Sumo Robotlar için H köprüleri ve Entegreler

[frat]

Deneyimlerimi bu yazıda paylaşmak istedim. Eksikleri belirtebilirseniz ve sizde eklemeler yapabilirseniz sevinirim.

H köprüsü devrelerini ya da hazır h öprüsü entegrelerini robotikte dc motorları sürmek için kullanıyoruz. Eskiden L293D motorları sürmek için yeterliyken özellikle sumo robotlardaki güç açlığından dolayı her sene çıtayı biraz daha yükselttik ve artık katılan projelerin yarısından fazlası özel h köprüleri kullanıyor.

Çınarlı eml, karabük üni, Fatih üni, Sakarya eml, Adil karaağaç eml robotlarında mosfet h köprüsünü başarıyla kullanan okullardan birkaçı.

Özellikle sumo robotlar için hazır satılan entegreler yeterli gelmemeye başladı çünkü motorların çekebldikleri akımlar anlık 50-60 ampere kadar devamlıysa 5-6 ampere çıkabiliyor. Özellikle Mabuchinin 540'lık, 550'lik ve 775'lik motorlarında çok yüksek akım değerleriyle karşılaşıyoruz. Bu nedenle Mosfet h köprüsü yapmak bir anlamda mecburi. Bugüne kadar kullandığım bazı entegrelerin verdikleri akımları yazıyorum:

- L293D - 600 ma x2
- L293B - 1000 ma x2 (Dahili diyot bulunmamaktadır)
- L298 - 2000ma x2 (Dahili diyot bulunmamaktadır)
- LMD18200 - 3a
- L6203 - 5a
- L6207 - 2,8a x 2  (Son zamanların favori entegrelerinden)
- VHN2Sp30 - 9A - 14A
- Allegro'nun bazı entegreleri - Fiyat/performansta iyi model bulamadım henüz.

Tabi bu yukarıda belirttiğim tüm değerler de ekstra soğutucularla sağlayabileceğimiz değerler, soğutucular olmadan yarı yarıya hatta daha düşük oranlarda devamlı akım çekilebilir.

Entegreleri kullanarak küçük ve orta ölçekli projeler için iyi motor kontrol sistemleri yapılabilir ama güç sistemlerine gelince H köprüleri kullanmak önem kazanıyor.

H köprüsü yaparken dikkat etmemiz gereken birkaç önemli nokta var:

• Diyotlar, hızlı shottky dyotları kullanmak gerekiyor. piyasada bulunan diyotlar yüksek amperlerde yetersiz kalıyor.
  Zener diyotlar kullanmak gerekiyor, oluşacak yüksek gerilimlerde mosfete giden voltajları sabitlemek için. Ve en önemlisi Süper zenerdiyot olarak da bilinen TVS diyotlar kullanmak. Bugüe kadar incelediğim tüm ticari h köprülerinde bu diyotlar var ama şu anakadar yapılmış yerli devrelerde pek göremedim. Transil diyotlar belli bir eşik üstünde kısa devre olup tüm akımı kendi üzerlerinden geçiriyorlar. Kullanılmaları çok önemli. Kullandığım diyot modeli 1.5KE51CA Tvs diyot modeli, bulabilirseniz tavsiye ederim.
  


• Özel sürücü entegreler kullanmak ki bu tam anlamıyla bir virtüözlük. Tavsiyem Hip4081 entegresi, kolay kullanımlı IR2--- serisi entegreler de kullanılabilir ama Hip4081'in en büyük özelliği mosfetleri açıp kapamak için yüksek akım verebilmesi bu da hızlı tetiklenme süreleri demek
  


• Mosfetlerin çalışmamantığını da kavramak gerekiyor. Mosfet sürücüler temel olarak Gate uçlarına akım pompalıyor, ama şöyle bir surum var mosfetler hızlıca akım çekip dolabilirken aynı hızda akımı bırakamıyorlar bu da  shoot-through denilen bir olaya yol açıyor yani h köprüsünün sol ya da sağ bacağındaki her iki transistor de iletimde oluyor, bunu aşmak için birkaç çözüm mevcut. İlki Mosfet sürücü ile mosfet gate'i arasına ters bir diyot bağlamak yani akım dolarken mosfet sürücü ile mosfet arasındaki dirençten geçiyor, akım boşalırken ise direnç yerine doğrudan diyotdan geçiyor (diyot ve direnç paralel bağlanmış olacaktır). Bu iş için LLSD101 serisi diyotlar kullanılıyor. Türkiye'de bulmak çok zor..:/
  
• Bir diğer önemli noktaysa akım koruması, bunun içinde ACS serisi akım ölçüm entegreleri ya da INA serisi entegreler kullanılabilir. Herhangi bir terslik anında hem motorları hem mosfetleri korumak için bu entegreler işinize yarayacaktır, genellikle devrenin çektiği akıma göre analog voltaj veriyorlar. Mcu bu akımı okuyarak sistem sağlığını kontrol edebilir.

Hazır bir devre satın almayı düşünürseniz http://www.dimensionengineering.com/ linkindeki ürünleri incelemenizi tavsiye ederim. Biraz pahalılar ama oldukça kaliteliler.

http://tech.groups.yahoo.com/group/osmc/ linkindeki gruba da üye olabilirsiniz, h köprüleri üzerine birçok döküman files bölümünde yer alıyor.

Son olarak h köprüsüyle uğraşmak istemeyenler için röle yöntemini önereceğim. Burda da bir röle ve bir mosfet kullanıyoruz. Röle motor yönünü ayarlarken mosfet pwm ile sürülerek motorun hız kontrolünü sağlıyor. Yön değişiminde röle kontaklarında şerareden kaçınmak için önce mosfeti kapatıp sonrasında röleyi aktif etmek daha mantıklı. Bu şekilde de bulabileceğiniz röleye göre 20-30 amperi sürebilmek dahi mümkün. IRLZ serisi mosfetleri kullanarak doğrudan pic'den sürme imkanı da mevcut.