Hallo,
ich habe hier einen großen BLDC (Hoverboardrad). Dafür habe ich mir
einen kleinen Controller (fast) fertiggestrickt. Dieser besteht aus
3xIR2110 und 6xIRF3205. Da ich seit langem einen starken Antrieb suche
(Vinylrecorder) habe ich mir überlegt einen solchen BLDC Motor zu
verwenden. Er soll später an den Plattenteller (>9kG) montiert werden.
Der motor dreht ersteinmal mit einer Zwangs-block-kommutierung. Ich
beaufschlage diesen erstmal mit nur 5V. Leider ist er mordsmäßig laut,
vor allem ohne Last. Das ganze würde durch die Schwungscheibe natürlich
geglättet werden, doch bevor ich den Stator und Rotor an der Drehbank
anpasse wollte ich hier mal im Forum ein paar Fragen loswerden.
1. Sind diese Motoren (für mich sinds sie ja Synchronomoten) von Haus
aus so ratternd oder liegt das an der Blockkommutierung? Durch die
langsame Frequenz ist es schwer auf dem Analogoszi etwas zu erkennen.
Bzw. Bilder zu machen.
2. Ich verwende noch kein Feedback (Hallsensoren sind aber vorhanden).
Kann es durch den "Zwang" zu dieser Rastung kommen? Ich meine original
verbaut hat so ein Hoverboard doch eher ein leiseren Antrieb.
3. Wenn ich die Spannung PWM-mäßig an einen Sinus (oder Trapeze)
anpassen, so beißt sich das doch schon bei zwei Halbbrücken ?!? oder?
Eine hat meinetwegen den Sinus von 50° mit einem Tastverhältnis von
76,6% und die andere hat ein Verhältnis von 17,3% weil dort der Sinus ja
170° hat. Nun hängt eine Last zwischen diesen Halbbrücken. Ich steh da
irgendwie auf dem Schlauch. Noch habe ich keine Bauteile zerschossen.
Der Motor würde ideal passen. Vielleicht hat ja jemand eine Meinung
dazu. Es ist schon der x-wievielte Versuch den Antrieb zu gestalten.
Problem kommt hinzu, dass ich gerne mit etwas verringerter
geschwindigkeit aufnehme. Also 20rpm.
MfG (zu viel text)
BLDC als Plattenteller Motor ist durchaus normal und wurde schon in den
80er Jahren gemacht. Allerdings wurden sie damals mit analogen
Hallsensoren und Transistorstufen angesteuert und die resultierende
Ansteuerung war sinusförmig.
Ich betreibe so einen Direct Drive Motor (von Pioneer Precision
Mechanics) mit Sinusmodulation und einem MC (siehe z.B. AppNote AVR447)
und erreiche damit absolut lautlosen Betrieb mit sehr gutem Gleichlauf.
Als minimale Drehzahl erreiche ich so etwa 10 U/min. Hier habe ich
allerdings keinen Teller mehr als Schwungmasse, sondern den Motor
alleine.
Harald W. schrieb:> Plattenschredder schrieb:>>> (Vinylrecorder)>> Du willst selbst Schallplatten schneiden?
Und das auch noch in Vinyl statt Lack oder Wachs (kurz gesagt: Lachs
;-)).
Danke Matthias für die Zuversicht. Die ganzen Technics-clones verwenden
ja alle Synchronmotoren oder BLDCs, auch mit 3 Hall Sensoren. Ich hab ja
welche hier, nur sind die nicht antriebsstark genug. Bzw. schwingt sich
der Regelkreis bei bei >10" auf. Abhängig vom Auflagedruck (und auch
Lautstärke).
Bei einem Omnitronic 3220 (kein Rumpeln vom Antrieb) messe ich mit dem
Oszi nur Trapeze (bzw. Rechtecke). Vielleicht sollte ich das aber
nochmal überprüfen. Erinner mich nur daran dass ich damals verblüfft
war, weil ich Sinus erwartete.
Zum Thema Vinylrecorder(Handelsname):
Es geht, aber in der Tat nicht unbedingt mit dem, was man unter Vinyl
versteht. Neben dem Produkt Vinylrecorder gibt es seit fast 100 Jahren
diverse andere Systeme (Presto, Westex, Fairchild, Wildcox, Vinylum) die
auch für den Privatanwender gedacht waren. Interessanterweise auch mit
Synchron- und Riemenantrieb. Bis zu Beginn der Tonbandära wohl auch sehr
gefragt. Neben meinem bestehenden System. Aus SL1210+Vinylrecorder baue
ich seit 4 Jahren ein bunt gemixtes System auf.
Es gibt auch noch verschiedene Arten die Rille ins Plastik zu bekommen.
Bei einem speziellen gehen mal >50W bis 100W Leistung in den
Schneidkopf, welcher einen erhöhten Auflagedruck haben muss.
Mangels Literatur und vorkommen auf deutsch, ist dies ein hartnäckig
erkämpftes Wissen+Zubehör. In den USA ist das verbreiteter. (Presto!)
Aufwand und Nutzen stehen absolut in keinem Verhältnis bei dem Hobby.
Mir geht es nun um den Antrieb. Meine Frage ist ob das rattern durch die
Zwangskommutierung kommen kann? Der Motor hängt ohne Last am
Schraubstock. Viellecht "floaten" ja die Halbbrücken nicht richtig. Ich
kanns nicht deuten. Ich werd mich mal ranmachen und ein paar Oszibilder
machen.
MfG
Plattenschredder schrieb:> 1. Sind diese Motoren (für mich sinds sie ja Synchronomoten) von Haus> aus so ratternd oder liegt das an der Blockkommutierung
Beides.
Es gibt PMSM die sinuskommutiert sanfter laufen weil ihre Pole kein
Rastmoment haben.
Direktangetriebene Plattenspieler gibt es durchaus, richtig gebaut geht
das also.
PMSM = Permanent Magnet Synchron Motor ?
Wenn ja sehe ich erstmal kein unterschied zum BLDC (ohne Controller).
Vielleicht ist ja, wegen der Polschuhe, der Sinus nicht das optimale.
Als Generator gibt er ja auch Trapeze aus.
Plattenschredder schrieb:> PMSM = Permanent Magnet Synchron Motor ?> Wenn ja sehe ich erstmal kein unterschied zum BLDC (ohne Controller)
Der Unterschied ist primär, dass der eine für Sinuskommutierung ohne
Rastmoment und der andere für Blockkommutierung mit Rastmoment gebaut
wird durch Schrägung der Magnetpole.
Wenn man den Motor als Generator laufen läßt und die Signalform mißt,
später dann eben diese Signalform im Motorbetrieb anbietet, könnte es
sein das der Motor fein rund und mit gleichmäßigen Drehmoment läuft.
Ich hatte ja oben schon den Hinweis auf Application Note AVR447 (AN_8010
bei Microchip) von Atmel bzw. heute Microchip gegeben. Darin werden auch
die Kurvenformen beschrieben, die ja keine richtigen Sinuskurven sind,
sondern die sogen. 'Popokurven'. Angesteuert wird bei AVR447 über das
MC100 Motorkit, dessen Schaltplan auch abrufbar ist.
Der ATMega88/168/328 steuert mit 3 synchronen Timern 3 Halbbrücken.
Die ganze Software läuft problemlos auf einem Arduino Uno bzw. Arduino
2009 (Due Milanove).
https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en591447
Die Sensorsignale meines Pioneer Motors sind symmetrische Ausgänge von
drei Hallsensoren (4-polige Sensoren), die ich mit 3 Komparatoren (in
einem LM339) 'digitalisiere'.
Falls du den Schaltplan des MC100 nicht auftreiben kannst, melde dich
nochmal, ich lade die Beschreibung dann hoch.
@MaWin: Ok. Die Magnete, sowie die Polschuhe sind gerade.
@NichtWichtig: Das wäre eine sache die ich probieren werde. Allein schon
deswegen, weil ich nichts bedorgen muss. Mann könnte ja den
Kurvenverlauf mit der Soundkarte samplen. Bloß der C am eingang nervt.
@Matthias: Das scheint das zu sein was ich suche. Danke. Ein MC100
Motorkit habe ich erstmal nicht gefunden. Das sollte doch mit meinen
IR2110+IRF3205 auch funktionieren.
MfG
Plattenschredder schrieb:> Ein MC100> Motorkit habe ich erstmal nicht gefunden.
Ja, das ist auch schon etwas älter. Du liegst mit IR2110 usw. aber genau
richtig. Siehe die angehängte MC100 Beschreibung.
Dazu sollte man wissen, das das MC100 sowohl als Einführung für den
AT90PWM Controller diente, als auch als vom MC trennbare Motorendstufe.
Letzterer Teil ist für dich der interessante.
Damit der Motor nicht zu viele Störungen produziert nimmt man einen BLDC
mit Schrägung und Sinus-Umrichter. Wenn das noch nicht reicht, oder
nicht geht, treibt man mit dem BLDC eine Schwungscheibe an. Über einen
zweiten Riemen wird die durch die Schwungmasse gedämpfte Drehung
abgegriffen und darüber der Teller angetrieben.
@Matthias
Danke für den Link, das schaut ja fast schon fertig aus.
Hab neulich 2 Ansteuerplatinen aus der Bucht (~10€/Stk) bekommen die
dafür mal herhalten sollen.
Die tabelle im code würde sich ja anbieten das man sie an den Motorlauf
anpaßt/optimiert.
@Plattenschredder
Jupp, das mit dem C ist schon ein wenig lästig.
Bei der geringen Drehzahl wird das je nach Polzahl einstellig.
Meine Soundkarte behauptet:
Frequenzgang @ 384 kHz, -1 dB: < 1 Hz – 124 kHz
Stellt man den "Motor" nebe einen funktionierenden Plattenspieler und
verbindet sie per Riemen mit gleichen Scheiben dann hätte man - sofern
der angetriebenen Dreher dem "Motor" schafft - die Solldrehzahl zum
messen.
Hallo nochmal...hat sich hingezogen. MOSFET kaputt -> Treiber kaputt ->
µC Kaputt -> und zu guter letzt der USBasp Programmieradapter. Wie die
12V schiene so um sich schlagen kann (:
Jetzt läufts erstmal mit nem ATX PC-Netzteil und Sinuskommutierung bei
20MHz(!) und Prescaler=1. Eine Periode habe ich, der einfachheit halber,
auf 256 "schritte" begrenzt. Kaum geräusche wahrzunehmen bei 1,2 u/min .
Erstmal voller Erfolg. Danke! Jetzt werde ich die Sinustabelle
modifizieren. Und den Motor bei der nächsten gelegenheit an den
(ultraschweren)Plattenteller montieren.
Wie auf dem Foto zu sehen wurde der Aufbau mehrfach grundlegend
modifiziert. Deswegen gibts da jetzt erstmal wilde Leitungen.
Gateversorgung ist 12V und Motorspannung erstmal 5V. Er hat aber
ordentlich Kraft. Jetzt dreht er hier schon langsam (1,2 u/min) so um
die 30min und wird ein wenig warm. Die Mosfets ohne Kühlkörper ebenso.
Jedoch ist beides absolut ok. Wie der Sachverhalt für 12V Motorspannung
aussieht, bleibt wegen des schwächelnden Netzteils erstmal ein
Geheimnis.
Ich hab ne Testplatte mit Sinustönen. Wenn ich die schwere
Schwungscheibe erstmal weglasse, kann ich die "Sinus"tabelle ja anhand
des Wow&Flutters anpassen.
MfG
Plattenschredder schrieb:> Vinylrecorder gibt es seit fast 100 Jahren
Die Schellackplatten wurden erst in den späten 50-iger Jahren des 20.
Jahrhunderts von den Mikrorillen - Vinylplatte abgelöst.
hast vollkommen recht. Die Maschinen (von damals) wurden für
irgendwelche Acetat/Lack oder Wachs(?)platten benutzt. Die Rohlinge des
Vinylrecorders sind ja auch nicht 100% aus PVC. So wie ich das sehe sind
die sogar laminiert. Wer im Netz sucht, findet Vertreiber für Rohlinge
und seltens steht was von Vinyl.
Es gibt interessante Patente und Ideen die Information in die Rille zu
bringen.
Plattenschredder schrieb:> Kaum geräusche wahrzunehmen bei 1,2 u/min .> Erstmal voller Erfolg. Danke!
Die Software von AVR447 liefert auch die Motorgeschwindigkeit und als
ich damals das Projekt für E-Antrieb eines Autos modifiziert habe, habe
ich auch einen Geschwindigkeitsregler integriert, nämlich den aus AVR221
(aka AN_2558 von Microchip)
https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en591227
Addiert man einen Konsolenzugriff auf den ATMega, kann man dann schön
mit den PID Werten experimentieren, um den Motor auf konstanter
Geschwindigkeit zu halten.
Das hat sowohl mit den grossen 4kW Motoren beim Auto (als Tempomat) als
auch mit meinem Pioneer Direktantriebsmotor für Plattenspieler schön
gearbeitet.
Sooo....,
Ich hab den Motor bearbeitet und montiert. Mir ist aufgefallen, dass es
wohl keinen magnetischen Rückschluss hinter den Magneten gibt. Ich habe
aber keinen Magneten entfernen wollen. Somit bleibt die
Wahrscheinlichkeit, dass sich dort noch eine Nut befindet, worin ein
Stahlband oder Elemente eingelassen sind, die als Rückschluss dienen.
Sehr seltsam. Da der Motor mit einem reinen Sinus gut lief, habe ich es
so belassen. Des Nächtens sogar noch eine Platte damit gehört (: Mir
schien in der Anfangs und Auslaufrille kein Nebengeräusch vom Antrieb zu
sein. Ich war aber auch schon berauscht.
Am nächsten Tag das ganze Stromversorgungsgeraffel auf der Platine
untergebracht. Dabei fing der Atmega8 an wie wild zu resetten. Nagut ist
ja auch ne lange Leitung dran. Im Endeffekt habe ich ihn mit einem
EIN/AUS Schalter nach +5V versehen.
Die Spannungsversorgung der Halbbrückentreiber habe ich auch über eine
Drossel vom Netzteil entkoppelt. Da ist ein ganz schönes gekrächze an
den Versorgungspins. Nun lief es dann wieder, doch bei so langsamen
Drehzahlen hört man, wenn man aufmerksam daneben sitzt die Rastung des
Sinus (nicht der PWM)-> also die Auflösung der look-up-table. Die
popo-Kurve aus dem AVR477 Dokument ist leider noch schlechter aufgelöst.
Hinzu kommt, dass man schon etwas die Kommutierung an sich hört. Dann
habe ich mich entschlossen eine eigene Signalkurve aufzunehmen und mal
die Generatorspannung mit dem Oszi und mit der Soundkarte angesehen. Sie
sieht alles andere aus, wie die aus der application note von atmel. Vor
allem unsymmetrisch. Ich habe zwischen zwei Phasen im Leerlauf gemessen
(30Hz). Da sieht sie doch dem Sinus sehr ähnlich ): ???
Soll ich daraus die Werte generieren?
EDIT: So wo ich es sehe. Die AVR-Halbbrückengeschichte erzeugt ja eine
Spannung zwischen GND (Sternpunkt) und einer Phase. Am Motor Messen kann
ich aber nur zwischen zwei Phasen. ?!?
edit2: letzte Bild ist zuviel
Eine Option wäre z.B., auf einen STM32 mit 16-Bit Timer auszuweichen und
so die Auflösung der PWM zu steigern. Sowas sollte selbst der kleine
VL-Discovery mit STM32F100 ganz locker schaffen mit seinem Advanced
Timer.
Ob es was bringt, AVR447 mit einer z.B. doppelt so langen Tabelle
auszurüsten, wage ich hingegen zu bezweifeln, weil die 8-Bit Auflösung
der PWM sich nicht ändert.
Die Masse des Plattentellers kann man natürlich auch erhöhen.
B-Seite A. schrieb:> Am Motor Messen kann> ich aber nur zwischen zwei Phasen. ?!?
Du kannst auch eine Phase gegen GND messen. Aber bei der ganzen Sache
spielt die Induktivtät des Motors eine Rolle, die die Kurve glättet und
auch die Gegen-EMK des Rotors zurück auf die Spulen.
Danke,
Die generatorische Spannung wollte ich für die "angepasste" look-up
tabelle nehmen. Dabei hatte ich den Motor abgeklemmt. Somit besteht kein
Massebezug. Ich habs mir auch nicht gemerkt wie die anderen Spulenenden
intern verschaltet waren. Ich werde lieber erstmal ein Problem nach dem
anderen Beheben.
Zur Rastung der PWM. Ich hatte was mit 2KHz im Hinterkopf und beim
Überschlagen bin ich auch auf diesen Wert gekommen. Bei 33 1/3 u/min hat
er ca 1,8s Umlaufzeit. 15(Polpaaranzahl)*256(Schritte pro Polwechsel)
macht ganz grob 2KHz. Wenn ich nun 2000 Schritte für einen Polwechsel
nehme geht dieses Problem immerhin auf knapp 8kHz hoch. Die 8 Bit
Auflösung bleiben ein Engpass (will ungern einen anderen µC einsetzen).
Jedoch sieht man bei der jetzigen Tabelle Wertesprünge von 2 bis 3. Also
da wo der Sinus steil ist 45° bis +45°.
Was mich ich mich immernoch frage ist, ob die aufgenommene
Spannungskurve wirklich dem Ideal entspricht was der Motor dann auch
sehen will?
Der Motor zieht ungefähr 2,5A bei 5V und 33 1/3 min^-1. Bei steigender
Drehzahl logisch weniger.
MfG
Plattenschredder schrieb:> Was mich ich mich immernoch frage ist, ob die aufgenommene> Spannungskurve wirklich dem Ideal entspricht was der Motor dann auch> sehen will?
Ds ist für dich lange nicht so wichtig wie ein perfekter Gleichlauf. Den
würde ich mal messen und danach bestimmen, wie der Motor besser läuft -
Popokurven oder Pure Sine.
Aus meinem FU Projekt kannst du dir mal 'Pure Sine' Kurven rauskopieren,
das basiert in seinen Grundzügen auch auf AVR447 und die Tabellenlänge
passt:
https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR
Wer misst, misst Mist. Ich hab den Motor wieder an das Board
angeschlossen und mal zwischen Schaltungsground und einer Phase
gemessen. Das Foto ist eine Momentaufnahme vom Analogoszi. Siehe da:
Popokurve.
Die ganze Schaltung verhält sich heute(!) etwas anders und der Motor ist
wieder deutlich ruhiger. Ich versteh es nicht. Vielleicht hat das
Netzteil in all den Jahren einen Weg.
Mit der Popokurve (192 Werte) aus dem AVR447 läuft jetzt auch alles
erstmal so weit (ohne Messung und abgespielter Platte) ganz ruhig.
Ich werd mal ne Testplatte fertigen mit 1kHz. 7" geht ja.
B-Seite A. schrieb:> Ich werd mal ne Testplatte fertigen mit 1kHz. 7" geht ja.
Wenn das geht, kannst du ja auch mal eine Platte abspielen. Klavier ist
da besonders anspruchsvoll, wie du ja vermutlich weisst.
B-Seite A. schrieb:> Ich versteh es nicht. Vielleicht hat das> Netzteil in all den Jahren einen Weg.
Oder einen schlichten Wackelkontakt im Versuchsaufbau.
Wackelkontakt ist eigendlich mein erster Verdächtiger. Hab aber überall
rumgewackelt. Wenns wieder auftaucht geh ich der Sache nochmal nach.
Sooo.... hab das schon fast ein 3/4 Jahr nicht mehr gemacht.
Staubschutztuch entfernt und festgestellt, dass alles verstaubt war.
Grob gereinigt und einen halbangefangenen Rohling mit 1KHz und einem
Klavierstück (hab nach GEMA freier Musik gesucht). Hab während dessen
nicht abgehört, da mein einziger "mobiler" Phone RIAA Entzerrer Preamp
an dem Anderen Gerät(BLDC-Versuch) angeschlossen war.
Nach 1min abgebrochen und versucht anzuhören. Nadel springt -> Mikroskop
-> Stichel stumpf ):... Ich errinnerte mich dann erst, dass ich zu Letzt
mit dem Schneidkopf auf dem Glasteller aufgesetzt war. ): ): ): Neuer
(anderer) Stichel montiert und etwas Dämpfungsmasse angerührt und in den
Luftspalt gekleckst (Dummheit #1).
Neue Aufnahme diesmal ein Test-Wave den ich immer benutze mit Sweep,
verschiedenen Tönen und weißem Rauschen -> Pegel sehr niedrig ):
Strombegrenzung ist schon im Gange. Why? Diese kurz überbrückt und
siehe da ...etwas Lautstärke.....und gleich darauf die Spule durch ): ):
): (Dummheit #2)
Ich werd nicht mehr... kotz.
Ich muss dazu sagen, dass die Strombegrenzung (quasi ein Kompressor)
auch einen 1µF Kondensator enthält und mit dem Spulenwiderstand ein
Hochpass bildet, der DC fernhalten soll.
Bis dahin habe ich heute wieder über 5 Stunden daran gesessen. Ich muss
erstmal die Wohnung verlassen. Vielleicht kann ich mich des Nächtens
nochmal daran vergehen.
Hab leider nur ein verrauschtes unaussagekräftiges Video vom Playback.
Man merkt, dass nach dem Sweep nix mehr kommt. Blöd:
https://videobin.org/+11n8/17d2.html
MfG
Edit: Ich kann in dem hochgeladenen Video gar kein Ton vernehmen ):
Auf die Idee muß man erstmal kommen die Drehzahlkonstanz mit einer
selbst geritzten Aufnahme zu messen :O
Hab mir vor einem Jahr oder so eine Clearaudio-TestLP besorgt
Seite A etliche Testtöne zur Antiskatingeinstellung
Seite B 3150 Hz über die gesammte Spielzeit.
Das erscheint mir einfacher mit einer solchen LP die Drehzahl zu
erfassen.
Aber gut, wenn Du die Gerätschaften hast/kennst - why not
NichtWichtig schrieb:> Das erscheint mir einfacher mit einer solchen LP die Drehzahl zu> erfassen.
Gut, aber der Antrieb ist ja in einem Vinylrekorder, und das ist nicht
unbedingt auch ein Wiedergabegerät. Also kann man auch einen Rohling
bespielen und dann auf dem (sicher vorhandenen) Referenzplattenspieler
prüfen.
Matthias S. schrieb:> NichtWichtig schrieb:>> Das erscheint mir einfacher mit einer solchen LP die Drehzahl zu>> erfassen.>> Gut, aber der Antrieb ist ja in einem Vinylrekorder, und das ist nicht> unbedingt auch ein Wiedergabegerät. Also kann man auch einen Rohling> bespielen und dann auf dem (sicher vorhandenen) Referenzplattenspieler> prüfen.
Ich schätze das die Rohlinge nicht gerade billig und weiderverwertbar
sind.
Bei den Entwicklungsversuchen wäre ein simpel montierter Tonarm plus
Test-LP auf Dauer vermutlich preiswerter.
NichtWichtig schrieb:> Ich schätze das die Rohlinge nicht gerade billig und weiderverwertbar> sind.
Ich habe da keine Ahnung - scheint aber ein interessantes Hobby zu sein.
Vllt. erzählt der TE darüber mal was, wenn er wieder auftaucht.
NichtWichtig schrieb:> Auf die Idee muß man erstmal kommen die Drehzahlkonstanz mit einer> selbst geritzten Aufnahme zu messen :O
Bin jetzt auch etwas hin und hergerissen. Eine Maschine, zum Schneiden
von Schallplatten hat ja nun kaum jemand zu Hause! Um so mehr befremdet
mich die Fragestellung des TO. Will er nur spielen oder beißt der auch
:-)
Gruß Rainer
