Perché i condensatori vengono aggiunti ai motori (in parallelo); qual è il loro scopo?

Ho visto molti motori con condensatori collegati in parallelo in robot. Apparentemente, questo è per la "sicurezza" del motore. A quanto ho capito, tutto ciò che farà è attenuare eventuali fluttuazioni - e dubito che le fluttuazioni possano avere effetti negativi su un motore. Apparentemente questi proteggono il motore se l'albero viene rallentato / bloccato, ma non riesco a vedere come.

Qual è esattamente la funzione di un tale condensatore? Cosa impedisce e come?

I condensatori vengono utilizzati con i motori in due modi diversi. A volte lo stesso motore avrà entrambe le tecniche applicate e sarà associato a due condensatori di aspetto significativamente diverso.

• Quando i motori con spazzole funzionano normalmente, le spazzole generano scintille, che causano rumore "da CC alla luce del giorno". Questo non ha nulla a che fare con PWM: succede anche quando questi motori sono collegati direttamente attraverso una batteria, senza PWM. Se non facessimo nulla, il cavo che va dalla scheda elettronica (o direttamente dalla batteria) al motore si comporterebbe come un'antenna, irradiando la TV e altre interferenze radio. Un modo in cui le persone risolvono questo problema è quello di collegare piccoli condensatori ceramici direttamente al motore per assorbire gran parte di quel rumore. b c d e

• Quando si utilizza PWM per pilotare il motore, quando i transistor si "accendono", il motore può tirare un picco di corrente / sovracorrente - i condensatori di filtro del rumore sopra peggiorano il picco di corrente. Quando i transistor si "spengono", l'induttanza del motore può causare picchi di tensione dall'induttanza del motore - i condensatori di filtro del rumore sopra aiutano un po '. Filtri più complessi collegati direttamente al motore possono aiutare questi due problemi. a b

• Quando un motore - anche un motore che non ha spazzole - viene acceso per la prima volta a un punto morto, e anche quando il robot colpisce un ostacolo e blocca il motore, il motore tira correnti molto più elevate rispetto a quando funziona normalmente - correnti che possono durare per diversi secondi. Questa alta corrente potrebbe abbassare abbastanza la barra di alimentazione della batteria per ripristinare tutta l'elettronica digitale nel sistema (o forse ripristinare solo una parte dell'elettronica digitale, causando la sindrome dell'emisfero cerebrale).

  Un work-around ha 2 parti:

  1. aggiungere grandi condensatori elettrolitici direttamente attraverso la batteria (o attraverso l'ingresso della batteria al driver del motore PWM, o attraverso l'ingresso della batteria nell'elettronica digitale, o spesso condensatori in tutte e tre le posizioni) - questi condensatori funzionano meglio nel fornire correnti elevate per un pochi millisecondi rispetto alla batteria.
  2. Nei pochi millisecondi che abbiamo prima che il motore in stallo tira tutta l'energia da quei grandi condensatori e quindi tira le rotaie di potenza abbastanza in basso da iniziare a ripristinare le cose, programma il sistema digitale per riconoscere in qualche modo che il motore si è bloccato e uccidere la potenza di quel motore . Quindi quel motore non trascina più lungo la barra di alimentazione e l'elettronica digitale e tutti gli altri motori continuano a funzionare normalmente. ("soft-start", "limitatore di corrente", "limitatore di coppia", ecc. sono forme più sofisticate di questa idea). (Quei grandi condensatori assorbono anche parte dell'energia che fuoriesce dal motore quando il PWM si spegne ", e successivamente rimettono l'energia nel motore quando il PWM si accende").

I condensatori di cui sopra proteggono altre cose dalle interferenze elettriche del motore. Suppongo che si possa sostenere che il passaggio (2) sopra evita che un motore in stallo alla fine, dopo molti secondi, si surriscaldi e si guasti - ma non è proprio questo il suo scopo principale.

Il condensatore visto su molti motori spazzolati è lì per assorbire il rumore RF dovuto all'arco durante la commutazione delle spazzole. Li vedi spesso sui motori utilizzati nelle auto RC, dove i motori sono abbastanza potenti e girano veloci.

Il problema si presenta quando si utilizza PWM per guidare il motore. All'inizio del ciclo di lavoro, quando la corrente è accesa, vedrai un picco di corrente mentre la corrente si precipita nel condensatore dal ponte ad H. Questa corrente di spunto a volte può causare una notevole ondulazione di tensione all'alimentatore, aggiungendo rumore a qualsiasi sensore analogico sensibile.

Per evitare la corrente di spunto, è possibile aggiungere una coppia di induttori tra l'H-Bridge e il condensatore. Ciò manterrà la corrente abbastanza stabile. In realtà, vedrai spesso induttori sui circuiti di azionamento del motore comunque. Anche se il motore stesso è un induttore, spesso è un'induttanza piuttosto bassa, quindi viene aggiunta un'induttanza aggiuntiva per aiutare a appianare eventuali fluttuazioni di corrente quando si utilizza l'azionamento PWM.

I condensatori non hanno nulla a che fare con la protezione del motore in caso di stallo. Quando il motore si blocca, la corrente aumenta e si rischia di surriscaldare il motore.