PWM-Motorsteuerung mit TC4469 - Frage zur Schaltung

[Jörg P. (joergpauly)]

Hallo, liebe Gemeinde,

auf Basis der C-ControlPro128 habe ich ein Autopilot-System für ein 
Schiff entwickelt, welches von einer GPS-Plotter-Software mit 
NMEA0183-Daten versorgt wird und daraus Ruderausschläge berechnet.

Die Software habe ich in diversen Simulations-Umgebungen bereits 
getestet, sie tut, was sie tun soll...

Was auch kein Problem darstellt ist die Beschaltung des µC, was RS232, 
Speicher, Keyboard und Display betrifft; der sehr guten Dokumentation 
sei Dank!

Wo ich aber vermutlich gerade - erwartungsgemäß - scheitere, ist die 
Schaltung der Motorsteuerung hinter dem µC...
Software kann ich; bei Hardware tue ich mich ein bisschen schwer... :(
(Obwohl ich beides nur hobby-mäßig betreibe...)

Ich beabsichtige, einen Motor mit Schneckengetriebe und kurzer 
Untersetzung zu verwenden, der bei 12V ca. 20A Betriebs-Strom zieht. 
Durch die Software wird er langsam angefahren und je nach 
zurückzulegendem Weg des Ruders auf Drehzahl gebracht und vor Erreichen 
des Endpunktes sanft gebremst; dadurch sollte sich sowohl der Anlauf- 
als auch der Leerlauf-Strom des Motors regulieren lassen.

Nach intensivem Googlen bin ich auf den Motortreiber TC4469 gekommen, 
der seinem Datenblatt zufolge nur mit vier MOSFET's beschaltet werden 
muss, um diese Aufgabe zu bewältigen: zwei P- und zwei N-Kanal-FET's.

Daraus ersann ich anhängende Schaltung, die nur dann Sinn macht, wenn 
ich die Typisierungen von MOSFET's richtig verstanden habe; und dessen 
bin ich mir absolut nicht sicher...

Kann mir jemand zu dieser Schaltung einen Tipp geben?

Wie gesagt, ich habe Elektronik nie gelernt, versuche mich gerade 
autodidaktisch in das Thema zu vertiefen, habe aber noch gewaltige 
Lücken...

Viele Grüße
Jörg Pauly

[Jörg P. (joergpauly)]

Hallo, zusammen,

ich drück den mal hoch, bevor er untergeht...

Gruß
Jörg

[hins (Gast)]

Wieso benutzt du für diesen Zweck kein Servo? Die kann man doch recht 
einfach ansteuern. Um die Ruderstellung festzustellen kannst du dann ja 
noch eine Lichtschranke verbasteln und Impulse zählen.

[hins (Gast)]

Oh, anscheinend geht es um ein richtiges, echtes, großes Boot? Dann ist 
mein Kommentar quatsch.

[Jörg P. (joergpauly)]

hins schrieb:
> Oh, anscheinend geht es um ein richtiges, echtes, großes Boot? Dann ist
> mein Kommentar quatsch.

Ja, eins zum Reinsetzen und sogar drauf schlafen... ;)

Die Ruderstellung wird über einen Hallsensor an den µC gemeldet; das ist 
auch alles nicht das Problem.

Das Ruder misst ca. 1,2m³, da muss schon etwas Kraft ran, um das zu 
stellen.

[ArnoR (Gast)]

> ein Autopilot-System für ein
> Schiff entwickelt, welches von einer GPS-Plotter-Software mit
> NMEA0183-Daten versorgt wird und daraus Ruderausschläge berechnet.

> Das Ruder misst ca. 1,2m³

Du meinst sicher 1,2qm. Das klingt nach einer ca. 12...15m Jacht und 
nach einer Atlantiküberquerung, bei der man auch mal schlafen will. Dann 
aber nicht mit der Schaltung. Warum willst du die High-Side-Mosfets so 
langsam einschalten (4K7)? Sollen die abbrennen? Um das gleichzeitige 
Einschalten von High- und Low-Side-Mosfet zu verhindern nimmt man 
passende Mosfettreiber mit eingebauter Totzeit oder lässt solche Signale 
vom µC (natürlich + Treiber) erzeugen.

Und bitte zeig in Zukunft Schaltungen ohne die unsinnigen Bezeichner, so 
tun einem die Augen weh und man kann einige wichtige Dinge nicht 
erkennen.

[Bernd R. (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)]

1N400x sind lahme 50Hz-Dioden und nicht für schnelle PWMs geeignet.
4,7k Gate-Widerstand - Hä ?

Nimm richtige Halb- oder Vollbrücken.
Ich würde evtl. 4 N-Channel-MOSFETs nehmen und einen 
IRF-Halbbrückentreiber (notfalls mit eingebauter Totzeit und einfachem 
IN- und EN-Eingang).
Das reicht eigentlich, um einen Motor anzusteuern.
Ich habe da z.B. einen uC gewählt und dann einen Treiber IR2302 und die 
Mosfets SUD50N04.

[Jörg P. (joergpauly)]

@ArnoR:
O.T.: Nicht ganz, unsere "Voyager" ist ~8m lang, aber 1968 in Amsterdam 
u.a. zum Einsatz auf den Grachten gebaut. Da verbaute man diese 
monströsen Ruderflächen, um dem Schiff eine schnellstmögliche Reaktion 
auf Ausschläge zu ermögliche; was nicht nur in den engen Grachten von 
Vorteil ist. Dadurch ist sie manöverierbar, wie man es sonst nur von 
zweimotorigen Schiffen mit Bugstrahler kennt.
Wir wollen auch nicht über den Atlantik, dafür reicht schon die 
Bunker-Kapazität nicht aus. Das Ganze ist mehr eine Spielerei, eine 
Herausforderung, die ich mir selbst gestellt habe. :)

Die 4k7 habe ich - offen gestanden - aus dem Bauch heraus geschätzt. Das 
Datenblatt des TC4469 gibt diese Schaltung als "Application Sample" vor, 
ohne sich aber über die Dioden oder die Widerstände auszulassen; was ja 
sicherlich auch von den MOSFET's und der verwendetetn Spannung abhängt. 
TARGET verlangt aber Bauteilnamen, also habe zunächst mal die genommen, 
die mir geläufig bzw. in meinem Bauteileschrank vorhanden sind...

Als Dioden habe ich jetzt den Schottky-Typ BAT42 gegoogelt, der dem 
Datenblatt nach die angestrebten 10kHz sowie bis zu 20V locker mitmacht.

Wie ich die Musterschaltung des Datenblattes lese, sollen die 
Widerstände, die parallel zu diesen Dioden vor dem Gate der 
HighSide-FETs liegen, doch einen eventuellen Rückstrom vom FET-Gate zum 
Motortreiber, also dem 4469 begrenzen, oder irre ich mich?

Wie gesagt, ich betrete hier Neuland, bin also für jede Hilfe sehr 
dankbar.

Viele Grüße
Jörg

[ArnoR (Gast)]

> Wie ich die Musterschaltung des Datenblattes lese, sollen die
> Widerstände, die parallel zu diesen Dioden vor dem Gate der
> HighSide-FETs liegen, doch einen eventuellen Rückstrom vom FET-Gate zum
> Motortreiber, also dem 4469 begrenzen, oder irre ich mich?

Die sollen verhindern, dass beim Umschalten der Drehrichtung kurzzeitig 
beide p-Mosfets eingeschaltet sind, indem der Eingeschaltete über die 
Diode schnell ausgeschaltet wird und der Einzuschaltende über den 
Widerstand langsam eingeschaltet wird. Ein Wert von 220 Ohm ergibt eine 
Einschaltzeit von 1µs und sollte passen.

[Jörg P. (joergpauly)]

Hallo, Arno,

ArnoR schrieb:

> Die sollen verhindern, dass beim Umschalten der Drehrichtung kurzzeitig
> beide p-Mosfets eingeschaltet sind, indem der Eingeschaltete über die
> Diode schnell ausgeschaltet wird und der Einzuschaltende über den
> Widerstand langsam eingeschaltet wird. Ein Wert von 220 Ohm ergibt eine
> Einschaltzeit von 1µs und sollte passen.

dazu muss ich mal die "Blöde Frage der Woche" loswerden:

Die Diode weist in Durchlassrichtung vom Motortreiber zum Gate, also ist 
doch der Widerstand für das Einschalten eines HiSide-MOSFETS damit 
überbrückt???

Ratlose Grüße
Jörg