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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PWM "sauber" glätten


Autor: Sebastian (Gast)
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Hallo!

Ich möchte mir mit Hilfe eines AVR einen kleinen Fahrtregler für ein
Modellauto bauen.
Die verwendeten Motoren ziehen bis zu 10A bei 12V.

Nun kann ich am AVR ja keine 10A Gleichspannung von 0-12V ausgeben,
sondern nur 5V oder gar nichts.

Nun möchte ich das Ganze über PWM regeln. Dazu soll ein Mosfet über den
AVR mit PWM angesteuert werden (ich will da einen Logic-Level-MOSFET
verwenden, der schon ab 5V leitend ist) mit ca. 1kHz.

Nun kommen am Mosfet selber ja auch wieder Rechtecksignale heraus (nur
eben mit 12V und nicht mit 5V). Wie kann ich diese nun so gut wie
möglich glätten? Es soll dann eine Analogspannung (bei PWM 1:1) von 6V
herauskommen, so glatt wie möglich.
Außerdem: wie kann ich den MOSFET anschließen, dass ich nicht GND des
Motors regle, sondern Vcc??

Vielen Dank für eure Hilfe!

MfG

Sebastian

Autor: Micha (Gast)
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Hallo Sebastian,

es ist nicht üblich die Spannung bei einem Fahrtregler(steller) zu
glätten. Die Glättung übernimmt der Motor selbst. Wenn der Motor mit 12
V Impulsen angesteuert wird hat er auch ein höheres Drehmoment.
Also mach Dir darüber keine Gedanken.

Gruß Micha

Autor: Sebastian (Gast)
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Das Problem ist aber, dass der Motor bei geringen Drehzahlen pfeift (ich
habe da eine kleine Versuchsschaltung aufgebaut)und komischer weise,
wenn ich 8V "simuliere" (also PWM 3:2) stottert er, wenn ich
Drehmoment benötige.

MfG

Sebastian

P.S. Mich interessiert es allgemein wie ich PWM glätte ;-)

Autor: Benedikt (Gast)
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Stimmt nicht ganz...

50% Tastverhältnis bei 12V sind nicht 6V Effektivwert sondern 8,5V !

Autor: Sebastian (Gast)
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Aha... und wie kann ich dies umrechnen?

Ach ja: ich habe noch etwas herausgefunden:


Wenn ich den Motor mit 1kHz im verhältnis 1:1 ansteure, dreht er viel
schneller, als wenn ich ihn mit 100Hz ansteure. Was ist das??

Autor: Florian - der Flo - Scharf (Gast)
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Der Motor pfeift weil du die 1kHz hörst. Logisch. Deshalb werden
Taktungen i.A. mit 20kHz oder mehr vorgenommen. Der AVR packt das
locker, und dem Motor isses auch egal. Also warum nicht ;)

der Flo

Autor: Sebastian (Gast)
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Das ist es ja eben. Wenn ich mit ca. 200kHz antakte, hab ich vollast...
Keine Ahnung warum, aber der Motor dreht gleich schnell, wie wenn ich
ihn direkt an 12V anschließen. Auch wenn ich Drehmoment auf dem Motor
habe.

Sebastian

Autor: ...HanneS... (Gast)
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Dann sperrt dein FET nicht mehr...

Du musst das Gate des FET nicht nur aufladen (FET leitet) sondern auch
entladen (FET sperrt), es hat eine nicht zu vernachlässigende
Kapazität.

...HanneS...

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Autor: Reiner (Gast)
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200 KHz ist ein bißchen viel.  20 KHz ist besser.
Aber Logic FETs haben z.T Probleme bei diesen Frequenzen.
Wie wär's mit einem normalen MOSFET BUZ11 etc. mit einem npn
Transistor als Treiber davor ? Basis über 47k an AVR, Kollektor über
10k an +12V und über 6.8k an Gate des MOSFETS.

Reiner

Autor: axel (Gast)
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Hi,
200Khz-PWM mit einem AVR? wie machsten das?
Axel

Autor: Sebastian (Gast)
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Hallo Axel

Ganz einfach: ich programmiere einfach eine Routine, die den jeweiligen
Port für diese kurze Zeiten auf Set oder Reset setzt. Geht bis zu einem
MHz ;-)

Sebastian

Autor: raoul4 (Gast)
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hallo direkt aus amerika (bin grad da):

ich hab einfach nen fetten elko davorgesetzt und man kann den motor nun
auch schön langsam drehen.

Autor: Michael (Gast)
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"50% Tastverhältnis bei 12V sind nicht 6V Effektivwert sondern 8,5V
!"

12/2 = 8,5 ? Staun !
Da habe ich wohl die Mattematick-Rehform verschlafen.

Autor: Benedikt (Gast)
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Bei 50% Tastverhältnis hat man die halbe Leistung, da die volle leistung
nur zu 50% der Zeit geliefert wird.
Nun ein bischen ohmsches Gesetz:
P=U*I
Wenn bei 50% Tastverhältnis nun die Spannung halb so groß wäre, dann
wäre logischerweise auch der Strom halb so groß. Und daher wäre 0,5*U *
0,5*I = 0,25*P. Aber da ja die Leitung halb so groß ist, muss die
Spannung höher liegen.

Das 50% Tastverhältnis 6V Mittelwert sind, habe ich nie angezeifelt,
aber hier steht Effektivwert.

Ist ne gute Aufgabe fürn Physikunterricht, dann da sind alle genauso
verwirrt...

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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Eher die E-Technik Grundlagen bzw. den oben genannten URL:
http://www.mikrocontroller.net/wiki/Pulsweitenmodulation

Autor: Andreas Schwarz (andreas) (Admin) Benutzerseite Flattr this
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raoul4: Vor den Motor oder vor den Transistor?

Autor: Marko B. (Gast)
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> ich hab einfach nen fetten elko davorgesetzt und man kann den motor
> nun auch schön langsam drehen.

Ähhh ... bei 1kHz PWM-Frequenz und sagen wir mal 1000uF hat dieser
Kondensator einen Blindwiderstand von ca. 0,16 Ohm. Jetzt stellt sich
die Frage was zuerst abraucht, Dein FET oder Deine Spannungsquelle.

Autor: Dirk (Gast)
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benedeikt,

also wenn  das eine aufgabe für den physikunterricht ist und du sie so
gelöst hast, dann bin ich erstaut das dein lehrer dich nicht raus
gebeten hat. es klingt zwar logisch spannung anfach mal 0.5 zu nehmen
un den strom, ist aber net so. die zeitliche betrachtung kannst du
nicht einfach su "rausrechnen". lies mal bitte das wiki zu PWM.

CA

Autor: Michael (Gast)
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Das Ohmsche Gesetz lautet: R = U/I; ein Gleichspannungsmotor ist kein
Ohmscher Widerstand. Damit ist eigentlich schon alles gesagt.

Man muß sich schon das physikalische Problem genau ansehen, bevor man
vorschnell eine Formel dazu 'rauskramt'.

Autor: Dirk (Gast)
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naja Benedikt hat an sich schon recht, der efektivwert ist schon 8.57V.
aber seine erklärung und seine formel mit ( 0,5s * 12V) * ( 0,5s * 10A
) = ( 0,25s * 120W ) ist doch sehr futuristisch.

@Michael
auch bei einen ohmischen widerstand ist der efektivwert 8.57V.

Autor: Michael (Gast)
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Vielleicht habe ich mal wieder etwas nicht mitbekommen.

Wollen wir die Heizleistung von Omas Heizkissen oder die Drehzahl eines
DC-Motors regeln ? Ich gebe auf !

Autor: ...HanneS... (Gast)
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@Michael:

Nicht aufgeben, Verstehen ist besser...

Sieh bei PWM einfach mal den Tastgrad in %.

Berechne die Leistung (bei 100%, also voll eingeschaltet) und nimm dann
den Prozentsatz des Tastgrades. Ganz wie im normalen Leben.

...HanneS...

Autor: AxelR. (Gast)
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Das der Motor stottert, wenn Du Drehmoment benötigst, hat einfach
folgenden Grund:

Du hälts den Motor mit deinem Finger fest, der Dtrom geht hoch, deine
Spannung geht in den Keller, der AVR fährt in den Reset und macht von
vorne los, dabei sind die Ports hochohmig, die PWM wird neu
initialisiert und dein Motor hat in deiser Zeit keinen "Saft" jetzt
springt die PWM Wieder an und der Motor bekommt über den AVR wieder
seinen Sollwert an Leistung, den Du über die Fernsteuerung vorgibts.
Ich habe das gleiche Problem! Schalte DIREKT parallel zu VCC-GND vom
AVR einen 47uF und einen 100nF. Dann sollst Du sehen, das das
Drehmoment wesentlich höher ausfallen wird, als vorher. Ich habe dann
das kompleete Layout überarbeitet. Meine MAsse führung war schuld. Der
Stromfluß erzeugte auf der Masseleitung einen Spannungsabfall von fast
2 Volt. Der Spannungsregler für den Atmel saß vor dem Leiterzug, der
Atmel selbst dainter. Ich konnte zwar am Spannungsregler 3.3V messen
und auch am AVR, bin ich mit meinem Meßgerät aber direkt an den AVR
geganen (VCC-GND), konnte man super sehen, wie die Spannung zusammen
brach. Auch hatte ich keinen Elko paralle zur Betriebsspannung (der
Regler saß vor der Schaltung, siehe Anhang).
Meine Schaltung macht (eigentlich) 2Ampere an einer LiIon PolymerZelle,
aber wie gesagt NICHT mit diesem Layout!
gruß
AXEL

Autor: raoul4 (Gast)
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sorry für die lahme antwort Andreas Schwarz:

>raoul4: Vor den Motor oder vor den Transistor?

direkt vor den motor

mfg raoul4

Autor: wolli (Gast)
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Direkt vor den Motor? Der arme Transistor! Naja, wenn man einen billigen
Elko mit hohem ESR hat oder lange Zuleitungen mag das ja gehen, ist aber
schlechter Stil.
Die Glättung einer PWM wurde hier schon häufiger diskutiert und auch,
warum ein Elko allein dafür nicht geeignet ist.
In meinen Augen ist die beste Variante hierfür ein Buck-Converter, da
kommt man um die Induktivität nicht herum.

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