Hallo Gemeinde, Habe hier eine Aufgabe auf dem Tisch, wozu ich gerne Eure Meinung hätte. Aufgabenstellung ist, eine µC Schaltung mit abgesetzten 6 PWM Motorcontrollern für je einen DC-Brush Motor zu entwickeln. (24Volt 5A Nennstrom) Ich habe zum testen einen Motorcontroller von Pololu verwendet, dessen Steuerbaustein ein A3921 von Allegromicro ist. Zur Strommessung ist noch ein ACS714 bestückt, der eine Sensitivität von 66mV/A hat. In der endgültigen Schaltung wird dieses Modul aber selbst implementiert, sodass Anpassungen jeder Art möglich sind. Anbei seht ihr den geplanten Aufbau. Mir gibt der nicht zentrale Aufbau zu denken, da das Masse-System dann natürlich nicht ganz trivial ist. 1. Die Spannungsversorgung für die Lastspannung erfolgt mit je einem Plus und Minus Leiter von einem 10mm² "Rückwandbus", der zur nächsten 6er Ansteuereinheit weiter verdrahtet ist. (erste Länge von der Batterie ca. 2 Meter, dann jeweils wieder 2 - 3 Meter bis zur nächsten Einheit. 2. Diese Spannungsversorgung, die aus einer Batterie kommt, wird auch zur Versorgung der µC Platine versorgt. Dort befindet sich ein StepDown Konverter der aus den 24Volt 5 Volt für den µC und alles Sonstige macht. 3. Der A3921 braucht vom µC sowohl ein 5V Richtungssignal als auch ein 5V PWM Signal. Weiterhin fließt vom ACS713 ein analoges Spannungssignale von 2.5V +- Motorstrom (66mV/A) zu einem Analogeingang des µC. Meine Gedanken sind nun, wie kann das Massesystem funktionieren. Folgende Szenarien stellen sich mir hier dar. 1. Es werden die Masse des Laststromkreises und auch die Masse der Controllereinheit miteinander auf dem Motormodul verbunden, da ja die 5V Signale einen Bezug brauchen. Hier habe ich aber vermutlich das Problem dass über die relativ dünnen Steuerleitungen (0,34mm²) Ausgleichsströme der Motoren fließen.(könnten) 2. Das Massesystem wird nur über die Leistungsmasse an den Motorcontroller geschaltet und die GND Verbindung vom µC Board wird nicht verwendet. Da kann ich, wenn der digitale Teil vielleicht noch funktioniert, vermutlich aber das analoge Signal nicht mehr ordentlich auswerten. 3. Das Massesystem wird nur über die Leistungsmasse an den Motorcontroller geschaltet, die Masse des ACS714 wird nur von der µC Platine Versorgung und die Ansteuersignale PWM und DIR werden mittels Optokoppler getrennt, sodass es auf keinen Fall eine Masseschleife gibt. 4. Das Massesystem wird nur über die Leistungsmasse an den Motorcontroller geschaltet, die Masse des ACS714 wird nur von der µC Platine Versorgung und die Ansteuersignale PWM und DIR werden über die Masse der Leistungseinspeisung gefahren. (Auch keine Masseschleife) Meine Frage nun. Welche Erfahrungen habt ihr mit räumlicher Teilung zwischen Steuer und Leistungsteil? Welche Möglichkeiten gäbe es evtl. noch? Vielen Dank für alle konstruktiven Gedanken. Sollte evtl. noch Stromlaufplan (zumindest auszugsweise) notwendig sein, kann ich diese gerne noch posten. Mir wäre im Moment schon mit einer prinziellen Vorgehensweise geholfen. Grüße Bernhard
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Idealerweise spendierst du jedem Motorcontroller einen eigenen kleinen uC. Die Kommunikation über getrennte Leitung. Schirm nur an einem Punkt direkt verbinden, alle anderen Punkte bekommen eine kleine RC-Kopplung. -- Wenn die Motorcontroller nur in einem Rack an verschiedenen Steckplätzen sitzen, einfach genug Massepins nehmen und eine ordentliche Rückwandplatine machen.
Nein die Motorcontroller stecken nicht in einem Rückwandbusgehäuse. Der Abstand beträgt ca 1-3 Meter. Ja die separaten uC je Motorcontroller und dann evtl. Ein I2C Bus oder CAN dazwischen hatte ich mir auch schon überlegt. Wollte den Aufwand aber eigentlich nicht so hoch treiben. Danke für den Tip.
Bernhard Schröcker schrieb: > Ja die separaten uC je Motorcontroller und dann evtl. Ein I2C Bus oder > CAN dazwischen hatte ich mir auch schon überlegt. Wollte den Aufwand > aber eigentlich nicht so hoch treiben. Weisst du schon, wieviel Störungen die DC-Motore auf der Versorgung produzieren? Wenn das viel ist, nimm als 24/5V Wandler einen galvanisch getrenntes Modell und siebe es gut ab. Wenn das nur zwei Motorkontrollsignale sind, ist es auch einfach, die Steuerleitungen mit Optokopplern zu trennen, bis einige -zig kHz sollte der 6N137 oder HCPL2630 dicke reichen, da sind immer zwei Koppler in einem Gehäuse. Die Strommessung hast du mit den ACS Sensoren ja schon galvanisch getrennt.
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Ja ich sehe schon, das wird vermutlich auf eine Optokopplerversion hinauslaufen. Die PWM ist im Moment mit 4kHz getestet und funktioniert für diese Zwecke sehr gut. Das sollten die beiden Optokoppler auch können. Bleibt noch die Frage nach dem Stromverbrauch? Hab gesehen dass die 6N137 10mA als Testkonditionen angegeben haben. Wird für den µC auch nur gehen, gegen Masse geschaltet. Ja alle anderen Steuersignale brauche ich zur Funktion nicht. Die Versorgungsspannung sieht bei dem Strom von 5A noch ziemlich harmlos aus, aber der Test mit allen 4 Motoren (4 von 6 können gleichzeitig laufen) steht noch aus. Ich werde auf alle Fälle vor dem Layout noch einen Test mit Endkonfiguration machen. Der im Moment geplante Spannungswander ist ein Texas Instruments TPS5420 500kHz Wandler.
Bernhard Schröcker schrieb: > Der im Moment geplante Spannungswander ist ein Texas Instruments TPS5420 > 500kHz Wandler. Das genaue Modell ist nicht so entscheidend, schön wäre ein für 'Automotive' geeigneter, den diese Dinger sind Kummer gewöhnt und entsprechend mit Schutzschaltungen ausgerüstet. Für 24V gehen sie nicht, aber bei 48V habe ich diese hier gerne verwendet: http://www.pollin.de/shop/dt/NjA1OTQ2OTk-/Stromversorgung/Spannungswandler/DC_DC_Wandler/DC_DC_Wandler_OET020ZEHH_A.html Sind sehr robust und haben alle Prüfzeichen.
Das ist schön gesagt, die sind Kummer gewohnt. Da muß ich erst noch schauen, ob der Platz überhaupt reicht. Wir versuchen gerade die PWM Controller auszulagern, da die komplette Platine mit Steckern (Und die sind ja meistens das was Platz braucht) und PWM Controller nicht unter zu bringen ist. Wie immer hat die Elektronik halt passend gemacht zu werden, da die Maschinenbauer im Vorfeld nicht wußten wieviel Platz man braucht und das Produkt "gewachsen" ist und nach und nach alle Funktionen hinzugekommen sind. Der Kummer kann hier auch noch kommen, da sich aus der Batterie ja auch ein elektrischer Antrieb, mit nicht gerade kleiner Leistung bedient.
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