Hallo,
ich stehe vor dem Problem eine Pumpe (230V Wechselspannung, 150Watt
Leistungsaufnahme) ueber eine Phasenanschnittsteuerung zu reglen. Dies
muss von einem AVR µC aus erfolgen...ich habe beliebig viele I/O-Pins,
Interrupts und PWM-Kanaele frei, da ich den Rest der Schaltung und den
entsprechenden Controller nach den benoetigten Gesichtspunkten
auswaehlen kann.
Die Frage ist nun....wie mache ich das ? :)
Lars.
Hi!
In Kurzform:aller 180° sin erfolgt ein Nulldurchgang, den feststellen
und Int. erzeugen(INT0?) Das sind dann 10ms.
10ms/255 teilen(ein Reg.)= 0,03921ms. Das ist der Grundtakt den ein
Timer erzeugen muss. Gewünschte Verzögerung zwischen 0 und 255, bei
Nulldurchg.= INT,
in ein Reg. laden und Ausgang rücksetzen. Mit Timertakt
Reg.runterzählen. Bei 0 Ausgang setzen. Das ist im groben alles. Ich
hatte schon mal angefangen fürs Forum ein Codebeispiel zu schreiben, ist
aber leider noch nicht fertig. Die liebe Zeit!
Gruss Uwe
Salut,
bin auch gerade an einem kleinen Projekt mit Phasenanschnittsdimmer (in
meinem Fall isses halt ne 300W Halolampe). Also ein Ansatz wäre wohl
auch ein 8253 (Intel), der sich um die Triac-Steuerung kümmert, aber der
braucht 8 Datenleitungen, 2 Adressleitungen und RD/RW... außerdem hat
mich mein Basteltrieb davon abgehalten, mehr als unbedingt nötig zu
nehmen... also bleibts wohl bei einem 2313 selbst. :) Wie auch immer...
Mein Ansatz ist der: XTAL=6.5535MHz, d.h. Timer0 (8bit breit,
Prescaler=CK/256) zählt alle 10ms von 0 bis 255.
1. Beim Nulldurchgang wird via IRQ0-Routine der Timer auf den
gewünschten Helligkeitswert gesetzt (0..255) und der Triac abgeschaltet.
2. Nach Überlauf des Timers wird der Triac gezündet.
Was meint Ihr, wird das funktionieren?
Eine kleine Frage zum Setzen (Schreiben) des Timer-Wertes hab ich noch:
Wie verhält sich der Prescaler-Counter, wenn ich einen Wert in TCNT0
schreibe? Wird der neugestartet? Bzw... wie kann ich den selbst auf Null
rückstellen? Vielleicht fällt's auch nicht ins Gewicht, aber mal rein
interessehalber.
Ein ADC für die Helligkeitsermittlung soll auch noch rein, aber meine
Fragen dazu poste ich extra... das wäre hier besonders OT.
Danke für Reaktionen... und happy assembling! :)
Mark H. -- http://markh.de/avr/
Jetzt aber mal langsam!
Ein Programm zu schreiben ist die kleinste Übung.
Wie sieht es aber mit den Strom- und Spannungsspitzen beim induktiven
Bauteil (Motor) aus?
Bei ohmschen Bauteilen (Heizung, Glühlampe) ist alles klar. Da gibt es
zwischen Strom und Spannung keine Phasenverschiebung.
Ganz anders verhalten sich induktive Bauteile. Wird der Triac bei 90°
(270°) eingeschaltet, hat die Spannung ihr Maximum und die
Spannungsänderung ist 0 (Null), d.h. es wird keine Gegenspannung
erzeugt. Als Strombegrenzung dient nur der ohmsche Widerstand der
Mototwicklung. Und die ist sehr klein. Daraus folgt, daß der Strom sehr
groß ist. Bei Dauerbetrieb erfolgt ein erhitzen der Motorwicklung mit
Zerstörung der Selben - falls sich der Triac
nicht vorher verabschiedet hat.
Weitere Probleme sind die massive Störspannungserzeugung und
der rapide Drehmomentverlust bei angeschnittener Phase.
Nach meiner Meinung wird das, im wahrsten Sinne des Wortes,
eine ganz heiße Kiste.
Schönen Gruß Norbert
@Norbert: Genau deswegen würde ich ein extra IC nehmen. Die Lösungen mit
dem AVR kann man machen sind aber nur für Ohmsche Belastungen optimal.
Induktiv würde ich wie gesagt mit nem IC machen.
-K
@Daniel: Im Moment bezweifel ich, daß sich mit einer
Phasenanschnittsteuerung ein Motor regeln lässt.
Was meinst Du mit extra IC? Die Problematik bleibt doch gleich.
Norbert
Das mit der Phasenanschnittsteuerung bei induktiven Lasten geht schon.
Man muss nur dafür sorgen, dass der Leistungshalbleiter (Triac) nicht
wieder zumacht, wenn der fließende Strom unter den Haltestrom fällt.
Dafür gibt's eine gängige Applikation namens "Impulsfolgezündung". Hab'
gerade keinen Link parat, dürfte aber via Google kein Problem sein.
Es gibt von ST eine tolle 12 seitige Application Note "Microcontroller +
Triac on the 110/240V Mains".
Nach der Studie derselben dürfte man in der Lage
sein, sowas hinzukriegen.
Die AN gibts bei ST oder auf meiner Seite:
http://www.w-r-e.de/info/st_an392.pdf
mfg wolli_r
Tja, da seh' ich aber Alt aus mit meiner Argumentation....schluchz..
Vielleicht ist jemand da der mir fundiert das Falsche an meinen
Einwänden erklärt.
Schönen Gruß Norbert
Danke erstmal fuer die vielen Antworten.
Es spricht natuerlich auch nichts gegen ein Zusatz-IC welches die
Regelung uebernimmt. Ich versuche mal ein Datenblatt zum TCA 785
aufzutreiben. Kennt jemand andere IC-Typen die geeignet waeren ?
Gruss, Lars.
Es gibt da noch die U210B, U2008B, U2010B...leider braucht man wohl bei
allen und auch dem TCA 785 noch eine groessere Anzahl an zusaetzlichen
Bauteilen.
Ich waelze mal weiter Datenblaetter.
Hoi,
Ich habe das ganze mit dem U2008B geregelt.
Als Triac nehme ich einen TIC225. Aussenbeschaltung ist minimal aber
gleube ich nicht so für µC geeignet. Es wird auch explizit empfohlen die
Versorgungsspannung NICHT aus einem extra Netzteil zu holen. Das ganze
ist auf Netzpotential. Eventuell kann man das ändern - ich bin aber ganz
zufrieden mit einem Poti als drehzahlvorgabe :) Achja.. der IC drückt
die Störungen massiv herunter da er sich selbst ein Bild von der
Phasenlage macht.
Geregelt wird ein großes ( 4,9 A aufnahme) Gebläse mit Kondensatormotor.
Alles kein Problem :)
Gruß
Michael
PS: der fette Triac wegen anlaufstrom, ein TIC 216 ist gleich
abgeraucht. Laut Datenblatt muss mit 3 fache max. abgesichert werden,
wer vorher liest ist klar im vorteil :)
Michael, hast du vielleicht einen Schaltplan zu deiner Schaltung und
kannst den als .gif hier posten ? Waere super :)
In dem Datenblatt das ich vom U2008B habe ist zwar eine Application Note
fuer eine entsprechende Schaltung aber dort werden massig externe
Elemente benoetigt.
Ähm Lars,
Ich weiss ja ned was du da hast aber in meinem Datenblatt sind es exakt
10 externe bauteile ...
den schaltplan hänge ich später an :)
Grüße
Michael
Hi Lars,
man kann sehr wohl mit einem AVR eine störungsfrei arbeitende
Phasenanschnittsteuerung realisieren. Das Prinzip wurde ja schon erklärt
(Nulldurchgang erkennen, Timer usw.).
Wir benutzen hierfür einen ATMega 103 / 128 zum Ansteuern eines Trafos
der durchaus bis zu 100A Primärstrom ziehen kann. Als Leistungsschalter
wird allerdings kein TRIAC benutzt sondern 2 Antiparallel geschaltete
Thyristoren. Angesteuert werden die Gates über einen Zündtrafo.
Der Hardwareaufwand ist gering, benötigt wird der Controller, Ein OP zur
Nullpunkterkennunung (INT1) und der Schalter für den Zündtrafo (MOSFET).
Und natürlich die Thyristoren incl. Entregungswiderstand.
Sekundärseitig fließen dann Impulsströme die bis zu 400KA (Kiloamperé)
erreichen können.
Aus verständlichen Gründen darf ich hier keinen Schaltplan posten, aber
es ist wirklich nicht schwer das zu realisieren.
Als Controller reicht für einfachste Anwendungen ein 2333 aus.
Gruß,
Günter
Salut,
@beta-frank: diese sehr simple Variante der Erkennung klappt aber auch
nur bei 180°, d.h. fallender Flanke auf der IRQ-Leitung. Bei 0°
(steigende Flanke) wird der Interrupt erst kurz nach dem Durchgang
ausgelöst. Ich denke mit Gleichrichter und Komparator ist man da besser
beraten.
Mark H., potentieller Anschneider ;) -- http://markh.de
Mann, wo bleiben Eure Grundkenntnisse über Elektrotechnik?!
Ich gehe mal davon aus daß das Pumpenaggregat von Lars einen
(A)Synchronmotor und keinen Kollektormotor (Universalmotor) benutzt -
wenn ja, dann bitte nicht weiterlesen!
Die (A)Synchronmotoren besitzen eine STARRE, VON DER NETZFREQUENZ
ABHÄNGIGE DREHZAHL! Man kann ihre Drehzahl also nur über eine
FREQUENZÄNDERUG der Netzspannung regeln und diese lässt sich NUR über
sog. Frequenzumrichter steuern!
Phasenanschnittsteuerung wird vorwiegend zur Leistungsreduktion von
ohmschen Lasten eingesetzt (Heizung, Lampen, usw.).
Lars, Du mußt einen FREQENZUMRICHTER bauen, keine
Phasenanschnittsteuerung!
@Mark,
Frage, ob man Hard-oder Softwarelösung vorzieht. Software: Nur bei 180°
Nulldurchgang detektieren und den nächsten eben 10ms später per Timer
erwarten. Abgesehen vom Synchronmotorproblem in diesem Fall...
Gruß Frank
@Harry: klingt einleuchtend, da die Pumpe aber explizit durch
Phasenanschnittsteuerung Drehzahlregelbar ist, nehme ich an dass es sich
wohl um einen Kollektormotor handelt :)
Ich werde mal die komplette Schaltung entwerfen, aufbauen und testen und
wenn es funktionieren sollte das Ergebnis hier posten.
Hi!
Ich habe einen U2008B von Temic/Atmel verwendet, der alles, was den
Phasenanschnitt betrifft, selber kann. Der µC steuert über einen
Optokoppler (Potentialtrennung 2,5kV) mit einer frei wählbaren PWM ein
entsprechendes Integrierglied an, das die erforderliche Steuerspannung
für den U2008B erzeugt. Es kann hier auch noch ein OP als
Spannungsfolger/Impedanzwandler/Levelshifter zwischengeschaltet werden,
die Versorgungsspannung für den OP liefert ebenfalls der U2008B
(Achtung, Polarität 0V/-Vb beachten!)
P.S.
Universalmotoren (die mit Kohlebürsten) als Reihenschlussläufer lassen
sich sehr gut über einen Triac mittels Phasenanschnitt in der Drehzahl
kontrollieren, da die Drehzahl von der angelegten Spannung abhängt. Den
Motor aber immer "Snubbern" (mit einer Parallelschaltung einen
Y-Kondensators in Reihe zu einem Widerstand.) Das fängt Spannungsspitzen
ab, die durch die Kommutation am Kollektor erzeugt werden und die den
Triac zerstören könnten.
P.P.S.
Auch Asynchronmotoren lassen sich über eine Variation der Spannung
(mittels Phasenanschnitt) in der Drehzahl steuern, das ganze ist aber
ziemlich übel für den Motor, da der Schlupf steigt und die
Rotor-Verlustleistung sich dadurch stark erhöht. Ausserdem steigt die
Leistungsaufnahme mit fallender Drehzahl(!) und Abgabeleistung ausserdem
ist das ganze stark empfindlich auf Drehmomentänderung (ohne mechanische
Last ist praktisch immer die volle Drehzahl da, wobei die Induktivität
des Motors stark zunimmt (Sehr schlechter cosPhi))
Es können also nur Verbraucher mit positiver Lastkennlinie so betrieben
werden.
Den Motor bitte immer mit einer Rampe langsam hochfahren, da sonst der
Triac oder eine eventuelle Sicherung (immer eine träge mit hohem
Ausschaltvermögen einsetzen) vorher den Deckel aufmacht. Es wird bei
stehendem Motor praktisch gegen einen Kurzgeschlossenen Trafo gefahren
(siehe div. Lehrbücher über ASynchronMaschinen ASM)
Hi zusammen,
Ich bin zufällig in dieses Forum geraten, da ich gerade eine Serie von
Phasenanschnittsteuerungen entwickle und mal sehen wollte was andere
Leute so machen um die oben geschilderten Probleme in den Griff zu
bekommen.
Wie schon richtig gesagt wurde ist das entwerfen eines Programmes für
den µC das kleinste Problem. Nach eigener Erfahrung empfehle ich für die
Steuerung des Triacs den U2010B. Dieses IC garantiert eine sichere
Zündung des Triacs bei induktiven Lasten durch Überwachung des Stromes
und des Spannungsverlaufes. Das Datenblatt beschreibt das sehr gut. Der
externe Bauteilbedarf ist vergleichsweise gering. Eine gute
Drehzahlsteuerung braucht halt ein par Bauteile.
Bei diesem IC ist darauf zu achten, daß eine Mindestlast von ca 100VA
anliegt. Ist das nicht gewährleistet, dann funktioniert auch diese
Steuerung nicht. Für kleinere Motoren, bes. Kurzschlußläufer gibt es
eine Lösung ohne IC, bei Bedarf kann ich gerne mal einen Schaltplan
schicken.
Problematisch bei allen Schaltungen ist die potentialgetrennte
Ansteuerung da die Steuer-IC`s (falls vorhanden) immer am
Netzspannungspotential hängen. Ich empfehle hier einen linearen
Optokoppler oder einen getakteten Optokoppler mit einem RC-Filter auf
der Netzspannungsseite.
Viel Spaß beim basteln, Dirk
Hallo alle zusammen!
Von mir wird man noch nichts gehört haben aber ich bin auf der Suche
nach Schaltplänen für Dimmer und Schrittmotorschaltungen.
Vielleicht kann mir ja jemand von euch weiterhelfen wäre super.
Das ganze soll insgesamt einmal eine Lichtsteuerung per PC werden, hab
ich mir so in den Kopf gesetzt und ich versuche es zu realisieren.
Vielen Dank schon mal für eure Hilfe
Gruss M
Danke an Dipl.-Ing. Dirk Cöllen für den Tipp mit Motoren unter 100VA.
Sanitär Pumpen haben meist einen Salter I-II-III.
Wie schalten die die Motorleistung herab??
Muss relativ einfach sein(vieleicht nur R-C Glied), oder?
Denn mann nicht viele abstufungen braucht, könnte man zur Not auch mit
3-4 Relaisausgänge eine Drehzahlsteuerung erreichen.
@Mark:
"ein 8253 (Intel)"
Den 8253 fand ich auch sehr elegant, ist aber externe Peripherie. Die
ehemaligen Intel-Serien 82xx werden auch nach und nach abgekündigt.
ARM7 wie die Philips LPC2000 Serien beherrschen die Funktionalität aber
mit etwas Einschränkung (2 anstatt 3 Timer) auch.
Gruß
Dietmar
Hallo Uwe.
Dein Bericht hat mich sehr berührt wenn nicht sogar erregt.
Aber ich sag mal ohne die Antithese der wahrheit kann man keine
eindeutige These bilden zu diesen Problem...
also ich sage dir Uwe, als Freund, lass die Finger davon!
Dir wird sonst etwas schreckliches zustoßen wenn du etwas falsch machst.
Denn bedenke: Messer, Gabel, Schere, Licht ist für den kleinen Uwe
nicht!
Mfg Jenßi Mausi liebe Bastelfreunde
Der Harry meint fuer einen Asynchronmotor brauche es einen
Frequenzumrichter. Wenn man es gut machen will, ja. Es geht aber auch
ohne. Der Asynchronmotor ist wie gesagt asynchron, dh er dreht langsamer
als das Netz, langesamer weil der Schlupf das Drehmoment bringt. Wenn
man nun den Strom reduziert geht bei festem Drehmoment der Schlupf
hinauf. Man kann somit einen Asynchronmotor verlangsamen indem man den
Strom reduziert. Das sollte man nicht auf Null runter tun, er bringt
dann nichts mehr.
Wenn du den Schlupf vergrößerst, dreht er sich noch immer genau so
schnell - nur halt mit größerem Schlupf. Das wollen einige Leute nicht
verstehen.
Autovergleich:
Die Geschwindigkeit relativ Vordermann (50Hz) bleibt dieselbe, auch wenn
man den Abstand etwas vergrößert und dann auf einem konstanten Wert
lässt. Im Moment des "Abstand-vergrößerns" wird man tatsächlich
langsamer, aber das ist nur für extrem kurze Zeit und nicht der Rede
wert.
Der Vordermann sind die 50Hz, an denen man sich orientiert, der Abstand
ist der Schlupf und die eigene Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit
der Pumpe.
Wenn man den Schlupf soweit vergrößert, dass die Pumpe den 50Hz nicht
mehr nachkommt, hat man ein Problem. Die Wicklungen werden dann
teilweise entgegen der aktuellen Magnetfeldorientierung bestromt, d.h.
rückwärts gedreht, dann wieder extrem stark vorwärts usw. Außerdem ist
das ganze extrem stark lastabhängig. Mal abgesehen vom extrem unruhigen
Lauf dürfte die Pumpe das nicht lange mitmachen.
Ein Frequenzumrichter wird wohl die einzige Lösung sein.
Hallo,ich bin auch gerade dabei eine Motorsteuerung für einen
Universalmotor 230V/1,8A aufzubauen.
Habe mich entschieden den U2010B zu nehmen und den Triac TIC 226N.
Nun sind aber einige Werte auf dem Schaltplan für den U2010B nicht
angegeben,
z.B. R14, R6, R7.
Hat jemand Erfahrung mit der Beschaltung des U2010B?
Und der Softstart funktioniert der Zuverlässig?
MFG
Der Schlupf ist nicht der Abstand sondern die die Differenzfrequenz. Sie
ist uebrigens immer groesser als Null. Ser Asynchronmotor dreht nie mit
50Hz, sondern weniger. Daher der Name ASYNCHRON. Die Differenzfrequenz
induziert den Strom im Laeufer. Wenn man nun die Quelle durch einen
Trick hochohmiger macht als sie ist, zB mit einem Phasenanschnitt, dann
wird weniger Strom induziert, ers gibt weniger Drehmoment, und der
Schlupf ist groesser.
3351 wrote:
> Der Schlupf ist nicht der Abstand sondern die die Differenzfrequenz.
Hast völlig Recht!
Auch wenn das Posting von avion23 schon ne Weile her ist, das ist
blühender Unsinn und das kann man imho so nicht stehen lassen.
avion23 wrote:
> Wenn du den Schlupf vergrößerst, dreht er sich noch immer genau so> schnell - nur halt mit größerem Schlupf. Das wollen einige Leute nicht> verstehen.
Wenn die Drehfelddrehzahl (also die Frequenz der Speisespannung) dabei
ebenfalls gleich bleibt, dann geht die Drehzahl des Motors sehr wohl
runter... Am besten mal ne Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie von einer ASM
anschauen. Dann sollte es klarer werden.
> Autovergleich:> Die Geschwindigkeit relativ Vordermann (50Hz) bleibt dieselbe, auch wenn> man den Abstand etwas vergrößert und dann auf einem konstanten Wert> lässt. Im Moment des "Abstand-vergrößerns" wird man tatsächlich> langsamer, aber das ist nur für extrem kurze Zeit und nicht der Rede> wert.> Der Vordermann sind die 50Hz, an denen man sich orientiert, der Abstand> ist der Schlupf und die eigene Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit> der Pumpe.
Schön, bei einer Synchronmaschine ist das tatsächlich so ähnlich. Nur
nennt man da den "Abstand" i.d.R. nicht Schlupf, sondern eher
Polradwinkel... Nen Schlupf gibt's nur bei der Asynchronmaschine, und da
ist es... siehe ganz oben.
> Wenn man den Schlupf soweit vergrößert, dass die Pumpe den 50Hz nicht> mehr nachkommt, hat man ein Problem. Die Wicklungen werden dann> teilweise entgegen der aktuellen Magnetfeldorientierung bestromt, d.h.> rückwärts gedreht, dann wieder extrem stark vorwärts usw. Außerdem ist> das ganze extrem stark lastabhängig. Mal abgesehen vom extrem unruhigen> Lauf dürfte die Pumpe das nicht lange mitmachen.
Es geht hier aber immer noch um eine Asynchronmaschine. Habe bisher
eigentlich nie Pumpen in der Größenordnung mit Synchronantrieb gesehen
(Einzige mir bekannte Anwendung für Pumpen mit Synchronantrieb sind
Pumpspeicherwerke mit Pumpturbine und Motor-Generator, Leistungen im
Bereich einige 10-100 MVA). Da hat jemand was ganz gewaltig
durcheinandergebracht...
Hallo,
Ich habe mir vorgenommen, eine steuerung zu bauen, mit der man einen
Wechselstromsteller + einen drehstromsteller in Polygon schaltung (p3)
und eine Dreipuls-Mittelpunktschaltung steuern kann.
die Steuerung von ohmisch-induktiver lasten soll mit dieser steuerung
möglich sein.
Nun wollte ich mir die Meinung von Experten auf dieser seite holen. in
dem ich die Frage stelle, welche Lösung bzw. welche Methode kann hier in
frage kommen.
ich habe an mikrocontroller gedacht. die Realisierung des wechselsteller
ist mit Controller relative einfach aber für die andere oben genannte
schaltungen, weiß ich nicht so genau, wie ich vorgehen muss.vielleich
weiß jemand von euch und kann er mir behilflich sein.
Für jeden Tipp in dieser Sache werde ich sehr dankbar.
mfg
kaveh
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