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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik NOTFALL - Motorsteuerung


Autor: Robert L. (Gast)
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Guten Abend,

entschuldigt bitte den pathetischen Titel, aber ich stecke ernsthaft in 
der Klemme.

Wir arbeiten gerade daran, Puppen(Plüschtier-ähnlich) für ein 
Schaufenster eines großen Kauhofes zu mechanisieren, sprich, wie haben 
Mechaniken und Skelette geschweißt und Motoren eingebaut und mit 
Steuerelektronik versehen. Der Eröffnungstermin ist sehr, sehr nah.

Für einige Anwendungen ist es nötig, Scheibenwischermotoren umzupolen, 
und unter anderem mit PWM zu regeln.

Ich hatte das relativ einfach mit jeweils zwei Umpol-Relais realisiert, 
die entweder auf Masse oder 12V geschaltet werden konnten. Motorbremse 
also auch möglich.
Die Steuerspulen habe ich über ein ULN2803 vom einem Arduino Board aus 
angesteuert.
Dieser ULN2803 ist nun mehrmahls abgeraucht, evtl. wegen der hohen 
Schaltvorgangsdichte(Jemand eine Idee?).


In einer anderen Anwendung wurde mit einem 2*UM Relais umgepolt und über 
einen FET mit PWM-Signalen ein/aus geschalten.

Beides funktioniert nicht zuverlässig, und Donnerstag muss alles laufen.

Deshalb meine Frage:

Woher bekomme ich >schnell< einen fertigen, leistungsstarken 
Motortreiber?

Gibt es einen Laden der soetwas verkauft? Oder einen ähnlichen Bausatz, 
der sich für meine Zwecke missbrauchen lässt?
Vielleicht sogar mit Laden in Berlin?(Segor hat leider keine 
Motortreiber)

Insgesamt müssen 5 Scheibenwischermotoren geschalten werden, die während 
des Betriebes nur ca. 1A verbrauchen, jedoch enorme Anlaufströme (ca. 
4A) haben.

Falls es jemanden unter euch gibt, der so etwas "auf Lager" hat und es 
mir per Express schicken könnte, wäre ich schrecklich, schrecklich 
dankbar.

Oder andere Ideen?

Ich bin für alles dankbar.

Mit vielem Dank im Vorraus,

Robert L.

Autor: Robert L. (Gast)
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Ich suche in etwa einen Motortreiber wie man sie bei robotikhardware.de 
kaufen kann. Leider ist die Lieferzeit viel zu lang...

Autor: David ... (volatile)
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Robert L. schrieb:
> Insgesamt müssen 5 Scheibenwischermotoren geschalten werden, die während
> des Betriebes nur ca. 1A verbrauchen, jedoch enorme Anlaufströme (ca.
> 4A) haben.

Bei den kleinen Stroemen geht ja fast alles ;) Pollin hat 10 Ampere 
Drehzahlsteller, keine Ahnung ob die Lieferzeit reicht.
Geh einfach in den naechsten Modellbauladen und kauf ein paar 
Motortreiber ein ;)

Autor: Robert L. (Gast)
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Bieten denn Drehzahlsteller die Möglichkeit, die Motoren umzupolen?

Autor: David ... (volatile)
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Robert L. schrieb:
> Bieten denn Drehzahlsteller die Möglichkeit, die Motoren umzupolen?

Weiss ich nicht. Wenn mir so eilig waere, haette ich das ja eben 
nachgeschaut :P
Und wenn nicht haengst du eben Relais davor...

Autor: Robert L. (Gast)
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Noch eine Frage hintendran:

Ist denn theoretisch der Ansatz richtg, die Motorenpins über Umpolrelais 
wahlweise auf Masse oder 12V zu schalten. Beim Abschalten(beide Pole auf 
Masse) werden sie kurzgeschlossen und es fließt ne Menge Strom. Kann das 
Probleme geben? Oder evtl. gar zur Zerstörung des ULN2803 führen, auch 
wenn ich es mir nicht erklären kann?!

Robert

Autor: David ... (volatile)
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Robert L. schrieb:
> Noch eine Frage hintendran:
>
> Ist denn theoretisch der Ansatz richtg, die Motorenpins über Umpolrelais
> wahlweise auf Masse oder 12V zu schalten. Beim Abschalten(beide Pole auf
> Masse) werden sie kurzgeschlossen und es fließt ne Menge Strom. Kann das
> Probleme geben? Oder evtl. gar zur Zerstörung des ULN2803 führen, auch
> wenn ich es mir nicht erklären kann?!
>
> Robert

Puh, bisschen spaet dass ich das raffe. Mach mal einen Schaltplan. 
Kurzschluss ist boese kann ich nur sagen.

Autor: Robert L. (Gast)
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so in etwa.

Autor: Robert L. (Gast)
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Das sind übrigens nur deshalb unterschiedliche Relais-Typen, weil es bei 
Conrad nur noch 3  Stck von den "Umpol-Relais" gab.

Autor: Robert L. (Gast)
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Noch zum Verständnis des Schaltplans: Jeweils 2 Um-Situationen(2Relais) 
steuern einen Motor. Spule1 AN (MotorPin1 auf 12V) Spule2Aus -> Motor 
dreht in die eine Richtung
Spule1 AUS (MotorPin1 auf Masse Spule2AN -> Motor dreht in die andere 
Richtung

Autor: gast (Gast)
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Mal 'nen Paar bloeden Fragen zu bedenken:
- Was fuer einen Strom fliesst durch den ULN? (Wie viel brauchen die 
Relais)?
- Wie fliesst der Freilaufstrom von den Relais? Ueber interne Dioden im 
ULN? Oder eigene Dioden an dem Relais?
- Ist der VCC fuer den ULN richtig angeschlossen? Hast du nur einen 
Netzteil?
- Kann der Netzteil mit zurueckgespeiste Energie von Motoren und Relais 
umgehen?

Autor: F. V. (coors)
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Entweder ich verstehe die Frage total falsch oder du solltest dir 
einfach N- und P-Kanal Fets kaufen und dir ne H-Bruecke bauen. Gibts 
genug Artikel bei google dazu.

Wichtig ist Logik-Level-Fets zu nehmen, ansonsten sollte noch nen 
Fet-Treiber mit auf die Liste...

Viel Erfolg bei der Eroeffnung!

Felix

Autor: Ben (Gast)
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hast du relais mit zwei wechselkontakten? falls ja geht auch eine andere 
motorbeschaltung. ein relais macht mit zwei wechslern die 
drehrichtungswahl, ein zweites schaltet dann den motor ein (oder aus). 
dabei gibts keine probleme mit kurzgeschlossenen motoren im 
abschaltmoment.

was die sterbenden ULNs angeht kann ich keinen fehler im plan finden. 
kann es sein, daß der ULN überhitzt?

ansonsten halt wenn genug platz ist diskrete treiberstufen für die 
relais bauen. ein transistor (BC547 z.b.), basiswiderstand und die 
freilaufdiode an der relaisspule. kann mich nicht dran erinnern, daß mir 
sowas schon mal grundlos gestorben ist.

Autor: Bernd O. (bitshifter)
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Robert L. schrieb:
> Ich hatte das relativ einfach mit jeweils zwei Umpol-Relais realisiert,
> die entweder auf Masse oder 12V geschaltet werden konnten. Motorbremse
> also auch möglich.
> Die Steuerspulen habe ich über ein ULN2803 vom einem Arduino Board aus
> angesteuert.
> Dieser ULN2803 ist nun mehrmahls abgeraucht, evtl. wegen der hohen
> Schaltvorgangsdichte(Jemand eine Idee?).
Hallo Robert,
der ULN2803 kann zwar pro Pin 500 mA treiben, aber in Summe ist es 
erschreckend wenig. Das Datenblatt von SGS wird hier etwas 
detaillierter:
Wenn alle 8 Ausgänge simultan im Dauerstrom belastet werden, dann dürfen 
es bei 50°C Umgebungstemperatur nur noch ca. 150mA pro Port sein.

Was weisst Du über die "Todesumstände" des ULN2083? Wurde er heiß oder 
starb er einfach so?

Heiß => Überlastung
"einfach so" => Problem mit Freilaufdiode

Ein paar Vorschläge um Dein Problem mit den vorhandenen ULN2803 zu 
lösen:
- Mehrere Ausgänge des ULN2803 zusammenschalten - das entlastet ihn und 
erhöht die Zuverlässigkeit der gesamten Schaltung.
- Die Relais mit einer eigenen Freilaufdiode pro Relais versehen. Wenn 
wirklich oft geschaltet wird, könnte die Freilaufdiode im ULN2803 
überlastet sein. Wenn sie strirbt, dann sterben auch schnell die Treiber 
im ULN2803.
- Relais können meist ohne Probleme mit einem Vorwiderstand betrieben 
werden. Da ist meist noch viel "Luft" drin. Einfach mal einen variablen 
Widerstand einbauen und so lange erhöhen bis das Relais nicht mehr 
sicher anzieht. Dann einfach einen deutlich kleineren Widerstand nehmen 
und gut. Wenn das Relais anzieht hast Du gewonnen. Der Haltestrom, den 
das Relais braucht ist viel geringer als der Strom der zum sicheren 
Anziehen gebraucht wird.

Mit allen drei Vorschlägen sollte das mit dem ULN2803 klappen:

Wenn Du beispielsweise zwei Ausgänge parallel verwendest und für das 
Relais ein Vorwiderstand von 50 Ohm noch zum sicheren Anziehen führt, 
dann solltest Du beispielsweise an Pin18 und Pin19 jeweils einen 
Widerstand von 100 Ohm anschließen und die beiden freien Enden der 
Widerstände mit dem Relais verbinden. Dann werden die Endstufen 
symmetrisch belastet. Mit separaten Freilaufdioden dürfte dann wirklich 
nichts mehr kaputt gehen.
Wenn Dir der Vorwiderstand suspekt vorkommt, dann nimm' bei 
Parallelschaltung der Ausgänge wenigstens zwei sehr kleine Widerstände 
für die beiden Ausgänge 1..10 Ohm (damit die Endstufen symmetrisch 
belastet werden).

Viel Erfolg für Dein Projekt und Gruß,

Bernd

Autor: Gast (Gast)
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Mein Tipp für solche Motore ist immer der L6203.
Brauchst Du fünf separate Steuerungen oder können diese alle auf einer 
Platine sein? Ich habe noch eine Europakarte, auf der sich vier L6203 
befinden, um zwei bipolare Schrittmotore anzusteuern. Sofern man die 
Richtung extern umschalten würde, ließen sich damit acht DC-Motore 
ansteuern. Vielleicht kann Dir damit geholfen werden.
In welcher Ecke von Berlin steckst Du?

Autor: Michal (Gast)
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Hallo,

Schau Dir den CIPOS vom Infineon an (2 und 3 Phasig), fettes Teil mit 
allem itegriert und sehr robust.

Grüße

Michal

Autor: Gast (Gast)
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Ergänzendes: für eigene Steuerungen habe ich eine Baugruppe, die u.a. 
einen L6203 bestückt hat und schnell für Deine Anwendung programmierbar 
wäre. Davon habe ich gerade eine Menge aus der Bestückung bekommen und 
könnte Dir die benötigte Stückzahl leihweise, sagen wir bis Jahresende, 
zur Verfügung stellen, bis Du eine passende Schaltung gefunden hast und 
diese dann einbauen kannst.
Relais für die Richtungsumkehr wären nicht erforderlich und es könnte je 
ein Eingang für vorwärts und ein anderer für Rückwärts programmiert 
werden.

Geschenkt wäre es nicht, aber eine faire Kostenerstattung würde Dich 
nicht ruinieren :-)

Autor: Robert L. (Gast)
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Vielen Dank euch für die Antworten!

Ja, wahrscheinlich ist der ULN überhitzt, es stiegen so ein paar kleine 
Rauchschwaden auf. Ich hatte es nur nicht glauben wollen, weil ich nach 
dem ersten toten ULN einen Kühlkörper aufmontiert habe, was die Sache 
nicht besser gemacht hat.
Der Strombedarf der Relaisspulen dürfte sich im Bereich 300-500mA 
bewegen.-Also ebenso möglich wie die Überlastung der Freilaufdiode.

Ich denke, ich werde entweder für jedes Relais einen einzelnen MOSFET 
verwenden, dann bin ich auf der sicheren Seite,

oder aber Modellbau-Fahrtenregler  von Conrad verwenden. Wäre mir fast 
das Liebste.
Weiß jemand über das RC-Empfänger->Fahrtenregler Signal bescheid?

Autor: Ben (Gast)
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> Modellbau-Fahrtenregler
overkill wenn du keine regelbare drehzahl brauchst.

Autor: Robert L. (Gast)
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brauche ich auch in einer anwendung

Autor: Ben (Gast)
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das RC signal ist ein 5V rechteck von 10 Hz glaube ich, könnten aber 
auch mehr sein. das tastverhältnis schwankt nicht ganz von 0-100 
prozent, sondern ich schätze 25-75 prozent. mist, ich wollte mich immer 
damit beschäftigen um servos ansteuern zu können, habs aber noch nie 
ausführlich gemacht. :(

Autor: Robert L. (Gast)
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Juhu! Das ist ne tolle Nachricht! Das bedeutet, ich kann ein 
Stinknormales Servo-Steuer-Signal zum steuern des Fahrtenreglers 
verwenden?

Da gibt's doch schon eine wunderbare AVR-Library.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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An deiner Stelle würde ich bei Zeitnot einfach 1 oder 2 der Treiber 
übereinander löten und Freilaufdioden direkt an den Relais ansetzen.

Autor: Ben (Gast)
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> Das bedeutet, ich kann ein Stinknormales Servo-Steuer-Signal zum
> steuern des Fahrtenreglers verwenden?
von der seite hab ich es noch gar nicht gesehen... :D
aber ja, das bedeutet es. **g**

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Weiß jemand über das RC-Empfänger->Fahrtenregler Signal bescheid?
Such mal nach "Modellbau Servo ansteuern".
Es ist ein Puls mit 1ms(min)-2ms(max) high und einer Wiederholfrequenz 
von ca. 50 Hz.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Modellbaus...

Autor: Gast (Gast)
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für jede Spule einen N-Kanal Mosfet gegen Masse (source an masse, drain 
an die spule) und über jede Relais-Spule eine Freilaufdiode.
Die Gates der Mosfet mit 10k pull-down an Source damit die sicher zu 
machen.

Ich sehe hier keinen Bedarf für Motortreiber.

Autor: Peter (Gast)
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Hallo,
wenn es wirklich so Notfallmäßig ist dann nimm doch einfach ein 3. 
Relais und einen Dicken Widerstand. Fertig ist die 2. 
Geschwindigkeitsstufe. Ist vieleicht nicht die schönste aber dafür die 
einfachste variante.
Gruß
Peter

Autor: Ulli B. (ulli-b)
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Hallo Robert, (und auch manch anderer),

in diesem Fall (Zeitnot, sowie die verwendeten Motoren) ist es das 
Einfachste und Sicherste, wenn sogenannte Fahrtregler/Fahrtsteller aus 
dem RC-Bereich benutzt werden.

Gründe:
- Den Strom der Motoren schaffen solche Fahrtsteller ohne Probleme.
- Die Fahrtsteller schalten bei einem Kurzschluss einfach ab ohne dass 
etwas abraucht.
- Die Ansteuerung ist kinderleicht und vielfach im Internet zu finden.
- Irgendwelche besondere Entstörmassnahmen sind nicht nötig.
- Die Motoren lassen sich stufenlos in der Geschwindigkeit und 
Drehrichtung steuern.
- Bei Einsatz entsprechender Fahrtsteller ergibt sich sogar eine 
galvanische Trennung zwischen Steuerteil und Leistungsteil(en).
- Das Ganze lässt sich sehr leicht um auf mehr Motoren erweitern.
- Selbst auf einer Lochrasterplatine lässt sich das Steuerteil in 
weniger als 2 Stunden aufbauen (eher sogar in weniger als einer Stunde, 
wenn alle benötigten Teile bereit liegen)

Der einzige Nachteil:
Die Fahrtsteller sind etwas teurer als Relais.
Doch wenn die Entwicklungszeit mitgerechnet wird, dann wird es 
wahrscheinlich am Ende sogar wieder günstiger.

MfG
Ulli

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