DC- Motor/ H- Brücke + Position halten

@ Fabio (Gast)

>ein Getriebemotor (max. 12V/27A) wird über eine H- Brücke bestehend aus

Siebenundzwanzig Ampere?

>Mosfets gesteuert, allerdings soll er nun auch eine bestimmte Position
>halten können (während der Haltezeit ist er immer noch belastet).

Sowas nennt man einen Servo.

>Wie realisiere ich möglichst einfach und billig diesen "Position halten"
>Zustand ?

Ist nicht sooo einfach. Man braucht einen Positionsrückmeldung und 
sinnvollerweise auch eine Stromregleung.

http://elm-chan.org/works/smc/report_e.html

Wirklich billig wird es nur, wenn das Getriebe mit der Übersetzung so 
stark ist, dass die Last es nicht "rückwärts" drehen kann. Das erscheint 
hier aber unwahrscheinlich.

>--> Motor mittels H- Brücke kurzschließen

Wozu? Das erzeugt im Stillstand kein Haltemoment.

>--> In kurzen Intervallen zwischen Links und Rechts umschalten

>Ersteres wäre für den Motor wahrscheinlich nicht angenehm, wenn er
>dauernd kurzgeschlossen wird.

Nö, das ist dem völlig egal, erst recht im Stillstand.

>Zweiteres hätte recht hohe Stromspitzen (Bedenken Netzteil)und ein
>zittern des Motor zur Folge oder ?

Nicht mehr als jede PWM-Ansteuerung auch.

Hallo Matthias,

>>zittern des Motor zur Folge oder ?
>
> So wird das aber gemacht. Wenn Du schnell genug hin und herschaltest, so
> ist das Zittern mechanisch nicht zu merken.
>
> Damit ein Motor eine belastete Position hält, ist ein Stromfluß nötig,
> der exakt das Moment erzeugt, um diese externe Belastung zu
> kompensieren.

Richtig.

> Damit der Motor sich aber (im Mittel) nicht bewegt, also auf der
> Position bleibt, muss die mittlere Spannung über dem Motor (besser der
> Induktivität) Null sein.

Nein. Wie du oben geschrieben hast, muss das Motormoment dem Lastmoment 
entsprechen. Da man das Lastmoment i.d.R. nicht direkt messen kann, mißt 
man die Position und regelt auf diese. Wahlweise auch mit unterlagerter 
Drehzahlregelung, wenn's dynamischer sein soll.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

@ Matthias Lipinsky (lippy)

>>Richtig.

>>Nein.

>Doch. Wenn die Motorspannung im Mittel nicht Null ist, würde nach
>u/L = di/dt  der Strom weglaufen.

Nein! Doch! Ohhh!

https://www.youtube.com/watch?v=w4aLThuU008

;-)

Der Strom würde nur bei eine idealen Spule dauerhaft steigen. An einem 
REALEN Motor hat man noch sowas wie Wicklungswiderstände ;-)
Dort fällt statisch 100% der Spannung ab.

@ Fabio (Gast)

>Mit welcher Frequenz soll ich zwischen Links/ Rechtslauf umschalten,
>damit das zittern mechanisch nicht wahrnehmbar ist ?

Das hängt von den Zeitkonstanten der Mechanik ab. Aber mit einem 
einfachen Links/Rechts Umschalten geht es nicht!

@ Matthias Lipinsky (lippy)

>> Der Strom würde nur bei eine idealen Spule dauerhaft steigen. An einem
>> REALEN Motor hat man noch sowas wie Wicklungswiderstände ;-)
>> Dort fällt statisch 100% der Spannung ab.

>Deshalb ja die Ergänzung in der Klammer:
>>muss die mittlere Spannung über dem Motor (besser der
>>Induktivität) Null sein.

Dumm nur, dass man an die Induktivität allein gar nicht rankommt, 
sondern nur an die Motorklemmen, welche aber die Reihenschaltung aus 
Induktivität und ohmeschen Widerstand kontaktieren.

Bitte keine akademischen Spitzfindigkeiten!

@ Matthias Lipinsky (lippy)

>>Mit welcher Frequenz soll ich zwischen Links/ Rechtslauf umschalten,
>>damit das zittern mechanisch nicht wahrnehmbar ist ?

>Das passiert mit jedem PWM-Zyklus. Die ersten (ca.) 50% lassen den Motor
>links rum laufen, die restlichen (ca.) 50% wieder rechtsrum.

Schon wieder so ein Unsinn! Bei einer PWM wird während eines PWM-Zyklus 
NICHT einmal beschleunigt (ON-Phase) und gebremst (OFF-Phase)! Vielmehr 
läuft der Motor auch in der OFF-Phase in die GLEICHE Richtung weiter, 
gespeist mit der Energie der Motorwicklungen! Klingt komisch, ist aber 
so! Während der OFF Phase sinkt der Strom zwar (dreieckiger Verlauf), er 
hat aber immer noch die gleiche Richtung!

Damit der Motor rückwärts läuft, müssen VIELE PWM-Zyklen mit umgekehrter 
Polarität der anliegenden Spannung vergehen, eher der Strom die Richtung 
wechselt. Und dann ist gerade mal das DREHMOMENT invertiert, der Motor 
kann immer noch in die gleiche Richtung laufen. Sowas nennt man 
Bremsvorgang.

@ Matthias Lipinsky (lippy)

>Hehe. Nein. Ich war ja nicht an der Uni. Trotzdem bleibe ich bei meiner
>Erklärung.

Die immer noch falsch ist.

> Die reale Motorwicklung mit ihrer ohmschen Verlustwiderstand
>sorgt nur dafür, das das PWM-Verhältnis nicht exakt 50% ist. Aber es
>liegt "in der Nähe".

Auch das nicht. Ein Motor im Stillstand mit Lastmoment muss ein 
identisches Gegenmoment aufbringen. Dazu braucht es einen Strom X A. 
Dieser wird, je nach Motor und Versorgungsspannung, durch ein 
Tastverhältnis von Y % erzeugt, das im Bereich von knapp über 0-100% 
reichen kann. Und das kann auch ein simpler Einquadrantensteller, dazu 
braucht es keine H-Brücke. Deine Vorstellung von

Drehzahl Null = mittlere Spannung am Motor Null

ist grundfalsch. Denn selbst in der einfachen Formel für die 
Gleichstrommaschine sieht man das.

https://de.wikipedia.org/wiki/Gleichstrommaschine#Mathematische_Grundlagen

Auch wenn Ui=0 ist, ist Ua ungleich Null!

Und nein, der OP wird mit wildem Umpolen der Richtung des Motors seine 
Position NICHT halten, eher erzeugt er wirklich ein Drehmoment von Null 
;-)