Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Motortreiber DC-Motor


von Dani C. (md5003)


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Hallo alle zusammen, ich versuche mich derzeit an einem Motortreiber für 
einen Gleichstromservomotor der Firma Bautz, Typ E 588 MGB.
Daten (lt. Typenschild) wie folgt:
Anlaufmoment 0,36 Nm
Anlaufstrom 3,4 A
max. Drehzahl 5000 1/min
Spannungskonst. 11V / 1000/min
Drehmomentkonst. 0,105 Nm/A
Entmagnetisierungsstrom 16 A

Techogenerator (Bei R=5kOhm)
Spannungskonst. 14V / 1000/min

Das ganze ist in einer alten Fräsmaschine verbaut und soll möglichst 
erhalten bleiben. Der Schaltschrank der Fräsmaschine ist vorhanden, 
evtl. kann davon ja etwas übernommen werden.
Leider habe ich von dieser Materie recht wenig Ahnung und hoffe daher 
auf hilfreiche Hinweise oÄ hier aus dem Forum :)

Gefunden habe ich bisher eine Kombination aus L6203 und L6506 (Schaltung 
siehe Fig. 17 aus dem L6203 Datenblatt).
Wäre diese Schaltung 1:1 nachgebaut passend für den Motor?
Wie realisiert man den max. Strom von 16A mit dieser Schaltung?
Wäre das ganze mit dieser Schaltung per PWM regelbar?

Bin für alle Hinweise dankbar

von Falk B. (falk)


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@ Dani C. (md5003)

>einen Gleichstromservomotor der Firma Bautz, Typ E 588 MGB.
>Daten (lt. Typenschild) wie folgt:
>Anlaufmoment 0,36 Nm
>Anlaufstrom 3,4 A
>max. Drehzahl 5000 1/min
>Spannungskonst. 11V / 1000/min
>Drehmomentkonst. 0,105 Nm/A
>Entmagnetisierungsstrom 16 A

Als was Kleines.

>Gefunden habe ich bisher eine Kombination aus L6203 und L6506 (Schaltung
>siehe Fig. 17 aus dem L6203 Datenblatt).

Passt.

>Wäre diese Schaltung 1:1 nachgebaut passend für den Motor?

Ja.

>Wie realisiert man den max. Strom von 16A mit dieser Schaltung?

Gar nicht, denn das ist eine Zerstörungsgrenze ;-)

>Wäre das ganze mit dieser Schaltung per PWM regelbar?

Ja, am Enable Pin oder den Steuereingängen vom L6506.


Bin für alle Hinweise dankbar

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Ist da irgendwo auch ein Nennstrom bei Nenndrehzahl angegeben?

Wenn der Anlaufstrom schon 3,4A beträgt halte ich den L6203 für deutlich 
unterdimensiniert. Du willst den Motor ja nicht nur im Leerlauf 
betreiben ;)

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Andreher (Gast)


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Der Anlaufstrom dürfte ähnlich dem Blockierstrom ein Maximalwert sein...

von Dani C. (md5003)


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Leider besitze ich keine weiteren Daten zum Motor. Oben angegebene Daten 
sind alles was das Typenschild hergibt.
Gefunden habe ich die PDF Datei 
http://www.servodyntechnik.de/DC_E_Reihe.pdf
Auf Seite 3 sind einige Motoren mit ähnlichen Daten (Ähnlich meinem E 
588 MGB z.B. der E588A-BG_-8 bzw. der E589MG_ )

Hier ist ein Wicklungswiderstand von 1,6 Ohm angegeben. Wenn ich nun 
also 48V draufgebe wird lt. Uri 30A am Motor anstehen. Max ist jedoch 
16A angegeben. Daher auch meine Frage aus dem Eingangspost:
Wie kann man mit der Schaltung den max. Strom begrenzen? (Stichwort 
"Chopper" ?)

Bevorzugt würde ich den Motor bei möglichst hoher Drehzahl betreiben. 
Dies entspräche ja bei Nenndrehzal immerhin 55V?
Gibt es diesbezüglich alternativen zum L6203 mit höherer Spannung?

von Falk B. (falk)


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@ Dani C. (md5003)

>Leider besitze ich keine weiteren Daten zum Motor.

Reicht doch!

>Hier ist ein Wicklungswiderstand von 1,6 Ohm angegeben. Wenn ich nun
>also 48V draufgebe wird lt. Uri 30A am Motor anstehen. Max ist jedoch
>16A angegeben. Daher auch meine Frage aus dem Eingangspost:

>Wie kann man mit der Schaltung den max. Strom begrenzen? (Stichwort
>"Chopper" ?)

Durch rechtzeitiges Abschalten im Mikrosekundenbereich. Denn der Strom 
steigt durch die Motorinduktivität mit begrenzter Geschwindigkeit an.

>Bevorzugt würde ich den Motor bei möglichst hoher Drehzahl betreiben.
>Dies entspräche ja bei Nenndrehzal immerhin 55V?

Ja. Aber dann läuft der Motor ja und blockiert nicht. D.h. es ließen 
keine 30A soindern eher 3,2A.

>Gibt es diesbezüglich alternativen zum L6203 mit höherer Spannung?

Bau das erstmal mit dem L6203 auf, dann reden wir weiter. Ob du nun 48V 
oder 55V nimmst, ist fast egal. Wahrscheinlich läuft die jetztige 
Endstufe auch nur mit 48V?

von Dani C. (md5003)


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Falk Brunner schrieb:
>>Wie kann man mit der Schaltung den max. Strom begrenzen? (Stichwort
>>"Chopper" ?)
>
> Durch rechtzeitiges Abschalten im Mikrosekundenbereich. Denn der Strom
> steigt durch die Motorinduktivität mit begrenzter Geschwindigkeit an.

Ist dies mit dem L6506 automatisch möglich? Mir ist nicht ganz klar wozu 
ich diesen sonst benötigen würde... ?

von Falk B. (falk)


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@ Dani C. (md5003)

>> Durch rechtzeitiges Abschalten im Mikrosekundenbereich. Denn der Strom
>> steigt durch die Motorinduktivität mit begrenzter Geschwindigkeit an.

>Ist dies mit dem L6506 automatisch möglich? Mir ist nicht ganz klar wozu
>ich diesen sonst benötigen würde... ?

Ja, das ist eine seiner Hauptaufgaben.

von Dani C. (md5003)


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Und wie wäre der L6506 zu beschalten für oben angegebene 16A max. Strom?
Ergibt sich dieser Wert aus einer Kombination aus Rsense und Vref? Wie 
ist dies zu berechnen?

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Lies doch einfach mal das Datenblatt, da ist das erklärt.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Dani C. (md5003)


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Das habe ich selbstverständlich vorher versucht, jedoch werde ich nicht 
wirklich schlau daraus. Komme eigentlich aus der mechanischen 
Konstruktion und versuche mich nun an der Ansteuerung der Frässpindel :)

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Ipeak=Vref/Rsense ist doch eigentlich eindeutig?! Oder habe ich die 
Frage nicht verstanden?

Wichtig ist aber auch der vorhergehende Abschnitt zum Timing/Taktgeber, 
in dem die Berechnung von C1 und R1 erklärt wird. Mit den empfohlenen 
Werten (22k und 3,9nF) kann man aber meistens arbeiten.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Falk B. (falk)


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@ Dani C. (md5003)

>Und wie wäre der L6506 zu beschalten für oben angegebene 16A max. Strom?

Dumm.

>Ergibt sich dieser Wert aus einer Kombination aus Rsense und Vref?

Ja.

>Wie ist dies zu berechnen?

Steht im Datenblatt. Aber du willst deinen Motor doch normale betreiben 
und nicht zerstören! 16A ist die ZERSTÖRUNGSGRENZE, da wird der 
Permanantmagnet im Motor entmagnetisiert!

von Dani C. (md5003)


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Nun was wäre denn ein Sinnvoller max. Wert für den Strom?

Und das mit der Berechnung von Ipeak = Vref / Rsense ist mir unklar.
Wie groß sollte ich Rsense denn sinnvoll wählen für obigen Motor? Da 
wäre ich ja eigentlich frei oder? Für welche Leistung müsste dieser 
ausgelegt sein? (Es liegen dann die vollen 48V an und ich kann mir die 
Leistung ganz normal anhand des Widerstands berechnen? Dh. P=U² / R ?)

von Falk B. (falk)


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@ Dani C. (md5003)

>Nun was wäre denn ein Sinnvoller max. Wert für den Strom?

Das kommt auf die Anwendung an. Wenn dein Motor als Servo schnell 
beschleuningen soll, muss man eher hoch gehen, vielleicht 10, 12A. Wenn 
er nur konstant drehen soll, reicht deutlich weniger Strom, vielleicht 
5A.

>Und das mit der Berechnung von Ipeak = Vref / Rsense ist mir unklar.
>Wie groß sollte ich Rsense denn sinnvoll wählen für obigen Motor?

Der Spannungsabfall und damit die Leistung sollte nicht zu groß werden. 
Wenn wir mal 1W und 5A ansetzen, macht das 40mOhm bzw. 200mV Vref.

> Da wäre ich ja eigentlich frei oder?

IN Grenzen. Wenn Vref zu groß wird, muss dein Shunt deutlich mehr 
Leistung aushalten. Wird Vref zu klein, bekommst du irgendwann Probleme 
mit Rauschen und Störungen, die dann zu groß im Verhältnis zum 
Nutzsignal werden.

> Für welche Leistung müsste dieser
>ausgelegt sein? (Es liegen dann die vollen 48V an und ich kann mir die
>Leistung ganz normal anhand des Widerstands berechnen? Dh. P=U² / R ?)

Nö, eher P = I^2 * R. Die 48 V liegen am Motor an, nicht am Shunt!

von M. N. (Gast)


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Dani C. schrieb:
> und versuche mich nun an der Ansteuerung der Frässpindel :)

Läuft diese denn nicht in nur einer Richtung?
Dann bräuchtest Du keine H-Brücke, sondern einen einzigen Leitungs 
MOSFET mit (sinnvoller Weise) PWM-Ansteuerung.

von Dani C. (md5003)


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@falk
Demnach würde ein 0,04 Ohm Widerstand mit 1 Watt und 0,2 V an Vref den 
Motorstrom auf 5A begrenzen? Gibt es so kleine Widerstände überhaupt in 
einer Normreihe?

@msx
Wäre an sich auch möglich; Im original kann die Maschine zwar 
rechts/linkslauf jedoch benötige ich dies eigentlich nicht. Trotzdem 
müsste ich beim Einsatz eines MOSFETs um die Chopper-Schaltung zur 
begrenzung des max. Strom kümmern... ?

von M. N. (Gast)


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Dani C. schrieb:
> Trotzdem
> müsste ich beim Einsatz eines MOSFETs um die Chopper-Schaltung zur
> begrenzung des max. Strom kümmern... ?

Jain.
Den Anlaufstrom reduziert man, indem die PWM langsam (Zeitraum 0,5 - 1s) 
von 0 - 100% 'hochgefahren' wird. Ferner gibt es Leistungs MOSFETs mit 
internen Schutzfunktionen, wie zum Beispiel den VNP20N07 (max. 70V und 
20A).

Auf der anderen Seite ist es immer gut, wenn die Ansteuerschaltung 
selber noch den Strom messen kann.
Ob man dies unbedingt braucht hängt davon ab, ob ein Überstrom die 
Ausnahme oder die Regel ist.

von Falk B. (falk)


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@Dani C. (md5003)

>Demnach würde ein 0,04 Ohm Widerstand mit 1 Watt und 0,2 V an Vref den
>Motorstrom auf 5A begrenzen? Gibt es so kleine Widerstände überhaupt in
>einer Normreihe?

Ja. Es müssen ja nicht exakt 40mOhm sein, mit 50 mOhm geht es auch.

>rechts/linkslauf jedoch benötige ich dies eigentlich nicht. Trotzdem
>müsste ich beim Einsatz eines MOSFETs um die Chopper-Schaltung zur
>begrenzung des max. Strom kümmern... ?

Ja.

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