Zasilenie silnika i arduino z jednego źródła a zabezpieczenie układu

[dagothur]

Witam, jestem początkujący w świecie elektroniki i w związku z tym mam wiele pytań n.t. układów elektronicznych. Ostatnio trochę utknąłem na zasilaniu. Temat wydawać by się mogło wałkowany 1k razy a jednak na moje konkretne pytanie nie znalazłem odpowiedzi.

Otóż chciałbym silnik DC (tak właściwie 2 pompy wody) zasilić z tego samego zasilacza co Arduino. Schemat tegoż jak na razie wygląda tak (pominąłem czujniki itp. podłączone do Arduino bo nie jest to raczej tutaj istotne):

Teraz moje pytanie: czy trzeba w tym układzie jeszcze w jakiś sposób zabezpieczyć logikę przed zgubnym działaniem silnika? Układ przekaźników ma optoizolację, więc od tej strony nie powinno się nic wydarzyć, natomiast czy nie trzeba jeszcze jakiegoś zabezpieczenia od strony samego zasilania?

Lista komponentów:

moduł przekaźników

pompa do cieczy

przetwornica

Z góry dziękuję za odpowiedzi.

[marek1707]

Nie daj się zwieść tym modułom z "optoizolacją". Owszem wstawili tam transoptory, ale w taki sposób, że nic nie dają. To chyba jakaś chińska choroba (ignorancja?), a nie, w Europie też znana. Przekaźniki zasilane z tej samej szyny 5V co procesor też będą syfić i zakłócać cyfrówkę. To jakbyś wstawił zwykły tranzystor na wyjściu procesora i podpiął mu w kolektor cewkę przekaźnika do 5V. Trochę uratowałoby sytuację zasilanie cewek z osobnych 5V (ta płytka ma chyba taką opcję), ale nie masz takiego napięcia.

Przetwornica jest w miarę odporna (do 40V?), ale wejściowe napięcie stałe to jedno a zakłócenia impulsowe to drugie. Możesz dać jej na wejściu, szeregowo w plusie opornik 5.1Ω co wraz z jej pojemnościami na płytce zrobi lekki filtr RC wycinający co szybsze zmiany.

Na Twoim miejscu:

- Postarałbym się o przekaźniki 12V i zasilał je wprost z głównego zasilacza.

- Wywaliłbym wtedy przetwornicę i skorzystał ze stabilizatora na Arduino. Nie jest to duży scalak, ale po dodaniu filtra RC z dodatkową diodą Zenera np. 7.5V zupełnie spokojnie poradzi sobie w takim środowisku. Wtedy zasilanie procesora jest czyściutkie, bo robione lokalnie i nieobciążone żadnymi cewkami.

To byłoby optymalne. Natomiast jeśli już kupiłeś to wszystko i zaczynasz myśleć dopiero teraz, cóż, skorzystaj z porady z opornikiem szeregowym. Acha, czy sprawdziłeś prąd tych przekaźników? Wersje 5V mogą go już potrzebować całkiem sporo a załączone dwa na raz plus Arduino mogą przekroczyć możliwości malutkiej, 300mA przetwornicy.

[dagothur]

Dzięki za odpowiedź.

Nie upieram się przy przekaźnikach (choć faktycznie mam je już zakupione), rozważałem także użycie tranzystorów. Czy to byłoby pewniejsze?

Co do samego silnika, nie trzeba tam gdzieś wstawić diody zabezpieczającej? Widziałem że niektórzy wstawiają ją równolegle z silnikiem (chociażby tutaj ), natomiast nie rozumiem co tak wstawiona dioda miałaby dać.

Mam nadzieję że nie piszę zbyt dużych bzdur 🙂

[marek1707]

Diody równolegle do silników DC zabezpieczają delikatne tranzystory. Przy przekaźnikach niewiele zmieniają, zestyki są bipolarne a te dedykowane do 230VAC nie takie rzeczy zniosą. Z uwagi na generowane i promieniowane zakłócenia ważniejsze jest wyposażenie silników w kondensatory i ew. dławiki gaszące iskrzenie komutatorów. Bez tego cały syf z przełączanych szybko uzwojeń wraca do zasilacza.

Pewniejsze? W sensie niezawodności? Zmontuj ten układ i sprawdź przez rok co się popsuje. Nie wiem jak umiesz lutować, jak to będzie wyglądało, w jakiej obudowie, warunkach i reżimie będzie pracowało a Ty pytasz o pewność. Jest tyle możliwości spaprania montażu, kodu, mechaniki itd, że to czy przekaźnik jest lepszy od tranzystora jest sprawą piątej wagi po kisielu. Wstaw to co masz.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[dagothur]

Chciałbym się upewnić że dobrze wszystko zrozumiałem, wstawiam zaktualizowany schemat:

W ten sposób te elementy powinny być połączone? W jakie wartości kondensatorów i dławików powinienem celować (silniki jak w linku z pierwszego posta)?

[marek1707]

Nie całkiem, kondensator 220uF (lub coś w okolicach 47-220uF) przesuń za opornik tj. do samej przetwornicy.

Silniki nie potrzebują elektrolitów. Daj im bezpośrednio na zaciskach po 47-100nF/100V i wystarczy. Dławiki - także podłączone wprost do silnika a dopiero potem druty do przekaźników - muszą wytrzymywać prąd zwarciowy silnika (czyli ile?) i mieć kilkadziesiąt uH do 1mH. Znajdź coś i pokaż. W zasadzie każdy silnik powinien mieć dwa dławiki, na każdym drucie po jednym, ale na początek spróbuj z samymi kondensatorami przy silnikach - one są obowiązkowe. Czasem takie małe silniki już mają je zainstalowane, choć jeśli wierzyć zdjęciu to tu nic nie ma.

Co właściwie robisz? Jakie ciśnienie dają te pompy? Bo wydajność to może być liczona przy zerowych oporach przepływu, np. przy pompowaniu z jednego naczynia do drugiego stojącego obok, przy tym samym poziomie wody. Może się okazać, że chcąc np. wessać wodę z wiadra na wysokość parapetu masz już tylko 10l/godz albo i zero. Szczególnie gdy woda się cofnie i pompa będzie startować niezalana cieczą.

[dagothur]

Robię podlewaczkę do roślinek. Na razie jest jedna roślina i pompa, docelowo będą dwie. Pompa działa całkiem ładnie, przetestowałem z różnym umiejscowieniem zbiorników.

Niestety nie wiem jak wyznaczyć prąd zwarciowy silnika. Czy wystarczy jak zbadam Max pobieranego prądu multimetrem?

Jeśli chodzi o kondensator, coś takiego się nada? On powinien być przylutowany bezpośrednio do nóżek silnika?

[marek1707]

No to opowiedz coś o tych umiejscowieniach zbiorników. Do jakiej wysokości wciąga wodę, na jaką wysokość pompuje? Jak spada wydajność z wysokością? Ile prądu pobiera gdy np. pompuje

na 1 metr w górę? Czy lepiej jak jest na dole i pcha w górę czy gdy jest zamontowana na górze i ciągnie z dołu? Takich rzeczy nie widać ze zdjęcia to są najciekawsze parametry. Skoro już masz to cudo to podziel się z innymi wiedzą. Tak działa Forum.

Prąd zwarciowy? Najprościej odłączasz wszystko od silnika, mierzysz omomierzem rezystancję (w kilku punktach zatrzymania wału, bo może się lekko zmieniać) i dzielisz 12V/R. Gdy silnik stoi widać tylko czystą rezystancję drutów.

To bardzo dobry kondensator, ale nie kupuj po sztuce na aukcjach. Weź zrób sobie wiesze zamówienie w jakimś sklepie z elementami elektronicznymi, choćby i tutaj:

https://botland.com.pl/51-kondensatory-

Może kup zestaw oporników, zestaw kondensatorów, dorzuć coś i jesteś jakoś zaopatrzony do eksperymentów. Tutaj za 100 sztuk 10 rodzajów płacisz kilka zł:

https://botland.com.pl/zestawy-kondensatorow/2146-zestaw-kondensatorow-ceramicznych-tht-100szt.html

[Gość es2]

Dnia 27.06.2018 o 22:34, marek1707 napisał:

Możesz dać jej na wejściu, szeregowo w plusie opornik 5.1Ω co wraz z jej pojemnościami na płytce zrobi lekki filtr RC

Skuteczniejszy jest filtr LC. Na L praktycznie nie ma spadku napięcia czego nie można powiedzieć o R.

[dagothur]

Pomierzyłem czas przepływu z jednego zbiornika do drugiego, 1L wody. Na początku oba zbiorniki znajdowały się na blacie (choć zbiornik jest znacznie wyższy od silnika to zakładam że jest to jakiś punkt odniesienia). Średni czas takiego przepompowania to 38,345 sekundy. Gdy silnik jest "suchy", czas wzrastał do średnio 41,835 s. Następnie umieściłem zbiornik na podłodze (delta 87,5cm), średni czas wzrósł do 43,7175 s.

Prądu niestety nie zmierzyłem, zrobię to w wolnej chwili.

Jak widać, silnik mimo swej niepozorności powinien dać radę.

Rezystancja wychodzi 13,1 - 13,3 Ohm, czyli najlepiej szukać dławika do 1A. Pierwsze co się rzuca w oczy: https://botland.com.pl/dlawiki/4358-dlawik-pionowy-10uh.html

Widziałem te zestawy, ale nie zauważyłem tam żadnego kondensatora który wytrzymałby do 100V. Czy w takim razie wystarczą takie do 50V?

I faktycznie zrobić LC, czy wystarczy jednak RC?

[marek1707]

Dzięki za te dane, to daje już jakieś wyczucie. Jakbyś coś jeszcze pomierzył lub sprawdził to daj znać. Łatwiej będzie komuś planować użycie tej pompki do swoich celów.

Z tym filtrowaniem silnika to ważna sprawa, ale nie najważniejsza na świecie. Kondensatory mogą być na 50V, trudno. One są ważniejsze - wstaw je koniecznie, dławiki to w drugiej kolejności. Zacznij w ogóle bez indukcyjności i gdy się okaże, że Arduino zwisa czy głupieje podczas pracy pompy to będziesz miał pole do popisu. 10uH to trochę mało do silnika, poszukaj jeszcze albo na razie daj spokój.

Filtr LC jest oczywiście skuteczniejszy niż RC, ale kogo tu obchodzi strata paru mW? Chcemy delikatnie zmniejszyć pasmo zakłóceń doprowadzonych do przetwornicy czyli amplitudę ew. przepięć. Przy prądzie kilku(nastu?) mA naprawdę jest bez znaczenia czy damy tani opornik czy będziemy szukać dławika. Z resztą układ będzie działał i bez tego dodatkowego filtra. Czasem wspominam o pewnych rzeczach żeby pokazać jak prostymi metodami można pozbywać się (potencjalnych) problemów, ale proste metody mają to do siebie, że zwykle nie są optymalne. Za to działają  wystarczająco dobrze i są tanie.