1 regulador para 4 motores o 4 reguladores?, conectando motor 3-5V dc a arduino

Tengo una batería Li-Po 2S (7.4v) y quiero controlar 4 motores de CC pequeños (3-5V, el sitio dice 22mA a 3V) con una señal arduino nano PWM. El nano también funciona con esa batería, no quiero otra batería externa .

Entonces pensé en regular los 7.4v de la batería a 5v y luego vi 2 opciones:

  1. use un transistor NPN, resistencia 330Ω, diodo (1N4004) y use esta configuración: ( pero encienda los motores desde la batería externa regulada y no desde el arduino 5V como en la imagen )primer método

  2. use una resistencia de 10kΩ, MOSFET RFP30N06LE y use esta configuración: ( Mis motores son de 5v, no de 60v como en la imagen, y nuevamente, hay 4 )2

Bien, preguntas:

  1. ¿Qué configuración es mejor?
  2. ¿Es una buena idea regular los 7.4V a los 5V máximos que necesita el motor?
  3. ¿Necesito 1 regulador y dividir la salida a cada motor, o 4 reguladores (uno para cada motor)?

EDITAR : si hay una placa ya hecha con todas las conexiones necesarias, para 4 motores (vi solo el controlador de 2 motores en sparkfun y comprar 2 de ellos cuesta demasiado), escriba, porque necesito que la configuración sea lo más pequeña posible

¿Cuál es la corriente de bloqueo del motor con un suministro de 5V?
No lo sé, eche un vistazo al sitio donde lo compré (enlace en la primera línea de la pregunta)
¿Sabe qué es la corriente de parada y cómo determina el detalle del método de regulación?
@Andyaka No, no sé
La corriente de parada es cuando el motor se mantiene bloqueado; esto podría suceder y es posible que los reguladores deban tener en cuenta esta corriente "más pesada que la carga completa".
Respuesta parcial que alguien más podría ampliar: hay varios escudos de controlador de motor Arduino construidos alrededor del puente H L293 ti.com/lit/ds/symlink/l293d.pdf , y si solo necesita conducir 4 motores en una dirección, entonces puede usar uno de los cuatro "puentes de media h" de ese dispositivo para este propósito.
@ pjc50 oye, ¿puedes vincular una de las placas construidas alrededor de este controlador y cómo lo conectaría y programaría para poder controlar cada motor por separado?
No estoy familiarizado con la programación, pero creo que playground.arduino.cc/Main/AdafruitMotorShield es aún mejor: obtienes dos controladores en una placa, control bidireccional de cuatro motores e instrucciones. (puede requerir que suministre +5v regulado externamente)
@ pjc50 gracias, pero eso es demasiado grande y también cuesta mucho, además, ni siquiera necesito un control bidireccional.

Respuestas (2)

El enlace de eBay al motor no arrojó ninguna hoja de datos. Por lo tanto, a los efectos de esta respuesta, supondré que los motores son similares al motor Precision Microdrives 106-002 , que tiene dimensiones y especificaciones eléctricas casi idénticas.

La hoja de datos indica una corriente inicial de 180 mA a 3 voltios y una corriente sin carga de 17 mA a 3 voltios. Extrapole eso a la clasificación de corriente de 22 mA de la lista de eBay, a una corriente de arranque de 233 mA para los motores en cuestión.

Si es probable que los 4 motores arranquen o se detengan simultáneamente, es útil diseñar para esta corriente máxima: 233 x 4 = 932 mA = ~ 1 A. Para el funcionamiento normal, este valor se convierte en 22 x 4 = 88 mA = ~ 100 mA.

Para un suministro de 5 voltios, deberíamos permitir una corriente de 1,5333 amperios, o al menos 1,5 amperios si necesitamos tomar atajos.

  1. ¿Qué configuración es mejor?

El segundo: simplemente use un MOSFET (o 4 de ellos, uno para cada uno si planea controlarlos por separado) para cambiar el lado bajo de los 4 motores.

  1. ¿Es una buena idea regular los 7.4V a los 5V máximos que necesita el motor?

Bueno, de alguna manera necesita bajar el voltaje de suministro dentro del rango de voltaje especificado del motor. Incluso podría ser parco y usar 4 diodos como 1n4007 en serie para hacer la reducción de voltaje: resultado final, 4.6 voltios, por lo que los motores vivirán un poco más. Después de eso, manejaría los 4 motores desde este riel, con los condensadores y diodos en su lugar, por supuesto.

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

¿Necesito 1 regulador y dividir la salida?

Opción 1: regulador único para los 4 motores:

esquemático

simular este circuito

  • Esto funcionaría bien, y un regulador de 1,5 A funcionaría bastante bien con una carga de funcionamiento normal de 22 * 4 = 88 mA = ~ 100 mA. Para un regulador lineal (p. ej., 7805), la disipación de funcionamiento normal sería de alrededor de (7.4 - 5) x 0.1 = 0.24 Watts, lo que no es mucho para un paquete de regulador TO220.
  • Recuerde agregar un capacitor de, digamos, 1 uF en cada motor, paralelo al diodo de polarización inversa que ya se muestra en la pregunta, para evitar parte del ruido de conmutación que debe generar el motor.

Opción 2: Reguladores separados para cada motor:

  • Esto también funcionaría bien, pero a costa de un aumento significativo en el recuento de piezas: cada regulador necesitará un condensador cada uno, antes y después, además de los 4 reguladores. En el lado positivo, 4 reguladores pueden disipar el calor mejor que uno.
  • Una vez más, los condensadores en cada motor ayudarían, pero los valores más pequeños, digamos 470 pF cada uno, en paralelo con cada diodo estarían bien, ya que los reguladores mismos protegerían la línea de suministro del ruido de conmutación.

Recomendación : tenga en cuenta que esta es una opinión personal... Iría con un solo regulador y agregaría los diodos + capacitores lo más cerca posible de cada motor

Gracias por su respuesta larga e informativa, ¿puede agregar un boceto (como los de la pregunta) para la Opción 1? Lo entiendo mucho mejor. Además, no entiendo su respuesta sobre la regulación de la pregunta de 7.4v si puede aclararme un poco. Otra cosa, en tu respuesta a la primera pregunta escribiste "o 4 de ellos", ¿a qué te referías con eso? (¿debería usar uno, o 4? o te referías a uno para cada motor). ¡Gracias de nuevo!
@DanBarzilay Ver ediciones.
Gracias, ahora me queda mucho más claro, solo una última pregunta, ¿hay alguna placa ya hecha con estas cosas para controlar mis motores? conectar todo esto estará suelto y la configuración debería ser duradera (uav, puede fallar), y hacer una PCB no es una opción. una tabla lo mantendrá todo junto.
Ups, otra pregunta: \ en tu segundo esquema parece que usaste un regulador, pero antes de eso sugeriste usar diodos en su lugar, ¿puedes actualizarlo con los diodos en su lugar? (Realmente no entiendo si debo mantener esos condensadores allí o no, así que prefiero no correr riesgos y solo preguntarte :))
@DanBarzilay El primer esquema muestra cómo se usan los diodos para bajar de 7,4 V a 4,6 V: cada diodo cae 0,7 voltios. Los motores con sus respectivos capacitores y diodos se cablearían igual que en el segundo esquema, solo que se puede sustituir el regulador por los diodos en serie. Mantener los condensadores C2 y C3 allí no hará daño, déjelos allí.
@DanBarzilay No estoy actualizado sobre las placas de control de motor disponibles para Arduino, pero la placa de controlador de motor de 4 canales Dagu debería funcionar, aunque agrega campanas y silbatos que quizás no necesite.
Solo una pregunta rápida que olvidé hacer, la entrada de control del motor es una señal PWM, ¿verdad?
Sí, es PWM.
¿Por qué usar un transistor tan grande? sube a 100V, uso ~3.3-5
@DanBarzilay Debido a que es muy económico, y también debido a su R_dson muy bajo, ejecutará su carga o también otras mucho más altas, sin calentarse tanto como, por ejemplo, el MOSFET 2n7000 de menor calificación.
gracias por la respuesta rápida, lo siento, pero no entendí si el MOSFET 2n7000 es otra buena opción, o no, por la hoja de datos parece una buena opción, aunque su valor Rds (encendido) es mucho más alto que el del esquema (también es más pequeño, lo que es mejor para mi aplicación)
@DanBarzilay Cuanto mayor sea el Rds (encendido), más se calentará el transistor al pasar la corriente. Por lo tanto, el 2n7000 no es una gran opción. El IRLML2502 es económico y una opción mucho mejor para este propósito en particular. Los transistores de potencia IRF530 son excesivos para sus motores en particular, sin duda: no fue una recomendación específica, solo una opción utilizada en el esquema. Además, no evalúe Vds de MOSFET de forma aislada: las cargas inductivas (por ejemplo, motores) pueden retroceder varias veces la tensión de alimentación.
Gracias por la sugerencia sobre un buen mosfet para esto, pero es demasiado pequeño, quiero decir que es para una placa de circuito impreso, necesito algo con un ancho de 5-15 mm (el que sugirió fue ~ 1 mm), ¿alguna sugerencia? Además, y espero que esto no sea molesto para usted, pero ¿puede explicar qué quiso decir cuando escribió "no evaluar Vds de MOSFET de forma aislada"?
Es mejor continuar esta discusión en el chat de este sitio .

Si se trata de un UAV (vehículo aéreo no tripulado), entonces los reguladores lineales hambrientos de energía pueden ser un problema, por lo que consideraría un convertidor reductor de modo de conmutación como este: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

También usaría esto para los cuatro motores, pero no lo use para alimentar otras cosas como el receptor de radio o los circuitos lógicos. Debería poder manejar las corrientes de bloqueo/arranque de los cuatro motores, aunque esto no es un hecho porque los motores a los que se ha vinculado están mal especificados, pero dado lo que ha encontrado Anindo, es probable que funcione.

Si usó un regulador lineal y los motores consumieron (digamos) 2A a plena carga, estaría desperdiciando alrededor de 5W en calor, mientras que el regulador reductor (arriba) tendrá una eficiencia de ~90% o más a 2A quemando probablemente en el orden de 1W o menos. Duración de la batería a considerar, por supuesto.

Esto no es nada particularmente especial, todos los proveedores habituales ofrecen algo similar.

Consideraría estos FET para cambiar los motores porque vienen en paquetes dobles y el peso debe ser una consideración: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

No olvide los diodos conectados inversamente: estos deben tener una clasificación superior a la corriente de bloqueo del motor, por lo que es posible que se necesiten diodos 2A.

Oye, gracias por tu respuesta, ¿puedes hacer un esquema como los de mi pregunta? solo para saber cómo conectarlo todo (soy un novato). Además, ¿hay algún tablero ya hecho que tenga lo que sugieres? porque conectar todo esto estará suelto y la configuración debería ser duradera (uav, puede fallar)
@DanBarzilay No vi ningún esquema en su pregunta. Vi algunas imágenes muy pequeñas de componentes idealizados, pero no dibujo ese tipo de diagramas. No habrá un tablero ya hecho.
Sí, quise decir esas "pequeñas imágenes bonitas", de todos modos, ¿puedes dibujar un esquema normal? y solo por interés, ¿por qué no habrá una placa read-made si se considera una buena configuración?
Probablemente podría comprar una placa de circuito de evaluación para muchos reguladores de conmutación para que un diseñador pueda probar su rendimiento en el laboratorio, pero no serán los precios de eBay. No esperaría que un fabricante de escapes fabrique automóviles y lo mismo ocurre con más del 99% de los componentes electrónicos.