Hallo Experten, es geht sich um die Ansteuerung von Synchros. Diese sind aufgebaut wie BLDC Motoren - 3 Wicklungen, meistens Stern, es ibt aber auch Schaltbilder mit Dreieck. Der Rotor ist entgegen dem BLDC kein Permanentmagnet, sondern auch eine Wicklung. Getrieben wird alles mit 400 Hz Sinus, Rotor 26 V, Statoren 11,8 V. Einige dieser Prachtexmplare benötigen jedoch auch 33 und 52 V!!! Alle Sinus sind IN Phase, der Synchro dreht nicht, sondern zeigt einen Winkel an. Die Information über den Winkel steckt in den Amplituden der Stator Signale. Verstellt sich der Geber, folgt der Empfänger. Der Winkel ändert sich nur langsam - maximal 1 Umdrehung pro Sekunde. Siehe auch hier: http://en.wikipedia.org/wiki/Synchro In meiner Anwendung ist der Geber ein Mikrocontroller, also muss er 4 Sinus produzieren: 1 * Rotor mit fester Amplitude 3 * Stator mit variabler Amplitude, je nach anzuzeigendem Winkel. Das funktioniert auf meinem AT90CAN: 4 PWM Kanäle, Hochpass, Tiefpass, Zwischenverstärker, noch ein Tiefpass und Analog-Opamp-Verstärker TDA2030. Ein Synchro braucht nur ca. 1 W, aber den TDA2030 hatte ich herumliegen. Er schafft die 26 V für den Rotor problemlos, allerdings mit einem Haufen Verlustwärme. Da zwei Synchros mit einem gemeinsamn Rotorsignal arbeiten können, kann ich 2 Synchros pro AT90CAN bedienen. Nun kommen wir zu den Problemen: Ich muss ca. 50 Synchros ansteuern - also 200 analoge Kanäle! Selbst wenn ich jeweils 2 Rotorsinus aus einer gemeinsamen Quelle speise, bleiben im Vollausbau immer noch 175 analoge Kanäle! Bei der aktuellen Lösung sitzen zwei OpAMP jeweils mit einer Verstärkung > 1 in Serie. Durch Bauteiltoleranzen der Filter - und Verstärker-Glieder haben die Statoren bei Vollaussteuerung unterschiedliche Amplituden. Dies führt zu einem Fehler, da der anzuzeigende Winkel in der Amplitude des Signals kodiert ist. Synchros sind SEHR präzise - man sieht den Fehler! Aufgrund der Anzahl der Kanäle scheidet eine analog zu justierende Lösung aus. Alternativen die ich sehe: 1) Ich kann den Stator-Sinus per Spannungsteiler vom Rotor-Sinus abgreifen und die Amplitudenmodulation von digitalen Potis erledigen lassen. Habe ich versucht, funktioniert. Der Channel-to-Channel Fehler, +-1%, +-0,28 Grad, ist akzeptabel. Bei dieser Lösung bleibt weiterhin das Problem der 175 analogen Verstärker. Ist dazu Klasse D eine Lösung? Bei Mosfet Endstufen ist die Ausgangsspannung bei vernachlässigbarem RDS = Versorgungsspannung. Somit haben alle Verstärker an der gleichen Rail den gleichen Spannungshub. Nur muss es aufgrund der Anzahl der Kanäle ein einfacher, wenig Komponenten zählender Verstärker sein. 2) Die Endstufe von einem BLDC? Die schalten als Halbbrücke von Plus nach Masse. Oder brauche ich wegen dem Sinus auch eine negative Versorgungsspannung? Wie funktioniert eine Halbbrücke mit negativer Versorgungsspannung? Wie sehen die Treiber dazu aus? Oder brauche ich Vollbrücken? Wie werden drei Vollbrücken an einem Stern oder Dreieck angeschlossen? Soll ich die Ausgänge filtern um einen "besseren" Sinus zu bekommen? Weiter würde diese Lösung bedingen, dass ich 175 PWM Kanäle habe. Aufgrund der niedrigen Frequenz sehe ich SoftPWM als Lösung. Die SoftPWM kann auf Slave Prozessoren ausgelagert werden möglicherweise 8 oder 16 pro Slave. Ist das ein gangbarer Weg? Dann gibt es sicher noch Möglichkeiten, in denen ich mich nicht auskenne - externe Sinusgenaratoren und so. Ich denke das wird allerdings aufgrund der Kanalzahl sehr schnell sehr teuer. Fragen über Fragen. Ich bitte euch um Kommentare zu meinen Ideen. Irgendeine Lösung muss es ja geben. Vielen Dank vorab! Grüßlis Jörg
"Ich muss ca. 50 Synchros ansteuern - also 200 analoge Kanäle! Selbst wenn ich jeweils 2 Rotorsinus aus einer gemeinsamen Quelle speise, bleiben im Vollausbau immer noch 175 analoge Kanäle!" Evtl Digitalpotentiometer-ICs und eben eine Menge Addressierungslogik (zB eine Kette aus vielpoligen billigen Mikrocontrollern durch die ein serieller Bus geschleift wird, oder ein Baum aus 74HC138) nehmen? Wenn 50 Synchros im Spiel sind glaub ich nicht dass ein paar 100 Euro an ICs eine grosse Rolle spielen....
Hi,
zu
> 2) Die Endstufe von einem BLDC?
Eine üblich Endstufe in einem BL-Controller besteht aus 6 N-Kanal Fets,
je 2 in Reihe zwischen Vcc und GND, in der Mitte wird der Motor
angeschlossen. Je nachdem mit einem high-side Fettreiber, da der Obere
Fet auch ein N-Kanal ist. Wenn die Leistung klein ist könnte man auch P
und N Fets nehmen, aber wenn wie du schreibst die Spannung eine Rolle
spielt wäre es wohl Klug 6 gleiche Fets zu verwenden. High-side Trieber
liegen bei 1-2€. Bei der Verwendung von Fettreibern besteht auch kein
Problem mit der VCC im Fet-strang, sie kann dann bei biszu 600V liegen.
Frage: Könnte man nicht einen Sinusgenerator bauen der verschiede
Spannung ausgibt und alle Synchros synchron treibt (jippi wortspiel)? Je
Synchro gibt es dann die beschriebene Op-Amp-Schaltung und einen µC der
die Daten dann an einen Master schickt.
Gruß Simon
@faustian Die digitalen Potis habe ich schon getestet, bleibt die Frage nach der Verstärkung: Hast Du dazu eine Idee? @Simon Ich hatte wegen der geringen Leistung - und der einfacheren Schaltung auch mit P/N Paaren geliebäugelt, aber Dein Einwand mit gleichen FET für LS/HS ist sehr gut! Mine Frage zu den BLDC Treibern bleibt: Muß ich wegen der negativen Halbwelle des Sinus einen symmetrische Versorgung haben? Alle bisher gesehenen FET Treiber gehen von einem GND-Bezug des LS FET aus, wie sieht das bei symmetrischer Versorgung aus? Hat jemand einen Pointer auf einen erprobte BLDC Endstufe, die ich zum Experimentieren nachbauen kann? Dein Vorschlag mit den Potis führt sofort zurück zum Problem: Wie verstärken? Gruß Jörg
Hi, bei den Modellbaureglern hat man nur eine Spannung gegen Masse. Sie laufen quasi symetrisch in der Luft, ich weis schlechter Ausdruck, aber man kann es sich gut vorstellen^^ http://www.jetcontrol.de/Bastelstube/BLMC.html Dort gibt es einige Links mit kleineren und größeren BLMC. Btw. Du kannst mir auch gerne eine PM senden, ich hab mich lange mit so Modellbaureglern beschäftigt, und Phasendifferenzmessung habe ich auch schon gesehen, im µRAD Bereich, leider hab ich mir die Software nur mal nebenbei angeschaut, die HW war interessanter ;) Messung war um 150-200Hz Gruß Simon
Aalso ich denke, das Synchros nicht einfach wie BLDCs anzusteuern sind. auch denke ich nicht, das die Statorsignale INPhase zur Rotorspannung stehen. Zumindest die zwei "unteren rechten und linken" stehen 120° und 240° zur Referenzphase des Rotors. Ich tät also drei 400Hz Signale per DDS generieren. Von einem Ausgang 0° die Spannung als Rotorspannung. Einen Sinus mit 400Hz lässt sich gut mit geringen Verzerrungen erzeugen. Ich las etwas vom (TD)A2030. Kann man machen, wenn man den eben nicht im Analogbetrieb, sondern direkt vom Portpin des DDS-Ausgangs im Digitalenbetrieb betreibt. Aupassen muss man, das die Betriebsspannung nicht 30 Volt übersteigt. Natürlich lassen sich hier auch BLDC Endstufen einsetzen. Eine negative Spannung brauchts glaube ich nicht. Ansonst fehlt mir natürlich jegliche Erfahrung im Umgang mit solchen Synchros, da soetwas in derheutigen Zeit anders gemacht wird. Aber ich weiss ja auch nicht, was GENAU hier der Treadopener vor hat und ob die Sache nicht wirtschaftlicher mit anderen Mitteln vielleicht dargestellt werden kann. Aber ich habe mir angewöhnt, gegebene Sachen in einem Thread als solche zu nehmen und nicht den Sinn zu hinterfragen. Jörg wird schon wissen, warum er das exakt so lösen will/muss. Denn es gibt auch Servomotoren mit 320° Ausschlag und Rückmeldung. Diese funktionieren ähnlich eines ModellbauLenkservos. Haben eben einen großen Zeiger am Getriebe, der als solcher Verwendung findet. Kann man sich beim TÜV ansehen, sind im Brems-und Rollenprüfständen verbaut. Gruß Axelr.
Hallo Axel, versuche Dir einen Synchro als einen Trafo vorzustellen: Im Geber bekommt der Rotor den Referenzsinus und induziert in den um 120° versetzten Spulen eine Spannung. In unterschiedlicher Höhe, aber mit exakt gleicher Phase. Der Nehmer hängt parallel dazu, bekommt auf seine Statoren die Spannungen, die der Geber produziert. Somit folgt der Rotor im Nehmer der Stellung des Rotors im Geber. Ich habe auch ein paar Wochen gebraucht um das durchzuholen... PWM direkt auf den TDA2030 ist wirklich eine Idee! D. h. ich muss den von 0 - 5 V laufenden PWM Ausgang am OpAmp Eingang um -2,5 V verschieben und dann mit einer Verstärkung von 2,36 die 11,8 Volt Wechsel erreichen. Klingt nach einem Plan, aber im Grunde genommen will ich von dem analogen Blockheizkraftwerk weg... Ich werde mir eine BLDC Endstufe zusammenlöten und schauen was passiert. Wirtschaftlicher wäre ein Monitor zur Darstellung der Information - da hast Du Recht. So wird es heute gemacht. Allerdings ist eine echte 3-Dimensionale Horizontkugel mit echten 360 Grad Bewegung mit einer perfekten indirekten Beleuchtung einfach 10000 Mal schöner als die 2D Darstellung auf dem Monitor. Umbau von Instrumenten auf heutige Antriebstechnik erfordert eine feinmechanische Meisterausbilung und entsprechenden Maschinenpark. Habe ich beides nicht. Da unsere Altvorderen das Problem bereits vor 40 Jahren gelöst haben - ohne DDS, ohne BLDC, ohne AVR - sollte es mit diesen Hilfsmitteln möglich sein, die originalen Signale zu erzeugen. Das ist die Herausforderung der ich mich stelle. Merci für die TDA Idee. Grüßlis Jörg
http://de.academic.ru/dic.nsf/dewiki/352012 Funktionsprinzip habe ich nun verstanden, danke für den Denkanstoß. Ich übrlege mal mit, was man da am besten machen kann. Ist ja nun doch ganz anders, als ich mir dachte. Gibts so einen "Drehmeldetransformator" irgentwo günstig?
Hi Axel, einzeln gekauft sind sie meist teurer als ein gesamtes Instrument. Bevor Du Dich ans Kaufen machst: Es gibt: Synchro Transmitter (Geber) Synchro Receiver (Nehmer) Synchro Control Transformer (Fehlergeber) Synchro Differential (Zwei Winkel addieren/subtrahieren) Und dann Synchro Differential Resolver, der ist der genialste: Setzt ein Synchro Signal (3 Amplituden) in ein Resolver Signal (2 Amplituden, Sin und Cos) um. Resolver haben 2 um 90° versetzte Spulen. Deswegen sind die Amplituden im festen Verhältnis von sin/cos. Aber darum geht es hier nur in der Nebensache. In jedem halbwegs komplexen Instrument stecken meistens ein Control Transformer und Synchro Differential Resolver als Paar drin. Buenas Noches, Jörg
Hier steht auch etwas dazu: http://books.google.de/books?id=zLwtngK3T1UC&pg=PA74&lpg=PA74&dq=SYNCHRO+TORQUE+TRANSMITTER&source=bl&ots=Ue9OvJAuPL&sig=D6K8kfehumUvd1_ZP4URJIdAlpU&hl=de&ei=tmZPTO2ADY2lsQaVmImPAQ&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=6&ved=0CDsQ6AEwBQ#v=onepage&q=SYNCHRO%20TORQUE%20TRANSMITTER&f=false Ich hatte soetwas garantiert auch in einer meines Vaters Schuppen und Scheunen, nun nachdem ich las, das die Teile auch als Antennrotormeldeeinrichtung verwendet wurden - sicherlich. Obgleich unser Antennrotor mit einem Poti und einem normalen Zeigerinstrument ausgestattet war - die Changsen also doch schlecht stünden, soetwas aus dem Hühnerstall zu ziehen. Der leztze Rotor wurde gar nur mitm Besenstiel bedient ;) Soviel zu DDS und AVR und ansderem neumodischem Kosmonautenkram...
mit den Resolvern hatte ich schon Kontakt: in einigen Kombiinstrumenten sind damit die Drehzahlmesser und Geschwindigkeitsanzeige realisiert. Da hatten wir mal gebastelt von seriell auf zweikanal sin/cos. War für vitual Autorennen (mist - vergessen, wie es richig heisst). Also Rennsimulator am PC mit "echten" Lenkrädern und Kobiinstrument;) Daher stammte übrgins meine Skepsis mit der Phasenlage des Signals, die ja nun ausgeräumt ist.
Hallo Axel, guter Pointer: Der Cowan rectifier erklärt eine andere Verständnisfrage die ich hatte. Sehr gut. Die Autoanzeigeinstrumente kenne ich unter dem Namen Aircore. Federbelastet stellen sie sich immer auf 0. Jörg
Hallo, um weiterzukommen suche ich eine BLMC Endstufe mit folgenden Anforderungen: Betriebsspannung zw. 12 und 52 V Vorzugsweise 2n Endstufe Vorzugsweise Treiber IC Vorzugsweise Ansteuerung mit einem Signal statt H/L getrennt. Strom ca 100 mA pro Strang. Kennt jemand ein Projekt mit ähnlichen Anforderungen? Axel - Dein Tornado Design kommt meinen Vorstellungen sehr nahe - gibt es noch noch Platinen? Die meisten 2n+Treiber Endstufen sind mit D2 FET ausgestattet, für mich eine Nummer zu groß. Aber zum Testen ist das ja egal! Vielen Dank vorab, Jörg
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