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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Reluktanzmotor Frage


Autor: Basti (Gast)
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Hallo an alle,

ich hätte mal ein paar Fragen zum Reluktanzmotor. Das Prinzip des Motors 
ist mir bekannt, nur Frage ich mich wie man im richtigen Momment die 
Jeweilige SPule ansteuert. Also wie funktioniert die Spulenansteuerung? 
Im Netz gibt es zwar viel, aber meistens sind die Ansteuerungen 
Patentgeschützt und ich weiß dann nicht wo man mal ein Blick in die 
Schaltpläne werfen kann.

Ich würde mich über klärende Antworten freuen.


Gruß
Der Basti

Autor: Floh (Gast)
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Schau mal nach Schrittmotoren. Das sind in der Regel Reluktanzmotoren 
(zumindest die, die ich schon zerlegt habe :-)).
Da dürftest du recht viel finden.

Autor: Klaus (Gast)
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Sieh' mal die AN1912 bei freescale.com
Evtl. auch AN1932

Autor: Basti (Gast)
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Klaus schrieb:
> Sieh' mal die AN1912 bei freescale.com
> Evtl. auch AN1932

Die Seite habe ich auch schon gefunden. Nur leider keine Schaltpläne.

Autor: Basti (Gast)
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Ich habe nun gefunden das man schritmotorsteurungen brauch wie den L297. 
nur das kann es ja nicht sein ich muss ja auch irgendwie die signale in 
der richtigen phase auf die 3 Spielen geben.

Autor: Floh (Gast)
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Sag doch einfach mal, was du für einen Motor verwendest.

Autor: Basti (Gast)
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Gar kein. ich will einfach nur wiessen wie man die 3 Spulen in einem 
Reluktanzmotor ansteuert, so das eine kontinuierliche drehung entsteht. 
mit bipolar bzw unipolar motoren ist das nicht zu vergleichen, da ich 
fakt 1 keine magneten habe und fakt zwei die spulen nicht umpolen muss 
um eine drehrichtungsänderung zu erhalten. Ich weiß das ich ein PWM 
signal auf die spule geben muss. aber wie bekomme ich das hin das die 
erste Spule im richtigen momment abgeschaltet wird und die zweite 
eingeschaltet wird. Ich kann mir eine Phasenversatz von 45° vorstellen. 
also das das zweite pulssignal 45° zum ersten verschoben ist und das 
dritte 90° zum ersten. Aber soll es das wirklich gewesen sein.

Mir geht es hier nur um das verständnis, mehr nicht. :-)

Autor: Klaus (Gast)
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>Die Seite habe ich auch schon gefunden. Nur leider keine Schaltpläne.

>Mir geht es hier nur um das verständnis, mehr nicht. :-)

Auch ohne ganz konkrete Schaltpläne kann man das Verständnis bekommen.
Denn Schaltpläne beziehen sich sehr konkret auf den verwendeten Motor 
(Leistung, Spannung, Strom).

Autor: Klaus (Gast)
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Nachtrag:
Ausserdem ist in der genannten AN ein Prinzipschaltbild drin.
Auf Seite 7/36.

Autor: Floh (Gast)
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Basti schrieb:
> 3 Spulen in einem
> Reluktanzmotor ansteuert, so das eine kontinuierliche drehung entsteht.
Du erzeugst wie bei einem Drehstrommotor oder einem BLDC ein 3-poliges 
Drehfeld.
Dazu kann man 3 sinusförmige Spannungsverläufe nehmen, je 120° 
phasenverschoben. Dazu nimmt man dann 3 Halbbrücken.

Ist Prinzipiell dasselbe wie beim 4-Spulen-Schrittmotor. Nur sind da die 
Spannungsverläufe der Spulen 90° verschoben. Außerdem braucht man 4 
Halbbrücken oder 2 Vollbrücken.

Autor: Basti (Gast)
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Floh schrieb:
> Dazu kann man 3 sinusförmige Spannungsverläufe nehmen, je 120°

Ist die Phasenverschiebung nicht abhängig von der drehgeschwindigkeit?

Autor: Floh (Gast)
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Basti schrieb:
> Ist die Phasenverschiebung nicht abhängig von der drehgeschwindigkeit?

Das kommt drauf an. Ich hab einen Reluktanz-Schrittmotor beschrieben.
Wenn du eher einen SRM hast, dann funktioniert das anders.

Daher wärs sinnvoll zu erwähnen, welche Art von Reluktanzmotor du im 
Auge hast. Reluktanz ist nämlich ein Prinzip und keine Bauart.
:-)

Autor: Basti (Gast)
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Floh schrieb:
> BLDC

Dann würde also ein BLCD treiber bei diesem Motortyp auch gehen!?

Autor: Basti (Gast)
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Floh schrieb:
> Basti schrieb:
>> Ist die Phasenverschiebung nicht abhängig von der drehgeschwindigkeit?
>
> Das kommt drauf an. Ich hab einen Reluktanz-Schrittmotor beschrieben.
> Wenn du eher einen SRM hast, dann funktioniert das anders.
>
> Daher wärs sinnvoll zu erwähnen, welche Art von Reluktanzmotor du im
> Auge hast. Reluktanz ist nämlich ein Prinzip und keine Bauart.
> :-)

Es ist so, ich soll so ein Motor als schrittmotor konzipieren. Als 
abschlußarbeit. also vom CAD entwurf bis hin zum wirklichen motor. Nur 
sehe ich die hauptproblematik, für mich, in der ansteuerung der 3 
Spulenwicklungen. deswegen frage ich so rum. Also wenn mir jetzt einer 
sagt, da gibt es den Baustein fürh oder die grundschaltung ist meine 
Fragemaraton schon beendet.

Autor: Floh (Gast)
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Nach welchem Prinzip baust du den Motor auf?
Du hast 6 Nuten, wobei immer die gegenüberliegenden Spulen 
zusammengeschaltet sind?
Und dann einen Rotor mit 4 Zacken?

Autor: Basti (Gast)
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Floh schrieb:
> Nach welchem Prinzip baust du den Motor auf?
> Du hast 6 Nuten, wobei immer die gegenüberliegenden Spulen
> zusammengeschaltet sind?
> Und dann einen Rotor mit 4 Zacken?

Ja genau das war die idee. WObei ich mir auch vostellen kann das ich 
jeweils 3 "Zahnkränze" habe die intereinander stehen und die Zähne 
jeweils vesetzt sind. der rotor ist dann halt das kreuz nur nach hinten 
länger. so bildet ein "Zahnkranz" eine spule. Ich denke aber die von dir 
beschrieben idee ist die einfachste, auch von CAD aufbau.

Autor: Floh (Gast)
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Basti schrieb:
> Ja genau das war die idee

Gut. Für den Aufbau braucht man eigentlich nur 3 Schaltsignale, die 
zeitlich versetzt kurz eingeschaltet werden.
In etwa so:

Spule1 _MM____MM___
Spule2 ___MM____MM_
Spule3 ______MM____MM

Baust du Positionserkennung ein? Ist eine gängige Methode um die 
Weiterschaltzeitpunkte zu ermitteln.

Autor: Basti (Gast)
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Je ganeu, es soll eine spindel haben um präzise bewegungen zu 
realisieren.

Autor: Basti (Gast)
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Floh schrieb:
> Basti schrieb:
>> Ja genau das war die idee
>
> Gut. Für den Aufbau braucht man eigentlich nur 3 Schaltsignale, die
> zeitlich versetzt kurz eingeschaltet werden.
> In etwa so:
>
> Spule1 _MM____MM___
> Spule2 ___MM____MM_
> Spule3 ______MM____MM
>
> Baust du Positionserkennung ein? Ist eine gängige Methode um die
> Weiterschaltzeitpunkte zu ermitteln.

Genau die fragen stell ich mich ja. also Ich denke 3 gepulste signale zu 
erzeugen ist nicht das thema, aber wie bringe ich die in ein genauen 
phasenversatz?

Autor: Floh (Gast)
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Basti schrieb:
> aber wie bringe ich die in ein genauen
> phasenversatz?

Der Phasenversatz ist eigentlich egal, er ergibt sich ja aus der 
Position und der Geschwindigkeit des Rotors. Es wird umgeschaltet, 
sobald der Rotor einen bestimmten Punkt überdreht (meist kurz bevor der 
Rotor den aktuell bestromten Nuten erreicht).
Also z.B. so:
Phase 1 an
warten auf Positionserkennung 1
Phase 1 aus
Phase 2 an
warten auf Positionserkennung 2
Phase 2 aus
Phase 3 an
warten auf Positionserkennung 3
Phase 3 aus
:-)

Autor: Basti (Gast)
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Ah also habe ich dann pro phase ein Hall-Sensor. und sobald der 
feststellt das Phase 1 quasi erreicht wurde, schaltet dieser das signal 
weiter auf Phase 2...!?

Autor: Stephan (Gast)
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So kenn ich das auch die position des Rotors / Geschwindigkeit wird mit 
Hall sensor erkannt; oder wenns genauer gehen soll mit Codierscheibe 
(Grey Code wenn ich mich recht erinnere) und die H-Brücken vom 
Controller so getaktet das die Einschaltpulse einen Supersinus 
nachbilden, bei drei Phasen natürlich jeweils 120° phasenverschoben, 
damit ein Drehfeld entsteht

Autor: Basti (Gast)
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Also wenn der Motor steht brauchich also ein L297 der mir das Bitmuster 
in eine schaltsignal umwandelt welches ich auf FETs gebe dir mir dann 
die spulen abhängig vom Positionssignal schalten. Und das geht dann 
schrittweise?

Autor: Stephan (Gast)
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Wenn ich mir das Datenblatt so ansehe komme ich zu dem Schluss das der 
L297 bei weitem nicht so klug ist.

Mit dem Clock Eingang legst du die Umschaltfrequenz zwischen den vier 
Ausgängen fest, damit wird die geschwindigkeit des Motors geregelt.
Der Home Pin gibt dir an wann ABCD = 0101 an den Spulen anliegt.

Das erfassen der Position des Rotors über Hall Sensor oder Codescheibe 
muss durch einen weiteren Microcontroller erfolgen. Der ist dann auch 
dafür verantwortlich das das PWM signal am Clock passend zur 
Motordrehzahl hoch bzw runtergeregelt wird.

Das Anfahren funktioniert meiner Meinung nach so das zuerst der L297 
über den Control input auf "inactive" geschaltet wird und dann über den 
clock der L297 auf das Bitmuster gestellt wird, das zum anfahren des 
Motors benötigt wird. Danach schaltet man den IC auf "active" und fährt 
mithilfe des Clock Eingangs die Drehzahl hoch.

Hab mit dem Chip nicht gearbeitet nur Datenblatt überflogen lasse mich 
gerne eines Besseren belehren.

Autor: Basti (Gast)
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also die ansteuerelektronik scheint mir doch recht schwierig zu sein, 
aber naja wird sich schon ein weg finden. hab sonst noch ein LB1824 das 
ist ein treiber für BLDC-Motoren..

Autor: Floh (Gast)
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theoretisch lässt sich die Ansteuerung auch über 3 RS-Flipflops mit 
nachgeschalteten FETs realisieren.
Jeder Hallsensor setzt beim Impuls sein zugehöriges FF (die Spule die 
als nächstes dran ist) und löscht die anderen beiden FF.
Die Steuerung kannst du dann halt nur anschalten, die Geschwindigkeit 
wird dann von 0 bis zum Maximum anlaufen.
:-)
Das führt mich zur Frage: Was für eine Steuerung brauchst du? Willst du 
Geschwindigkeit/Drehrichtung beeinflussen können? Mit welchen Signalen?

Autor: Basti (Gast)
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Es soll die Drehrichtung bestimmt werden und, da eine spindel drann ist, 
ist die position. DAs Ding soll ein schrittmotor werden. 
Anwendungsunspezifisch.

Autor: Stephan (Gast)
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Basti schrieb:
> Es soll die Drehrichtung bestimmt werden und, da eine spindel drann ist,
> ist die position.

Was soll denn das heißen? Ich gehe mal davon aus das das irgendein 
Schul/Studiumsprojekt ist. Auf jeden Fall wirst du um einen 
Mikrocontroller nicht herumkommen, man will ja alles einstellen können, 
Geschwindigkeit Endposition. Such dir am besten einen 8 Bit Controller 
mit ADC Wandler und Timereinheiten, wenn du Glück hast hat das Manual 
nur an die 100 Seiten.
Für Atmel Controller gibt es in der Regel eine große Community = Foren 
wo man etwas über deren programmierung findet.
Wenn nicht schon Hall sensoren im Motor installiert sind besorg dir eine 
Winkel Codierscheibe + Sensor um die Position einzulesen; meiner Meinung 
nach kann man das schneller aufbauen, zum laufen bringen als die Hall 
Sensoren.

Autor: Basti (Gast)
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Stephan schrieb:

>Auf jeden Fall wirst du um einen
> Mikrocontroller nicht herumkommen,

Das Wäre nicht das problem, wollte mit Labview arbeiten. Solangsam komme 
ich ja hinter das geheimniss.
Die Drehrichtung ergibt sich ja auch der Ansteuerreinfolge der Spulen. 
Und welche Spule gerade bestrommt werden muss ergibt sich aus dem 
Sensorsignal.

Nun versteh ich aber nicht wie man die Geschwindigkeit regeln soll.
In vielen Prinzipbildern wird davon geredet das eine PWM zur 
Geschwindigkeitsbestimmung gemacht wird. Dem kann ich nur nicht so recht 
folgen.

Gruß Basti

Autor: Floh (Gast)
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Basti schrieb:
> Nun versteh ich aber nicht wie man die Geschwindigkeit regeln soll.

Je nachdem wie schnell du eben umschaltest.
Meinetwegen schaltest du immer alle 0.3 Sekunden weiter, dann hast du 
bei drei Phasen 1 Umdrehung / Sekunde.
Wenn du jetzt schneller werden willst, musst du nur öfter pro Sekunde 
umschalten.
Also bildlich so:
langsam:
___MMMM________MMMM_
_______MMMM________MMMM
MMMM________MMMM________MMMM

schnell:
_MM____MM____MM____MM
____MM____MM____MM____MM
MM____MM____MM____MM____MM

Wenn kein Haltemoment erforderlich ist, könnte man die gerade bestromte 
Spule bei Erreichen der Position auch direkt ausschalten, muss man 
aber nicht (wenn die Wicklung das aushält).
Würde dann z.B. für Langsam so aussehen:
___MM__________MM___
_______MM__________MM__
MM__________MM__________MM__
:-)

Autor: Basti (Gast)
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Ah okay ich verstehe.

Und die verzögerung bis weiter geschaltet wird, wird software gesteuert, 
durch eine wartezeit!? Gibt es auch eine Hardwarelösung, beispielsweise 
wenn ich ein Flipflop habe. Also das das Bauteil eine gewissen Zeit 
wartet bis es auf die nächste spuke schaltet, wenn es das signal zum 
umschalten bekommt?

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