Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Drehzahl steuern DC-Motor


von Emil (kega)


Lesenswert?

Hallo Zusammen,

ich will die Geschwindigkeit eines 24 V DC-Bürstenmotor mit 2 A steuern. 
Hierzu habe ich mir einen Arduino geschnappt und mit einem MOSEFT eine 
kleine Steuerung aufgebaut.

Folgendes Problem:
Auch wenn das mit der Drehzahl theoretisch funktioniert, ist die Praxis 
wirklich furchtbar. Wenn der MOSFET nicht voll durchgeschaltet ist, 
erzeugt der Motor ein lautes Fiepen und der MOSFET wird richtig heiß.
Was mir helfen könnte; ein fertiger Mikrocontroller, den ich nur noch 
anschließen muss. Es gibt zwar auch teils fertige Lösungen, aber keine, 
von denen dich ich gefunden habe, konnte das Problem wirklich 
zufriedenstellend lösen. Der Aufbau soll ein paar Jahre halten und nicht 
nach kurzer Anwendung bereits den Hitzetod erleiden.
Eventuell kennt jemand eine gute Lösung für die Aufgabe. Ich will die 
fertige Schaltung ein paar Mal verbauen und im Anschluss soll alles noch 
bezahlbar bleiben.

Beste Grüße und ein schönes Wochenende!

: Verschoben durch Moderator
von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Zeig deine Schaltung, und zwar mit den tatsächlich verbauten Bauteilen!

von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Wenn der MOSFET nicht voll durchgeschaltet ist,
> erzeugt der Motor ein lautes Fiepen und der MOSFET wird richtig heiß.

Das wird die PWM-Frequenz sein. Wenn du die erhöhen möchtest, solltest 
du einen gescheiten Treiber verwenden, sonst wird der Transistor noch 
heißer.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Auch wenn das mit der Drehzahl theoretisch funktioniert, ist die Praxis
> wirklich furchtbar. Wenn der MOSFET nicht voll durchgeschaltet ist,
> erzeugt der Motor ein lautes Fiepen und der MOSFET wird richtig heiß.
> Was mir helfen könnte;

Richtig dimnsionieren.

Man muss Motoren nicht mit 5kHz PWM betreiben, sie sind mechanisch träge 
genug um auch bei 50Hz zu laufen.

Man muss keinen MOSFET der erst bei 10V voll durchschaltet direkt am 5V 
Arduino-Ausgang betreiben.

Man darf durchaus eine schnelle Freilaufdiode spendieren damit der 
MOSFET nicht 5000 mal pro Sekunde in den Avalanche-Durchbruch gehen 
muss.

Man sollte natürlich den MOSFET so auslegen, dass er nicht nur die 2A 
Nennstromaufnahme schafft, sondern die 20A 
Anlaufstrom=Blockierstrom=24V/Innenwiderstand.

Dann klapp das auch ohne vorgefertige Module aus China.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Emil schrieb:

> ich will die Geschwindigkeit eines 24 V DC-Bürstenmotor mit 2 A steuern.
> Hierzu habe ich mir einen Arduino geschnappt und mit einem MOSEFT eine
> kleine Steuerung aufgebaut.

Zumsteuern von DC-Motoren braucht man nicht unbedingt einen µC,
passende Schaltungen findet man hier:
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

von Emil (kega)


Lesenswert?

Das wusste ich nicht;

Ich habe diese Schlatung nachgebaut: 
https://www.youtube.com/watch?v=1jsxrtktPMI

Jedoch habe ich einen IRLZ34n MOSFET verwendet.

von Thomas W. (goaty)


Lesenswert?

Geht nicht für 24V, aber ist eine bei mir gut funktionierende Schaltung:
https://de.elv.com/elv-lastunabhaengige-dc-motor-drehzahlregelung-komplettbausatz-036620

von Emil (kega)


Lesenswert?

Da scheine ich ja ziemlich auf dem Holzweg zu sein.

Der Motor ist dieser hier: 
https://www.gepco.de/24V-DC-Gleichstrommotor-Getriebemotor-30Nm-Torantrieb-Fenster-Grill-Motor-220-Um

Mein Plan war es, erst eine Schaltung auf dem Arduino zu realisieren und 
im Anschluss das Ganze auf eine fertige Platine zu packen.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Ich habe diese Schlatung nachgebaut:

Warum muss man sich die Welt von Kindern erklären lassen die nicht mal 
flüssig sprechen können ? Teletubbi-Generation.

Es fehlt die Freilaufdiode und die PWM Frequenz ist unvernünftig hoch

> Jedoch habe ich einen IRLZ34n MOSFET verwendet.

Das ist gut. Als Freilaufdiode von minus nach plus am Motor vielleicht 
MBR2545 ?

Und den Aufbau möglichst nicht auf Steckbrett mit Krokoklemmen, das 
taugt nicht für 2A.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Es fehlt die Freilaufdiode und die PWM Frequenz ist unvernünftig hoch

So schön das auch ist sich die Lösung selber aufzubauen; gibt es 
eventuell einen IC der diese Komponenten schon in sich vereint? Das hat 
auch mit den "Garantien" der Hersteller zu tun, dass ich eine solche 
Lösung bevorzuge. Ich habe den Aufbau nur einmal nachgebaut, da ich es 
zunächst selber testen wollte.

Michael B. schrieb:
> Und den Aufbau möglichst nicht auf Steckbrett mit Krokoklemmen, das
> taugt nicht für 2A.

Es liegen gerade max. 1 A; der Motor wird nicht belastet. Wobei das 
womöglich immer noch viel ist.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Emil schrieb:

>> Es fehlt die Freilaufdiode und die PWM Frequenz ist unvernünftig hoch
>
> So schön das auch ist sich die Lösung selber aufzubauen; gibt es
> eventuell einen IC der diese Komponenten schon in sich vereint?

Nunja, es gibt den 555. Eine Leistungsstufe musst Du allerdings
dort auch noch ranbauen.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Ich habe diese Schlatung nachgebaut:

Und ich habe keinen Bock, mir Werbung reinzuziehen.
Vielleicht hilft Dir dies weiter. Das hatte ich mit einem Arduino UNO 
und 12 V Motor getestet.
Beitrag "Drehzahlregler für DC-Motor, ATmega48-328"

von Emil (kega)


Lesenswert?

Harald W. schrieb:
> Nunja, es gibt den 555. Eine Leistungsstufe musst Du allerdings
> dort auch noch ranbauen.

Den hatte ich mir auch schon angesehen. Wie kann das mit einer 
Leistungsstufe funktionieren?

von Marcel V. (mavin)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Zeig deine Schaltung, und zwar mit den tatsächlich verbauten
> Bauteilen!

Da in dem Video kein Schaltplan gezeigt wird und sich nicht jeder hier 
umsonst vor Filmbeginn die 2x14 Sekunden Reklame anschauen muss, hier 
der Aufbau aus dem Film aus dem man sich die Schaltung selbst erklären 
kann.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> hier
> der Aufbau aus dem Film aus dem man sich die Schaltung selbst erklären
> kann.

Man achte auf den Schraubendreher, der ist wichtig ;-)

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Man achte auf den Schraubendreher, der ist wichtig ;-)

Ein Schraubendreher sagt mehr als tausend Schaltpläne ;-)

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> 20230428_165149.jpg

Steckbretter und Dupont Kabel sind für diesen Anwendungsfall sehr 
schlecht geeignet. Du hast relativ große Übergangswiderstände an den 
Kontakten und in den Kabeln, an denen signifikant Spannung abfällt.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Das Video beschäftigt sich ebenfalls mit der Thematik: 
https://www.youtube.com/watch?v=sUHedo2RKn4

Hier stelle ich mir die Frage, welche Anpassungen ich vornehmen muss, um 
mit der Steuerung meinen Motor zu bedienen.

von Marcel V. (mavin)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Emil schrieb:
> Hier stelle ich mir die Frage, welche Anpassungen ich vornehmen muss, um
> mit der Steuerung meinen Motor zu bedienen.

Für deinen Anwendungsfall mit dem Arduino benötigst du einen Logic Level 
Mosfet IRF3708 (siehe Bild).

Wenn der Mosfet dann immer noch heiß wird, solltest du mit der Frequenz 
bis auf etwa 50Hz runter gehen, oder eine Push-Pull-Treiberstufe 
davorschalten.

Leider ist in deinem vorgeschlagenen Video der Schaltplan schlecht zu 
erkennen. Es werden aber ein IRFZ24N und zwei 1k Widerstände verwendet. 
Diese Bauteile sind für deinen Anwendungsfall eher ungeeignet.

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Wenn der MOSFET nicht voll durchgeschaltet ist ...

Ein MOSFET sollte in Leistungsanwendungen i.A. IMMER voll durch- oder 
richtig ausgeschaltet sein. Sonst wird der heiß.

Emil schrieb:
> Ich habe diese Schlatung nachgebaut:
> https://www.youtube.com/watch?v=1jsxrtktPMI

Ich guck mir jetzt wegen eines Schaltplanes keinen DuRöhre-Video an

von Emil (kega)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Für deinen Anwendungsfall mit dem Arduino benötigst du einen Logic Level
> Mosfet IRF3708 (siehe Bild).

Das Bild ist leider sehr schlecht zu erkennen.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:
> Ein MOSFET sollte in Leistungsanwendungen i.A. IMMER voll durch- oder
> richtig ausgeschaltet sein. Sonst wird der heiß.

Das habe ich auch gemerkt; warum wird dennoch ein MOSFET ständig für die 
Drehzahlsteuerung verwendet?

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Emil schrieb:

>> Sonst wird der heiß.
>
> Das habe ich auch gemerkt; warum wird dennoch ein MOSFET ständig für die
> Drehzahlsteuerung verwendet?

Weil er das am besten für diesen Zweck geeignete Bauelement ist,
wenn er richtig angesteuert wird.

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Das Bild ist leider sehr schlecht zu erkennen.

Natürlich ist das Bild schlecht zu erkennen, es ist ja auch aus deinem 
empfohlenen Video rauskopiert. Mal doch einfach mal was schöneres auf, 
wenn du magst.

von Thomas (kosmos)


Lesenswert?

wenn die Drehzahl nicht detektiert wird, kann man sie weder steuern 
geschweige den regeln.

Die Drehzahl fällt sehr stark mit der Belastung ab, da reicht es nicht 
per PWM 50% vorzugeben, das Ergebnis kann 10.000 U/Min im Leerlauf als 
auch 2.000 U/Min unter Belastung sein.

Male die eine Hälfte des  Umfang der Welle mit einem schwarzen Lack und 
die andere mit einem Weißen an, dann kannst du die Drehzahl optisch 
abgreifen. Zur Not damit es besser reflektiert auch gezielt anstrahlen. 
z.B. mit einer IR-Led und passen einen IR-Photodiode als Empfänger 
nehmen.

Oder das Bürstenfeuer des Motors auswerten.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Also der Motor hat, bedingt durch sein Schneckengetriebe, ein wirklich 
großes Drehmoment an der Abtriebswelle. Zwar würde ich gerne eine 
Regelung heranziehen, jedoch sollte das nicht notwendig sein.

Um mal auf mein Problem zurückzukommen. Der Mosfet IRL sollte ja passen; 
ein Problem ist jedoch die hohe Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell 
heiß wird.

Hat jemand Erfahrung mit der Steuerung des Arduinos (was die 
Taktfrequenz betrifft)? Die Pins haben z. T. eine unterschiedliche 
Frequenz.

von Spess53 .. (hardygroeger)


Lesenswert?

Hi

>ein Problem ist jedoch die hohe Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell
>heiß wird.

In Meiner Firma haben wir PWM-Verstärker gebaut die mit 80kHz liefen. 
Und da ist nichts heiß geworden. Allerdings war da kein Arduino-Gedödel 
verbaut.

MfG Spess

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Emil schrieb:

> Hat jemand Erfahrung mit der Steuerung des Arduinos (was die
> Taktfrequenz betrifft)?

Ich glaube, das Dein Arduino mehr Probleme schafft, als wie er löst.
Vielleicht probierst Du ja mal eine der Dir gezeigten Schaltungen
ohne µC.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

10 Mäuse bei Bezos, wenns mit Poti reicht:
https://www.amazon.de/Geschwindigkeitsregler-Hochleistungs-Antriebsmodul-Einstellbarer-elektronischer/dp/B08TVLTF11/

Billig und nicht extern ansteuerbar.

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> 10 Mäuse bei Bezos,

Damit er 8 daran verdient.

Kein Wunder, wenn die Reichen immer reicher werden, da die Dummen immer 
dümmer werden.

Emil schrieb:
> Um mal auf mein Problem zurückzukommen.

Sag mal, MERKST du eigentlich irgendwas in deinem schmerzfreien Leben 
oder ist das Ignorieren von Allem was kommt bei dir Programm ?

Erst schiebst du nach dem unmöglichen Teletubbi Film gleich noch einen 
zweiten nach um zu beweisen dass du alle Hinweise bezüglich der 
Unmöglichkeit lebenszeitverschwendend simpelste Zusammenhänge als 
unscharfe Wackelbilder darzustellen, hat man vergessen dir das Lesen 
beizubringen, dann zirkelst du um Hinweise zur fehlenden Freilaufdiode 
rum als wäre das ein Wackerstein um den man einen möglichst grossen 
Bogen machen muss.

Mit einem Bauteil mehr, niedrigere PWM Grundfrequenz und ordentlichem 
Aufbau würde deine Schaltung schon funktionieren, ohne 'ich bin blöd 
holt mich hier raus' Spezial-IC oder 'China-Platinen weil nur Chinesen 
noch was gebacken kriegen'.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Spess53 .. schrieb:
> In Meiner Firma haben wir PWM-Verstärker gebaut die mit 80kHz liefen.

Du hast wohl Haustiere?
Selber bin ich immer bei ca. 20 kHz gelandet, je nach µC und seinen 
PWM-Ausgängen und Timern.
Nichts zu hören und alles bleibt kalt ;-)

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> ein Problem ist jedoch die hohe Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell
> heiß wird.

Wenn du partout nicht von deinen hohen Frequenzen runterkommen willst, 
dann probier es halt mal mit einer niederohmjen Ansteuerung mit einer 
Push-Pull-Treiberstufe und nur einen 10 Ohm Widerstand vorm Gate.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> 10 Mäuse bei Bezos,
>
> Damit er 8 daran verdient.

Ok, baue du es für 2 Euro.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> 10 Mäuse bei Bezos, wenns mit Poti reicht:
> 
https://www.amazon.de/Geschwindigkeitsregler-Hochleistungs-Antriebsmodul-Einstellbarer-elektronischer/dp/B08TVLTF11/
>
> Billig und nicht extern ansteuerbar.

Das habe ich auch schon gesehen, jedoch fehlt mir die "CE-Kennzeichnung" 
(bzw. Konformitätsbestätigung). Der Hersteller sollte schon dafür 
haften, wenn er solche Produkte anbietet.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> 10 Mäuse bei Bezos,
>
> Damit er 8 daran verdient.

Wenn ich nur eins davon bräuchte, sind die 8 € mehr ja kein Problem.

Michael B. schrieb:
> Erst schiebst du nach dem unmöglichen Teletubbi Film gleich noch einen
> zweiten nach um zu beweisen dass du alle Hinweise bezüglich der
> Unmöglichkeit lebenszeitverschwendend simpelste Zusammenhänge als
> unscharfe Wackelbilder darzustellen, hat man vergessen dir das Lesen
> beizubringen, dann zirkelst du um Hinweise zur fehlenden Freilaufdiode
> rum als wäre das ein Wackerstein um den man einen möglichst grossen
> Bogen machen muss.

Es ist nicht gestattet, Bilder aus den Videos zu posten; das kann zu 
einer Urheberrechtsverletzung führen.

Michael B. schrieb:
> Mit einem Bauteil mehr, niedrigere PWM Grundfrequenz und ordentlichem
> Aufbau würde deine Schaltung schon funktionieren, ohne 'ich bin blöd
> holt mich hier raus' Spezial-IC oder 'China-Platinen weil nur Chinesen
> noch was gebacken kriegen'.

Es ging mir nicht nur darum, dass die Schaltung funktioniert; sie sollte 
auch möglichst gut funktionieren. Jetzt habe ich ganz unterschiedliche 
Meinungen dazu gehört und sehe mich davor, die Schaltung komplett 
umzuwälzen.

von Emil (kega)


Lesenswert?

Harald W. schrieb:
> Zumsteuern von DC-Motoren braucht man nicht unbedingt einen µC,
> passende Schaltungen findet man hier:
> http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25

Danke für die Schaltungen; Ich habe nur bemerkt, dass die nicht ganz neu 
sind und daher die Hoffnung, dass einige Inhalte der Schaltungen bereits 
als µC-Variante verfügbar sind. Da ich sowieso noch weitere Komponenten 
ansteuern wollte (Taster, 7-Segmentanzeige) bin ich eher auf dem Trip 
µC.

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> jedoch fehlt mir die "CE-Kennzeichnung" (bzw. Konformitätsbestätigung).

Ach soo, wenn das wichtig ist, dann darfst du die Schaltung sowieso 
nicht selber bauen und du musst zwangsläufig was Fertiges von der Stange 
nehmen. Es sei denn du saugst dir selbst eben schnell  eine 
Konformitätserklärung aus dem eigenen Finger raus 🖕

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Ach soo, wenn das wichtig ist, dann darfst du die Schaltung sowieso
> nicht selber bauen und du musst zwangsläufig was Fertiges von der Stange
> nehmen. Es sei denn du saugst dir selbst eben schnell  eine
> Konformitätserklärung aus dem eigenen Finger raus

Einzelanfertigungen benötigen kein CE.

Aber selten so einen Geschwurbel wie von Emil gehört.

Er bekommt die simpelste PWM Drehzahlsteuerung nicht hin, und will:

Emil schrieb:
> Es ging mir nicht nur darum, dass die Schaltung funktioniert; sie sollte
> auch möglichst gut funktionieren

'Möglichst' ist ein weites Feld. Für 'möglichst' bist du nicht bereit. 
Eine 'möglichst' gut funktionierende PWM Drehzahl-PWM schützt sich 
elektronisch vor Kurzschluss und Überstrom, sorgt dafür dass der MOSFET 
nicht eingeschaltet wird wenn die Spannung zu gering ist um ihn voll 
durchzuschalten (UVLO undervoltage lockout) und würde die Drehzahl 
entweder tatsächlich regeln oder zumindest unter Belastung 
stabilisieren. Mit Beschleunigungs- und Bremstampen um fas Getriebe 
nicht zu überfordern. Von dem, was Chinesen in Kinderspielzeug einbauen, 
bist du aber noch einige Semester entfernt.

https://www.amazon.co.uk/Speed-Controller-Kids-Electric-Scooter/dp/B01B3AT8FS#immersive-view_1682755532980

Emil schrieb:
> Es ist nicht gestattet, Bilder aus den Videos zu posten

Erstens wäre es erlaubt, als Zitat, zweitens will niemand ein Bild aus 
den Teletubbi-Filmen, Marcel hat dir gezeigt was dabei raus kommt, man 
möchte dass du mehr liest und weniger fernsehn guckst, dann finden sich 
nämlich WebSeiten mit klaren korrekten Schaltplänen auf die man einen 
Link setzen könnte, die in 10 Sekunden zu erfassen sind, statt 10 
Minuten seines Lebens damit zu verschwenden in die Röhre zu gucken.

https://electronics.stackexchange.com/questions/152699/mosfet-overheating-in-pwm-control

Ja, auch im Web findest sich jede Menge Mist, vor allem wenn man mit 
'Arduino' sucht, 'von Laien für Laien', man muss wenigstens die 
Intelligenz haben, den Unsinn aussortieren zu können.

Emil schrieb:
> Der Mosfet IRL sollte ja passen; ein Problem ist jedoch die hohe
> Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell heiß wird.

Mein Gott, dann setze die PWM Grundfrequenz halt herunter. Die kommt aus 
einem uC, der arbeitet ein Programm ab, das kann man ändern. Du bist 
offenkundig heillos überfordert mit der Programmierung schon von 
Anfängerbeispielen.
1
void loop()
2
{
3
   int speed=analogRead(POTIPin)*10;
4
   digitalWrite(PWMPin,HIGH);
5
   delayMicroseconds(speed);
6
   digitalWrite(PWMPin,LOW);
7
   delayMicroseconds(10240-speed);
8
}

: Bearbeitet durch User
von Roland F. (rhf)


Lesenswert?

Hallo,
Emil schrieb:
> Das habe ich auch schon gesehen, jedoch fehlt mir die "CE-Kennzeichnung"
> (bzw. Konformitätsbestätigung). Der Hersteller sollte schon dafür
> haften, wenn er solche Produkte anbietet.

Das interessiert mich jetzt, warum ist eine CE-Kennzeichnung / 
Konformitätsbestätigung für dich wichtig?
Soll daraus ein kommerzielles Produkt entstehen?

rhf

von Emil (kega)


Lesenswert?

Roland F. schrieb:
> Das interessiert mich jetzt, warum ist eine CE-Kennzeichnung /
> Konformitätsbestätigung für dich wichtig?
> Soll daraus ein kommerzielles Produkt entstehen?

Wenn ich dir das jetzt erzähle, wird eine Lawine über mich rollen :D

von C-hater (c-hater)


Lesenswert?

Emil schrieb:

> ein Problem ist jedoch die hohe Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell
> heiß wird.
>
> Hat jemand Erfahrung mit der Steuerung des Arduinos (was die
> Taktfrequenz betrifft)? Die Pins haben z. T. eine unterschiedliche
> Frequenz.

Ist doch egal. Einfach kein Arduino-Gedöhns verwenden, sondern auf die 
gute alte Art die Hardware nach Datenblatt programmieren und schon ist 
das Problem ganz easy zu lösen.

Abstraktionen können zwar vieles vereinfachen, aber eben auch irgendwann 
zum Hemmschuh werden, der die Sache dann eher verkompliziert. Das gilt 
übrigens auf allen Ebenen von Software-Abstraktionen, nicht nur speziell 
für das Arduino-Gedöhns.

von Frank E. (ffje)


Lesenswert?

Ist das noch Trollerei oder schon chatGBT? Arduino-User haben auch 
öfters mal irgendwo einen Scetch gefunden. Wenn also Kreativität 
(Programmentwicklung) ein Witz ist..., OK, weiter so
mfG fE

: Bearbeitet durch User
von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Wenn ich dir das jetzt erzähle, wird eine Lawine über mich rollen :D

Dann lass das erstmal weg und zeig vorher lieber mal deine niederohmige 
Treiberstufenansteuerkette, angefangen vom Arduino GPIO bis zum 
N-Mosfet! Am besten als aussagekräftigen Schaltplan!

von Uwe B. (uwebre)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Für deinen Anwendungsfall mit dem Arduino benötigst du einen Logic Level
> Mosfet

Den hat er ja mit dem IRLZ34N schon.
Allerdings hat so ein ATMEGA-Ausgang nicht genug Muskelschmalz um die 
Gatekapazität (von nennenswerten 880pF) schnell umzuladen, je nach 
PWM-Frquenz arbeitet der Fet also verhältnismäßig lange im Linearbetrieb 
und wird deswegen heiß. Und der arme µC macht ordentlich dicke Backen.
Das Signal am Gate mag ich mir garnicht vorstellen, daher sicherlich 
auch das "Fiepen"

Die richtige Lösung ist ein ordentlicher Treiber zwischen Controller und 
Gate, alternativ eine niedrige PWM-Frequenz.

Nebenbei, für zuverlässigen Betrieb fehlt ein Überstromschutz sowie eine 
Blockierüberwachung. Da wird es beim Kentnisstand des TO nochmal 
spannend.

Uwe

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Uwe B. schrieb:
> Allerdings hat so ein ATMEGA-Ausgang nicht genug Muskelschmalz um die
> Gatekapazität (von nennenswerten 880pF) schnell umzuladen, je nach
> PWM-Frquenz arbeitet der Fet also verhältnismäßig lange im Linearbetrieb
> und wird deswegen heiß. Und der arme µC macht ordentlich dicke Backen.

Wie kommst Du darauf? Welche Zeit entspricht denn "verhältnismäßig 
lange"?

von Uwe B. (uwebre)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Uwe B. schrieb:
>> Allerdings hat so ein ATMEGA-Ausgang nicht genug Muskelschmalz um die
>> Gatekapazität (von nennenswerten 880pF) schnell umzuladen, je nach
>> PWM-Frquenz arbeitet der Fet also verhältnismäßig lange im Linearbetrieb
>> und wird deswegen heiß. Und der arme µC macht ordentlich dicke Backen.
>
> Wie kommst Du darauf?

Indem ich weiß das der Liebe Gott unsere Welt nicht wirklich ideal 
entworfen hat und deswegen gelegentlich in die Datenblätter schaue.

So zeigt mir
Figure 35-24.ATmega328P: I/O Pin Output Voltage vs. Source Current (VCC 
= 5V)
daß ein Ausgang einen Widerstand (RDSon) von bis zu mehreren hundert Ohm 
haben kann, zudem abhängig von der Belastung.
Zusammen mit der (Miller-) Kapazität am Gate des Leistungsmosfet, die 
unangenehmerweise auch nicht konstant ist, baut sich ein 1A Tiefpass 
auf, mit recht "dynamischen" Eigenschaften.
Aus dem Grund steuert man Leistungsmosfets mit einem geeigneten, 
"kräftigen" Treiber an. Das muß kein fertiges IC sein, zwei Transistoren 
tun es auch.

> Welche Zeit entspricht denn "verhältnismäßig lange"?

Das hängt, logischerweise, von der PWM-Frequenz und der Anstiegszeit der 
Steuerspannung am Gate ab...
Indem man die Frequenz niedriger wählt passiert der unerwünschte 
Linearbetrieb nicht so oft und der Mosfet bleibt kälter.

Uwe

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

C-hater schrieb:
>> ein Problem ist jedoch die hohe Taktfrequenz, weshalb der Mosfet schnell
>> heiß wird.

> Ist doch egal. Einfach kein Arduino-Gedöhns verwenden

Dein Arduino Gebashe wird immer peinlicher. Informiere dich mal vorher, 
welche PWM Frequenz das Arduino Framework vorgibt. Beim verwendeten 
Arduino UNO sind es 400 Hz.

Was kann Arduino dafür, das der TO abweichend davon eine viel höhere 
Frequenz verwendet? Absolut gar nichts!

Das Einzige, was man Arduino meiner Meinung nach ankreiden kann ist, 
dass dessen Doku die Einstellung "Datenblätter brauche ich nicht zu 
lesen" fördert.

von Uwe B. (uwebre)


Lesenswert?

Stefan F. schrieb:
> C-hater schrieb:

>> Ist doch egal. Einfach kein Arduino-Gedöhns verwenden
>
> Dein Arduino Gebashe wird immer peinlicher.

Das Problem welches ich bei Arduino, den Chinesischen 
Bauklötzchenplatinen und den Youtube-Videos sehe ist daß die Komplexität 
verborgen bleibt, man kratzt nur an der Oberfläche, glaubt es wäre alles 
so einfach. Weil es ja im Prinzip funktioniert.
Das ist eigentlich schade, denn offensichtlich ist das Interesse sich 
mit Technik zu beschäftigen ja da.

Ich würde natürlich niemals zugeben die Software für ein kommerzielles 
(IoT) Produkt unter Nutzung des Arduino Frameworks erstellt zu haben. 
Never...

Uwe

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Uwe B. schrieb:
> So zeigt mir
> Figure 35-24.ATmega328P: I/O Pin Output Voltage vs. Source Current (VCC
> = 5V)
> daß ein Ausgang einen Widerstand (RDSon) von bis zu mehreren hundert Ohm
> haben kann, zudem abhängig von der Belastung.

Ich sehe dort für den höheren Temperaturbereich einen Spannungsabfall 
von 0,6 V bei 20 mA, was einem Ausgangswiderstand von 30 Ohm entspricht.
Man muß das Datenblatt nicht nur lesen sondern auch verstehen.

Uwe B. schrieb:
>> Welche Zeit entspricht denn "verhältnismäßig lange"?
>
> Das hängt, logischerweise, von der PWM-Frequenz und der Anstiegszeit der
> Steuerspannung am Gate ab...

Hier also auch keine klare Erkenntnis.
Die Zeitkonstante 1 nF * 30 Ohm ergibt 30 ns. Rechnet man 3 x RC und 
verwendet einen 100 Ohm Widerstand seriell zum AVR-Ausgang, bleibt die 
Schaltzeit immer noch deutlich unter 1 µs. Nehmen wir für das Piepsen 
beim TO 10 kHz (100 µs Periodendauer) an, bleibt die thermische 
Belastung am AVR und auch im FET sehr gering.
Positiv an der "langen" Schaltzeit ist die Vermeidung von HF-Störungen.

Weiter oben hatte ich eine Schaltung für IRLZ34 und Arduino-Uno 
verlinkt, die ich auch im oberen kHz-Bereich betrieben habe: da wird 
nichts warm.
Nur mal so als realer Erfahrungswert für "Weltuntergängler".

Uwe B. schrieb:
> Aus dem Grund steuert man Leistungsmosfets mit einem geeigneten,
> "kräftigen" Treiber an.

Das braucht man, um bei 10 nF Eingangskapazität Schaltzeiten von 50 ns 
zu erreichen, und liegt weit ab von den Anforderungen des TO.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Ich sehe dort für den höheren Temperaturbereich einen Spannungsabfall
> von 0,6 V bei 20 mA, was einem Ausgangswiderstand von 30 Ohm entspricht.
> Man muß das Datenblatt nicht nur lesen sondern auch verstehen.

Leider ist es kein einfacher Ohmscher Widerstand, wenngleich die 
Größenordnung in etwa hin kommt.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Stefan F. schrieb:
> Leider ist es kein einfacher Ohmscher Widerstand, wenngleich die
> Größenordnung in etwa hin kommt.

Das ist auch überhaupt nicht erforderlich!
Daß der Ausgangsstrom irgendwann in einen Konstanstrom übergeht, schützt 
den AVR eher, als daß es der Schaltung schadet.
Und nein, ich will einen AVR nicht als Konstantstromquelle empfehlen!

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Der Arduino liefert werkseitig am Ausgang 1kHz, da muss man nicht noch 
krampfhaft dran rum fummeln und das auf, Teufel komm raus, auf 8kHz 
ändern wollen.

Für den Motor nimmt man jetzt die 1kHz und fertig! Und wenn jetzt nicht 
langsam mal ein gescheiter Lösungsvorschlag, egal von wem, hier 
erscheint, dann sehe ich mich leider gezwungen selber was aufzumalen und 
hier zu präsentieren! Wollt ihr das?

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> wenn jetzt nicht langsam mal ein gescheiter Lösungsvorschlag, egal
> von wem, hier erscheint, dann sehe ich mich leider gezwungen selber
> was aufzumalen und hier zu präsentieren! Wollt ihr das?

Oh nein, bitte nicht! Tue uns das nicht an, ich flehe dich an :-)

von Michael B. (laberkopp)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Für den Motor nimmt man jetzt die 1kHz und fertig!

Das pfeift ihm aber zu laut.

Aber warum solltest du den thread auch lesen, auf den du deine Weisheit 
zum Besten gibst...

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Michael B. schrieb:
> Das pfeift ihm aber zu laut.
> Aber warum solltest du den thread auch lesen, auf den du deine Weisheit
> zum Besten gibst...

Falls es dir entgangen sein sollte, ich bin von Anfang an mit dabei und 
mir war so, als ob ihm der Motor bei 8kHz pfeift. Dann habe ich wohl 
versehentlich mehrere Threads in meinem Kopf miteinander vermischt.

Außerdem habe ich nie behauptet, dass ich die Weisheit mit Löffeln 
gefressen habe!

von Uwe B. (uwebre)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Stefan F. schrieb:
> Mi N. schrieb:
>> Ich sehe dort für den höheren Temperaturbereich einen Spannungsabfall
>> von 0,6 V bei 20 mA, was einem Ausgangswiderstand von 30 Ohm entspricht.
>> Man muß das Datenblatt nicht nur lesen sondern auch verstehen.
>
> Leider ist es kein einfacher Ohmscher Widerstand, wenngleich die
> Größenordnung in etwa hin kommt.

Ich habe mich was die Gate Charge Time betrifft um eine Potenz vertan, 
sorry für den Irrweg.

Der Rest des "Vortrags" passt aber, wie man am anhängenden Screenshot 
deuten kann.
Allerdings wurde kein Logic Fet verwendet, ist ein SMP60N06 an einem Pin 
eines ATMEGA328P.

Uwe

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Uwe B. schrieb:

>> Wie kommst Du darauf?
>
> Indem ich weiß das der Liebe Gott unsere Welt nicht wirklich ideal
> entworfen hat und deswegen gelegentlich in die Datenblätter schaue.

Damit hast Du Dich eindeutig als Warmduscher geoutet! :-)

von Emil (kega)


Lesenswert?

Ich glaube ich muss jemanden für eine Komplettlösung bezahlen ^^ gibt es 
Freiwillige?

Uwe B. schrieb:
> Das Problem welches ich bei Arduino, den Chinesischen
> Bauklötzchenplatinen und den Youtube-Videos sehe ist daß die Komplexität
> verborgen bleibt, man kratzt nur an der Oberfläche, glaubt es wäre alles
> so einfach. Weil es ja im Prinzip funktioniert.
> Das ist eigentlich schade, denn offensichtlich ist das Interesse sich
> mit Technik zu beschäftigen ja da.

Das Problem liegt darin, dass mir die Zeit fehlt, das Thema vollständig 
zu durchdringen; ich aber sehr gerne wissen würde, was ich da eigentlich 
fabriziere. Und das Erste, was jeder macht, ist nun mal sich ein Video 
anzusehen und gleich zu überprüfen, ob am Ende die Funktion passt. Ein 
Laie wie ich kann das gar nicht anderes angehen.

Uwe B. schrieb:
> Ich würde natürlich niemals zugeben die Software für ein kommerzielles
> (IoT) Produkt unter Nutzung des Arduino Frameworks erstellt zu haben.
> Never...

Arduino ist ganz praktisch, um nicht ständig neue Chips zu ordern, weil 
wieder eine neue Erkenntnis angekommen ist. Prinzipiell muss ich aber 
zustimmen, ich würde kommerziell auch nie zugeben, dass eine solche 
Platine verbaut ist.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Ich glaube ich muss jemanden für eine Komplettlösung bezahlen ^^ gibt es
> Freiwillige?

Ich habe Dir oben eine Schaltung und ein Programm dazu verlinkt.
Wenn Du es schaffen solltest, 'DC_Motor_Regler.c' in 
'DC_Motor_Regler.ino' umzubenennen, läuft es direkt auf einem Arduino.
Oder brauchst Du dafür ein Video?

Ich kann das natürlich auch gegen Bezahlung erledigen.

von Peter G. (ham)


Lesenswert?

Hallo

Emil schrieb:
> Das Problem liegt darin, dass mir die Zeit fehlt, das Thema vollständig
> zu durchdringen; ich aber sehr gerne wissen würde, was ich da eigentlich
> fabriziere. Und das Erste, was jeder macht, ist nun mal sich ein Video
> anzusehen und gleich zu überprüfen, ob am Ende die Funktion passt. Ein
> Laie wie ich kann das gar nicht anderes angehen.


Leider ist es aber notwendig, dass du (man) solche Themen vollständig 
durchdringt (was selbst studierte Profis nur bedingt alleine schaffen), 
wenn du jedes kleine Detail verstehen und optimieren willst

Besonders die von dir vollkommen zurecht angesprochene 
Geräuschentwicklung ist eine Sache, die selbst Profis nicht wegbekommen, 
wenn es um Leistung und vernünftigen Wirkungsgrad geht.
Zwar Drehstromtechnik - aber selbst bei E-Lokomotiven und E-Autos bei 
deren Antriebselektronik Entwicklung ausschließlich Teams von Profis 
arbeiten bekommt man die fertigen Produkte nicht leise, in Anbetracht 
von guten Wirkungsgraden (und bei weit abseits von 1000kW -5600kW ist 
eine übliche Leistung moderne Streckenlokomotiven zählt jedes Prozent) 
wird auch hingenommen das die Geräuschentwicklung hoch und manchmal auch 
noch im besonders nervigen Bereich liegt.

Zurück zur Drehzahlregelung beim DC (Klein) Motor:

Ziemlich gut versteckt gibt es auf diesen Webauftritt eine, gute, aber 
trotzdem immer noch sehr schwer verständliche und in die Praxis 
umzusetzende Erklärung welche PWM Frequenz man warum bei welchen DC 
Motor wählt.
Das Thema an sich ist und bleibt harter Stoff - und die Umsetzung in der 
Praxis sehr herausfordernd - vor allem, weil es da kein "Funktioniert" 
vs. "Funktioniert nicht" gibt und jede Lösung immer ein Kompromiss ist - 
der auch noch teilweise von der Mechanik abhängt, die der DC Motor 
antreibt.

Ganz von fertigen Modulen und "Moduldenken" wegbleiben und "einfach" 
"Blackboxes" nutzen ist mehr oder weniger unmöglich, man kann einfach 
nicht 50 Jahre und mehr Entwicklung von Antriebselektronik und die 
Forschung von vielen Experten sich selbst (und auch nicht in einem 
Studium) beibringen und dann auch noch in der Praxis umsetzen... Leider

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Das habe ich auch schon gesehen, jedoch fehlt mir die "CE-Kennzeichnung"
> (bzw. Konformitätsbestätigung).

Ach du meine Nase. Falls es dir nicht aufgefallen ist - das ist ein 
Halbfertigprodukt und erst dann fällig für CE, wenn es ein komplettes 
Gerät ist. Aber du planst hoffentlich sowieso kein 'Inverkehrbringen' 
deines Machwerks.

von Michael W. (miks)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> Emil schrieb:
>> Das habe ich auch schon gesehen, jedoch fehlt mir die "CE-Kennzeichnung"
>> (bzw. Konformitätsbestätigung).
>
> Ach du meine Nase. Falls es dir nicht aufgefallen ist - das ist ein
> Halbfertigprodukt und erst dann fällig für CE, wenn es ein komplettes
> Gerät ist. Aber du planst hoffentlich sowieso kein 'Inverkehrbringen'
> deines Machwerks.

Ich fürchte doch - er schrieb:

Emil schrieb:
> Roland F. schrieb:
>> Das interessiert mich jetzt, warum ist eine CE-Kennzeichnung /
>> Konformitätsbestätigung für dich wichtig?
>> Soll daraus ein kommerzielles Produkt entstehen?
>
> Wenn ich dir das jetzt erzähle, wird eine Lawine über mich rollen :D

von Marcel V. (mavin)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Stefan F. schrieb:
> Oh nein, bitte nicht! Tue uns das nicht an, ich flehe dich an :-)

Soo liebe Vereinsmitglieder, ich habe hier mal was erarbeitet. R6 dient 
nur dazu die Spannung, die zum Gate hinführt, auf 10V zu begrenzen.

von Stefan F. (Gast)


Lesenswert?

Emil schrieb:
> Und das Erste, was jeder macht, ist nun mal sich ein Video
> anzusehen

Nein, definitiv nein.

Ich betrachte Videos als nette Ergänzung zu Dokumenten. Als primäre 
Quelle taugen sie aus vielen Gründen nicht:

- Der Inhalt ist fachlich auffällig oft mangelhaft, insbesondere bei den 
Video-Only Präsentationen.
- Der Beitrag wird oft unnötig in die Länge gezogen
- Man kann den Inhalt schlecht mit Suchmaschinen finden
- Springen zu Stichworten mit Strg-F ist unmöglich
- Kann man in Video überhaupt ernsthaft recherchieren?
- Schaltpläne und Quelltexte werden oft nur in die Kamera gehalten, 
anstatt sie in verwendbarer Form bereit zu stellen.

> Ein Laie wie ich kann das gar nicht anderes angehen.

Du kannst lesen. Versuche es mal. Lesen tut nicht weh und bildet.

Emil schrieb:
> Arduino ist ganz praktisch, um nicht ständig neue Chips zu ordern, weil
> wieder eine neue Erkenntnis angekommen ist.

Der Satz ergibt keinen Sinn. Wenn Bauteile nicht mehr verfügbar sind, 
betrifft das Arduino ebenso. Und dass immer wieder neue Boards mit neuen 
Bauteilen und anderen Eigenschaften auf den Markt kommen, ist bei 
Arduino sogar noch häufiger, als bei der Konkurrenz.

von Uwe B. (uwebre)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Soo liebe Vereinsmitglieder, ich habe hier mal was erarbeitet.

Erinnert mich an die Siemens Schaltungsbücher aus den 80ern...

Uwe

von Marcel V. (mavin)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Uwe B. schrieb:
> Erinnert mich an die Siemens Schaltungsbücher aus den 80ern...

Ich habe das eher in Anlehnung an Loriot geknüpft (Ödipussy), wo einer 
der Vereinsmitglieder eine Pappnase entwickelt hat, die in der Lage ist 
Karneval, Umwelt und Frau miteinander zu verbinden.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Marcel V. schrieb:
> Soo liebe Vereinsmitglieder, ich habe hier mal was erarbeitet.

Für solche Schaltungen hat mir immer ein NE555 gereicht. Man muß ihn nur 
richtig betreiben ;-)

von Marcel V. (mavin)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:
> Für solche Schaltungen hat mir immer ein NE555 gereicht. Man muß ihn nur
> richtig betreiben ;-)

Klar, wenn der NE555 mit 12V betrieben wird, dann kann man den Ausgang 
natürlich auch direkt an den Mosfet schalten.

Und das Beste ist, der Arduino kann dann auch eingespart werden, weil 
der NE555 die PWM Frequenz sogar selbst erzeugen kann.

von Thomas (kosmos)


Lesenswert?

Der TL494 wäre auch ein Kandidat der kann seine Pulsbreite auch 
selbstständig verändern um etwas auszugleichen.

Zum Beispiel um die Spannung zu erhöhen wenn der Spannungsabfall steigt. 
Damit könnte man den Drehzahlabfall deines DC Motors bei Belastung etwas 
ausgleichen.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.