Hallo zusammen,
ich möchte folgendes Proportionalventil mittels eines Arduino Mega
ansteuern.
(https://www.burkert.com/en/Media/plm/DTS/DS/DS2871-Standard-DE-DE.pdf)
Die Eckdaten aus dem Datenblatt:
-24V Betriebsspannung
-max 200 mA Spulenstrom bei 5W und 24V
-PWM 1500Hz
Nach einiger Zeit Recherche und Überlegen habe ich mich zu diesem
Schaltplan
durchgerungen (siehe Anhang).
Ist der Schaltplan in euren Augen so plausibel? Die softwareseitige PWM
Ansteuerung für 1500Hz habe ich hinbekommen.
Max M. schrieb:> Die Eckdaten aus dem Datenblatt:> -24V Betriebsspannung> -max 200 mA Spulenstrom bei 5W und 24V> -PWM 1500Hz> Nach einiger Zeit Recherche und Überlegen habe ich mich zu diesem> Schaltplan> durchgerungen (siehe Anhang).
Einmal reicht.
Wozu ein Optokoppler? Der ist so überflüssig wie ein Kropf. Und wenn du
kein Huhn bist, brauchst du den nicht. Für 200mA reicht ein einfacher
Transistor, siehe
Relais mit Logik ansteuern.
Die Schaltungen machen auch 1500Hz PWM mit.
Max M. schrieb:> Hallo zusammen,>> ich möchte folgendes Proportionalventil mittels eines Arduino Mega> ansteuern.> (https://www.burkert.com/en/Media/plm/DTS/DS/DS2871-Standard-DE-DE.pdf)>> Die Eckdaten aus dem Datenblatt:> -24V Betriebsspannung> -max 200 mA Spulenstrom bei 5W und 24V> -PWM 1500Hz> Nach einiger Zeit Recherche und Überlegen habe ich mich zu diesem> Schaltplan> durchgerungen (siehe Anhang).>> Ist der Schaltplan in euren Augen so plausibel? Die softwareseitige PWM> Ansteuerung für 1500Hz habe ich hinbekommen.
Servus, wenn ich es auf die Schnelle richtig sehe, hängt der Opokoppler
zwischen Ventil und Masse, nur etwas ungewöhnlich gezeichnet.
Die Funktion von R2 erschliesst sich mir nicht wirklich.
Ich würde statt eines Optokopplers einen normalen NPN-Transistor (oder
N-FET) verwenden. Für 1,5 kHz und 200mA ist einen "Wald- und Wiesen"
Optokoppler grenzwertig. Zudem gibt es hier keine galvanische Trennung.
==> Optokoppler bringt nichts sondern schafft nur Probleme.
Was mir fehlt ist die Möglichkeit den Spulenstrom zu messen/regeln.
Ich würde zwischen Transistor und GND noch einen (z.B. 1 Ohm) Shunt
einfügen, und den dann auf einen A/D Eingang führen. Dann kann man
zumindest bei PWM-on den Strom messen. Oder man spendiert noch ein
RC-Glied und verrechnet den A/D-Wert mit dem Duty-Cycle. Damit kann man
z.B. den Temperaturabhänigen Spulenwiderstand "austrixen".
Aber: Da es vermutlich Dein erstes HW-Projekt ist: nicht entmutigen
lassen. Es sieht nicht schlecht aus, und die Grundüberlegung passen.
Gruß
Der Da schrieb:> Was mir fehlt ist die Möglichkeit den Spulenstrom zu messen/regeln.> Ich würde zwischen Transistor und GND noch einen (z.B. 1 Ohm) Shunt> einfügen, und den dann auf einen A/D Eingang führen.
Warum sollte man das tun?
Das ist doch kein DC-Motor, welcher blockieren kann
Nimm doch lieber den Widerstand, oder einen etwas größeren, und setze
ihn in Reihe zur Freilaufdiode, damit die in der Spule gespeicherte
Arbeit schneller abgebaut wird.
Arduino Fanboy D. schrieb:>> Was mir fehlt ist die Möglichkeit den Spulenstrom zu messen/regeln.>> Ich würde zwischen Transistor und GND noch einen (z.B. 1 Ohm) Shunt>> einfügen, und den dann auf einen A/D Eingang führen.>> Warum sollte man das tun?
Weil man ggf. den STROM genau einstellen will. Die PWM mit ihrem
Tastverhältnis gibt nur die SPANNUNG vor.
> Das ist doch ein DC-Motor
Nö. Das ist ein Art von Hubmagnet, bei welchem der Öffnungsgrad
proportional zum Spulenstrom ist. Also sollte man diesen möglichst genau
vorgeben können. Stellbetrieb mit PWM an Konstantspannung macht das
nicht, wenn die Spule warm wird und damit der ohmsche Widerstand steigt.
Für einige Anwendungen mag das reichen, für die besseren nicht.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Nimm doch lieber den Widerstand, oder einen etwas größeren, und setze> ihn in Reihe zur Freilaufdiode, damit die in der Spule gespeicherte> Arbeit schneller abgebaut wird.
Nö. Siehe oben. Warum glaubst du, liegt die PWM-Frequenz bei 1500 Hz?
Falk B. schrieb:> Also sollte man diesen möglichst genau> vorgeben können.
Naja....
Der Stößel muss zucken, dafür sind Stromwechsel und auch die 1500Hz
nötig.
Denn ein gleich bleibender Strom bringt die Haftreibung, mit ihrem
Losbrechmoment, ins Spiel.
Ein gleich bleibender Strom ist also eher kontraproduktiv.
Falk B. schrieb:> Weil man ggf. den STROM genau einstellen will. Die PWM mit ihrem> Tastverhältnis gibt nur die SPANNUNG vor.
Also steuert nicht das Tastverhältnis der PWM das Ventil, sondern der
Ankerstrom?
Max M. schrieb:> Also steuert nicht das Tastverhältnis der PWM das Ventil, sondern der> Ankerstrom?
Natürlich der Ankerstrom, dessen Mittelwert.
Denn er ist es, welche die Kraft, zum Öffnen, letztendlich ausübt
Aber der Strom darf nicht gleich sein, sondern muss mit hoher Frequenz
pulsieren, damit das Ventil summt.
Max M. schrieb:>> Weil man ggf. den STROM genau einstellen will. Die PWM mit ihrem>> Tastverhältnis gibt nur die SPANNUNG vor.>> Also steuert nicht das Tastverhältnis der PWM das Ventil, sondern der> Ankerstrom?
U_Mittel = U-Versorgung * Tastverhältnis
I_Mittel = U_Mittel / R_Spule
Öffnungsgrad = I_Mittel * Proportionalitätsfaktor
Arduino Fanboy D. schrieb:> Natürlich der Ankerstrom, dessen Mittelwert.> Denn er ist es, welche die Kraft, zum Öffnen, letztendlich ausübt> Aber der Strom darf nicht gleich sein, sondern muss mit hoher Frequenz> pulsieren, damit das Ventil summt.
Okay ja klar, durch das schnelle Ein- und Ausschalten des PWM Signal
passiert ja genau das mit dem Strom.
Also war die Frage vorher von mir quasi quatsch, weil das Tastverhältnis
die Spannung und damit das "brummen" des Strom beinflusst. (Spannung ein
--> Strom steigt, Spannung aus --> Strom fällt)
Der Da schrieb:> Was mir fehlt ist die Möglichkeit den Spulenstrom zu messen/regeln.> Ich würde zwischen Transistor und GND noch einen (z.B. 1 Ohm) Shunt> einfügen, und den dann auf einen A/D Eingang führen. Dann kann man> zumindest bei PWM-on den Strom messen. Oder man spendiert noch ein> RC-Glied und verrechnet den A/D-Wert mit dem Duty-Cycle. Damit kann man> z.B. den Temperaturabhänigen Spulenwiderstand "austrixen".
Ja das stimmt, mein Ziel ist es das Ventil später als Stellglied in
einem Regelkreis mit Drucksensor zu nutzen. Dazu muss ich dann also den
Ankerstrom genau bestimmen können und diesen abhängig von den
Sensordaten anpassen. (Regelkreis)
Wie genau würde ich den Ankerstrom denn messen bzw beeinflussen können?
Max M. schrieb:> habe ich mich zu diesem Schaltplan> durchgerungen
Unsinn.
Dein Optokoppler trennt nichts, deine Anschsltung arbeitet
unsymmetrisch.
Wenn wir mal davon aus gehen, dass du nicht deren hübsch einfach zu
verwendende Ansteuerelektroniken mit PWM verwenden möchtest, sondern du
deine Schwierigkeiten daher hast, weil du aus Sprsamkeit eigene
Elektronik konstruieren willst, nimm einen L293D, der kann gleich 2
Ventile steuern.
Max M. schrieb:> (Spannung ein> --> Strom steigt, Spannung aus --> Strom fällt)
Richtig!
Die Anstiegsgeschwndigkeit wird maßgeblich von der Induktivität der
Spule bestimmt.
Die abfallende Flanke vom Ohmschen Widerstand und von der Induktivität.
Das einzige Rädchen welches man da drehen kann ist der evtl. vorhandene
Widerstand im Freilaufkreis
Max M. schrieb:> Ja das stimmt, mein Ziel ist es das Ventil später als Stellglied in> einem Regelkreis mit Drucksensor zu nutzen. Dazu muss ich dann also den> Ankerstrom genau bestimmen können und diesen abhängig von den> Sensordaten anpassen. (Regelkreis)>> Wie genau würde ich den Ankerstrom denn messen bzw beeinflussen können?
Das sehe ich nicht so.
Das ist meistens unnötig...
Denn der mittlere Spulenstrom ergibt sich zwangsläufig aus der Pulsweite
und den Schaltungseigenschaften.
Es kommen ja auch noch ein paar Störgrößen ins Spiel.
Der Spulenwiderstand und auch die Viskosität des Mediums ändern sich mit
der Temperatur.
Willst du die auch alle mit in die Regelung übernehmen?
Ich hatte mir das eigentlich so vorgestellt, dass ich meine Regelung
habe (Stellglied und Sensor) und nur abhängig vom Sensorwert das PWM
Signal anpasse und sich der gewünschte Durchfluss im Ventil einstellt
(PID Regler evtl an dieser Stelle).
Das PWM Signal steuert also einen Transistor oder ähnliches, welcher die
24V Betriebsspannung vom Ventil schaltet.
Aber die Regelung möchte ich erstmal aussen vor lassen und erstmal "nur"
das Ventil über PWM des Arduino ansteuern.
>Willst du die auch alle mit in die Regelung übernehmen?
Die Temperatur und die Viskosität (Druckluft) können auf jeden Fall
vernachlässigt werden.
Max M. schrieb:> Ich hatte mir das eigentlich so vorgestellt, dass ich meine Regelung> habe (Stellglied und Sensor) und nur abhängig vom Sensorwert das PWM> Signal anpasse und sich der gewünschte Durchfluss im Ventil einstellt> (PID Regler evtl an dieser Stelle).
Richtig!
Vollkommen ausreichend.
MaWin schrieb:> Max M. schrieb:>> habe ich mich zu diesem Schaltplan>> durchgerungen>> Unsinn.> Dein Optokoppler trennt nichts, deine Anschsltung arbeitet> unsymmetrisch.>
Ja der war unnötig
> Wenn wir mal davon aus gehen, dass du nicht deren hübsch einfach zu> verwendende Ansteuerelektroniken mit PWM verwenden möchtest, sondern du> deine Schwierigkeiten daher hast, weil du aus Sprsamkeit eigene> Elektronik konstruieren willst, nimm einen L293D, der kann gleich 2> Ventile steuern.
Die Ansteuerelektronik vom Hersteller kostet schon einiges, daher würde
ich diese gerne selbst übernehmen
Der L293D hört sich gut an. Das heißt einfach einen über den PWM Ausgang
vom Arduino ansteuern und ich habe eigentlich alles was ich erreichen
will?
Max M. schrieb:> Das heißt einfach einen über den PWM Ausgang vom Arduino ansteuern und> ich habe eigentlich alles was ich erreichen will?
Ja.
Der Strom kann nicht über 220mA steigen, die Spannung am Ventil pendelt
sich auf 24V*PWM ein weil symmetrisch angesteuert und der Strom auf
Spannung/109.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Max M. schrieb:>> Ich hatte mir das eigentlich so vorgestellt, dass ich meine Regelung>> habe (Stellglied und Sensor) und nur abhängig vom Sensorwert das PWM>> Signal anpasse und sich der gewünschte Durchfluss im Ventil einstellt>> (PID Regler evtl an dieser Stelle).>> Richtig!> Vollkommen ausreichend.
Das heißt meine ursprüngliche Schaltung mit einem geeigneten Transistor
anstatt dem Opto-Koppler und ohne R2 sollte für mein vorhaben
ausreichen?
MaWin schrieb:> Max M. schrieb:>> Das heißt einfach einen über den PWM Ausgang vom Arduino ansteuern und>> ich habe eigentlich alles was ich erreichen will?>> Ja.> Der Strom kann nicht über 220mA steigen, die Spannung am Ventil pendelt> sich auf 24V*PWM ein weil symmetrisch angesteuert und der Strom auf> Spannung/109.
Ok vielen Dank, ich versuche das dann mal. Alternativ würde ich trotzdem
gerne eine "eigene" Schaltung zu Lernzwecken entwerfen.
MaWin schrieb:> die Spannung am Ventil pendelt
Da pendelt sich keine Spannung ein.
und ein L293D ist an der Stelle 4 fach übertrieben, und hat keine
Freilaufdioden im Körper.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Ja.
War also falsch, es fehlt der Freilauf.
Arduino Fanboy D. schrieb:> MaWin schrieb:>> die Spannung am Ventil pendelt>> Da pendelt sich keine Spannung ein.> und ein L293D ist an der Stelle 4 fach übertrieben, und hat keine> Freilaufdioden im Körper.>> Arduino Fanboy D. schrieb:>> Ja.> War also falsch, es fehlt der Freilauf.
Ja der Freilauf fehlt, das stimmt. Den kann ich ja aber ganz einfach
selbst hinzufügen mittels einer Diode, wie in dem ursprünglichen
Schaltplan. Oder soll ich lieber ganz die Finger von dem L293 lassen und
es so versuchen?
>Das heißt meine ursprüngliche Schaltung mit einem geeigneten Transistor>anstatt dem Opto-Koppler und ohne R2 sollte für mein vorhaben>ausreichen?
Max M. schrieb:> Oder soll ich lieber ganz die Finger von dem L293 lassen und> es so versuchen?
Es spielt keine Rolle, ob du einen Transistor oder den L293 verwendest.
Nimm was du hast.
Leitsatz:
Die einfachere Lösung, von zwei funktional gleichwertigen, ist die
Bessere.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Max M. schrieb:>> Ich hatte mir das eigentlich so vorgestellt, dass ich meine Regelung>> habe (Stellglied und Sensor) und nur abhängig vom Sensorwert das PWM>> Signal anpasse und sich der gewünschte Durchfluss im Ventil einstellt>> (PID Regler evtl an dieser Stelle).>> Richtig!> Vollkommen ausreichend.
Hier stimmt das, aber das war bisher nicht bekannt.
Arduino Fanboy D. schrieb:> und ein L293D ist an der Stelle 4 fach übertrieben, und hat keine> Freilaufdioden im Körper.
Doch, die D-Version hat interne Freilaufdioden. Aber ein uralter L293
hat ~2V Spannungsabfall über jeder Schaltstufe, d.h. in Brückenschaltung
würden ~4V weniger am Ventil ankommen.
Ein einfacher Transistor + Freilaufdiode reicht und hat <0,5V
SPannungsabfall.
Max M. schrieb:> Oder soll ich lieber ganz die Finger von dem L293 lassen und> es so versuchen?
JA! Es ist ja wohl kein Hexenwerk, einen einfachen Transistor digital
anzusteuern.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Da pendelt sich keine Spannung ein.
Selbstverständlich. Simuliere doch einfach mal 50% PWM an einer
Induktivität
> und ein L293D ist an der Stelle 4 fach übertrieben, und hat keine> Freilaufdioden im Körper
Natürlich doch, schau doch einfach mal in ein Datenblatt und wundere
dich, warum ich D hintendran hing.
Das 4-fach-übertrieben passt nicht ganz zu deinem Gemeckere über den
Spannungsaufall, der ist nämlich auch geringer bei weniger als
Maximalstrom. Das ist alles schon durchüberlegt.
Immer so ein hanebüchener Stuss, den du in deiner Ahnungslosigkeit hier
postest.
MaWin schrieb:> Das 4-fach-übertrieben passt nicht ganz zu deinem Gemeckere über den> Spannungsaufall, der ist nämlich auch geringer bei weniger als> Maximalstrom. Das ist alles schon durchüberlegt.>> Immer so ein hanebüchener Stuss, den du in deiner Ahnungslosigkeit hier> postest.
Ok, das D welche allerdings hier nicht auftaucht:
Max M. schrieb:> Oder soll ich lieber ganz die Finger von dem L293 lassen und> es so versuchen?
Dann habe ich keinerlei Worte über irgendeinen Spannungsabfall
verlautbaren lassen.
Du siehst Geister
Tipp:
Zuviel Schaum vorm Mund behindert die Sicht.
MaWin schrieb:> Arduino Fanboy D. schrieb:>> Da pendelt sich keine Spannung ein.>> Selbstverständlich. Simuliere doch einfach mal 50% PWM an einer> Induktivität
Bla bla bla...
Es ist nicht sinnvoll, dass sich an einem Proportionalventil eine
Spannung einpendelt.
Darum muss das vermieden werden.
Begründung gabs schon vorher.
Also: Du doof, ich schlau!
Oder?
MaWin schrieb:> Arduino Fanboy D. schrieb:>> Da pendelt sich keine Spannung ein.>> Selbstverständlich. Simuliere doch einfach mal 50% PWM an einer> Induktivität
Hör Du mal bitte lieber auf zu simulieren und schau dir die Resultate
eines realen Aufbaus an. Ähnliches hatten wir hier schon mal...
Permanent erregter Gleichstrommotor (Scheibenwischermotor) sollte
angeblich bei PWM-Ansteuerung die gleiche Kraft bei niedriger Drehzahl
entwickeln können, wie beim betrieb an gesteuerter Gleichspannung. Weil
ja während der PWM Lücken der Strom über die Freilaufdiode weiter
fließt...
Nix da, Pustekuchen! Ich habs seinerzeit mit Kofferwaage am Achsschenkel
nachgemessen. Bei gleicher Leerlaufdrehzahl, deutlich weniger Drehmoment
mit PWM. Egal wie man an deren Frequenz kurbelt...
chefkoch schrieb:> Permanent erregter Gleichstrommotor (Scheibenwischermotor) sollte> angeblich bei PWM-Ansteuerung die gleiche Kraft bei niedriger Drehzahl> entwickeln können, wie beim betrieb an gesteuerter Gleichspannung. Weil> ja während der PWM Lücken der Strom über die Freilaufdiode weiter> fließt...
Das ist auch so, wenn man es richtig macht.
> Nix da, Pustekuchen! Ich habs seinerzeit mit Kofferwaage am Achsschenkel> nachgemessen. Bei gleicher Leerlaufdrehzahl, deutlich weniger Drehmoment> mit PWM. Egal wie man an deren Frequenz kurbelt...
Dann war da was faul, vermutlich war dein PWM-Schalter zu hochohmig.
Oder die PWM-Frequenz falsch. Oder eine RC-Entstörschaltung im Motor,
welche die PWM ausgebremst hat. Auch das hatten wir hier schon.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM#Wahl_der_PWM-Frequenz
Max M. schrieb:> Ja das stimmt, mein Ziel ist es das Ventil später als Stellglied in> einem Regelkreis mit Drucksensor zu nutzen. Dazu muss ich dann also den> Ankerstrom genau bestimmen können und diesen abhängig von den> Sensordaten anpassen. (Regelkreis)
Warum möchtest du den Spulenstrom genau messen, wenn du den Druck regeln
willst?
Du kannst dich doch sicher ziemlich gut drauf verlassen, dass der
Spulenstrom steigt und sich der Druck in eine Richtung ändert, wenn du
das Tastverhältnis vom PWM-Signal vergrößerst.
Arduino Fanboy D. schrieb:> Also: Du doof, ich schlau!
Sicher nicht.
Es ist für eine Regelstrecke immer gut, wenn das Ansprechverhalten
symmetrisch und linear ist.
In Regelungstechnikvorlesung nicht aufgepasst ? Uups, wohl nie dran
teilgenommen.
MaWin schrieb:> Es ist für eine Regelstrecke immer gut, wenn das Ansprechverhalten> symmetrisch und linear ist.
Und genau das wirst du nicht erreichen, wenn sich die Spannung am Ventil
auf einen Wert einpendelt.
Da beißt keine Maus einen Faden von ab.
Egal, wie du versuchst mich zu beleidigen oder abzuwerten.
Dein Versuch fehlende Fachkompetenz mit Beleidigungen auszugleichen,
wird dir nicht gelingen.
Es tut mir auch etwas leid, wenn du in Physik und Regelungstechnik nicht
aufgepasst hast, kann es aber nicht ändern.
Harald A. schrieb:> Max, falls Du noch Hilfe benötigst würde ich Dir per PN helfen. Die> Stimmung ist mir hier zu aufgeheizt.
Vielen Dank für das Angebot, ich baue die schaltung morgen mal zusammen
und melde mich dann gegebenenfalls.
Eine eigene Frage?
Dieser Thread ist über 5 Jahre alt.
Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
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