Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 24V-Motor (Dosierpumpe) erzeugt zu hohe Einschaltströme


von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Hi,
ich habe ein Motorshield von Adafruit 
(http://www.adafruit.com/products/81) mit dem ich 4 Dosierpumpen steuern 
möchte 
(http://www.ebay.de/itm/Schlauchpumpe-Dosierpumpe-Peristaltikpumpe-2-4-l-h-24V-/350588023435?pt=Pumpen&hash=item51a0acb28b)

Leider entspricht die Spezifikation der Pumpe nicht der Realität.
Ich habe per Multimeter direkt hinterm Netzteil ohne das Shield 
(24v/4.5A) gemessen und da sind erhebliche Schwankungen im 
Stromverbrauch zu sehen, so zwischen 0.3 und 0.8A.
Zudem habe ich leider ein hohen Einschaltpeak von ca 2A gemessen was 
leider dazu führt, dass das Motorshield die Stromversorgung direkt 
blockiert, der Motor gibt leider nur ein kurzes Zucken von sich.

Ich habe die MEssung auf Video, aber ich glaube hier darf man nur kleine 
jpgs hochladen richtig?

Meine Frage:
Kann ich direkt an der Pumpe zwischen + und - noch Kondensatoren 
einbauen, die den Einschaltstrom begrenzen? Ich kenne mich in der 
Elektronik nicht ganz so gut aus, daher bitte entschuldigen, wenn ich 
nicht ganz fachgerechte Begriffe nutze.
Gibt es andere Möglichkeiten, die relativ einfach umzusetzen sind?
Bringen Keramikkondensatoreen etwas? In etwa so: 
http://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=26

Das Shield akzeptiert meines Wissens nach nur Ströme bis 0.6A bzw. Peaks 
bis 1.2A: "4 H-Bridges: L293D chipset provides 0.6A per bridge (1.2A 
peak) with thermal shutdown protection,"

Vielen Dank und Gruß
Thorsten

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


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Hallo Namensvetter!

Kondensatoren würden eher zu einem noch höheren Einschaltstrom führen.

Ich habe mir die Pumpe nicht angesehen, nehme aber an, es geht um 
ungeregelte DC-Motoren? Da hängt der Einschaltstrom von der Last ab. 
Wenn das Motorshield das nicht packt musst du dich nach einem 
leistungsfähigeren Treiber umsehen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Paul B. (paul_baumann)


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Du kannst mal versuchen, einen NTC (Thermistor) in die Zuleitung zur
Pumpe zu setzen, damit der Einschaltstromstoß verringert wird.

MfG Paul

von Amateur (Gast)


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Zwischen Netzteil und Motortreiber einen großen Kondensator, der die 
Einschaltimpulse abfangen kann.
In der Software dafür Sorge tragen, dass, ein paar ms reichen, nicht 
mehrere Motore gleichzeitig gestartet werden.

von Harald W. (wilhelms)


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Paul Baumann schrieb:

> Du kannst mal versuchen, einen NTC (Thermistor) in die Zuleitung zur
> Pumpe zu setzen, damit der Einschaltstromstoß verringert wird.

Vielleicht läuft die Pumpe dann gar nicht erst an. Für Motore,
insbesondere welche, die auch noch unter Last anlaufen müssen,
ist es völlig normal, das sie gegenüber dem normalen Betriebsstrom
einen, um den Faktor zehn, höheren Anlaufstrom haben. Den muss der
Treiber liefern können.
Gruss
Harald

von ich (Gast)


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Oder du machst per PWM eine Rampe, mit der du die Pumpe langsam 
hochfährst.

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Hi,

was bringt es denn wenn ein Kondensator nah am Netzteil ist? Der Strom 
läuft doch durch den Motortreiber und dort wird wegen zu hohem Strom 
unterbrochen?
Falls das wirklich was bringt: Welchen würdet ihr mir da empfehlen? 
Bringt so einer was: Kondensator 4700μF 24V, axial


Die Softwareseitige Steuerung ist machbar sofern ich die Einschaltströme 
gering halten kann.

Zum NTC: Glaubt ihr das bringt was oder ist das nur eine Idee/ ein 
Versuch wert?

VG

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Harald Wilhelms schrieb:
> Paul Baumann schrieb:
>
>> Du kannst mal versuchen, einen NTC (Thermistor) in die Zuleitung zur
>> Pumpe zu setzen, damit der Einschaltstromstoß verringert wird.
>
> Vielleicht läuft die Pumpe dann gar nicht erst an. Für Motore,
> insbesondere welche, die auch noch unter Last anlaufen müssen,
> ist es völlig normal, das sie gegenüber dem normalen Betriebsstrom
> einen, um den Faktor zehn, höheren Anlaufstrom haben. Den muss der
> Treiber liefern können.
> Gruss
> Harald

Hi Harald,

leider habe ich da vorher nicht dran gedacht, daher versuche ich halt ob 
es andere Möglichketen gibt außer:
- anderen Treiber
- andere Dosierpumpen

VG

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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ich schrieb:
> Oder du machst per PWM eine Rampe, mit der du die Pumpe langsam
> hochfährst.

Könnte ich mal probieren. Sind die Einschaltströme bei niedrigem PWM 
denn soviel geringer?

Leider habe ich auch einige Peaks während die Pumpe läuft messen können.
Daher bezweifle ich, dass das was bringen wird.

von ich (Gast)


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Durch die Induktivität des Motors wird die Anstiegsgeschwindigkeit des 
Stromes begrenzt. Das klappt auf jeden Fall. Natürlich nur, wenn der 
Betriebsstrom des Motors innerhalb der Stromergiebigkeit des Ausgangs 
liegt.

Du kannst ja die PWM erstmal langsam hochfahren (1-2s) und dann 
versuchen, die Zeit zu verkürzen und dabei den Strom beobachten. So 
bekommst du einen sanft anlaufenden Motor.

von Amateur (Gast)


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Vielleicht begrenzt Dein Motortreiber ja den Einschaltstrom und schaltet 
nicht gleich ab.
In diesem Falle hätte ein Kondensator den Vorteil, dass der Motorstart 
nicht als Reset (Spannungseinbruch) wirkt.

Da er sehr klein ist, könnte ein NTC auch helfen. Er ließe sich direkt 
in die Versorgungsleitung des Motors klemmen. Interessant wenn die 
Schaltung schon steht.
Jedes moderne, preiswerte Schaltnetzteil hat so etwas in der 
Versorgungsleitung um den Einschaltstrom der Primärkondensatoren auf 
eine Sicherungstaugliche Größe zu begrenzen.
Die haben relativ geringe Verluste im Normalbetrieb.

von Udo S. (urschmitt)


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Wenn das Teil zuverlässig laufen soll muss der Treiber den notwendigen 
Strom im Einschaltmoment liefern können, Punkt!
Man kann wie schon beschrieben versuchen mit Anfahrrampe oder NTC den 
Peak etwas zu verkleinern, aber ob die Motoren mit der Last das abkönnen 
kannst nur du sagen.
Im Zweifel probieren. Und zwar am besten mit 2-4V Unterspannung. Wenns 
dann noch läuft läufts auch wenn in einem Jahr die Teile altern und 
etwas schwergängiger gehen.

Thorsten D. schrieb:
> Leider habe ich auch einige Peaks während die Pumpe läuft messen können.

Bei einer solchen Anwendung ist ein Multimeter nicht mehr als Messmittel 
zu gebrauchen, weil du schnell ändernde Signale hast die das Multimeter 
nicht mehr korrekt misst. Hier brauchst du ein Oszi.

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Amateur schrieb:
> Vielleicht begrenzt Dein Motortreiber ja den Einschaltstrom und schaltet
> nicht gleich ab.
> In diesem Falle hätte ein Kondensator den Vorteil, dass der Motorstart
> nicht als Reset (Spannungseinbruch) wirkt.

ALso wenn ich direkt messe, sehe ich dass die Spannung kurz steigt und 
sofort abbricht auf 0V. Daher gehe ich davon aus, dass direkt 
ausgeschaltet wird.

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Udo Schmitt schrieb:
> Wenn das Teil zuverlässig laufen soll muss der Treiber den notwendigen
> Strom im Einschaltmoment liefern können, Punkt!
> Man kann wie schon beschrieben versuchen mit Anfahrrampe oder NTC den
> Peak etwas zu verkleinern, aber ob die Motoren mit der Last das abkönnen
> kannst nur du sagen.
> Im Zweifel probieren. Und zwar am besten mit 2-4V Unterspannung. Wenns
> dann noch läuft läufts auch wenn in einem Jahr die Teile altern und
> etwas schwergängiger gehen.
>
> Thorsten D. schrieb:
>> Leider habe ich auch einige Peaks während die Pumpe läuft messen können.
>
> Bei einer solchen Anwendung ist ein Multimeter nicht mehr als Messmittel
> zu gebrauchen, weil du schnell ändernde Signale hast die das Multimeter
> nicht mehr korrekt misst. Hier brauchst du ein Oszi.

Hallo Udo,
ein Oszi habe ich leider nicht. Habe schon vermutet, dass das Multimeter 
keine genauen Werte liefert, mir aber zumindest zeigt, dass der 
Einschaltstrom zu hoch ist.

Welcher Motortreiber kann den mit solchen Strömen umgehen?
Dann kann ich ja mal nach einem alternativen Shield suchen.
Die andere Option ist, einfach neue Pumpen zu kaufen. Es gibt welche, 
die bei 200mA laufen und mit dem Shield sehr zuverlässig funktionieren.

von Amateur (Gast)


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>ALso wenn ich direkt messe, sehe ich dass die Spannung kurz steigt und
>sofort abbricht auf 0V. Daher gehe ich davon aus, dass direkt
>ausgeschaltet wird.

Das geht aus der Dokumentation des Motortreibers hervor.
Sollte es so sein, so müsste Dein Motortreiber einen expliziten Reset 
(Pin) haben, andernfalls müsstest Du ja immer das System ausschalten.
Hat der Chip eventuell eine einstellbare Strombegrenzung? Dann könnte 
auch ein Blick auf die bestimmenden Bauteile helfen.

von Helge A. (besupreme)


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Datenblatt lesen beantwortet viele Fragen ;)

Bei 1,5A fallen schon >3V im Baustein ab. Bei 2A also sicher mehr als 
5W. Bei 80K/W Wärmewiderstand ist das Teil sofort überhitzt. Für eine 
Pumpe mit 2A ist ein anderer Treiberbaustein notwendig.

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


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Hallo Thorsten D.!

> Welcher Motortreiber kann den mit solchen Strömen umgehen?
> Dann kann ich ja mal nach einem alternativen Shield suchen.

Es gibt Dinge im Leben, die kann man nicht mit einem Shield lösen. 
Irgendwo ist dieses Konzept auch mal am Ende.

Wenn es um reines Ein-/Ausschalten geht, tun es auch passende Relais 
(egal ob elektromechanisch oder solid state). Ansonsten brauchst du eine 
H-Brücke. Ob mit oder ohne Stromregelung hängt von der Anwendung ab.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Helge A. schrieb:
> Datenblatt lesen beantwortet viele Fragen ;)
>
> Bei 1,5A fallen schon >3V im Baustein ab. Bei 2A also sicher mehr als
> 5W. Bei 80K/W Wärmewiderstand ist das Teil sofort überhitzt. Für eine
> Pumpe mit 2A ist ein anderer Treiberbaustein notwendig.

Wenn man allerdings davon ausgeht, dass die PUmpe im 24V Betrieb max 
70mA benötigt, ist das ja schon die richtige Treiberstufe.
Geht man dann vom 10fachen Einschaltstrom aus (700mA) liegt man immer 
noch unter den 1200mA max Peak.

Also stimmt entweder meine Messung nicht (da kein Oszi sondern 
Multimeter) oder die Angaben des Verkäufers nicht.
Was Fakt ist: die Pumpen schmieren (teilweise) beim Einschalten ab was 
ich auf einen recht hohen Einschaltstrom schieben würde.
VErmutlich fehlen mir die richtigen Messmittel um das Problem 100%ig zu 
identifizieren.

von Amateur (Gast)


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Vielleicht reicht Dir ja der Nachfolger aus.

Der verwendete L293D ist wirklich schon ein bisschen angestaubt und 
Heizt zu gut.

Der im Nachfolger verbaute TB6612 ist diesbezüglich um einiges Besser, 
hat auch ein besseres Spitzenstromverhalten und Heizt auch nicht so 
doll.

Und er sollte Pin bzw. Softwarekompatibel sein.

von Harald W. (wilhelms)


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Thorsten D. schrieb:

> Was Fakt ist: die Pumpen schmieren (teilweise) beim Einschalten ab

Was meinst Du damit? Grundsätzlich solltest du Deine Pumpen
zuerst einmal direkt an einer passenden 24V= Quelle testen
und dort Anlauf- und Betriebsstrom messen. Vielleicht ist
ja auch Dein Schlauch zu steif für die Pumpe.
Gruss
Harald

von Udo S. (urschmitt)


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Amateur schrieb:
> Vielleicht reicht Dir ja der Nachfolger aus.
>
> Der verwendete L293D ist wirklich schon ein bisschen angestaubt und
> Heizt zu gut.
>
> Der im Nachfolger verbaute TB6612 ist diesbezüglich um einiges Besser,
> hat auch ein besseres Spitzenstromverhalten und Heizt auch nicht so
> doll.

Klingt doch prima.

von Helge A. (besupreme)


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Der TBB... ist nur für 12V geeignet, oder überseh ich was?

Haben deine Pumpen einen normalen Gleichstrommotor drin mit 
Kohlebürsten, oder sitzt da eine Elektronik mit drin?

von Udo S. (urschmitt)


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Helge A. schrieb:
> Der TBB... ist nur für 12V geeignet, oder überseh ich was?

Stimmt. Diese Säcke bei adafruit, bewerben ihre Version 2 als besser und 
toller aber die max. Spannung sinkt von 25 auf 13V

von Helmut H. (helmuth)


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Hi

Vermute, dass der Anlaufstrom den Arduino resettet.

Haben Motor und Arduino eine getrennte Spanmnungsversorgung?

Ist der Jumper für getrennte Spannungsversorgung auf dem Shield gezogen?

Wie sieht der Sketch aus?

Woher weiß man dass der L293D blockiert?

Gruß

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Hi,

wäre eine ALternative gewesen aber ich würde die gerne bei 24V laufen 
lassen.

Arduino und Motorshield laufen mit getrennter Stromversorgung. Wobei ich 
vermute, dass baubedingt die gleiche Masse benutzt wird (wird ja nicht 
galvanisch getrennt) Jumper ist natürlic gezogen, sonst wäre mir 
vermutlich der Arduino bei 24v Schon durchgebrannt ;)

"Woher weiß man dass der L293D blockiert?"
=> ich merk halt nur dass die Pumpe/n blockiert. ABer auch nicht 
durchgängig. Aber leider so unzuverlässig, dass es ncihts für einen 
Dauereinsatz ist

von Helmut H. (helmuth)


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Würde das mal wie im AFMotor Beispielsketch Motortest probieren, der 
macht  PWM :
1
  motor.run(FORWARD);
2
  motor.setSpeed(42);
Hier dürfte nix abschalten und an den Ausgängen sollte man mit dem 
Messgerät etwa (24-3)*42/255 V messen (3V sind ca 2*VceSat) .

Dann Speed erhöhen. Wenn die Pumpe nicht mehr läuft:
Wird der zuständige L293D warm?
Soweit ich weiß hat der keine Abschaltfunktion bei Überstrom, nur 
thermisch.

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


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Hallo Thorsten!

> Also stimmt entweder meine Messung nicht (da kein Oszi sondern
> Multimeter) oder die Angaben des Verkäufers nicht.

Was willst du erwarten, wenn die Leistungsaufnahme schreiben aber 
scheinbar Stromaufnahme meinen? Vermutlich ist das der Nennstrom, nicht 
der Anlaufstrom. Der wird dann je nach Last entsprechend höher liegen. 
Was sagt denn der Verkäufer zu deinem Problem?

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Thorsten D. (thorsten_d83)


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Hi,
habe noch was gefunden, mal schauen ob ich das probiere:
http://forums.adafruit.com/viewtopic.php?f=31&t=26873
Einfach bis zur HÄlfte runterscrollen (I need more power!)

Der HÄndler hat aktuell keine Zeit das mal gegen zu testen ;)
Habe fast nix anderes erwartet. Problem ist, dass ich die Dinger schon 
länger habe aber erst jetzt gemessen habe bzw. das Projekt angegangen 
bin.

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