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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Hilfe! Bipolare Wechselstrommotor-Schaltung mit OP und Transistor


Autor: Lauralein (Gast)
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Hallo!

Also vorneweg: Ich bin totale Anfängerin und würde mich über möglichst 
einfache Antworten freuen, tut mir leid, ich weiß das ist schwer =)

Ich soll mir eine Schaltung überlegen.
Die Vorgaben sind:
- Ich habe einen Wechselstrommotor (5A, 24V)
- Es soll einen einzigen Schalter geben, 3 Stufen: links drehen, 
anhalten und rechts drehen
- Ich soll einen Operationsverstärker, ein Potentiometer und ein 
Tranistor benutzen
- Eine Freilaufdiode soll als Schutz parallel zum Motor eingebaut werden

Ich habe wirklich keine Ahnung und Erfahrung. Ich frage mich ja schon 
warum man nicht einfach vorm Motor umpolt und den OP, Transistor usw 
weglässt... Ich verstehe nämlich nicht wirklich denn Sinn dieser 
Bauteile in Schaltungen die ich im Internet finde (vor allem nicht den 
des Potentiometers!)

Eine ähnliche Schaltung wie die, die mir aufgetragen wurde ist hier 
beschrieben:
Beitrag "Motor Steuern mittels NPN-Transistor"

Würde mich über Ideen oder Erklärungen sehr freuen!! Vielen Dank!

Autor: Lauralein (Gast)
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Schuldigung Gleichstrommotor nicht Wechselstrommotor...

Autor: F. Reiling (freiling)
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Hallo,

bist du sicher dass es ein Wechselstrommotor ist? (hat sich damit 
erledigt)
Und ich schätze mal dass mit dem Poti+OP+Transistor die Drehrichtung und 
Drehzahl eingestellt werden soll. Wie das mit "nur" diesen Bauteilen 
funktionieren soll, ist mir nicht so ganz klar. Wie siehts mit 
Widerständen, etc. aus. Was für ein Transistor ist vorgegeben? Hier 
fehlen noch einige Infos.
gruß

Autor: Lauralein (Gast)
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DAnke für die schnelle Antwort!

Nee es ist ja gar mehr vorgegeben, den Rest soll ich mir selbst 
überlegen, verstehen, ausrechnen und am Ende bestellen + bauen!

Kann gut sein, dass das zum Einstellen der Drehrichtung + Drehzahl und 
dass ich noch Widerstände brauche.

Ich hatte gehofft, dass vielleicht irgendwer einen Schaltplan oder eine 
Erklärung hat, die ich verstehe =)

Autor: F. Reiling (freiling)
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Hallo,
Wie im andern Thread erwähnt kannst du die Drehzahlsteuerung mit einer 
PWM realisiern. Für die Drehrichtungsumkehr benötigst du mindestens 2 
Transistoren. Such mal nach Zwei- oder Vierquadrantensteller. Das wäre 
eine elegante Lösung, allerdings weiss ich nicht ob du damit über das 
Ziel hinausschiesst.
gruß

Autor: Lauralein (Gast)
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PWM = Rechtecksignal zu Regeln von trägem Verbraucher (Motor) durch 
Frequenzänderung?

Wie/ Woher krieg ich dieses Signal?! Wie entsteht es?!
Eigentlich soll die Drehzahl sowieso konstant bleiben...

Das mit dem Zwei- bzw Vierquadrantensteller muss ich mir erstmal 
anlesen, aber bisher nehme ich an, das würde einfach die beiden 
Transistoren ersetzen?

Aber meine Frage ist eigentlich: Wie funktioniert das Ändern der 
Drehrichtung des Motors mit 2 Transistoren?!

Danke!

Autor: F. Reiling (freiling)
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Hallo,

wenn du die 2. schaltung aus 
http://www.atx-netzteil.de/pwm_mit_ne555.htm verwendest, benötigst du 
nur diesen Baustein. Poti -> Drehzahl einstellen. Um einen OP zu 
verwenden gibt es dazu auch oszillierende OP-Schaltungen. Die 
Drehrichtungsumkehr kannst du ja eigentlich auch mit dem Schalter 
machen, wie du im ersten Thread erwähnt hast. Du benötigst dazu halt 
einen Wechselschalter.
Zur Drehrichtungsumkehr siehe Vierquadrantensteller, bin mir jetzt 
allerdings nicht sicher ob es auch in abgewandelter Form mit 2 
Transistoren funktionieren würde. Mit 4 funktioniert es auf jeden Fall.
gruß

Autor: Lauralein (Gast)
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Ich denke diese Variante scheitert leider daran, dass ich keinen 2 oder 
4 Quadrantensteller bei Conrad finde :)

ich hab jetzt mal aufgezeichnet, wie ichs gerne bauen würde, hehe, ist 
komplett willkürlich und nur damit mir vielleicht irgendwer sagen kann 
wo ich was ändern muss. Ux und Uy weiß ich auch nicht was ich da 
anschließen muss und ein Potentiometer hab ich auch noch nicht 
eingezeichnet =)

Wo soll jetzt hier die PWM realisieren? und wo kommt der zweite 
Transistor hin? Müsste der nicht auf die andere Seite des Motors, damit 
der sich in die andere Richtung dreht?

Ich weiß ich stell 7. Klasse-Fragen aber mir bleibt nix anderes 
übrig....

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Hallo Lauralein,

>Die Vorgaben sind:
>- Ich habe einen Wechselstrommotor (5A, 24V)
>- Es soll einen einzigen Schalter geben, 3 Stufen: links drehen,
>anhalten und rechts drehen
>- Ich soll einen Operationsverstärker, ein Potentiometer und ein
>Tranistor benutzen
>- Eine Freilaufdiode soll als Schutz parallel zum Motor eingebaut werden

Also entweder ist mehr gegeben, als da steht, dann solltest du nochmal 
den Lehrer fragen, z.B. ob PWM gemacht werden soll. Oder du sollst eben 
selbst mal im Internet oder angegebenen Büchern recherchieren. Oft geht 
es nur darum, daß der Lehrer will, daß du mal herausfindest, wo die 
Bibliothek ist, und was es da für Bücher über Motoren und deren 
Steuerungen gibt.

Daß du überhaupt nicht weißt, wie das gemacht werden soll, ist schon 
nicht ganz nachvollziehbar...

>Ich soll mir eine Schaltung überlegen.

Das ist es nämlich, worum es geht: "DU" sollst dir eine Schaltung 
überlegen. Was meinst du, was du davon hast, wenn wir dir eine 
fixfertige Schaltung geben??

Kai Klaas

Autor: Jiro (Gast)
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Ich denke mal mit dem Schalter machst du die Drehrichtungsumkehr es soll 
ja Schalter mit mehr als einen Kontakt geben die Geschwindigkeit dann 
mit Poti, op und Transistor und fertisch. Allerdings wäre die Diode 
parallel zum motor dann quatsch, die müste man dann woanders hin 
basteln.

Autor: Lauralein (Gast)
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Ja ihr habt ja recht...

Aber wenn man keine Ahnung von den einzelnen Bauteilen hat, kann man 
sich so schlecht eine eigene Schaltung überlegen. Ich versuch ja die 
ganze Zeit zu lesen und zu verstehn.

Mittlerweile bin ich soweit: Ich habe verstanden wie PWM funktioniert 
und könnte es nachbauen. Jetzt fehlt nur noch die Regelung der 
Drehrichtung (mit H-Brücke und Tranistor wie ihr vorschlagt), das lese 
ich jetzt nach.

Danach stell ich meine endgültige Version vor und mal sehn was ihr 
sagt...

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Mittlerweile bin ich soweit: Ich habe verstanden wie PWM funktioniert
>und könnte es nachbauen.

Hattet ihr denn überhaupt schon PWM im Unterricht?

Kai Klaas

Autor: Lauralein (Gast)
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Guten Morgen!

Also hier meine neue Schaltung, meint ihr, die funktioniert so?

Ich hab jetzt irgendwie nur einen Tranistor eingebaut und bei der 
Freilaufdiode bin ich mir auch ziemlich unsicher.

der linke Teil, bis zum roten Strich erzeugt mein PWM-Signal, dass ich 
mit zwei Potentiometern steuern kann, dachte ich mir so...

PWM hatten wir nicht im Unterricht aber ich mache auch gerade ein 
Praktikum.

Vielen Dank!

Laura

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Lauralein schrieb:
> Guten Morgen!
>
> Also hier meine neue Schaltung, meint ihr, die funktioniert so?

Nein, wegen Poti 2

Autor: Lauralein (Gast)
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Wie? Warum? Damit der OP2 als Komparator arbeitet und das PWM-Signal 
rausgibt, muss er doch eine konstante Spannung am invertierenden Eingang 
haben, die stelle ich mit dem Poti2 ein... dachte ich...

Autor: Mario K. (Gast)
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Lauralein schrieb:
> Hallo!
>
> Also vorneweg: Ich bin totale Anfängerin ....

Ist eigenlich zum schmunzeln hier... Die Hausaufgaben anderer Leutche zu 
machen. Wieso verlangt man von einen der absulot keine Dunst von der 
Materie hat solch eine Schaltung aufzubauen. Von ein Bäckerlehrling wird 
man kaum sowas verlangen. Ich finde es aber gut, dass man hier nicht 
gleich die Lösung komplet vorlegt. Ich finds lustig.

Autor: Lauralein (Gast)
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ja es klingt vielleicht komisch lach
ABER ICH BRAUCH DAS WIRKLICH!!

jetzt hab ich mir doch schon ne schaltung überlegt, ich find ich hab 
schon alles getan was ich kann, das ist doch jetzt kein "hausaufgaben 
für wen anders machen"... bittebitte!

Autor: yalu (Gast)
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@Lauralein:
Es sieht ein wenig so aus, als ob bei Poti2 Ub am Schleifer und der
invertierende Eingang des OpAmp am unteren Ende des Potis angeschlossen
wäre. Genau andersherum muss es sein. Das ist vermutlich das, woran sich
Andrew gestört hat.

Ansonsten hätte ich gesagt, dass die Schaltung so funktioniert. Auch die
Freilaufdiode ist an der richtigen Stelle. Es gibt aber noch etwas Opti-
mierungspotential:

- Den Transistor würde ich in Emitterschaltung betreiben. Dadurch
  bekommt der Motor mehr Spannung und der Transistor im Ein-Zustand
  weniger. Damit wird der Transistor auch weniger warm.

- Man könnte noch überlegen, den nichtlinearen Dreieckgenerator links
  durch einen linearen zu ersetzen

    http://homepages.internet.lu/absolute3/tronic/sz.htm

  so dass das Tastverhältnis des PWM-Signals linear mit dem Drehwinkel
  von Poti2 wächst. Aber so wichtig ist das nicht.

@Mario K.:
> Wieso verlangt man von einen der absulot keine Dunst von der Materie
> hat solch eine Schaltung aufzubauen.

Sie schreibt ja:
> ich mache auch gerade ein Praktikum.

Das ist doch ganz normal: Der Praktikumsbetreuer hat gerade keine Zeit,
deswegen gibt er seinen Schützlingen Aufgaben, woran sie erst einmal ein
paar Tage zu knabbern haben :)

Immerhin hat Lauralein mit relativ wenigen Hinweisen die aktuelle
Schaltung zusammengestellt, das ist doch für eine "totale Anfängerin"
nicht übel.

Autor: Lauralein (Gast)
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Danke!!!!

Ich hab das mit dem Tranistor nochmal umgeändert, bin mir aber natürlich 
wieder nicht sicher, ob es so funktioniert...

Also wenn das Grundgerüst jetzt funktioniert, noch ein paar andere 
Fragen:

- Wie berechne ich R3?
- An die OPs muss ich noch meine Versorgungsspannung anschließen?
- Kann ich zum Erden einfach an den negativen Pol meines Netzteils 
anschließen?

Vielen, vielen Dank nochmal, ich bin gerettet =D

Autor: yalu (Gast)
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Vor die Basis des Transistors muss jetzt ein Widerstand als Basisstrom-
begrenzung. Bei der vorherigen Kollektorschaltung war der nicht nötig,
da dort der Basisstrom durch die Gegenspannung am Emitter bergenzt
wurde.

Außerdem schließt der Transistor die Versorgungsspannung kurz, wenn er
einschaltet :)

Aber du bist auf dem richtigen Weg ;-)

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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yalu schrieb:
> Vor die Basis des Transistors muss jetzt ein Widerstand als Basisstrom-
> begrenzung. Bei der vorherigen Kollektorschaltung war der nicht nötig,
> da dort der Basisstrom durch die Gegenspannung am Emitter bergenzt
> wurde.
>
> Außerdem schließt der Transistor die Versorgungsspannung kurz, wenn er
> einschaltet :)
>
> Aber du bist auf dem richtigen Weg ;-)

Auch die Platzierung der Diode nochmal ändern.

So zwischen +Ub und GND ist sie nicht nötig.
Aber zwischen +Ub und dem Kollektor wäre sie schon fein.

Autor: Lauralein (Gast)
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so?

und wie berechne ich jetzt die widerstände R3 und R4?

Autor: Mario K. (Gast)
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yalu schrieb:
>
> @Mario K.:

> Immerhin hat Lauralein mit relativ wenigen Hinweisen die aktuelle
> Schaltung zusammengestellt, das ist doch für eine "totale Anfängerin"
> nicht übel.


wieso sie zusammen gestellt das hat sie dochals Vorgabe bekommen!

Aber nagut wenn ich mich recht erinnere, mußte ich auch für mein 
Lehrmeister eine Lauflichtschaltung für Leutstofflampen für den Laden 
seiner Frau basteln. Ich nehme alles zurück und behaupte das Gegenteil.

;-)))))

Autor: yalu (Gast)
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Jetzt läuft der Motor immer, egal ob der Transistor ein- oder ausge-
schaltet ist :)

1. Überleg mal, wie du den Motor und die Diode ohne den Richtungsum-
   schalter an den Transistor anschließen würdest.

2. Dann überlegst du dir, wie du den Motor mit Richtungsumschalter (aber
   ohne Drehzahleinstellmöglichkeit) direkt an die Versorgungsspannung
   anschließen würdest.

Dann kombinierst du (1) und (2): Du trennst die Einheit aus Motor und
Umschalter in (2) von der Versorgungsspannung und schließt sie als
Ganzes anstelle des Motors in (1) an. Fertig.

R3 und R4 kommen später :)

Autor: Lauralein (Gast)
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Also ich bin ja kreativ und mir fallen noch gaaanz viele Möglichkeiten 
ein, wie ich am Bild was ändern kann ;)

@yalu: Deine Tipps sind wirklich richtig gut, ich stell mich nur blöd 
an, mein Kopf raucht schon

Wenn die Schaltung jetzt nicht ansatzweise stimmt, dann muss ich mich 
ernsthaft noch mehr mit Transistoren auseinandersetzen, das hab ich 
nämlich noch nicht so ganz verstanden...

Autor: yalu (Gast)
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> Also ich bin ja kreativ und mir fallen noch gaaanz viele Möglichkeiten
> ein, wie ich am Bild was ändern kann ;)

Das ist gut so. Erst wenn einem die Ideen ausgehen, sieht es düster aus.

In deiner letzten Schaltung ist nur noch die Platzierung der Diode
falsch: Wenn der Richtungsschalter umgeschaltet wird, fließt der Strom
am Motor vorbei durch die Diode.

Die obige Abbildung verdeutlicht vielleicht, wie man auf die richtige
Lösung kommt:

Willst du keine Richtungsumschaltung, schließt du einfach den Motor (1)
parallel mit der Freilaufdiode zwischen UB und dem Kollektor des
Transistors an. Das hast du weiter oben ja schon herausgefunden.

Willst du zusätzlich die Richtungsumschaltung, ersetzt du einfach den
Motor durch den umschaltbaren Motor (2). An der Diode wird dabei nichts
geändert.

Autor: Lauralein (Gast)
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Super, vielen Dank, jetzt ist es klar und man fragt sich warum man nicht 
vorher darauf gekommen ist...

Jetzt müsste ich mir heraussuchen, welche Bauteile ich brauche. Ich weiß 
nur nicht wie man sich die Widerstände errechnet, ich kenne nur R=U/I 
oder beim Spannungsteiler: U1= (Uges*R1)/(R1+R2). Die Frage ist jetzt 
was ist U einfach die Angelegte Spannung und was ist dann I? =)

Und noch eine Frage: könnte ich auch einfach Poti2 weglassen und einen 
festen Widerstand nehmen aber trotzdem nur mit Poti1 die Geschwindigkeit 
regeln?

Und grounde ich einfach, indem ich an den Minus-Pol der Stromversorgung 
anschließe?

Meine Fragen hören überhaupt nicht auf, tut mir leid...

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