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MAM21

Módulo de Acionamento do Motor 2021

Embarcação Guarapuvu II

Equipe Zênite Solar

About

High current >150A Electronic Speed Controller for ME0909 motor, with CANBus.

Images

Sobre

Este módulo é responsável por realizar o acionamento de um motor de imã permanente, controlando sua velocidade e sentido de rotação.

Requisitos de projeto

1. Acionamento do motor

   • Permitir o acionamento nos dois sentidos de rotação
   • Permitir o controle em malha fechada
     • Corrente/Torque
     • Tensão/RPM

2. Proteções

   • Sobre-temperatura do motor
   • Sobre-temperatura do acionamento
   • Sobre-tensão de entrada
   • Sobre-corrente de saída
   • Falha de comunicação
   • Desconexão dos mosfets de potência
     • Garantir que os mosfets permaneçam desligados se a placa de controle for removida
   • Lógica para início de funcionamento
     • O motor só pode ser acionado se o procedimento de início for seguido na sequência correta
       • Dead man`s switch conectado
       • Sistema elétrico ativado
       • Potenciômetro em zero
       • Chave do motor ligada

3. Interfaces

   • Ser controlado pela rede CANBUS implementada na embarcação
   • Sinalização por meio de LEDs
   • Permitir debug pela serial

Abordagens

Especificações do conversor

Tensão de Entrada	20 ~ 60 V
Tensão de Saída	0 ~ 48V
Corrente de Saída	150 A
Eficiência	> 80%

Dados os requisitos e especificações apresentadas anteriormente, foi definido que a topologia utilizada será um conversor chopper, por não haver necessidade de elevação de tensão e por este permitir a variação da tensão média na carga mantendo uma boa eficiência.

Em um motor DC, a inversão de seu sentido de rotação é feita com a inversão da polaridade, obtida conforme a lógica de acionamento das chaves da ponte H. Uma característica da ponte H completa é que além da inversão de polaridade é possível criar lógicas de acionamento para frear o motor. Importante lembrar que AS CHAVES DO MESMO BRAÇO NUNCA DEVEM SER ACIONADAS AO MESMO TEMPO, sob pena de destruição das chaves ou danos ao sistema elétrico da embarcação.

Para que seja possível o monitoramento dos parâmetros do motor e para fechar a malha de controle, precisarão ser empregados sensores para o monitoramento da corrente e rotação do motor. O diagrama abaixo apresenta a topologia utilizada para o acionamento.

O motor utilizado pela embarcação é o ME0909. Este motor possui tensão de operação de 12 ~ 48V e 4,8 kW de potência nominal.

A rede CAN utilizada será a já implementada atualmente.