RoboPonte V4

Pagina in costruzione

Per informazioni dettagliate sul prodotto, la sua disponibilità, eventuale documentazione aggiuntiva contattatemi all’indirizzo mauro.soligo@katodo.com

RoboPonte V4
Il RoboPonte è un driver H-bridge a mosfet progettato per pilotare motori DC di grande potenza essendo capace di erogare oltre di 700W continui.
Il prodotto è stato appositamente sviluppato per l’impiego in applicazioni di robotica pesante dove sia necessario controllare in modo affidabile e preciso motori molto potenti riuscendo però a contenere sia gli ingombri sia gli sprechi di potenza.

Principali caratteristiche

Grazie all’esperienza maturata con le precedenti versioni di questo prodotto il RoboPonte V4 vanta le seguenti caratteristiche:

  • Circuito stampato dalle dimensioni molto contenute. Appena 85,0 x 64,8 mm ed una altezza di circa 25 mm
  • Alimentatore switching da 1,5A integrato. Permette la corretta alimentazione del ponte senza la necessità di un regolatore esterno. Grazie al connettore CN1 è possibile prelevare la tensione per alimentare un secondo RoboPonte sprovvisto del regolatore oppure è possibile pilotare dell’elettronica esterna che non richieda di essere galvanicamente isolata dall’alimentazione di potenza dei motori.
  • Tensione in ingresso da 16 a 40 Vdc. Questa tensione è limitata alle caratteristiche del regolatore switching. Non montando tale regolatore è possibile pilotare i motori da un minimo di 10-12Vdc fino a 48Vdc ed è necessario utilizzare il connettore CN1 per alimentare il driver HIP con 12V stabilizzati.
  • La corrente massima continua in uscita è di circa 10A senza alcun tipo di aletta di raffreddamento mentre si può arrivare a circa 25A con l’aletta opzionale disponibile a breve.
  • Diodo e fusibile di protezione per preservare il Ponte da cablaggi errati o sovraccarichi. In caso non venga rispettata la polarità di alimentazione il diodo interno farà saltare il fusibile evitando danni gravi. Il fusibile interverrà anche in caso di cortocircuiti.
    Nonostante questi accorgimenti non posso garantire la totale immunità del ponte da guasti dovuti a cablaggi errati o sovraccarichi.
  • Ingressi di controllo optoisolati garantiscono l’immunità dell’elettronica di controllo da disturbi generati dal ponte e la preservano da eventuali guasti causati da problemi nel RoboPonte.
  • La nuova configurazione a logica negata degli ingressi PWM permette di pilotare il ponte con i segnali del PIC senza l’ausilio di porte logiche per invertirli com’era attualmente.
  • È disponibile una uscita ausiliaria optoisolata pilotabile dal PIC. Con l’ausilio di un transistor esterno può pilotare un relè di potenza per collegare l’alimentazione dei motori.
  • Un led segnala la presenza della tensione di potenza.
  • Prevista la possibilità di utilizzare dei faston a C.S. per i cablaggi come alternativa ai cavi direttamente saldati negli appositi fori.


Istruzioni per l’uso

L’utilizzo del roboponte è tutto sommato semplice ma richiede alcuni cablaggi come visibile nella figura quì sotto (la figura attuale si riferisce alla precedente versione del RoboPonte ma il cablaggio è il medesimo):


A sinistra si vede la connessione con la batteria principale di alimentazione, prestiamo attenzione a non invertire la polarità. Ai fili rosa e grigio va collegato il motore, prestiamo attenzione che la carcassa del motore sia isolata dai poli di alimentazione altrimenti si riscia un cortocircuito. In alto a destra troviamo i collegamenti per l’alimentazione della logica, servono 12V stabilizzati, la scheda può assorbire occasionalmente picchi di corrente di anche 1A. Sul connettore a 3 vie troviamo l’uscita in corente, sono necessari solo il filo nero ( GND ) e blue ( uscita ) ma bisogna prestare attenzione a chiudere il jumper a saldare SJ4 vicino al connettore a 3 poli per l’amperometro. Nel caso sia necessaria una misura particolarmente pulita della corrente assorbita bisogna aprire SJ4 e alimentare il sensore tramite una tensione stabilizzata. Infine in alto a sinistra troviamo il connettore a 4 vie per i segnali di controllo. Da sinistra a destra troviamo:

  • 5V : alimentazione positiva proveniente dalla scheda di controllo.
  • EN : Abilitazione del RoboPonte, normalmente il ponte è disabilitato, portare a GND questo pin per abilitarlo.
  • CHB e CHA :

Il controllo del ponte si basa fondamentalmente sull’utilizzo di due segnali che chiameremo CHA e CHB

Banda Morta

Banda morta del segnale di controllo

Sistema di misura della corrente

La principale novità di questo roboponte è legata al sensore di corrente. Nelle vecchie versioni avevo previsto semplicemente due shunt verso GND che poi toccava all’utente amplificare e gestire… la cosa nella pratica si è rivelata sempra problematica… Ora è stato introdotto uno shunt sul ramo positivo di alimentazione dei mosfet amplificato da un componente studiato apposta per questo scopo. Con questa modifica ora ci ritroviamo un connettore dove sarà presente un segnale variabile tra 0V e 5V proporzionale alla corrente che scorre nello shunt. Il componente scelto si chiama MAX4080SASA, è della maxim e in pratica in uscita da la differenza di tensione misurata ai capi dello shunt moltiplicata per 60 ( la versione SASA ha guadagno 60 ). In pratica per avere 5V in uscita dovremo avere ai capi dello shunt

 5/60 = 0.083333 = 83.3mV

La massima corrente misurabile è quindi legata esclusivamente dallo shunt scelto.

Dimensionamento shunt

Per dimensionare lo shunt bisogna tenere conto di due aspetti:

  • il MAX4080SASA ( gain = 60 ) alla sua uscita fornisce un segnale proporzionale alla tensione che misura ai capi della resistenza di shunt e, avengo guadagno 60, fornisce 5V in uscita con 83,3mV sullo shunt. 83,333 * 60 = 5V
  • La potenza massima dissipabile dallo shunt è di: – 1W per ciascuna resistenza SMD – 3W per l’alternativa con shunt a filo metallico con saldatura SMD – 5W per gli shunt a filo tradizionali.

A seconda della corrente che si vuole misurare è bene dimensionare lo shunt per fornirmi ai sui capi una tensione il più prossima ( ma non maggiore ) agli 83mV, ho deciso quindi di prevedere alcune alternative di montaggio in base alle esigenze di ciascuno:

  • montare solo una resistenza SMD da 0,05 Ohm 1W Corrente massima su shunt in base alla potenza: 0,05 Ohm 1W => I=sqrt(P/R)= 4,4A Corrente massima su shunt dettato dal guadagno del MAX4080: I=V/R= 0.08333/0.05 = 1.66A Per la corrente massima di deve scegliere la corrente inferiore, quindi massimo 1,6A
  • montare tutte e 4 le resistenze SMD da 0,05 Ohm, la corrente massima sarà di 4 * 1,6 = 6,4A
  • montare solo uno shunt a filo da 0,0068 Ohm, la massima corrente misurabile è di 12,2A con una dissipazione massima di 1W
  • montare due R SMD da 0,005 ( 0,0025Ohm ). La massima corrente misurabile è di 33,3A

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.