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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Wohin mit den Hallsensoren?


Autor: Klaus W. (overheater)
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Hallo zusammen,

ich habe hier einen Motor mit Permanentmagneten und Luftspulen 
konstruiert, der als Synchronmaschine mit 3 Phasen Drehstrom tiptop 
läuft.
Um den Motor zu starten oder ihn nach Feldverlust wieder zu 
synchronisieren möchte ich ihn mit Hallsensoren ausstatten, um ihn als 
BLDC - Motor mit einem "handelsüblichen" Controller ansteuern zu können.

Interessant wär vermutlich auch die Atmel AVR Application Note AVR 447.

Wohin also mit den Hallsensoren?
Mit "wohin" meine ich den Drehwinkel im Motor in Bezug auf einen Nordpol 
im Feld.
Und wie ansteuern?
Durch die Feldmagneten direkt, oder zusätzlich einen oder mehrere 
"Sensormagnete" einbauen?

Die Drehzahl der Maschine soll 50 RPM betragen, der Strom pro Phase 
liegt im Moment deutlich unter 1A bei 10V.

Alle Hinweise zu dem Thema - auch generell zur Ansteuerung des Motors 
sind willkommen.
Ich komme eher aus der "Ecke" Analog-Elektronik und Mechanik und habe 
mit Microcontrollern (noch) nichts zu tun. (Abgesehen von einer Led - 
Leuchtstab - Ansteuerung, die allerdings funktioniert....)

Grüße aus dem Ruhrpott
Klaus

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Hallo,

für den Winkel ist die Anzahl der Polpaare relevant.
Du kannst die vorhanden nutzten.

Wirklich 50rpm ?

Gruß

Autor: Klaus W. (overheater)
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Hallo Michael,

> Wirklich 50rpm ?

Wirklich 50rpm! Zumindest in der Größenordnung....

> für den Winkel ist die Anzahl der Polpaare relevant.

da habe ich eine ganze Menge: 60.

Wie geht das nun in den Winkel ein?

In der angesprochenen Applikation AVR447 ist von 60° Winkel bei 
"handelsüblichen" Motoren die Rede. Wenn ich nun einen anderen Winkel 
nehme, werde ich da wohl was umprogrammieren müssen ---> Angst!!!

Ich bin nämlich dabei, das mal versuchsweise aufzubauen.

Oder gibt es andere, womöglich bessere Ansätze, soetwas zum Laufen zu 
bekommen?

Gruß
Klaus

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Aha, ok.
Bei 60 Polpaaren, also 120 Polen, ist 50rpm natürlich ganz gut machbar.

Mit den drei Hallsensoren werden drei Signale mit einer 
Phasenverschiebung von 120° erzeugt. Damit kann Geschwindigkeit und 
Richtung bestimmt werden.

Rein rechnerisch benötigst Du einen Winkel zwischen jedem der drei 
Sensoren von 2° oder ein vielfaches davon.

Die AppNote und das mit den 60° muß ich mir nochmal anschauen.

Gruß

Autor: Klaus W. (overheater)
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Hallo,

erstmal ein riesen Dankeschön, dass Du Dich da reindenkst und mir auf 
die Sprünge hilfst.

> Rein rechnerisch benötigst Du einen Winkel zwischen jedem der drei
> Sensoren von 2° oder ein vielfaches davon.

das leuchtet mir ein - die Strecke zwischen zwei gleichen Polen geteilt 
durch 3 Phasen - sind 2°. So hatte ich das auch vermutet....

Nur, wenn ich den Nordpol einer Spule als Referenz nehme, wo - im 
Verhältnis dazu - baue ich den Hallsensor ein?
Deckungsgleich dazu bzw. ein vielfaches von 2° daneben, oder gibt es da 
ein "Voreilen" oder "Nacheilen" zur Spule?

Leider weiß ich ja nicht, wie so ein Programm das auswertet.

Gruß
Klaus

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Hallo,

wieviel Spulen hast Du ?

Grundsätzlich kommen die Sensoren mittig zwischen die Spulen zweier 
Phasen, unter Einhaltung der Gradzahl. Hatte ich erwähnt, dass die 
Gradzahl natürlich für alle drei Sensoren gleich sein soll ?

Die AN447 hatte ich mir angeschaut. Leider fand ich keinen Hinweis auf 
die Anzahl der Magnete. Die 60° deuten auf zwei Polpaare hin, die 
Oszillogramme zeigen 750rpm mit 750Hz, was wiederum einem Polpaar 
entspricht.
Ich versuch nochmal was.

Gruß

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Michael Leusink schrieb:
> Oszillogramme zeigen 750rpm mit 750Hz,

Das ist natürlich Unsinn. Ich mein natürlich ca 12,5Hz ( 0,0798ms Cycle 
).
Das entspricht bei einem Magneten ca. 750rpm.

Autor: Michael Leusink (hasimaus)
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Michael Leusink schrieb:

> Die AN447 hatte ich mir angeschaut. Leider fand ich keinen Hinweis auf
> die Anzahl der Magnete. Die 60° deuten auf zwei Polpaare hin, die
> Oszillogramme zeigen 750rpm mit 750Hz, was wiederum einem Polpaar
> entspricht.

Nun, die 60° beziehen sich nur darauf wie oft durch die Hallsensoren 
eine Positionsinformation übermittelt wird. Eben alle 60°. Dies ist bei 
einem Magnet genauso wie bei 60 Magneten. Daher bezieht sich der Winkel 
nicht auf die Sensoren zueinander.
Diese AppNote ist insofern für Deine Fragestellung nicht hilfreich.

Gruß

Autor: Patrick Weinberger (seennoob)
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Man braucht nicht unbedingt Hall-Sensoren um einen BLDC regeln zu 
können! Es wird dann aber so werden das du etwas rechnen musst und 
selbst eine Treiberstufe aufbauen + ansteuerung der Treiberstufe.

siehe hier:
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcServic...

Ist hald von Microchip aber es wird mal erklärt wie man was macht usw.

MFG Patrick

Autor: Hagen (Gast)
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bei 50rpm würde ich aber sehr wohl Hallsensoren vorziehen. Die Back-EMF 
Methode ist in diesem Bereich eine schlechte Wahl.

Autor: Patrick Weinberger (seennoob)
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Kommt auf die Polzahl an Hagen.

Autor: Klaus W. (overheater)
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Hallo,

ich habe mir heute mal eine Moped-Tour gegönnt - 285 KM durchs 
Bergische...... himmlisch. Jetzt aber wieder am Ball.

Danke für die zahlreichen Antworten!

Ich fange mal unten an:
eine Methode mit Back-EMF fand ich von Anfang an gut, habe das 
allerdings auf Grund der Drehzahl sofort verworfen. (siehe Hagen)

Man hört immer, bei kleineren Drehzahlen problematisch. Kleine Drehzahl 
meint bei einem Motor aber um die 1 - 2k. Da wollte ich das mit 0,05k 
garnicht erst ausprobieren.

Jedoch lassen Patricks Worte Hoffnung aufkeimen:

> Kommt auf die Polzahl an Hagen.

Sag mal was dazu Patrick, die Polzahl ist 120.

@ Michael,

AVR447: many permanent magnet motors are equipped with three hall
sensors mounted providing information  about the rotor positions in 60 
degree increments.

das habe ich so verstanden, dass die Hall Sensoren in 60° Schritten 
angebracht sind und dass (weiterer Text:

In the time between hall sensor changes,  no information about the 
position of the rotor is available. However, we do know the position of 
the rotor at the last hall sensor change, and we can measure the time 
period between the last two hall sensor changes. This allows us to 
calculate the speed of the rotor and, assuming constant
speed, the position can be calculated from Equation 3-4.

die Zwischenwerte zwischen den 60° berechnet werden.

Meinst Du außerdem nicht, dass wir auf dem falschen Dampfer sind, wenn 
wir alle vorhandenen Magnete nutzen?

Wenn man jeden Magneten nutzt, weiß der zweite Sensor doch gar nicht, ob 
er den gleichen Magnet misst, mit dem der erste Sensor auch schon 
gemessen hat. gerade beim Beschleunigen o.ä. Oder werden die Meßimpulse 
mitgezählt?

Um das zu testen, müsste man an einem vorhandenen Motor messen, wieviele 
Impulse bei einer Umdrehung auf einer Phase ankommen....

Ein Holländer wurde sagen: Ohhhh, wat inchewickelt

Grüße aus dem Ruhrpott
Klaus

Autor: Klaus W. (overheater)
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Hallo,


> Wenn man jeden Magneten nutzt, weiß der zweite Sensor doch gar nicht, ob
> er den gleichen Magnet misst, mit dem der erste Sensor auch schon
> gemessen hat.

Irgendwie geht das aber tatsächlich mit allen Magneten. Ich habe gerade 
ein CD Laufwerksmotor zerlegt:

Das Ding hat 9 Spulen und 3 Sensoren jeweils auf 40°. Dabei sind die 
Sensoren, wie Michael schon gesagt hat, mittig zwischen den Spulen.

gegenüber liegen 6 Polpaare, wobei alle Magnete an den Sensoren 
vorbeilaufen.

Grüße aus dem Ruhrpott
Klaus

Autor: Michael Leusink (Gast)
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Hallo Klaus W.

kommst Du mit den Antworten erstmal klar ?

Hast mich mit Deiner Frage bzgl. der Magnete für ein bis zwei 
Millisekunden verwirrt, bist aber dann doch noch selbst auf die Antwort 
gekommen. Wichtig ist eben "ein vielfaches" und das die Abstände aller 
drei Sensoren gleich ist, dann klappt's auch mit den Hallsignalen.

Gruß

Autor: Klaus W. (overheater)
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Michael Leusink schrieb:
> kommst Du mit den Antworten erstmal klar ?

Hallo,

ja, mit den Hallsensoren erstmal schon. Danke an alle Helfer. Wird halt 
eine ziemliche Bastelei werden.....

Ich hoffe, ich darf euch nochmals ansprechen, denn bei dem Aufbau der 
besagten Applikation 447 habe ich im Moment auch nicht so die glückliche 
Hand....

Aber da wird es das beste sein, ich mache ein neues Thema auf, sonst 
findet hinter keiner mehr was.

Grüße aus dem Ruhrpott
Klaus

Autor: Kuckuck (Gast)
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Mal eine dumme Frage:
Was soll denn diese Syncronisation mit den Hallsensoren genau bewirken? 
Wird damit die Spannung-/Strom-Höhe der Phasen geregelt?

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