio Lembo e sua paranoia pela capacitância do mosfet kk. Permita-me ...com meus (meus) tradicionais princípios minimalistas, eu (eu) colocaria apenas o mosfet com gate controlado diretamente pela saída digital do mc. Mosfet 'fecha bem o contato' com vgs>4v. Com uma freq baixa penso que há de irrelevar a impedância capacitiva do gate.

     

    Ah sim já estou ouvindo o argumento 'circuito de suporte a vida' e outros nenhenhéns ... ok tá valendo. De toda a forma, apesar de óbvio d+, antes de entregar o produto ao cadeirante, testes e mais testes sob todas as condições extremas possíveis previsíveis (e até mesmo nem tanto) são extremamentes necessários

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    @Isadora Ferraz, a indústria até oferece mosfets que chaveiam bem com 4,5V,. baixo Qg e alta resposta dinâmica com baixo Rds, até mesmo superior ao modelo utilizado. A série IRF é antiga, já tem coisa bem melhor por aí. O problema é serem SMD, estilo QFN, solda por baixo, mais difícil de se confeccionar a placa. A corrente é elevada, daí ter feito a opção pelo driver de mosfet para minimizar o aquecimento por transição. Caso o autor tenha soldadora de ar quente e facilidade para confeccionar placas de SMD, dá para substituir todo o drive por 2 resistores e um PNP.

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    5 horas atrás, Sérgio Lembo disse:

    O problema é serem SMD

    De fato há algumas semanas me deparei com uma placa video onde haviam alguns fets destes. Por curiosidade vi o ds deles: 68A e menos de uma dezena de mOhm de rds. Não lembro se descartei a placa e esqueci o nome do bixo. Se me lembrar....

    Era algo como

    D_Q_NP_698711-MLB20629298768_032016-Q.jp

    Sinistro permitirem passar tudo isso de corrente por aquelas 'patinhas' (terminais)

     

    Com jeitinho, possível soldar com soldador comum mesmo...

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    Formas DPAK e SOT ainda nos oferecem dessas coisas, mas no caso de um DPAK onde se vá despejar potência por tempo considerável, além da conexão elétrica tem a conexão térmica, não vai conseguir soldar facilmente a parte inferior por onde se esvai o calor do substrato. Terá boa conexão elétrica mas conexão térmica deficiente.

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  • Autor do tópico
  • Comprei os componentes. Teve uma situação: quando pedi o resistor de 22R, o vendedor me indagou de quantos watts era o resistor. Fiquei boiando... Então ele me veio com um 22R grandão e outros 4 22K pequeninos, como os que eu sempre trabalhei. O que ele quis dizer com isso? Comprei certo?

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    Não precisava ser de potência, mas tb não vai atrapalhar.

    adicionado 4 minutos depois

    Quando a cadeira estiver em movimento, o transistor deverá dissipar entre 2 e 4 Watts dependendo do esforço. Vai precisar de um pequeno dissipador pra ele não torrar.

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    Em 05/11/2017 às 16:32, Sérgio Lembo disse:

    não vai conseguir soldar facilmente a parte inferior por onde se esvai o calor do substrato

    Pra alguém que acaba de 'sair da fralda' eletronicamente falando tende a ser uma tarefa hercúlea sim. Mas me admira você (você!) estar me dizendo isso. Ahhh esqueci... smd não é da sua época kk. E... seu ferro tem pouca potência  ... pra distribuir bem o estanho! :P . Conseguimos boa conexão térmica sim com bom resultado sim meu bom amigo. Basta alguma técnica-arte-magia e calor apropriados. Isso se estiveres falando da solda. Se do dissipador, realmente a camada de cobre da pci pode ser deficitária mesmo conectando camadas de cobre com muitas vias de transpasse próximas. Mas na concepção do projeto isso já deve ser previsto.

     

    Olha a responsa hein - e a honra... num é que o cara vai montar o seu circuito? Bacana véy...

    abç

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    @Isadora Ferraz, já vi fotos de algumas placas onde o dissipador é colocado no lado oposto ao do componente SMD de potencia contando com a condução térmica da placa, e se funciona, como contestar? Quanto ao problema de dissipação desses SMDs de potência, a Infineon tem um modelo de pack onde há uma boa condução térmica entre o substrato e o tampo do transistor. A ideia é colar o chifrudo na tampa. A questão é que entre ver um componente desses no catálogo e ter acesso vai um frete internacional, aqui é mosca branca.

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    1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

    já vi fotos de algumas placas onde o dissipador é colocado no lado oposto ao do componente SMD de potencia contando com a condução térmica da placa

    provavelmente a foto não mostra mas provavelmente há vias de transpasse metalizada entre o corpitcho dele e o outro lado. Então não é só placa. Conta-se com metal também.

     

    1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

    colar o chifrudo na tampa

    sim... existem colas apropriadas pra isso: condução térmica. No caso do dpack vamos de solda mesmo.

     

    1 hora atrás, Sérgio Lembo disse:

    que entre ver um componente desses no catálogo e ter acesso

    Neste caso levo uma ligeira vantagem sobre ti: além de ver diariamente, senti com o tato, já ouvi explodir, e senti o cheiro dele , só não comi - o único sentido que falta ^_^

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