Hallo zusammen, ich arbeite gerade an einem kleinen Projekt, bei dem ich einen Schieber mit einem DC-Getriebemotor und einer kleinen Seilrolle auf und ab bewege. Der 12V Motor wird über ein L298N Modul und einem Arduino Nano betrieben. Das funktioniert soweit auch einwandfrei. Zudem messe ich den Strom über einen Shunt-Widerstand um bei einer Blockade des Motors abschalten zu können und um den Tiefpunkt des Schiebers zu ermitteln. (Wenn der Schieber an der tiefsten Stelle ist, wickelt sich die Seilrolle andersrum wieder auf und der Strom steigt an, da der Schieber wieder angehoben wird) Ich habe einen 0,1Ω Shunt (Low-Side). Im Leerlauf braucht der Motor ca. 65mA (gemessen mit Multimeter). Somit habe ich ca. 0,0065V Spannungsabfall. Diesen Verstärke ich mit einem LM358N Operationsverstärker um den Faktor 48. Macht ca. 0,312V die ich mit dem Analogeingang des Arduinos messe. Und nun zu meinem Problem: Wenn ich die einzelnen Analogwerte des Leerlaufenden Motors in den Motorstrom umrechne, schwankt dieser sehr stark. Von ca. 10-130mA. Was aber im mittel meine Erwarteten 65mA sind. Ich habe dann mal mein billig Oszilloskop ausgepackt und die Spannung direkt am Shunt beobachtet. Siehe die beiden angehängten Bilder (Rechtslauf, Linkslauf. Die Spannung in den Bildern wird falsch angezeigt. Die Division ist eigentlich 10mV und die Schwingung ist nur im positiven Bereich.) Wie man sieht schwingt die Spannung zwischen 1mV und 13mV was umgerechnet wieder die ca. 10-130mA sind. Woher kommt diese Schwingung? Von den Kohlen des Motors? Wie kann ich diese am besten Hardwareseitig glätten? Wenn ich einen Elko vom Ausgang des Operationsverstärkers zur Masse lege bekomme ich eine einigermaßen Glatte Spannung, die aber umgerechnet eher den 120mA entspricht. Also den Max Werten der Schwingung und nicht dem Mittelwert. Hat jemand eine Idee? Mfg Michael
Michael G. schrieb: > Wenn ich einen Elko vom Ausgang des Operationsverstärkers zur Masse lege ... kommt nix vernünftiges raus. Filtern würde ich am Eingang. Ansonsten: Schaltplan.
Wenn ich vor dem Operationsverstärker einen Elko hänge ändert sich nichts. Aber vielleicht sind die Elkos die ich hier habe auch nicht dafür geeignet. Schlieslich fallen am Shunt ja nur wenige Millivolt ab. Kann ich diese Glätten? Wenn ja wie? Hier ist auch noch mein Schaltplan. Viel ist aber nocht nicht drauf.
Michael G. schrieb: > Wenn ich vor dem Operationsverstärker einen Elko > hänge ändert sich nichts. Wie ein RC-Tiefpass aussieht, weisst Du?! Du solltest schon auch den vorgesehenen Widerstand benutzen. Macht das Leben leichter.
Michael G. schrieb: > Wenn ich einen Elko vom Ausgang des Operationsverstärkers zur Masse lege > bekomme ich eine einigermaßen Glatte Spannung, die aber umgerechnet eher > den 120mA entspricht. Der arme OP. Sei dankbar, das der Kondensator den nicht zu Schwingen bringt. Um einen Tiefpass mit einem OP aufzubauen, packst du den Kondensator besser in die Gegenkopplung, i.e. parallel zu R3. Und warum machst du die Widerstände so klein?
Michael G. schrieb: > Ich habe einen 0,1Ω Shunt (Low-Side). Im Leerlauf braucht der Motor ca. > 65mA (gemessen mit Multimeter). Somit habe ich ca. 0,0065V Das nennt man 6,5mV und das ist schon recht wenig. > Spannungsabfall. Diesen Verstärke ich mit einem LM358N > Operationsverstärker um den Faktor 48. Macht ca. 0,312V die ich mit dem > Analogeingang des Arduinos messe. Naja, da kommen auch noch locker 2-3mV Offset vom LM359 dazu, die dann auch netterweise um Faktor 48 verstärkt werden. D.h. dein Nutzsignal liegt in der Größenordnung der Offsetspannung. Das ist nicht sinnvoll. Bei den kleinen Strömen kann man locker auf 1 Ohm Shunt gehen. 65mV sind gar nix. > Wenn ich die einzelnen Analogwerte des Leerlaufenden Motors in den > Motorstrom umrechne, schwankt dieser sehr stark. Von ca. 10-130mA. Was > aber im mittel meine Erwarteten 65mA sind. Logisch, der Motor hat einen Kommutator. > Ich habe dann mal mein billig Oszilloskop ausgepackt und die Spannung > direkt am Shunt beobachtet. Naja, das ist mehr Raten als messen, erst recht bei DEN kleinen Spannungen! > Woher kommt diese Schwingung? Von den Kohlen des Motors? Vom Kommutator. Die Kohleschleifer sind nur ein Teil davon. > Wie kann ich > diese am besten Hardwareseitig glätten? Mit einem RC-Filter hinter deinem OPV. > Wenn ich einen Elko vom Ausgang des Operationsverstärkers zur Masse lege > bekomme ich eine einigermaßen Glatte Spannung, Das macht man nicht! Man schließt keine Kapazitäten direkt an einen OPV an, denn dadurch wird er instabil! Man braucht immer einen Längswiderstand, darum ja auch RC-Filter.
Falk B. schrieb: > Mit einem RC-Filter hinter deinem OPV. Nun hat man da schon einen OPV - warum soll das Tiefpassfilter erst dahinter? :-( Mit einem C in der Gegenkopplung bekommt man insgesamt einen TP und verliert nicht die niedrige Ausgangsimpedanz. Selbst einen aktiven TP 2.Ordnung bekommt man quasi ohne Mehrkosten. p.s. Es gibt bezahlbare OPs mit kleinerer Offsetspannung
Falk B. schrieb: > Mit einem RC-Filter hinter deinem OPV. Warum hinter und nicht vor dem OP? Die Signalquelle (Shunt) ist niederohmig.
Vielen Dank für die vielen Antworten. Ich habe nun einen 10µF Kondensator parallel zur Gegenkopplung geschalten und es funktioniert sehr gut. (Siehe Bild ArduinoAnalogIn. Dort habe ich im Betrieb den Kondensator mal ausgesteckt und wieder eingesteckt) Ich verstehe zwar noch nicht ganz wie es funktionier, aber ich freu mich natürlich dass es funktioniert :D Die kleine Restwelligkeit habe ich Softwareseitig noch ein bisschen geglättet, indem ich immer den Durchschnitt der letzten 50 Messungen berechne. Damit kann ich nun schöne Stromverläufe aufzeichnen. (Siehe Bild) Damit kann ich schonmal sehr gut weiterarbeiten. Egon D. schrieb: > Wie ein RC-Tiefpass aussieht, weisst Du?! Ich weiß wie er aussieht aber nicht wie man ihn anwendet oder berechnet. Wolfgang schrieb: > Und warum machst du > die Widerstände so klein? Meinst du die 1k und 47k des OP? Ist es nicht egal solange das Verhältnis stimmt? Wenn nein wie groß sollten diese denn sein? Wolfgang schrieb: > p.s. Es gibt bezahlbare OPs mit kleinerer Offsetspannung So genau muss es bei diesem Projekt garnicht sein. Hatte den LM358N zufällig hier, deshalb habe ich diesen verwendet.
Michael G. schrieb: > Kondensator parallel zur Gegenkopplung geschalten und es funktioniert > sehr gut. Wo denn GENAU? Parallel zu R3 oder R4? Richtig ist R3. 10uF sind aber verdammt viel, das macht zusammen mit R3 ca. 470ms Zeitkonstante. Damit wird deine Strommessung auch wieder ziemlich langsam. Ich würde mal eher mit 100nF ins Rennen gehen. >> Und warum machst du >> die Widerstände so klein? > > Meinst du die 1k und 47k des OP? Ist es nicht egal solange das > Verhältnis stimmt? Wenn nein wie groß sollten diese denn sein? 47k und 1k sind voll OK, das macht "wahnsinnige" 100uA Belastung des OPVs bei 5V Ausgangsspannung.
Falk B. schrieb: > Wo denn GENAU? Parallel zu R3 oder R4? Richtig ist R3. Ja R3. Habe auch den ergänzten Schaltplan angehängt. Falk B. schrieb: > 10uF sind aber verdammt viel Ja stimmt. Habe ihn mal durch einen 100nF Folienkondensator ausgetauscht und das Ergebnis ist auf jeden Fall besser. (Viel direkter siehe Bild. Erster Ausschlag ist nur: Anlauf, Leerlauf und Bremse)
Michael G. schrieb: > Ja stimmt. Habe ihn mal durch einen 100nF Folienkondensator ausgetauscht Da reicht ein 08/15 Keramikkondensator, der ist kleiner und billiger.
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