Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ansteuerung einer Pumpe mit PWM


von E-noob (Gast)


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Hallo,

Ich habe hier eine Pumpe, die normalerweise über PWM angesteuert wird. 
Alles was ich bisher im Netz gefunden habe, passt irgendwie nicht zu den 
Anschlüssen der Pumpe. Diese hat 3 Pins: 1x U+, 1x GND und 1x PWM.

So wie ich das verstanden habe, wird bei der PWM die Drehzahl der Pumpe 
über die Dauer der Einschaltzeit, also den Dutycycle eingestellt. Dazu 
bräuchte ich aber nur zwei Pins an der Pumpe, da es ja prinzipiell ein 
An- und Ausschalten der Pumpe mit hoher Frequenz ist.

Kann mir bitte jemand erklären, wozu ich den dritten Pin, also den 
PWM-Pin benötige und wie man so etwas anschließt?


Danke!


ps: das ganze Soll von einem digitalen Output"=Modul von NI (Labview) 
gespeist werden.

von Falk B. (falk)


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@ E-noob (Gast)

>Anschlüssen der Pumpe. Diese hat 3 Pins: 1x U+,

Stromversogung PLuspol, dort gehjt die Power rein

>1x GND

Stromversogung Minuspol, dort geht die Power wieder raus ;-)

> und 1x PWM.

Steuereingang, hier wird nur das PWM Signal ohne nennenswerte Leistung 
angelegt.

>PWM-Pin benötige und wie man so etwas anschließt?

U+ und Gnd an dein Netzteil, Gnd und PWM an deine NI-Karte. Ja, die GNDs 
müssen verbunden sein, beliebter Anfängerfehler.

von E-noob (Gast)


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Zunächst vielen Dank für deine Antwort!

In welchem Rahmen (also V_high und V_low) muss dann das PWM-Signal 
anliegen? Zwischen 0V und der Betriebsspannung U+ ? Im Datenblatt sind 
für V_high und V_low Minima- und Maxima-Werte angegeben. Heißt dass, das 
mein PWM Signal in diesen Bereichen (welche kleiner als die 
Betriebsspannung sind) liegen muss und die Pumpe erhält die tatsächliche 
Versorgungsspannung vom U+ - Pin und das PWM-Signal (mit seiner 
kleineren Spannung) schaltet nur die "Hauptspannung" ein oder aus?

von Falk B. (falk)


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@ E-noob (Gast)

>In welchem Rahmen (also V_high und V_low) muss dann das PWM-Signal
>anliegen?

Das sagt dir das Datenblatt deiner Pumpe.

>Zwischen 0V und der Betriebsspannung U+ ?

Kann sein, aber eher nicht.

>Im Datenblatt sind
>für V_high und V_low Minima- und Maxima-Werte angegeben.

Poste einen Link auf das Datenblatt oder selbiges im Anhang.

> Heißt dass, das
>mein PWM Signal in diesen Bereichen (welche kleiner als die
>Betriebsspannung sind) liegen muss und die Pumpe erhält die tatsächliche
>Versorgungsspannung vom U+ - Pin

Ja.

>und das PWM-Signal (mit seiner
>kleineren Spannung) schaltet nur die "Hauptspannung" ein oder aus?

Genau. Da ist logischerweise noch eine Leistungsstufe drin.

von E-noob (Gast)


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Alles klar, vielen Dank. Du hast mir sehr weitergeholfen.

von Peter R. (pnu)


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Im Bereich Heizungspumpen ist eine folgende Lösung häufig:

Hauptstromkreis: Pumpe: 230V, 50Hz

Steuerstromkreis: PWM 100 ..1000Hz 10V.
Der analoge Mittelwert dieser Steuerspannung ( je nach Tastverhältnis 
0...10V) ist dann der Sollwert der Pumpenleistung.

Bei "Energieeffizienzpumpen" (mit eigenem Wechselrichter und 
Dauermagnet-Läufer) wird der Sollwert durch Tiefpass zu einer 
Gleichspannung gemacht die den Wechselrichter steuert also (z.B.) für 
halbe Leistung den Synchronmotor mit halber Drehzahl laufen lässt.
Also PWM mit 1000Hz -> DC-Wert 5V -> AC mit 25Hz -> halbe Drehzahl

In einfachen Anlagen wird der Sollwert auch per Tiefpass gewonnen, aber 
dann zu einer PWM-Steuerung des Motors gewandelt, die mit Grundtakt von 
einigen Sekunden arbeitet, zB. bei halber Leistung mit 5sec Ein und dann 
5sec Aus. Die üblichen Pumpen mit Kurzschlussläufer sind halt wesentlich 
billiger als die Energieeffizienzpumpen.
Also PWM mit 1000Hz -> DC-Wert 5V -> PWM mit 0,1 Hz -> halbe Laufzeit 
innerhalb 10 sec

: Bearbeitet durch User
von E-noob (Gast)


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Heißt das, dass der Motor der Pumpe nur die Steuerspannung sieht? Also 
wenn  U+ 12V sind und die PWM-Pulse zwischen 0V und 5V laufen, dann 
sieht der Motor nur 0V-5V ??? Wozu dann die 12V Versorgungsspannung?

von Gill Bates (Gast)


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> Heißt das, dass der Motor der Pumpe nur die Steuerspannung sieht?

Wenn Du das auf den Vorposter bezogen auf Heizungsumwälzpumpen meinst: 
Nein, der Motor "sieht" was ihm die Elektronik liefert. Alle aktuellen 
PWM-regelbaren Pumpen [die ich kenne] sind elektronisch kommutierte 
Pumpen mit einer Elektronik, die aus dem PWM-Signal die Drehzahl der 
Pumpe an Hand eines Kennfeldes generiert.

Das PWM-Signal wird verwendet, weil es robuster als ein 
1-10V-Spannungssignal und weniger aufwändig als ein 0/4-20mA-Stromsignal 
ist.

> Also wenn  U+ 12V sind und die PWM-Pulse zwischen 0V und 5V laufen, dann
> sieht der Motor nur 0V-5V ???

Das ist gerade der Vorteil des PWM: Die Spannung ist egal, solange sie 
im Bereich des Zulässigen liegt, entscheidend für die drehzahl ist 
einzig das tastverhältnis des PWM-Signales.

> Wozu dann die 12V Versorgungsspannung?

Mal Butter bei die Fische: Was ist das für eine Pumpe? Datenblatt?
Ohne Informationen kann Dir keiner antworten

von Karl H. (kbuchegg)


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E-noob schrieb:
> Heißt das, dass der Motor der Pumpe nur die Steuerspannung sieht? Also
> wenn  U+ 12V sind und die PWM-Pulse zwischen 0V und 5V laufen, dann
> sieht der Motor nur 0V-5V ??? Wozu dann die 12V Versorgungsspannung?
1
             +12V o-----------------+
2
                                    |
3
                                  +---+
4
            +5V PWM o------------>|   |
5
                                  +---+
6
                                    |
7
                                  Pumpmotor
8
                                    |
9
             GND  o-----------------+

Der angedeutete Kasten ist iegendeine Elektronik, die dem Motor seine 
Versorgungsspannung vorsetzt, die es aus der 12V Leitung gewinnt.
Die Steuerung dieser Elektronik geschieht über den PWM Eingang.


Löse dich von der Vorstellung, dass da einfach nur ein banaler 
Elektromotor mit 3 Kabeln drann vorliegt.


Früher(tm) gabs im Auto auch einen einfachen Seilzug, mit dem das 
Gaspedal mit der Drosselklappe im Vergaser verbunden war.
Das war mal. Heutzutage funktioniert das ein wenig anders. Wenn du daher 
mit der Attitüde "da muss doch wo ein Stahlseil sein" an die Sache 
rangehst, dann wirst du verwirrt zurückbleiben.

Warum soll denn in/an einem Pumpenmotor nicht die notwendige 
Leistungselektronik verbaut sein, die den Motor abhängig vom PWM Signal 
seinen 'Kraftstrom' aus den 12V erzeugt? Ist doch für alle einfacher, 
wenn der Pumpenhersteller sich schon darum gekümmert hat.

: Bearbeitet durch User
von E-noob (Gast)


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@ Karl Heinz (kbuchegg)

So hatte ich das ja auch verstanden, also ohne Stahlseil. Nur den Post 
von Peter R. (pnu) habe ich so verstanden, dass die Pumpe nur mit bis zu 
5V betrieben wird...


Das müsste doch letztlich vom Prinzip her wie ein Transistor 
funktionieren: Eine kleine Steuerspannung (PWM) schaltet den Transistor 
wodurch die Motorspannung (U+ = 12V) auf den Motor durchgeschaltet wird. 
Je nachdem wie das PWM-Signal aussieht, also wie der Dutycycle den 
Transistor an- und abschaltet, werden die 12 V an- und ausgeschaltet. 
Daher sieht der Motor von den 12V z.B. im Mittel nur 9V und dreht 
deshalb mit 3/4 seiner Maximaldrehzahl, oder?

von Gill Bates (Gast)


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> Das müsste doch letztlich vom Prinzip her wie ein Transistor
> funktionieren: Eine kleine Steuerspannung (PWM) schaltet den Transistor
> wodurch die Motorspannung (U+ = 12V) auf den Motor durchgeschaltet wird.

Kann sein, kann auch nicht sein. Allerdings ist ein PWM-Signal keine 
Spannung.

> Daher sieht der Motor von den 12V z.B. im Mittel nur 9V und dreht
> deshalb mit 3/4 seiner Maximaldrehzahl, oder?

Möglicherweise. Möglicherweise auch nicht. Kann auch sein, daß der Motor 
bei 100% PWM aus ist

Wie bereits erwähnt: Ohne weitere Informationen ist das, was Du hier 
betreibst ein stochern im Nebel.

von E-noob (Gast)


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Ich weiß nicht ob ich das Datenblatt veröffentlichen darf. Allerdings 
ist es tatsächlich so, dass der Motor zwischen 10% und 90% Dutycycle 
geregelt wird, darüber und darunter befinden sich Notlaufbereiche und 
Stillstand.

Wenn das PWM keine Spannung ist, was dann?


Letztlich will ich doch nur wissen ob der Motor von den 12V (oder Teilen 
davon) betrieben wird?

von wendelsberg (Gast)


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E-noob schrieb:
> Ich weiß nicht ob ich das Datenblatt veröffentlichen darf.


Wenn das geheim ist, dann such Dir bei der geheimen Firma jemanden, der 
das beantworten kann.

wendelsberg

von E-noob (Gast)


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was seid ihr denn so schnippig? Ist ja nicht so, dass ich von euch die 
allgemeine Relativitätstheorie erklärt haben will... Ich hab von 
Elektronik halt keine Ahnung und daher stelle ich vllt. auch einfach die 
falschen Fragen... aber solange ich die Anleitung von Falk Brunner 
(falk) im 2. Post verwenden kann, ist alles gut...

von Gill Bates (Gast)


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> Wenn das PWM keine Spannung ist, was dann?

Wikipedia ist Dein Freund: 
http://de.wikipedia.org/wiki/Pulsweitenmodulation

> Letztlich will ich doch nur wissen ob der Motor von den 12V (oder Teilen
> davon) betrieben wird?

Dann frag den Hersteller. Mit den vorliegenden Informationen wirst Du 
hier nicht mehr als Vermutungen bekommen.

von Falk B. (falk)


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@ E-noob (Gast)

>Wenn das PWM keine Spannung ist, was dann?

PWM ist ein Modulationsverfahren, das auch auf Ströme und andere 
physikalische Größen angewandt werden kann.

>Letztlich will ich doch nur wissen ob der Motor von den 12V
> betrieben wird?

Ja, wird er, zu 100% Sicherheit.

von Lötauge (Gast)


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Ich würde die Zeichnung von Karl Heinz ein wenig modifizieren, dann wird 
es für Dich schnell noch klarer:
1
+12V o---------------+
2
                     |
3
                     |
4
               +-----------+
5
               |           |---------+
6
               |Steuer- UND|         |
7
+ 5V PWM o-----|Leistungs- |      (Motor)
8
               |Elektronik |         |
9
               |           |---------+
10
               +-----------+
11
                     |
12
                     |
13
GND o----------------+
Du siehst, daß die 12V nicht direkt am Motor anliegen, sondern an der 
Elektronik. Diese besteht aus mindestens 2 Teilen, nämlich einem 
Steuerungsteil und einem Leistungsteil. Und diese gesamte Elektronik - 
und zunächst mal nur die! - wird jetzt aus den 12V mit Leistung 
gespeist.  Über den PWM-Eingang dagegen wird idealisiert überhaupt keine 
Leistung übertragen, sondern nur INFORMATION. Die Information steckt im 
Tastgrad der anliegenden Spannung, und ein Strom fließt dabei 
idealerweise nicht oder kaum.
Der Leistungsteil ist im einfachsten Fall nur ein Transistor, in der 
Praxis aber in der Regel etwas mehr, manchmal sogar sehr viel mehr. 
Dieser Leistungsteil hat keine Ahnung, was er tun soll, deshalb wartet 
er auf Anweisungen des Steuerteils. Der Steuerteil ist eigentlich auch 
nicht viel klüger, er kann aber zumindest ganz gut ein PWM-Signal 
auswerten.
Je nachdem, was vorne für ein PWM-Signal anliegt, wird dem Leistungsteil 
nun ein dazu passendes Verhalten befohlen.
Und genau hier liegt jetzt das Problem, weshalb wir Dir nicht präziser 
antworten können, denn je nach z.B. verwendetem Motortyp kann das, was 
der Leistungsteil veranstalten muß, sehr unterschiedlich sein:
Im einfachsten Fall wird wie bereits angedeutet nur irgendein Transistor 
o.ä. als Funktion der PWM durchgeschaltet oder gesperrt. Dann "sieht" 
der Motor tatsächlich immer wieder mal diese 12V und dreht seine Runden.
Es kann aber auch sein, daß alles viel komplizierter ist und z.B. diese 
12V NIE in voller Höhe am Motor auftauchen, weil die Spannung z.B. 
abgesenkt und/oder zu einer Wechselspannung mit veränderlicher Frequenz 
gemacht wird oder, oder, oder.

Deshalb hat Falk völlig recht:
ja, der Motor bezieht seine Leistung ausschließlich und zu Hundert 
Prozent aus dem 12V-Anschluß, denn über den anderen Anschluß wird nur 
Information übertragen, aber zur Präzisierung muß man noch hinzufügen:
ob der Motor tatsächlich jemals 12V am eigenen Leibe erfährt, wissen nur 
die Götter - und das Datenblatt ;-)

: Bearbeitet durch User
von E-noob (Gast)


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Ahaaaa... vielen Dank!

Dann hatte ich es von Anfang an richtig verstanden! Es ist aber wohl so, 
dass ich dann tatsächlich die falschen Fragen (aus meiner Unkenntnis 
heraus) gestellt habe. Dann ist es auch kein Wunder, dass wir uns hier 
nicht verstehen ;)

Aber jetzt ist alles klar. Und ich hab noch einmal nachgesehen: ich darf 
das Datenblatt tatsächlich nicht weitergeben.


Also vielen Dank, an alle geduldigen Helfer :)

von Harald W. (wilhelms)


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E-noob schrieb:

> was seid ihr denn so schnippig?

Da es Tausende, wenn nicht sogar Millionen unterschiedlicher Pumpen
gibt, ist das hier ohne genauere Daten von Dir, ein reines Rätselraten.

von Axel (Gast)


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Mir schwant schon wieder übles

Da steht das die Pumpe über labviews (NI) digitalausgang gesteuert 
werden soll. Also nichts privates. Das das Datenblatt nicht rausgegeben 
werden darf spricht ebenso dafür.
Habt ihr NIEMANDEN in euer tollen Firma, dessen Kernkompetenz in etwa 
den gestellten Aufgaben des täglichen Geschäfts gerecht werden?

von Axel (Gast)


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Gerecht wird

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