Czy to przypadek pętli uziemienia?

9

Próbuję zasilić silnik 24 V DC za pomocą 2x baterii 12V, Arduino i sterownika silnika Cytron MD10C. Postępowałem zgodnie z opisem na stronie internetowej Cytron, aby dowiedzieć się, jak podłączyć Arduino i silnik do płyty sterownika. 2 akumulatory są podłączone szeregowo, aby zapewnić napięcie 24 V, a następnie zasilanie wejściowe na płycie sterownika.

W pierwszym teście z tym schematem pojawiło się kilka problemów, przede wszystkim spalony drut GND między Arduino a płytą sterownika, a na płycie sterownika pojawiły się iskry, gdy silnik uruchomiono za pomocą sygnału Arduino. Arduino również miało pewne trudności i ciągle uruchamiał się ponownie.

Zastanawiałem się, czy jest to przypadek pętli uziemienia? Jeśli tak, w jaki sposób sekcję danych Arduino / karty sterownika należy odizolować od wysokiego prądu?

Jedna z baterii jest również podłączona do Arduino, aby zapewnić prąd wejściowy 12 V (teraz wiem, że to zła praktyka, ale zostawiłem ją na schemacie na wypadek, gdyby mógł odegrać pewną rolę). W przyszłości Arduino będzie zasilane regulatorem przełączającym DC / DC z tych samych kabli 24 V prowadzących do sterownika silnika.

Co dziwne, schemat działa idealnie, gdy Arduino jest zasilany przez USB (z komputera), a płyta sterownika za pomocą konwertera ściennego 120 V / 5 V AC. Sterownik silnika ma również przyciski testowe, które pozwalają przetestować płytkę i zasilać silnik bez potrzeby zewnętrznego MCU. Podczas używania tych przycisków nie ma iskier ani przypalonych drutów.

Arkusz danych Cytron nie wskazuje, czy płyta sterownika jest izolowana, więc pomyślałem, że prąd silnika może przez nią przepłynąć, następnie do Arduino, a następnie z powrotem do akumulatora.

Silnik jest silnikiem 24 V DC (pobiera poniżej 10 A), podobnie jak silnik wycieraczki przedniej szyby. Akumulatory to akumulatory samochodowe 12V.

Arduino - Sterownik silnika - Schemat silnika prądu stałego

AKTUALIZACJA:

Dziękuję za odpowiedzi. Poniżej znajduje się sugerowany schemat z wykorzystaniem regulatora obniżającego napięcie DC / DC w celu dostarczenia 12 V do Arduino. Dodałem także bezpieczniki szeregowo z zestawem akumulatorów. Zakładam, że wspólne uziemienie wyeliminowałoby możliwość zwarcia?

Arduino - Sterownik silnika - Schemat silnika prądu stałego (ZAKTUALIZOWANY)

A. Klemens
źródło
4
Nie znam elementów wewnętrznych MD10C, ale PWR- prawdopodobnie jest mniej więcej bezpośrednio podłączony do GND. Tak więc masz zwarcie lub ścieżkę o bardzo niskiej impedancji między Arduino GND i PWR - z różnicą potencjałów wynoszącą 12 V.
Rev1.0
1
Dlaczego nie po prostu wspólny grunt i wyjąć punkt środkowy 12 V z szeregowo podłączonych baterii do Arduino? Niezrównoważone obciążenie powinno być bardzo małe.
winny
Twoje pierwsze zdanie brzmi „silnik 12 V”, a gdzie indziej „silnik 24 V” - co to jest?
Peter Bennett,
Małe pytanie dotyczące konwertera DC-DC, czy zaciski -ve łączą się wewnątrz konwertera?
Oliver Broad,
@OliverBroad Nie udało mi się znaleźć arkusza danych dla niego, a opis nie mówi, że jest izolowany, więc zakładam, że się łączy.
A. Clement

Odpowiedzi:

19

To nie jest pętla uziemienia. Ale zwarcie : wprowadź opis zdjęcia tutaj

Zawsze używaj bezpieczników z bateriami.

Zamiast tego możesz to zrobić tak, aby istniała tylko jedna wspólna płaszczyzna: wprowadź opis zdjęcia tutaj


Wadą jest niezrównoważone obciążenie akumulatora. Oznacza to, że lewa bateria wyczerpuje się szybciej, co może spowodować jej uszkodzenie, gdy zestaw zostanie głęboko rozładowany. Zamiast tego polecam stabilizator baterii lub zasilacz 24V-12V.

Jeroen3
źródło
Pytanie dla początkujących: Moja pierwsza myśl o rozwiązaniu problemu OP prowadziła oddzielne gnd od silnika do odniesienia 0v między bateriami. Mam dokuczliwe uczucie, że nie byłoby dobrym pomysłem, patrząc na twoje rozwiązanie. Czy to by było?
Stian Yttervik
2
Lub konwerter 24 V na 5 V do zasilania terminala VCC aduino
Jasen
@StianYttervik Nadal będziesz mieć zwarcie w swoim nowym przewodzie zamiast Arduino PCB. Napięcia są względne, wszystko zależy od tego, co nazywacie 0V, i w tym przypadku najbardziej sensowne jest oznaczenie lewego skrajnego zacisku jako 0V, środkowego zacisku akumulatora jako 12 V, a skrajne prawe jako 24 V. Ważne jest, aby nie podłączać źródła napięcia między GND a PWR-.
patstew
@patstew W moim rozumieniu biegun GND na silniku służy do uziemienia odniesienia (i uziemienia przyrządu, dla sygnałów PWM i sygnałów) wcale do uruchamiania silnika. To nie tak?
Stian Yttervik
Myślę, że niezrównoważony od arduino na akumulatorze samochodowym zostanie przyćmiony przez prąd z silnika 10 A, więc w zależności od częstotliwości pracy silnika, wada prawdopodobnie nie jest tak znacząca.
rura
3

Prawie na pewno występuje zwarcie w lewej baterii.

Sterownik silnika jest opisany jako „mostek H”, co oznacza, że ​​przełącza oba zaciski silnika, więc nie wykorzystuje rozdzielonego zasilania dodatniego i ujemnego, aby umożliwić odwrócenie silnika, zamiast tego kieruje dodatnie do ujemnego bieguna silnika i ujemnego do dodatniego bieguna silnika.

Szybka kontrola za pomocą testera ciągłości powinna potwierdzić, że bateria -ve łączy się z logiczną masą wejściową w sterowniku silnika.

Sugerowałbym następujące:

  1. Użyj płytki silnika do uziemienia Arduino (chyba że używasz izolowanego przetwornika DC-DC)
  2. Dodaj rezystor szeregowy w dodatnim Arduino (chyba że używasz konwektora DC-DC)

Jeśli możesz potwierdzić, że Arduino jest uziemiony przez sterownik silnika, nie wykonuj drugiego połączenia uziemienia z akumulatorem. Pozostawienie tego wyłączonego zapobiega sytuacji, w której ciężkie uziemienie z akumulatora zostaje przerwane, a prąd silnika przepływa przez lżejszy przewód przyłączeniowy i płaszczyznę uziemienia Arduino. Pobór prądu przez Arduino powinien być wystarczająco niski, aby łatwo przejść przez lekką masę sterowniczą.

Jeśli nie korzystam z konwertera DC-DC, sugerowałbym dodanie rezystora szeregowego w połączeniu z akumulatora do arduino (pamiętając o pobraniu 12 V z punktu środkowego NIE 24 V). Prawdopodobnie możesz sobie pozwolić na 10-100 omów w zależności od liczby używanych diod LED, a to będzie działać jako tania bariera, aby zapobiec przełączaniu hałasu z silnika docierającego do Arduino. Zakładam, że możesz upuścić 5 V i nadal spełniać wymagania 7 V.

Podczas korzystania z izolowanego przetwornika DC-DC wszystko staje się prostsze, ponieważ teraz jedyne wspólne uziemienie między sterownikiem silnika a Arduino znajduje się za pośrednictwem złącza sterującego. Oznacza to, że awarie prądu stałego po stronie silnika nie powinny być w stanie wrócić do Arduino.

Obawiam się również trochę, że bateria „12V” może faktycznie być bliższa 14 V, gdy nie jest obciążona, i może przekroczyć podane maksymalne napięcie wejściowe Arduino, ale jeśli zostanie użyta odpowiednio dobrana wartość DC-DC, nie będzie to miało znaczenia.

Oliver Broad
źródło