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Placa Nueva..... ¿Definitiva?
Placa Nueva..... ¿Definitiva?
Ya está montada la nueva placa, y los únicos incidentes antes de que todo funcionara, fueron dos soldaduras que tuve que retocar.
La principal novedad es que incorpora un nuevo optoacoplador-driver para IGBT, de lógica no inversora, que evita que al apagar la alimentación, el condensador electrolítico de potencia se descargue de repente sobre el motor.
Soldando el nuevo optoacoplador.
Soldando el nuevo optoacoplador.
Esta placa ya funciona con el nuevo optoacoplador. Ummmm......... al dibujarlo en Eagle me quedó un poco corto, y he tenido que retocar el dibujito del componente, para la próxima vez. Esto me ha dificultado un poco su soldadura en la placa, pero bueno, nada importante, ya está corregido.
Nueva Placa.
Nueva Placa.
Creo que con esto se acaba el diseño hardware, que es lo más pesado.
Estas imágenes nos muestran una placa ya funcionalmente ajustada, aunque eso no signifique que sea la última versión que fabriquemos.
También he aprovechado para incluir un Varistor, que proteja a la pequeña fuente Traco de sobretensiones externas, que podrían destruirla....
http://es.rs-online.com/web/p/products/2041996/
El varistor es un componente un tanto especial. Normalmente no actúa, pero cuando llega un pico de tensión de alimentación a la entrada de la placa, lo cortocircuita, evitando que arrase el circuito. Incluso en un caso extremo, puede llegar a destruirse él mismo, cortocircuitándose (lo que haría saltar los fusibles de la máquina), pero evitando que llegue esa sobretensión a la zona sensible de la placa. La reparación consistirá en cambiar el Varistor (su coste no llega a un euro), pero el resto de la placa se habría salvado.
Todas estas cosas van encareciendo la placa, pero poca cosa, y es necesario/muy conveniente, incluirlas.
Una última modificación.....
Una última modificación.....
(la modificación no afecta al funcionamiento de la placa, es decir, no obliga a introducir modificaciones en el software de los micrrocontroladores, sino que está destinada exclusivamente a mejorar la seguridad de las personas, y a un mejor cumplimiento de la normativa europea).
Estos días he aprovechado para realizar una última modificación, y probarla. Se trata de eliminar la última conexión que había entre la zona de mando y la de potencia: una pequeña pista que unía los planos de masa de ambas zonas.
Esta pista era necesaria para que la tensión de 12v aplicada a la puerta por el optoacoplador, del IGBT (que viene de la fuente Traco), tuviera la misma referencia de tensión que la union puerta-emisor del propio IGBT. Así este puede saber que le han aplicado un pulso en la puerta, y dispararse.
Sin embargo, otra forma de hacer esto es utilizar los 315v del bus de continua que alimenta el motor, para extraer 15v de continua, con los que alimentar el optoacoplador que dispara el IGBT. Esto puede hacerse con un divisor de tensión que aproveche la resistencia vitrificada empleada para descargar el Condensador de potencia cuando apagamos la fuente. Así ya sirve para una cosa más, jajaja
A continuación le ponemos un regulador, quizás un diodo zener para limitar la entrada al regulador, y algún condensador de filtro de ruido eléctrico, y a funcionar...!
El momento más peligroso, que podría llegar a destruir esta pequeña fuente interna de 15v, sería cuando el motor se decelerara desde una gran velocidad, pasando a funcionar como generador, lo que haría que el condensador electrolítico de filtro de potencia se cargara por encima de los 315v previstos como nominales, ya que se le inyectaría una gran carga electrica, "por las bravas".
Para evitar esto, hay un diodo de libre circulación en paralelo con el motor, y además un diodo zener en la entrada del regulador de 15v.
Validando la pequeña modificación, ya sin construir una nueva placa.
Esta modificación no ocupa mucho espacio en la placa, como puede verse en las imágenes de las pistas, que se muestran a continuación.
y con esto se mejora la seguridad de los operarios de la máquina, ya que cualquier avería en la zona de potencia, con sus peligrosos 315v, no tendría forma de llegar a la zona de mando, donde se conecta, por ejemplo, el potenciómetro de mando, pulsadores, etc. que interactúan directamente con las personas.
Qué fácil es hacer un "apaño" con la fresadora CNC: Esta es la plaquita con la pequeña fuente de 15v que he incluido en el diseño de la placa de potencia.... mucho más cómoda que la Uniprint de ayer...
Quede claro que en la placa fabricada, esto quedará incluido en la propia placa, por supuesto...! lo que se ve en la foto es solo una prueba.
Una ventaja técnica de esta fuente es que con ella, se aplica pulsos de 15v a la puerta del IGBT, en vez de los 12v que aplicábamos antes. Al ser el valor ideal recomendado por el fabricante, hace que la conmutación sea más rápida, por lo que el IGBT se calentará menos.... Aunque, de hecho, los IGBT son semiconductores que no se calientan demasiado.
Pantallas de error
He ido creando algunas pantallas informativas de error, para que si se produce una avería, sea más fácil saber a qué atenernos.
Si el micro que controla el motor está averiado, no enviará datos por el bus SPI, al arrancar.
Si funcionando en regimén nominal, el micro que controla el motor se avería, no enviará datos por el bus SPI.
Si se produce una sobrecarga.
Control avanzado de errores.
Control avanzado de errores.
La gestión de errores es siempre complicada:
En este vídeo mostramos cómo se puede gestionar uno de los mayores peligros para la placa: Que esté seleccionado el uso del tacómetro de pulsos, pero que en realidad no esté conectado....!
Sin un sistema que controle esto, sucedería lo siguiente: Al arrancar, el microcontrolador vería que no recibe pulsos, y por tanto la velocidad es cero. El doble bucle PI subirá rápidamente la tensión de alimentación, para intentar que el motor arranque y empezar a recibir pulsos. Como esto no sucede, el bucle PI va subiendo y subiendo la tensión de alimentación, hasta llegar al máximo, acelerando de golpe el motor, de 0 a velocidad máxima.
Para controlarlo, se puede arrancar con el estimador de la velocidad, y llegado a un punto, medir la corriente. si esta tiene un valor apreciable, pero no hay pulsos, lo más probable es que el sensor no esté conectado.
Siempre parto de la base de que la máquina no arranca bloqueada, claro, porque sería una barbaridad hacerlo.
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