Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC-Motorverhalten bei Kurzschluss


von Philipp X. (caradhras)


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Moin,

eine Frage:
Verhhält sich ein normaler, permanenterregter DC-Motor anders, wenn er 
beidseitig zu Masse geschaltet wird, als wenn er beidseitig gegen 
Versorgungsspannung geschaltet wird?

Ich bin der Meinung, dass es keinen Unterschied macht, da er ja in 
beiden Fällen auf das gleiche Potenzial geschaltet, und somit 
demagnetisiert wird. Dies entspricht in beiden Fällen dem Betriebsmodus 
"Notbremse" aus diesem Artikel:

http://de.wikipedia.org/wiki/Vierquadrantensteller#Betriebsmodi

Ist die Annahme korrekt?

Viele Grüße

von Lukkul (Gast)


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korrekt

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Philipp X. schrieb:
> Ist die Annahme korrekt?

Allem Anschein nach, ja. Für den Motor ändert sich ja nichts. Es kommt 
einzig darauf an, das deine Ansteuerung damit klarkommt.

von Philipp X. (caradhras)


Angehängte Dateien:

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Danke für eure Einschätzung!

Zum Problem:
Ich habe eine H-Brücke gestellt mit einem Schaltverhalten, wie im Bild 
gezeigt. Ich sehe drei mögliche Betriebszustände (fast decay sieht nicht 
so aus, als würde der Betriebsmodus irgendeinen Sinn machen).

- Antreiben links
- Antreiben rechts
- Vollbremsung durch Kurzschluss

Das kann ich nun mit zwei Pins ansteuern (CTRL und DIR).

Wir kann ich mit dieser Ausgangslage einen DC-Motor regeln? Ich meine, 
wenn ich auf den CTRL-Pin eine PWM lege, dann sieht mein Motor doch 
ständig den Blockstrom, weil er anschließend durch Vollbremsung 
demagnetisiert wird, oder?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Philipp X. schrieb:
> Ich meine,
> wenn ich auf den CTRL-Pin eine PWM lege, dann sieht mein Motor doch
> ständig den Blockstrom, weil er anschließend durch Vollbremsung
> demagnetisiert wird, oder?

Dem Schema auf dem rechten Bild (schaltverhalten.jpg) zufolge sieht das 
so aus. Allerdings ist der Begriff decay ja so etwas wie 'abklingen' und 
könnte sich auf das Freilaufverhalten des Motors beziehen. Ist das 
irgendwie an der Logik umschaltbar ausgelegt? Das Blockschaltbild ist 
nicht wirklich aussagekräftig genug, um da was näheres zu sagen.
Für mich sieht es sogar so aus, als wäre da eine Verwechslung in 
schaltverhalten.jpg drin zwischen 'slow decay' und 'fast decay', denn 
bei 'fast decay' sollte der Motor ja schnell gestoppt werden per 
Kurzschluss und bei 'slow decay' freilaufen. Wenn du was näheres zur 
Ansteuerlogik hast, wie z.B. einen Schaltplan, lass es uns wissen.

von M. K. (sylaina)


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Wie schnell der Motor dann ist bestimmt sich unter anderem durch die 
Frage wie lange er gebremst wird ;)

von M. K. (sylaina)


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Matthias Sch. schrieb:
> Allerdings ist der Begriff decay ja so etwas wie 'abklingen' und
> könnte sich auf das Freilaufverhalten des Motors beziehen

Schau mal genau hin. Slow Decay ist Motor Bremsen durch Kurzschließen 
während Fast Decay Motor Bremsen durch Gegenstom ist. Die Strompfade 
sind eingezeichnet. ;)

von Philipp X. (caradhras)


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@Matthias:
Leider ist die H-Brücke für mich mehr oder weniger eine schwarze Kiste 
(RCP-System), deswegen frage ich auch hier. :(
Wenn ich im Slow-Decay-Modus den CTRL einfach händisch zwischen high und 
low umschalte, dann sprintet er los und hält sofort an.

Allerdings weisen die Termini und Beschreibungen starke Parallelen mit 
dieser H-Brücke von Infineon auf, obwohl die Leistungsdaten stark 
unterschiedlich sind. (Infineon 6A cont, meine 30A cont)

TLE6209R

@Michael:
Ich habe das Tiefsetzstellerverhalten immer so verstanden, als das man 
in der einen Phase der PWM den Motor antreibt und in der zweiten ihn 
freilaufen lässt. Hier wird er ja in der zweiten Phase radikal gebremst. 
Oder ist meine Annahme falsch?

von M. K. (sylaina)


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Vom obigen Dokument her wird er hier wohl radikal gebremst und nicht 
frei laufen gelassen. Könnte auch nur ein/zwei Betriebsmodi des 
Motortreibers sein. Ein vollständiges Datenblatt könnte Aufschluss 
darüber geben ;)

von Philipp X. (caradhras)


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Dein Schmunzeln in allen Ehren, aber wenn ich das richtige Datenblatt 
hätte, dann hätte ich keine Probleme... ^^

(Hätte hätte Fahrradkette)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Michael Köhler schrieb:
> Slow Decay ist Motor Bremsen durch Kurzschließen
> während Fast Decay Motor Bremsen durch Gegenstom ist. Die Strompfade
> sind eingezeichnet. ;)

Ich habs gesehen, wollte es aber nicht glauben :-) Wenn der Motor 
tatsächlich durch Gegenstrom gebrenst wird, bedeutet das ja noch mehr 
Stress für die Endstufen als der gemeine Kurzschluss.
Wenn sich die Ansteuerung tatsächlich so verhält, kann der TE eine PWM 
Ansteuerung mit nur dieser Logik vergessen und muss die Versorgung 
takten.

von Philipp X. (caradhras)


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Tja, die Screenshots sind aus der Doku. Ich kann es auch nicht glauben.

Was ich mich jetzt frage ist, selbst wenn ich den slow-decay-Modus wähle 
und da eine PWM auf den CTRL-Pin lege, mein DC-Motor jetzt aber 
Entstörkondensatoren hat, dann werden die doch durch den ungeheuren 
Ripplestrom gegrillt, oder nicht?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Die PWM würde ja schnell immer zwischen Motorkurzschluss und Drehbetrieb 
umschalten, ein Alptraum für alle Beteiligten - Endstufen, Motor und die 
Kondensatoren, die ja bei jeden Bremsen kurzgeschlossen würden.
Deswegen halte ich PWM in der der derzeitigen Konfiguration für nicht 
möglich.
Da muss eine extra Stufe die Versorgung übernehmen, die dann mit der PWM 
getaktet wird. Die derzeitige Logik macht dann nur Drehrichtung und 
etwaiges Bremsen im gewünschten Modus.

von Philipp X. (caradhras)


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Danke für Einschätzung! Das bestätigt meine Vermutung.

Schön, dass die unglaublich teure RCP-Endstufe kaum grundlegende 
Anforderungen erfüllt...

von Uwe (Gast)


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> einen DC-Motor regeln?
Wie immer : PWM an DIR

von M. K. (sylaina)


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Uwe schrieb:
>> einen DC-Motor regeln?
> Wie immer : PWM an DIR

Also PWM über Bremsen (slow decay) ist ja schon böse, mit PWM jetzt 
ständig die Drehrichtung umschalten scheint mir der Obergau zu sein... 
;)

von Uwe (Gast)


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> ständig die Drehrichtung umschalten scheint mir der Obergau zu sein...
Nimm mal zwei Halbbrücken und nen DC-Motor und steuer den Motor über PWM 
!
Fällt dir was auf ?

von Philipp X. (caradhras)


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@Uwe:
Dieses Andeutungen geben und den anderen Auflaufen lassen ist doch sehr 
schlechter Stil...

Bitte füge deiner Argumentation ein paar stichhaltige Argumente hinzu!

von Philipp X. (caradhras)


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Gerade gefunden:
http://ebldc.com/?p=86

von Philipp X. (caradhras)


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interessant, auch wenn die begriffe slow und fast decay nicht fallen: 
Beitrag "Verständnisfrage zu der H- Brücke"

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Philipp X. schrieb:
> Gerade gefunden:
> http://ebldc.com/?p=86

Ja, das wäre natürlich schön, wenn du in dem Ansteuerungsmodul alle 4 
MOSFets (oder was auch immer da drin ist) getrennt ansteuern könntest. 
Dann hättest du aber hier ja nicht gepostet, hehehe. Leider macht uns ja 
die interne Logik des Moduls hier das Leben nicht leichter, sondern 
verhindert die PWM. Einen 'Enable' Eingang oder so etwas hat das Ding ja 
leider nicht, oder?

von Klaus (Gast)


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Matthias Sch. schrieb:
> Die PWM würde ja schnell immer zwischen Motorkurzschluss und Drehbetrieb
> umschalten, ein Alptraum für alle Beteiligten - Endstufen, Motor und die
> Kondensatoren, die ja bei jeden Bremsen kurzgeschlossen würden.

Wo nimst du diese Weisheit her? Schon mal probiert? Schon mal etwas 
gemessen? Welche Kondensatoren werden kurzgeschlossen?

Wenn man die richtige PWM Frequenz verwendet, geht das ganz prima. Man 
muß nur, wie beim Strom-Choppper üblich, wieder einschalten, bevor der 
Strom null wird oder gar durch die EMK der Rotation seine Richtung 
umkehrt.

Und der Stress ist geringer als bei PWM über Enable. Durch das 
Kurzschließen der Motorinduktivität entsteht keine Abschaltspannung, ein 
Stressfaktor weniger. Die meissten FETs werden nicht durch Strom 
gekillt, sondern durch zu hohe Spannung z.B. beim Abschalten von 
Induktivitäten. Und es entstehen auch keine abrubten Stromänderungen, 
sondern die Induktivität bügelt die PWM schön glatt.

MfG Klaus

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Klaus schrieb:
> Wo nimst du diese Weisheit her? Schon mal probiert? Schon mal etwas
> gemessen? Welche Kondensatoren werden kurzgeschlossen?
Philipp X. schrieb:
> mein DC-Motor jetzt aber
> Entstörkondensatoren hat

Diese Kondensatoren. Auch probiert, da wir hier mit Rückspeisung von 
Motoren arbeiten.

Klaus schrieb:
> Wenn man die richtige PWM Frequenz verwendet, geht das ganz prima.

Schon probiert?

von Klaus (Gast)


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Matthias Sch. schrieb:
> Schon probiert?

Ja

MfG Klaus

von Philipp X. (caradhras)


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Nachdem ich neulich wieder einen halben Tag mit dem Lesen 
verschiedenster Sachen zu dem Thema verbracht habe, glaube ich auch 
fast, dass es offenbar so sein muss.

Ich hatte schon mal einen DC-Motor bei 5-kHz-PWM und slow decay 
betrieben, da fing er an zu rauchen, aber das liegt vermutlich an der zu 
niedrigen Frequenz und an der fehlenden Eignung des Motors, es handelt 
sich um diesen hier:
HC977LG-101 von johnson electric
http://www.johnsonelectric.com/en/products/motion/automotive-motors/datasheets/HC977LG-101-metric.pdf

Wenn man durch Lüftungsöffnungen guckt, dann sieht man Elkos der EMI 
suppression. Die vertragen eine PWM wohl nicht, bei Betriebsdaten steht 
auch "Input voltage 12VDC" statt "0 - 12 VDC".

Mit einem 12-VDC-Modellbaumotor scheint es keine Probleme zu geben, 
zumindest sendet er keine Rauchzeichen im PWM-gepulsten Leerlauf bei 25 
kHz Frequenz...

Deutlich informativer:
http://www.ti.com/lit/an/slva321/slva321.pdf
Auch interessant:
http://www.ti.com/lit/an/slva500/slva500.pdf

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