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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu Turbopumpe/Brushless-Regler


Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo,
leider ist mir die Antriebselektronik von einer kleine Turbopumpe 
(Leybold TMP50) abgeraucht. Nun sind die Teile, auch gebraucht, sehr 
teuer (> 500 €) und da hatte ich die Idee ob man nicht einen billigen 
Regler für Modell-Brushless-Motoren verwenden könnte. Die Pumpe braucht 
3-Phasen Wechselspannung mit 48 V, max. 3A (im Hochlauf) und einer 
Endfrequenz von ca. 1kHz. Hat jemand Erfahrung mit diesen Reglern, wie 
sind sie anzusteuern, b.z.w. könnte das überhaupt funktionieren. Der 
Pumpenmotor hat keine Rückmeldung (Hallelemente oder ähnliches)an die 
Steuerelektronik.

viele Grüße
Thomas

PS. Bin ein Neuling in diesem Forum, wenn der Beitrag in der falschen 
Abteilung geladet ist bitte Rückmeldung

Autor: MaWin (Gast)
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1 kHz wird ein bischen viel sein für die üblichen Modellbauregler.

Braucht die Pumpe Sinus oder reicht Rechteck ?

(ich weiss, du kannst jetzt nicht mehr messen...)

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo Mawin,
messen geht auch nicht weil das Unglück schon länger her  und die 
Elektronik entsorgt ist. Nun brauche ich die Pumpe aber für ein neues 
Projekt. Ich denke Sinus oder Rechteck spielt keine große Rolle, da die 
Induktivität der Wicklungen das glatt bügelt. Wenn man die Pumpe öffnet 
kann man den Motor gut sehen, sieht aus wie ein üblicher 
Kurzschlussläufermotor, kein Magnetanker. Die drei Wicklungen sind im 
Dreieck geschaltet. Ich denke ich werde es erstmal mit einer Phase ( 
Tongenerator + NF-Verstärker) und einem Kondensator für den dritten 
Anschluss (Steinmetzschaltung) versuchen

Gruß
Thomas

Autor: MaWin (Gast)
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> Wenn man die Pumpe öffnet kann man den Motor gut sehen,
> sieht aus wie ein üblicher Kurzschlussläufermotor, kein
> Magnetanker.

Also kein BLDC, wo man peinlichst darauf achten muss dass
der Rotor synchrton mit kommt und nicht den Anschluss
verliert, sondern ein normaler asynchroner Drehstrommotor.

Audioverstärker ist keine schlechte Idee, wenn man Sinus
haben will, aber gleich 3. Oder so was wie L6232 mit
Endtufen.

Wenn ich mir allerdings vorstelle, daß der Strom bei 1kHz
noch schnell genug ansteigt, wie weit steigt er dann bei
50 Hz an ? Die alte Elektronik wird vielleicht eine
Stromregelung besessen haben.

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo Mawin,
ich denke auch bei der alten Elektronik wurde sowohl die Frequenz wie 
auch die Spannung hochgefahren.
Ich wollte nicht drei Verstärker verwenden sondern nur einen und die 
dritte Phase mit einem Kondensator erzeugen. So wie man Drehstrommotore 
am normalen Einphasen-Netz betreiben kann. Natürlich wird da nicht die 
volle mögliche Leistung erreicht. Aber bei meiner Anwendung habe ich 
kaum Gasanfall sodass die Pumpe fast im Leerlauf dreht wenn die Kammer 
mal abgepumpt ist und nur noch das Vakuum gegen die Leckrate erhalten 
werden muß. Da die Kammer sehr klein ist (~ 0,5 Liter, kleines 
Elektronenmikroskop, zu sehen hoffentlich bald auf 
www.rapp-instruments.de) wird der Abpumpprozess wohl auch sehr schnell 
gehen.

Gruß
Thomas

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Eine Turbopumpe ist ein eher delikates Teil. Dafuer wuerd ich die 500 
Euro rauswerfen. Nebenbei sollte man die turbopumpe alle 32k stunden, 
oder alle 4 Jahre einem Service unterziehen. Dabei wird das Lager 
ersetzt. Wenn das Lager anfrisst wird es erheblich teurer.

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo hacky,
wie gesagt eine sehr kleine Pumpe, TMP50 (33 l/s) die ich mit Elektronik 
mal für 250 € gekauft habe. Da werde ich sicher nicht mehr als 500 € für 
einen neuen Wandler ausgeben. Wenn die Pumpe bei meinen Versuchen kaputt 
geht fliegt sie eben in den Schrott.

Gruß
Thomas

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Aber eine vernuenftige Vorpumpe hats du ? Eine Membran Vorpumpe sollte 
um die 10^-2 mBar bringen. Dann entwickelt die Turbo den passenden 
Schub.

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo Hacky,
klar, ich verwende eine 2-stufige Alcatel Drehschieber. Die schaft etwa 
5x10-3 mBar. Zusammen mit der Turbopumpe kam ich gut in den 10-6 
Bereich. Ein Experiment mit einer Röntgenblitzröhre und Marxgenerator 
hat die Elektronik gekillt.
Seitdem verwende ich als Hochvakuumpumpe nach der Drehschieber eine 
größere Öl-Diffusionspumpe. Aber für das Elektronenmikroskop möchte ich 
gerne einen kleineren Aufbau deshalb der Versuch der Wiederbelebung der 
Turbo.

Gruß
Thomas

Autor: Torsten W. (wirehead)
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Eine Membranpumpe mit 10^-2m(!)bar? Hab ich da ne geheime entwicklung 
verpasst??

Sicher das die TMP50 keine magnete hat?
Rotor drehen, messen?
Wenn die wirklich asyncron ist kannst du die mit Sinus betreiben.
Spannung kann linear mit der frequenz hochgefahren werden.

Die mit Syncronmotor (z.B.TW250) laufen mit Rechteck und Hallsensoren.

Ne Wartung ist teuerer als ne gebrauchte Pumpe bei ebay, man sollte wenn 
möglich davon absehen.

Bin grade am experimentieren mit Keramik Kugellagern 
(Siliziumnitridkugeln) um damit 2 Pfeiffer Pumpen wiederzubeleben...

Gruß
Torsten

Autor: Lars (Gast)
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Nur mal so'ne Anmerkung nebenbei:
Benutz doch die Diff für's REM... weil Magnetfelder und Vibrationen 
einer Turbo Dir das Bild versauen können ;-)

Viel Erfolg,
Lars

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo Lars,
da hast Du vollkommen recht. Ich habe selten ein komerzielles REM mit 
einer Turbo gesehen. Aber bei meinem Versuchsmodell mit einer Auflösung 
im groben µm Bereich wird's wohl keinen Unterschied machen.
Und wie gesagt die Diffpumpe ist recht groß und bracht fast 45 Minuten 
zum Aufheizen und noch länger zum Abkühlen. Ich bräuchte dann auf jeden 
Fall eine Plattenventil zwischen Pumpe und Kammer, und zwei Ventile in 
der Vorpumpenleitung um nicht zum Probenwechsel über eine Stunde warten 
zu müssen. Die kleine Trubo hingegen kann ich in wenigen Minuten rauf- 
und runterfahren.

Gruß
Thomas

Autor: Torsten Schwalm (torstensc)
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@Lars

Die REMs haben seit Jahren TMPs. Ohne Bildprobleme. Ich habe hier einige 
davon. Diff-Pumpen höchstens wenn LAB6 Kathoden verwendet werden weil 
das
Vakuum schon bei 10-7 sein sollte.

@Thomas Rapp
Die Ansteuerung hat schon jede Menge KnowHow drin. Einfach nachbauen ist
nicht. Ich weis, dass Zeiss Turbocontroller bei einer externen 1 Mann 
Firma
reparieren lässt, da es schwierig ist überhaupt Ersatz für die alten 
Teile zu bekommen. Probiere irgendwo einen Gebrauchten zu bekommen.

@Ha-jetzt Aber
Das Lager wird in der Regel nicht gewechselt, sondern der 
Betriebsmittelspeicher. Im Dauerbetrieb, wie bei unseren EMs, sogar 
jährlich.


Torsten

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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>Das Lager wird in der Regel nicht gewechselt, sondern der
Betriebsmittelspeicher. Im Dauerbetrieb, wie bei unseren EMs, sogar
jährlich.


Das Serviceintervall von 4 Jahren wurde mir vom lokalen Pfeiffer 
Vertreter genannt. Wir haben einige Pfeiffer Pumpstaende. Was es auch 
immer zu servicen gibt. Teilweise wird mit Magnetlagern geworben, die 
waeren ja beruehrungslos ... Ich hab da mal reingefasst und der Rotor 
war nicht beruehrungslos gelagert. Die Pumpgeschwindigkeit ist auf jeden 
Fall beeinduckend. In 5 minuten auf 10^-5 oder so.
Diffusion oder Quecksilberdampf wuerd ich vergessen. Das ist nur eine 
Schweinerei.

Autor: MaWin (Gast)
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Ich denke, man sollte über die originale Elektronik mehr erfahren, bevor 
man versucht, die Pumpe in Betrieb zu nehmen.

Aber letztlich ist es ein Drehstrommotor und als solcher kein Vodoo.

Aber ein Kondensator für die dritte Phase würde ja bedeuten, daß du ihn 
für 1kHz berechnest, und er dann bei 50Hz zu klein wäre. Du kannst ihn 
(mit vernünftigem Aufwand) nicht an die Drehzahl anpassen.

3 Verstärker mit +45V/-45V bis 3A lassen sich aber mit Audioverstärkern 
problemlos erzeugen, die Verlustleistung dürfte bei der Anwendung egal 
sein. Leider sind die üblichen ICs TDA7294/LM3886 nicht spannungsfest 
genug, Pollin hätte den STK4036X der knapp geht, aber man wird wohl 
zumindest in der Ausprobierphase einfach fertige Versärker nehmen.

Bleibt die Frage der Sinussignalerzeugung. Ein PC mit 5.1 könnte die 3 
Audiosignale erzeugen, aber man müsste wohl die Software selber 
schreiben. Da schreibt man sie lieber für einen uC. Ganz ohne Controller 
und D/A-Wandler fällt mir derzeit keine Lösung ein (XR2206 etc.) denn 
man kann die 3 Phasen nicht durch Phasenschiebernetzwerke aufbauen, dazu 
ist der Frequenzbereich zu gross.

Ich verwende für meine 3-Phasen Experimente einen L6232E den man aus 
einem NE555 takten könnte, aber der bringt nicht genug Power.

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo Mawin
da hast Du recht, das hab ich leider nicht bedacht dass sich die 
Kapazität der Steinmetzschaltung mit der Frequenz ändern muss.
Was meinst Du den zum TDA7293 (100W +-50V), der könnte das wohl ab. Den 
Sinus könnte man wohl mit  Zählern, Eprom und D/A-Wandlern machen. Aber 
am Besten ist's wohl doch mit einem PIC oder ATMEL, entweder mit 
D/A-Wandlern oder über PWM, der kann auch beim Hochfahren die Amplitude 
ändern.

Gruß
Thomas

Autor: ulrich (Gast)
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Die Sinus signale könnte man noch mit einem µC (AVR oder dsPic) per DDS 
erzeugen. Man muß auch nur 2 Signale erzeugen, das dritte kann man als 
Linearkombination frequenzunabhängig daraus bekommen. Ein 2-fach DDS ist 
eigenlich kein Problem bis etwa 1 kHz.  Wenn man die DA Wandler noch 
sparen will auch noch per PWM als DA ersatz. Man kann dann aber die 
AMplitude nicht mehr so einfach über die Ref. Spannung verstellen.

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Hallo,
mittlerweile habe ich von JohnF ( coulter smith forum) den 
Originalschaltplan für den TMP50 Kontroller bekommen. Der Motor wird mit 
Rechteckströmen betrieben. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus 
einem VCO 4060, einm 3-Phasen Hi-Side, Low-Side Treiber IR 2130 und drei 
Brücken mit je zwei Fets. Die Hauptschwierigkeit ist wohl die 
Beschaffung des IR 2130, der könnte aber wohl durch drei einzelne 
Treiber ersetzt werden.

Thomas

Autor: Ralf2008 (Gast)
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Den IR 2130 gibt es unter anderem bei elpro:

http://www.elpro.org/shop/shop.php?p=IR+2130

Ralf2008

Autor: Torsten W. (wirehead)
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Gibts auch bei Reichelt.

Gruß
Torsten

Autor: Thomas Rapp (segelfam)
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Danke
habe eben bei Reichelt bestellt

Thomas

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