Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Area dedicata ai convertitori lineari e di tipo switching (SMPS). Scambio di schemi, calcoli e progettazione
Avatar utente
bestiada
Messaggi: 11
Iscritto il: lun 23 nov 2020, 9:42

Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da bestiada »

Ciao a tutti.
Vorrei realizzare un controller per un motore DC da 100 volt, 500W.
Ma prima del controller, mi serve un alimentatore da 100Vdc. Avevo pensato di procedere in questo modo (avendo disponibilità di componenti cannibalizzati da vecchi UPS):
1. Alimentazione da rete elettrica 230Vac.
2. Dispositivi di protezione (fusibile, termistore di limitazione corrente avviamento, varistore).
3. Filtro EMI (condensatori Cx e bobina di modo comune).
4. Condensatori di ground bypass (condensatori Cy).
5. Raddrizzatore (Ponte a diodi e condensatori di livellamento). Siamo intorno ai 320\325Vdc.
6. Buck converter (N-mosfet, induttore, condensatore e diodo veloce). Uso N-mosfet perché ho quello a disposizione...
7. Partitore di tensione per avere un feedback di tensione utilizzabile dal controller.

Ora passiamo alle domande:
che tipo di controller potrei usare per pilotare il mosfet in PWM? Pensavo ad un TL494 (dopo avere visto il video di Pier). Usando l'N-mosfet, dovrei usare un driver, corretto? In questo caso pensavo ad un IR2308.
Questo e' quello che avevo pensato io, ma idee migliori sono ben accette (usare P-mosfet, in questo caso senza driver? Un controller più indicato?).

Siccome ho recuperato diversi componenti da un UPS, ma NON ho nessun magnetico adatto allo scopo, ho deciso di procedere con i punti da 1 a 7, tralasciando l'isolamento fra ingresso e uscita.

Grazie a chiunque voglia partecipare a questo progetto.
Tanti saluti,
Gianluca
Avatar utente
Pier Aisa
Amministratore
Messaggi: 2530
Iscritto il: ven 16 mar 2018, 9:43
Località: Bologna
Contatta:

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da Pier Aisa »

Bella idea e bella proposta. Parti così con spirito pioneristico e cose semplici... a complicare si fa sempre in tempo.... tienici aggiornati, grazie
Avatar utente
bestiada
Messaggi: 11
Iscritto il: lun 23 nov 2020, 9:42

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da bestiada »

Pier, grazie infinite per il supporto.
Il progetto andrà avanti molto lentamente, devo incastrare il tutto con il lavoro, i viaggi, l'instabilità del periodo, la difficoltà a ricevere i componenti e, in primis, la famiglia (che non vedo ormai da più di 10 mesi, ahimè).

Ma ce la farò!
Tanti saluti,
Gianluca
Kevin98
Messaggi: 19
Iscritto il: mer 5 mag 2021, 1:29

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da Kevin98 »

Lo utilizzi per alimentare un motore di una cnc?
Avatar utente
bestiada
Messaggi: 11
Iscritto il: lun 23 nov 2020, 9:42

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da bestiada »

Si, è per una CNC. Ma sono ancora in alto mare, al momento questa parte del progetto è ferma al palo.
Ora sono concentrato sui disegni meccanici della CNC (si, devo ancora realizzare tutto, anche se con i disegni sono a buon punto).

Successivamente dovrò occuparmi della scheda controller per il movimento dei 5 stepper (voglio fare 4 assi, con doppia motorizzazione su asse Y). Per ora ho solo qualche concreta idea ma lo sviluppo non sarà privo di problemini da risolvere. La mia idea è di progettarmi un PCB dedicato, partendo da una schedina ESP32... Ne vedremo delle belle!

L'ultimo step sarà infine il mandrino. Le soluzioni commerciali sono pronte: ho un mandrino da 500W (motore DC) con il suo semplice controller funzionante in PWM (regolabile manualmente da potenziometro.
Questa soluzione potrebbe funzionarr già così, ne sono consapevole! (questo è il motivo per cui lascerò per ultima questa parte...)
Tuttavia, l'alimentatore oggetto del thread, mi serve per qualcosa di più evoluto: vorrei installare un encoder per dosare bene la coppia anche a bassi giri. L'acquisizione dei segnali encoder può essere semplicemente fatta con un arduino e due finecorsa ottici, tipo quelli delle stampanti. Questa parte ho già una vaga idea di come farla. L'unico problema che mi resta, è che il motore vuole 100Vdc ed io devo trasformare il mio 220/230Vac di rete nella tensione che mi serve. Voglio evitare trasformatori grossi e ingombranti e voglio evitare pure i magnetici, da fare su misura. Pensavo quindi ad un semplice buck converter che riduca la tensione raddrizzata di rete (sui 319Vdc) nei miei 100Vdc. Successivamente questi 100Vdc andranno al ponte ad H, controllato da arduino e encoder).

Questa è grosso modo la spiegazione di quanto voglio (vorrei!) realizzare.
Tanti saluti,
Gianluca
Kevin98
Messaggi: 19
Iscritto il: mer 5 mag 2021, 1:29

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da Kevin98 »

Wow davvero un bel progetto, ho anche io una cnc con lo stesso motore e stesso controller, solo che la scheda di controllo dei motori stepper è basata su Arduino e il controller del motore mi da problemi, come scritto già in un altro post su questo forum, comunque se posso darti un consiglio lascia stare la parte con l'emcoder sul motore, o almeno con questo tipo di motore. Se è quello che penso io, cioè quello nero con la ventola sopra collegata all'albero del motore lascia perdere è abbastanza impreciso sui giri ecc, il suo lavoro lo fa ma arranca un po. Se vuoi qualcosa di più preciso scegli uno da 0,8kw raffreddato ad acqua. Per quanto riguarda invece la scheda di controllo della cnc ci sono delle schede già fatte basate su mach3 come questa
€ 23,69 10%OFF | NVCM5V2.1 3/4/5/6-Axis CNC Controller MACH3-Breakout USB Interface Board Motion Control Card for Stepper Motor CNC Engraving
https://a.aliexpress.com/_mMPacBb non sono molto costose. Però se vuoi realizzare la da te ti capisco, c'è un altro gusto realizzarla da se. Buon lavoro :)
Avatar utente
bestiada
Messaggi: 11
Iscritto il: lun 23 nov 2020, 9:42

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da bestiada »

Grazie delle dritte.
Si, conosco già quelle schedine. Non sono molto propenso ad utilizzarle, il software mach 3 costa circa 200 euro e non voglio scaricarlo illegalmente.
Ci sono tantissime soluzioni free e funzionano stupendamente.

Arduino mi piace ma ora ne vedo tutti i limiti, su questi tipo di applicazioni. Vorrei provare la ESP32, molto più potente. Sul software ci sono maggiori possibilità di personalizzazione e molti più I/O da sfruttare (considerando la possibilità di usare I2C e shift registers per aumentare gli I/O).

Se lo fai a livello di hobby, ti suggerisco di cercare "Grbl_ESP32". È il fratello maggiore di quello che, sono sicuro, stai usando tu.
Tanti saluti,
Gianluca
Kevin98
Messaggi: 19
Iscritto il: mer 5 mag 2021, 1:29

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da Kevin98 »

Sai che è la prima volta che lo sento, puoi darmi qualche info in più, magari con un link dove acquistare questa scheda
Avatar utente
bestiada
Messaggi: 11
Iscritto il: lun 23 nov 2020, 9:42

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da bestiada »

Trattasi di sceda ESP32 node MCU. Comprata su Amazon, prodotta da AZDelivery, nota anche come ESP32 WROOM.

Processore a 32 bit, molto più potente di arduino. Ha pure wifi e Bluetooth integrati.

Il nuovo GRBL, oltre alle funzioni già presenti, aggiunge:
- Possibilità di intergare fino a 6 assi.
- Funzionamento con wifi (webUI i tegrato nel software) e Bluetooth (app per android).
- Supporto a SD card.
- Supporta l'aumento di I/O tramite shift registers, comandati via bus I2C.
- Supporta i nuovi tipi di stepper drivers, quelli comandabili in I2C (ma non UART).
- Diversi tipi di mandrini supportati: classico PWM ma anche RS485, 0-10Vdc (per inverter), ESC per motori brushless, servi da modellismo.
- 5 funzioni di ingresso e 5 funzioni di uscita programmabili. Non sono I/O, sono funzioni tipo il coolant ma programmabili.
- In sviluppo la possibilità di usare un pendant (telecomando).
- In sviluppo la possibilità di usare un ATC (automatic tool changer, cambio frese automatico.

Insomma, al contrario di arduino (sfruttato al limite e non più migliorabile), l'ESP32 ha ancora parecchi margini di miglioramento e la comunità di sviluppatori è attiva.

Vai a vedere le funzioni del software, ne vale la pena.
Tanti saluti,
Gianluca
Kevin98
Messaggi: 19
Iscritto il: mer 5 mag 2021, 1:29

Re: Alimentatore 100Vdc da rete 230Vac, raddrizzatore e buck (senza trasformatore)

Messaggio da Kevin98 »

Mi hai aperto un mondo, invece come firmware usa sembre grbl? Lo danno con firmware già installato o è da installare?
Rispondi