Atividade #486
FechadaMeta #361: Nova Placa de Chute
Estudo da placa da Tigers
Descrição
Estudar funcionamento da placa de chute da Tigers Mannheim para analisar a possibilidade de adaptação da topologia de circuito deles para o nosso robô. Seguem as imagens do circuito:
![Placa de chute pag.1](Kicking Device v12b-1.jpg)
![Placa de chute pag.2](Kicking Device v12b-2.jpg)
O documento original e outras referências da equipe se encontram disponíveis no link: https://tigers-mannheim.de/index.php?id=65
Arquivos
Atualizado por João Guilherme Oliveira Carvalho de Melo há quase 7 anos
- Arquivo Kicking Device v12b-1.jpg Kicking Device v12b-1.jpg adicionado
- Arquivo Kicking Device v12b-2.jpg Kicking Device v12b-2.jpg adicionado
- Descrição atualizado(a) (diff)
Atualizado por João Guilherme Oliveira Carvalho de Melo há quase 7 anos
- Arquivo Kicker Block Diagram.PNG Kicker Block Diagram.PNG adicionado
Das várias "seções" do circuito, os que mais nos interessam são os funcionamentos dos circuitos de carregamento e de acionamento do chute.
Para o carregamento dos capacitores do chute a equipe utiliza um circuito [Flyback Converter](https://en.wikipedia.org/wiki/Flyback_converter) acionado pelo chip LT3751. Como principais componentes deste circuito temos:
- LT3751 (IC9): Chip feito para operar circuitos do tipo flyback converter operando o chaveamento do MOSFET durante o carregamento do capacitor e detectando quando a carga desejada pelo circuito for alcançada. Datasheet: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3751fc.pdf
- DA2033 (L3): Transformador (1:10) desenvolvido para operar com os flyback converters LT3750 e LT3751 devido a sua alta capacidade de isolamento e por ocupar um espaço menor do que outros transformadores utilizados neste tipo de circuito. Datasheet: http://www.mouser.com/ds/2/597/da2032-463371.pdf
- ES3J (D1, D2 e D3): Diodo baixo tempo de recuperação, ou seja, resposta rápida (35~45ns) e com alta voltagem de ruptura (600V). Datasheet: http://www.mouser.com/ds/2/149/ES3J-888983.pdf
- IRG4PC50FD (Q2 e Q3): IGBT com resposta rápida e alta voltagem de ruptura (600V). Datasheet: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irg4pc50fd.pdf
- FDS2582 (Q1): MOSFET projetado para operar em circuitos de conversão DC/DC e que tem sua operação otimizada em altas frequências. Datasheet: http://www.mouser.com/ds/2/149/FDS2582-1008165.pdf
- Nos Pads 1, 2, 3 e 4 se encontram os terminais dos capacitores que armazenam a energia utilizada no chute. São muito importantes na operação do circuito, porém não consegui informações sobre eles.
Abaixo segue o diagrama de blocos que descreve o principal funcionamento do circuito com a descrição dos seus blocos:
![Diagrama de blocos](Kicker Block Diagram.PNG)
- [Capacitores de desacoplamento](https://en.wikipedia.org/wiki/Decoupling_capacitor): Utilizam vários capacitores para filtrar sinais de frequências variadas e possivelmente, também, por questões de espaço.
- LT3751: O chip além de chavear, em alta frequência, que pode ser controlada através dos parâmetros do circuito, o MOSFET Q1, detecta também, através da tensão no transformador, se os capacitores já alcançaram a carga desejada. Possui também vários dispositivos de segurança para evitar que o circuito opere em região não desejada.
- Chave do Flyback (MOSFET Q1): Chaveia a corrente do circuito de carregamento, sendo essencial para o funcionamento do circuito Flyback. Sua má operação pode causar perda de eficiência no circuito.
- Transformador: Gera a corrente que carrega os capacitores através do circuito Flyback.
- D1: Diodo que possibilita o carregamento dos capacitores pelo circuito Flyback. É importante que seja um diodo de resposta muito rápida e de alta voltagem de ruptura, uma vez que deve operar na mesma frequência que o chaveamento do MOSFET Q1 e será submetido à altas voltagens (acima de 200V). Sua ruptura faria com que o circuito parasse de carregar.
- Capacitor: A placa conta com 2 capacitores que devem ser carregados até 226V cada, armazenando a energia do chute.
- Conversor de impedância: Conectado ao CAP-RAW (ver circuito), tem a função de baixar a impedância daquele ponto para que a tensão dos capacitores possa ser enviada de forma "palpável" para outros elementos do circuito.
- LED: Utiliza um comparador para verificar se o capacitor está carregado, acendendo um LED caso ele esteja.
- Sensor de temperatura: Percebe mudanças bruscas de temperatura no circuito.
- ADC: Conversor A/D para que o Microcontrolador possa ler os sinais de CAP e do sensor de temperatura.
- Chave do chute (IGBT): Quando acionada faz com o capacitor descarregue sua energia sobre o solenoide que, por sua vez, permite que aconteça o chute. Um IGBT é usado para o chute alto e o outro para o chute baixo.
- Driver do IGBT: Amplia o sinal enviado do microcontrolador para acionar o IGBT e, por sua vez, o chute.
- Solenoide + Diodo de roda livre: Enquanto a chave estiver aberta, o solenoide transfere a energia recebida dos capacitores para o sistema mecânico do chute, porém, ao fechar a chave, a corrente no solenoide deve permanecer constante. Para isso, são utilizados os [Diodos de roda livre](https://en.wikipedia.org/wiki/Flyback_diode) D2 e D3, permitindo que o solenoide seja descarregado sem que sua corrente induzida tente forçar uma operação indesejada do IGBT, o que poderia queimá-lo.
Atualizado por Gustavo Claudio Karl Couto há quase 7 anos
O isolador ADUM7441 também é bem importante no circuito, já que isola o gnd do circuito de potência do chute do GND das outras placas, o que ajuda a prevenir o microcontrolador deles queima quando ocorre curto circuito entre o GND e o V+ do capacitor.
Segue em anexo a datasheet do componente da ANALOG, que parece ser mais eficiente do que o opto isolador,
http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADuM7440_7441_7442.pdf
Atualizado por Gustavo Claudio Karl Couto há quase 7 anos
O FAN3229 também é importante pro circuito é o driver do LGTB, é mais eficiente que o IR4427 que a gente usa, com um tempo de chaveamento menor, aciona e também corta o LGTB mais rápido diminuindo a chance dele de queimar,
Atualizado por João Guilherme Oliveira Carvalho de Melo há mais de 6 anos
- Situação alterado de Em andamento para Fechada