Hallo, ich möchte den Legomotor Powerfunctions XL (wahrscheinlich Reihenschluss) mit einem Microcontroller ansteuern. Der Maximale Strom für den Motor beträgt 1,8 A bei einer 9V Versorgungsspannung. Die Elektronik soll folgende Eigenschaften besitzen: Aus einem DA-Wandler (MCP4921) kommt eine Spannung zwischen 0 und ~3V. Diese Spannung soll auf ein Signal zwischen 0 und 1,8 Ampere übersetzt werden. Um auch rückwärts fahren zu können (vorausgesetzt der Motor kann das), wäre es nicht schlecht, das Signal zwischen +1,8 und -1,8 Ampere zu verstärken. Wenn der Motor kurzzeitig beim Abbremesen im generatorischen Betrieb läuft, sollte die Schaltung, aber auch nicht abrauchen. Das könnte man bestimmt mit zwei parallel geschalteten, gegenläufigen Dioden machen. Ich weiß aber nicht, welche Diode eine Durchbruchspannung von über 9V liefert. Ich denke, das Stichwort ist bestimmt stromgesteuerte Spannungsquelle. Ich würde das gerne so ähnlich machen, wie im Bild (aus dem Link rauskopiert), aber halt nur mit den o.g. Spezifikationen. -+ | 9k | +--o +-----|+\ | | | >-+-100R-|I PowerMOSFET auf KK | +-|-/ Cx | 1k +------+--10k--+ | Shunt -+------------------+--o Beitrag "spannungsgesteuerte lastunabhängige Stromquelle" Muss aber noch dazu sagen, dass ich blutiger Anfänger in Sachen Schaltungen bin. Meine Frage zu dem obigen Beispiel wären: Wie lege ich die Schaltung auf mein Beispiel aus? Gibt es noch eine bessere Lösung? Wie funktioniert das genau mit dem Shunt Widerstand und dem Kondensator? Warum wird hier ein Mosfet benutzt und kein Bipolartransistor? Was für einen Sinn macht der OPV in Kombination mit dem Transisotr? Warum nicht nur jeweils eins von beidem?
Wie wärs wenn du das ganze einfach mit einer PWM und Vollbrücke machst, wie hier beschrieben: http://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM
> Wie lege ich die Schaltung auf mein Beispiel aus? Gar nicht. Falsche Anwendung. > Gibt es noch eine bessere Lösung? PWM. Motoren sind wie Spulen, die glätten den Strom von alleine. > Um auch rückwärts fahren zu können L298 Motortreiber bis 2A (bei 12V wenn der Motor 9V darf). Aber Achtung: Es gilt nicht der Motorstrom bei Nennlast, sondern der Motorstrocm wenn der Motor blockiert/anläuft. Wenn der höher als 1.9A ist (und normalerweise ist der 5 mal höher), dann braucht man eine stärkere Vollbrücke. BTS7741 von Pollin macht das recht gut, schafft 10A/9V. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.25
hmmm, ja ich weiß, dass man es mit PWM auch machen könnte. Bestimmt ist es auch sinnvoller. Aber ich würde es gerne analog machen, weil ich es mal laut Theorie so gelernt habe. Also quasi um zu testen ob es auch so geht.
@MaWin Was genau funktioniert an der Schaltung für den Einsatz denn nicht? Irgendwie muss das Problem doch schon gelöst worden sein, bevor es PWM gab. Laut Messungen auf dieser Seite http://www.coolbricks.com/motoren beträgt die blockierte Stromaufnahme 1.9A. Sollte also ungefähr hinkommen...
Stubbe schrieb: > Irgendwie muss das Problem doch schon gelöst worden sein, bevor es PWM > gab. z.B. mit einem Regeltrafo, Gleichrichter und einem Umpolrelais/-schalter
>Aber ich würde es gerne analog machen, weil ich es >mal laut Theorie so gelernt habe. Wo hast du gelernt, das man Motoren mit Konstantstromquellen betreibt???
>Wo hast du gelernt, das man Motoren mit Konstantstromquellen betreibt???
Macht man bei DC Motoren, wenn man sie vernünftig und schnell in der
Drehzahl regeln will. Kaskadenregler. Motor wird mit einem Stromregler
auf einen Stromwert geregelt. Man stellt damit quasi das Moment. Darüber
dann ein Drehzahlregler.
Stubbe schrieb: > Legomotor Powerfunctions XL (wahrscheinlich > Reihenschluss) Sicher kein Reihenschluss, sondern permanent erregt.
Ich vermute mal, dass ihr alle den konkreten Motor nicht kennt. Der Motor verträgt 9V 2A über längere Zeiträume, ohne zu überhitzen. Kurzzeitig kann er jedoch erheblich mehr Strom aufnehmen. Die ansteuernde Schaltung sollte dementsprechend auch mehr Strom liefern können. Eine Schutzschaltung per Shunt ist überflüssig, weil der Motor bereits einen thermischen Schutz enthält. Je nach Anwendungsfall kann es allerdings sinnvoll sein, die Leistung des Motors zu begrenzen, damit mechanische Teile außerhalb des Motors nicht zerbrechen. Vor allem, wenn Du zusätzlich zum internen Getriebe noch ein externes dran baust.
Für eine Drehzahlregelung brauchst Du etwas wesentlich komplexeres. Weder die Spannung noch der Strom alleine bewirken eine bestimmte Drahzahl. Dazu brauchst Du schon einen Sensor (z.B. ein gelochtes Zahnrad + Lichtschranke) sowie einen Regler, der die Spannung (PWM) moduliert. Du brauchst schon fast 4,5 Volt, damit der (unbelastete) Motor überhaupt anfängt, sich zu drehen. Danach dreht er sich aber recht schnell, dann möchtst Du die Spannung vielleicht wieder reduzieren. Das macht ein Regler, typischerweise ein PI oder PID Regler.
Jo, danke für die Antworten! Einen Regler zu bauen, soll erst der nächste Schritt werden. Ich denke, davon unabhängig sollte ich erstmal jetzt hier die Elektronik (ohne PWM, sondern Analog) für die Ansteuerung umsetzen. Eckdaten: Spannungversorgung ca. 9-12V, Vorwärts-/Rückwärtsfahren soll möglich sein, Schutz gegen Selbstinduktion beim Abbremsen, Der AD-Wandler Output beträgt 0 - 3V. Den Motor sollen in abh. der Spannung +-1.8 A durchfließen. Hat jemand einen Schaltungsvorschlag (also nicht PWM)?
Wie stellst Du Dir das ohne PWM vor? Ein linearer Regler würde im Maximalfall 9V * mehrere Ampere verheizen. Das willst Du nicht wirklich machen, oder? PWM und analoge Steuerung widersprechen sich nicht. Mit einem simplen Sägezahn-Generator + Komparator kannst Du aus einer analogen Spannung ein PWM Signal erzeugen.
@ Stefan Ich verstehe noch nicht, wo wirklich das Problem liegt. luppu meinte doch, dass das geht. Ist das Problem, dass die Batterie zu schnell leer geht? Ist das Problem die Wärmeentwicklung? Welcher Regler? Meinst du den Stromregler? Kann ich nicht meinen Strom in abh. von einer Spannung nur Steuern? Also nicht regeln? Auf http://www.coolbricks.com/motoren wurde der Motor PF XL durchgemessen. Für einen Arbeitspunkt von 9V sind folgende Daten gegeben: Drehmoment: 14.5 N/cm² Umdrehung: 146 U/min Strom: 0.55 A Mechnische Leistung: 2.21 W Elektrische Leistung: 4.95 W Wirkungsgrad: 45 % In der blockierten Stromaufnahme unter 9 V: Drehmoment: 40 N/cm² Strom: 1.8 A Oder meinst du, dass im blockierten Zusand theoretisch 9V*1,8A = 16,2Watt Wärme produziert werden? Also am liebsten hätte ich ja immer noch gerne eine Schaltung für das Problem :-)
> Oder meinst du, dass im blockierten Zusand > theoretisch 9V*1,8A = 16,2Watt Wärme produziert werden? Ja, das meine ich. Bei einem PWM Regler wären die Verluste viel geringer. Fertige Schaltpläne für PWM fähige H-Brücken gibt's in diesem Forum schon genug. Sowas kann man auch fertig als Chip kaufen. Einer für maixmal 2A wurde ja schon genannt. Ein Schaltungsvorschlag für eine lineare Regelung liegt mir nicht vor - will ich auch gar nicht haben. Wer will schon einen Kühlkörper verbauen, der größer ist, als die Batterien und der Motor?
Ach noch was: In blockiertem Zustand zieht der Motor mit Sicherheit mehr Strom. Ich hab's noch nicht ausprobiert. Ich rechne beim Entwerfen der Ansteuerung immer mit dem zehnfachen Strom für wenige Sekunden. Manche Leute rechnen auch mit dem fünffachen. Ok, wenn Du den Strom auf 2A begrenzt, kannst Du natürlich einen Regler nehmen, der maximal 2A verträgt. Such Dir einfach einen fertigen Chip aus: https://www.google.de/search?q=motor+driver+h-bridge+with+current+limit&ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t
Warum ist denn der Kühlungsbedarf bei einer PWM Lösung geringer? ok, wie ich das jetzt verstehe, würde bei einem blockierten Moment, der Stromregler versuchen, den Sollwert zu erreichen und dabei würde der Strom extrem hoch werden. Weil der Stromregler innerhalb einer Kaskade ist, würde der Drehzahlregler einen extrem hohen Strom als Sollwert vorgeben. Ist das so gemeint? Und wenn ich garkeinen Stromregler verbaue, sondern nur den Strom in Abhängigkeit der Spannung steuere? Ohne Drehzahlregeler etc... Also der Grund, warum ich nicht, PWM machen will, sondern so, ist, dass ich bei meinem Projekt nen bisschen was über Elektrotechnik lernen möchte. Deswegen möchte ich garnicht einen kompletten Bausatz kaufen, sondern die einzelnen Komponenten selber zusammenbauen.
Wenn der Motor blockiert ist (oder beim Anlaufen) hat er einen sehr geringen Innenwiderstand. Lass da 2 Ampere durchfließen, dann liegen sicher nur wenige Volt an - es könnte durchaus weniger als 2 Volt sein. Dann muss dein Regler 9V-2V*2A verheizen, also 14 Watt. Dafür brauchst Du einen richtig großen Kühlkörper. Ohne Strombegrenzung ist der Strom ausschließlich durch den Ohmschen Widerstand der Motorwicklung begrenzt. Dann ist mit 5-10 mal mehr als der Nennstrom (0,5A) zu rechnen, also 5-10A. 9V * 10A = 50 Watt! Dafür brauchst Du einen gewaltigen Kühlkörper. PWM Regler kennen nur An und Aus. Im theoretischen idealfall fällt am schaltenden Transistor gar keine Spannung ab, also auch keine Verlustleistung. In der Praxis hat man natürlich immer Verluste. Die können allerdings durchaus so gering ausfallen, dass gar kein Kühlkörper nötig ist. Ein Beispiel für den IRLN530N, ein durchschnittlicher MOSFET: Der hat einen Innenwiderstand von ca 0,1 Ohm. 2A * 0,1 Ohm = 0,2 Watt. Und der kann locker 1 Watt ohne Kühlkörper vertragen. Es gibt auch MOSFETS mit viel geringerem Widerstand, zum Beispiel um 0,001 Ohm. Da wäre die Verlustleistugn entsprechend geringer: http://www.renesas.com/products/discrete/pmosfet/peer/oring_mos.jsp Wenn Du nun unbedingt bei der linearen regelung bleiben willst, dann bleibe bei der Schaltung, die Du ganz oben selbst gepostet hast, aber ohne Cx. Ich glaube, der stört nämlich. Damit kannst Du aber die Dreh-Richtung nicht umschalten. Das müsstest Du dann mit einem Relais machen. Oder Du nimmst statt deiner Schaltung eine, die sowohl positive als auch negative Ausgangsspannung abgeben kann. Ein TDA2030 wäre dazu gut geeignet, da hast Du den OP-Amp und die Leistungstransistoren zusammen in einem Chip. Du müsstest dann zum Rückwärts fahren eine negative Steuerspannung anlegen. Wenn die Steuerspannugn unbedingt im Bereich 0-3V liegen muss, dann benutze einen Subtrahierer (eine OP-Amp Grundschaltung), um daraus -1,5V bis +1,5V zu machen.
Stubbe schrieb: > Warum ist denn der Kühlungsbedarf bei einer PWM Lösung geringer? Ganz einfach ausgedrückt: Idealerweise ist bei der PWM der Schalttransistor immer nur ein oder ausgeschaltet, wobei sehr geringe Verluste entstehen. Deine gewünschte Ausgangsspannung oder -strom entsteht durch das Verhältnis der Zeiten eingeschaltet zu ausgeschaltet. Ohne PWM (im Linearbetrieb) ist immer "halb" eingeschaltet, womit die nicht benötigte Energie einfach in Wärme umgesetzt wird. Bei der PWM ist in der Zeit einfach ausgeschaltet und sie muss die Energie somit nicht sonst irgendwie loswerden. Für eine PWM muss auch kein moderner, highend Chip verwendet werden, das geht für einfache Anwendungen auch mit einem einfachen IC wie einem NE555 Timer oder auch diskret, wenn man das möchte. Gruß Kai
Um Verwirrungen zu vermeiden: PWM Regler verändern die Drehzahl des Motors, indem sie die Spannung pulsweise an/aus schalten. Das Verhältnis zwischen den Zeiten von An und Aus bestimmt die Drehzahl. Hälfte an und hälfte aus bewirkt, dass der Motor sich in etwa so verhält, als hättest Du ihm 4,5V gegeben.
Bei Pollin kriegst du für 50Cent einen H-Brückentreiber bis 2A. Schau dir mal den B57928 an. Schutzdioden sind auch gleich drin. Den kannst du direkt an den µC anschließen und ist sicher einen Versuch wert.
MaWin schrieb: > L298 Motortreiber bis 2A (bei 12V wenn der Motor 9V darf). Schafft doch in richtiger Beschaltung 4A? Mit dem wärse der TE denke ich ganz gut beraten.
PS: Mit dem B57928 kriegst du direkt eine PWM hin. Aber eine PWM führt beim Gleichstromer zu einer Drehmomentenregelung. Über diesen Umweg natürlich auch zu einer Drehzahlregelung. >Hälfte an und hälfte aus bewirkt, dass der Motor sich in etwa so >verhält, als hättest Du ihm 4,5V gegeben. => Nein, definitiv nicht. Du legst ja immer die volle Spannung an. Was man da macht ist eine Drehmomentenregelung. Mit 50% Tastverhältnis rufst du also (grob benähert) nur 50% des Drehmomentes ab. Natürlich geht dann meist auch die Drehzahl runter, aber wenn du etwas am DC-Motor per PWM regeln möchtest, dann nur über den Umweg über den Drehmoment, aber eben keine direkte Drehzahlregelung.
Stubbe schrieb: > Meinst du den Stromregler? Kann ich nicht meinen Strom > in abh. von einer Spannung nur Steuern? Also nicht regeln? Stromregler und PWM schliessen sich nicht gegeneinander aus. Man kann auch einen geschalteten Stromregler bauen im gegensatzt zu deiner analogen Stromquelle. Das ist gar nicht viel Aufwand. Die meisten Schaltregler ICs arbeiten heute im Current Mode Betrieb, das ist nichts anderes als das was du willst. Nimm einen UC3842 Schaltregler ein bisschen Huehnerfutter und einen Leistungsmosfet und fertig ist den geschalteter Stromregler mit Spannungseingang. Dann hast du einen Spannungseingang der dir den Motorstrom vorgibt, nur das jetzt die Energie nicht verheizt wird. An diesem Spannungseingang schliesst du jetzt deinen Drehzahlregler an und dann hast du deinen Drehzahlregler. Wenn du jetzt noch die Ausgangsspannung deines Drehzahlreglers begrenzt kann auch beim Hochlaufen des Motors keine riesige Stromaufnahme stattfinden.
Ich habe mich jetzt für den L298N und ner PWM Steuerung über den Mikrocontroller entschieden. Die Motorsteuerung ist folgendermaßen verschaltet: http://www.christophs-himbeere.de/wp-content/uploads/2012/08/L298_schaltplan.gif Problem ist, dass ich die BYV27/200 Dioden nicht da habe. Könnte ich stattdessen auch 1N4007 Dioden nehmen?
hmm, Problem ist nämlich, dass man die BYV27/200 nicht bei Conrad bekommt. Habt ihr ne andere Idee?? Wäre da sehr dankbar!
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