Vorgeschichte: Habe mir eine kleine Vorrichtung gebaut, um Spulen zu
wickeln. Genauer gesagt, ich muß eine Spule abwickeln auf eine
Zwischenspeicherrolle, und von dieser Rolle wird die Ursprungsspule neu
gewickelt.
Als Antrieb habe ich einen Gleichstrommotor vorgesehen, der über eine
Übersetzung mittels eines O-Rings jeweils die eine oder andere
Wickelspule antreibt.
Der verwendete Gleichstrommotor ist für 13,5V ausgelegt und hat eine
Leerlaufdrehzahl von ca. 17.000 U/min, was natürlich viel zu hoch ist,
selbst bei der Untersetzung von etwa 10:1 über die Antriebsnabe.
Also habe ich es erst mal über ein 50 Ohm Drahtpoti versucht, was 1.
verdammt heiß wird, 2. sich auch nicht so berauschend einstellen läßt,
z.T. auch wegen der Sprünge, die durch die Drahtwindungen hervorgerufen
werden.
Langer Vorgeschichte, kurzer Sinn: Ich suche nach einer einfachen
Schaltung, um über ein Kohlepoti (im K-Bereich) mittels eines
Längsreglers (2N3055 oder stärker) die Motorspannung von 0 bis Maximum
einstellen zu können.
Hat jemand eine Schaltung griffbereit? Ich nehme auch an, ich sollte
eine Schutzdiode antiparallel zum Motor schalten. Wenn so etwas ohne IC
geht, wäre es nicht schlecht. Vielleicht gleich einen Darlington nehmen?
Ich hoffe, daß ich den Abwickel-Wickelvorgang, der etwa 30 sec dauert,
durch langsamees Hochfahren der Spannung unter Kontrolle halten kann.
Bisher ist es mir ein paar mal passiert, daß der Gleichstrommotor
plötzlich "abhaute", zu hoch lief und der Draht riß.
Das ganze ruft natürlich auch nach µC-Kontrolle, aber das vielleicht
später.
Viele Grüße
Christoph
Hallo,
ich würde ein gewöhliches billiges Labornetzteil verwenden. Wenn du
Spulen wickelst, und eine Schaltung entwickeln willst, so wirst du auch
ein Labornetzeil benötigen oder besitzen.
Ansonsten z.B: LM317 mit Schaltung laut Datenblatt
Grüße
Max
(Fast) Jeder Akkuschrauber kann das,
+-----------+---10k-----+---+---+-----+-- +U (maximalstrombegrenzt)
| | | | | |
| LM358 10k 10k | | Motor
+-----|+\ | | | | |
| | >--+ | | +-|<|-+ Freilaufdiode
| +--|-/ | | | |
| | 10k 10kPoti-|+\ |
| | | | | >------|I BUZ11
| +--------+-----------(--|-/ |S
| | | | |
10k 470nF 10k | |
| | | | |
+-----------+-----------+---+---------+-- GND
aber EIGENTLICH steuert man bei Wicklenmotoren vor allem den Strom weil
der was über die Kraft und damit die Bandzugsspannung aussagt, und
begrenzt die Drehzahl als Spannung nur nach oben.
Mit der Schaltung oben hast du maximales Drehmoment, das wird ausreichen
um den Draht zu zerreissen.
Fahrtenregler aus der Modellbauabteilung.
DC Motoren, die in der Drehzahl einstellbar sein sollen, steuert man mit
PWM an.
Genau das tut ein billiger Fahrtenregler ( der eigentlich gar kein
Regler sondern ein Steller ist... ).
ChristophK schrieb:> Der verwendete Gleichstrommotor hat eine Leerlaufdrehzahl von> ca. 17.000 U/min, was natürlich viel zu hoch ist,> selbst bei der Untersetzung von etwa 10:1 über die Antriebsnabe.
Dann bau eine doppelte Untersetzung rein, dann hatt der Motor
auch mehr Kraft. Wieviel Ampere braucht der Motor denn?
> Langer Vorgeschichte, kurzer Sinn: Ich suche nach einer einfachen> Schaltung, um über ein Kohlepoti (im K-Bereich) mittels eines> Längsreglers (2N3055 oder stärker) die Motorspannung von 0 bis Maximum> einstellen zu können.
Für kleine Ströme ginge das gut mit einem LM317; für grössere
Ströme müsstest Du besser eine Darlingtonschaltung benutzen.
Allerdings solltest Du eine solche Schaltung nicht zur dauernden
Drehzahlreduzierung benutzen, sondern nur zum Hochfahren.
> Das ganze ruft natürlich auch nuch nach µC-Kontrolle, aber das> vielleicht später.
Drehzahlsteuerungen macht man eher analog. Es könnte allerdings
sinnvoll sein, eine PWM-Steuerung zu verwenden. Beispielschaltungen
gibts u.a. in den DSE-FAQ.
Gruss
Harald
Harald Wilhelms schrieb:> Dann bau eine doppelte Untersetzung rein, dann hatt der Motor> auch mehr Kraft. Wieviel Ampere braucht der Motor denn?
Hat übrigens 13.500 U/Min, der Motor. Hatte mich vertan.
Aber Kraft brauche ich nicht. Der Draht ist 0,1 mm und unter Zug halten
kann ich ihn mit einem Stück Filz.
Es ist dieser
http://www.pollin.de/shop/dt/MjU0OTg2OTk-/Motoren/Gleichstrommotoren/Hochleistungs_Gleichstrommotor_JOHNSON_KC415LG.html]
Motor.
Die Daten im Datenblatt scheinen Unsinn zu sein (4,6 A, 24,7W scheint
mir plausibler)
(wie geht url Einbinden hier?)
Grüße
Christoph
Nachsatz zu den Motordaten (weil ich als Gast meinen Beitrag nicht
editieren kann): Auch im PDF-Datenblatt stehen m.E. ziemlich unplausible
Daten. Kann sein, daß da falsche Doku hinterlegt ist.
Grüße
Christoph
BUZ11 (N-Channel Power MOSFET) gefällt mir.
In Deiner Schaltung ist ein 10K Pot mit Abgriff in den +-Eingang des
Op-Amps
eingesetzt, aufgehängt nach oben und unten jeweils durch 10K
Widerstände.
Wie komm ich da auf 0 runter? Was macht der erste Op-Amp (mit +-Eingang
direkt an +)?
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Was macht der erste Op-Amp (mit +-Eingang> direkt an +)?
Ich nehme an, du meinst den linken OP. Der hängt mit seinem
nichtinvertierenden Eingang nicht an Plus, sondern über einen
Spannungsteiler von 2 mal je 10K an der halben Versorgungsspannung.
Zusammen mit der Mitkopplung (10k zum Ausgang) bilden sich 2
Schaltschwellen von etwa 1/3 und 2/3 Ub.
Damit hat man einen Sägezahngenerator der einen halbwegs genauen
Sägezahn von 1/3 - 2/3 Ub erzeugt.
Der rechte OP arbeitet als Komperator und macht aus der Sägezahnspannung
eine durch das Poti von 0 - 100% einstellbare Pulsweitenspannung.
Danke für die Erklärung der Schaltung. Hatte meinen
Interpretationsfehler ja bereits korrigiert.
Kann mir jemand noch ein paar PowerFET Ersatztypen für den BUZ11 nennen?
Mein lokaler Elektronikhändler hat den im Moment nicht am Lager und ich
würde die Schaltung gerne heute abend aufbauen.
Grüße
Christoph
Mal etwas kühn gefragt: wie könnte man eine Gleichstrommotorsteuerung
auf PWM-Basis realisieren, bei dem man Vorwärts- und Rückwärtslauf in
einem Regelknopf untergebracht hat?
Problem dürft ja die Umpolung und Polarität der Freilaufdiode sein,
oder?
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Mein lokaler Elektronikhändler hat den im Moment nicht am Lager
ann sollte er dir ja wohl den Ersatztyp nennen können, den er auch am
Lager hat.
ChristophK schrieb:> Mal etwas kühn gefragt: wie könnte man eine Gleichstrommotorsteuerung> auf PWM-Basis realisieren, bei dem man Vorwärts- und Rückwärtslauf in> einem Regelknopf untergebracht hat?
Umschalten mit 2xum Relais oder Vollbrücke
Analog eher aufwändig.
Dann vieleicht mit einem kleinen µC und etwas Software.
erforderliche (Abgabe-Leistung) des Motors:
P=Fv
Leistung = Zug(in N) x Geschwindigkeit (des Wickelmaterials) in m/s
Zug geschätzt 1N (hänge eine Tafel Schokolade an den Draht, ist das
straff genug?)
Geschwindigkeit geschätzt 0,5 m/s
Ergebnis 0,5W theoretisch
noch was dazu für die Verluste im Getriebe und Lagerung sind wir bei 1W
an der Motorwelle
noch was für die Erwärmung des Motors sind wir bei 2 bis 3W elektrisch
zugeführte Motorleistung.
Also passenden Motor und passendes Getriebe suchen; am besten
Getriebemotor.
Elektrik: Längsregler ist ungünstig wegen Erwärmung, besser
Pulsweitenmodulation PWM oder einfach Thyristorsteller an
gleichgerichteter Wechselspannung von vorgeschaltetem klassischem Trafo,
10VA sollten dicke ausreichen (Klingeltrafo)
Udo Schmitt schrieb:> ann sollte er dir ja wohl den Ersatztyp nennen können, den er auch am> Lager hat.
Vergiß es. :) Hatte ich mir schon rausgesucht. Printlayout (Eagle) ist
fertig. Heute abend wird geätzt und gebohrt.
Wie würde man es bei der Vollbrücke denn mit den Freilaufdioden
anstellen?
Martin K. schrieb:> erforderliche (Abgabe-Leistung) des Motors:> P=Fv> Leistung = Zug(in N) x Geschwindigkeit (des Wickelmaterials) in m/s> Zug geschätzt 1N (hänge eine Tafel Schokolade an den Draht, ist das> straff genug?)
Danke, Martin, für die überschlägige Abschätzung. Ich esse keine
Schokolade und Nußnougataufstrich, den ich in meinem Leben noch nie
gegessen habe, klebt so. Nein, aber Spaß beiseite, mit dem Getriebe ist
so'ne Sache, das kann man schlecht abbremsen und die Kraft kann man
schlecht kontrollieren, bzw. sie wird ja durch die Untersetzung (1/n)
verstärkt.
Ein Getriebe mit Richtungsumschaltung wiederum, wäre nicht schlecht.
Aber vielleicht lohnt sich das alles nicht. Wenn die ca. 70 Spulen alle
mal gewickelt sind, brauche ich das Gerät vielleicht nur noch
gelegentlich.
--
Christoph
Soweit hat alles geklappt mit meinem PWM-basierenden Netzteil.
Ein paar Dinge sind mir aufgefallen:
Trotz kleinen aufgefiederten Alublechkühlkörpers wird der IRFZ 34
ziemlich heiß. Ist die risetime des LM358 vielleicht zu hoch?
Meine Betriebsspannung ist 19V (Leerlauf), kommend aus einem 12V/4A
Netztrafo mit Zweiweggleichrichtung und einem 1000µF Siebelelko, danach
ungeregelt auf die PWM-Schaltung. Dürfte aber dann bei Last noch sinken
(muß ich noch mal nachmessen). Ein 20000µF Siebelko bringt auch nicht
viel mehr an Glättung, scheint mir.
Man "hört" den 100Hz Ripple im Gleichstrommotor. Würde da ein
stromgeboosterter Längsregler (MJ 2955 / 7812)helfen?
Leider ist es mir bei den bis jetzt gewickelten ca. 40 Spulen doch hin
und wieder passiert, daß der Draht (0,1 mm) riß, insbesondere in der
Phase, wo
man zum Ende der Wicklung kam und der Durchmesserunterschied zwischen
aufwickelnder Spule und abzuwickelnder etwa 16mm/7mm betrug.
Vielleicht ist doch der Zeitpunkt gekommen, wo ich mit µC "nachhelfen"
muß,
oder ich "unterstütze" die abzuwickelnde Spule mit einem zweiten Motor,
der dann aber immer so eingestellt sein muß, daß der Draht unter
Spannung bleibt.
Ideen dazu?
Viele Grüße
Christoph
Korrektur: Trafo hat 12V-0-12V, 1,7 A (ich nehme an, pro Wicklung, was
dann bei 2-Weg GR 3,4A macht). Leerlaufspannung am Siebelko: 19V, geht
auf 13V bei maximaler Stromaufnahme durch den Motor herunter. Könnte man
vielleicht noch mit einem - wie heißen die Dinger noch mal -
Spannungsregler für minimalen Längsspannungsunterschied - auf 12V
geregelt halten.
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Meine Betriebsspannung ist 19V (Leerlauf), kommend aus einem 12V/4A> Netztrafo mit Zweiweggleichrichtung und einem 1000µF Siebelelko, danach> ungeregelt auf die PWM-Schaltung. Dürfte aber dann bei Last noch sinken> (muß ich noch mal nachmessen).>> Man "hört" den 100Hz Ripple im Gleichstrommotor.
Kein Wunder, die 1000uF reichen vorne und hinten nicht für 4A, die
werden jede 1/100 Sekunde leergesagt.
> Ein 20000µF Siebelko bringt auch nicht> viel mehr an Glättung, scheint mir.
Scheint dir. Jemals nachgerehnet ?
> Trotz kleinen aufgefiederten Alublechkühlkörpers wird der IRFZ 34> ziemlich heiß. Ist die risetime des LM358 vielleicht zu hoch?
Eher fehlt ihm 50% der Zeit eine ausreichende Gate-Spannung.
Freilaufdiode ?
Funk(en)enstörung am Motor ?
+--47uH--+---+---+
| | | |
| | 47nF |
----------------+ | | |
verdrillte Zuleitung 47nF +--(M)
----------------+ | | |
| | 47nF |
| | | |
+--47uH--+---+---+
Tatsächlich weiß ich den Motorstrom im Moment nicht genau. Muß ihn
einfach mal nachmessen. Es ist ein keramischer Kondensator über die
Motoranschlüsse gebrückt. Nehme an, die Mitte am Motor soll das Gehäuse
sein.
Freilaufdiode ist vorhanden. Verdrillt ist nichts im Moment.
Auch keine Funkenstörung.
Kannst Du mal erläutern, was Du mit "50% der Zeit fehlt im eine
ausreichende Gatespannung" meinst? Ich habe die von Dir gepostete
PWM-Schaltung realisiert. Ich fahre den Motor hauptsächlich im unteren
Bereich, also kleines PWM-Tastverhältnis. Zusätzlich zu Deiner Schaltung
befindet sich noch ein 1 Ohm (8W) in Serie in der Motorzuleitung.
Grüße
Christoph
Ich werde die Funkentstörung mal vornehmen, muß aber auf Bauteile
warten. Hier noch eine Messung a) ohne Last, b) gleiches Tastverhältnis
mit Last.
Die Risetime beträgt ca. 30µs (!)
Vertikal: 5V/div
Horiz.: 2ms/div
Grüße
Christoph
Vergaß zu erwähnen: dargestellt in den Oszillogrammen ist die
Gatespannung, also der Ausgang des LM358. Abgegriffen am Gate des
IRFZ34N mit einem 10:1 Tastkopf.
Grüße
Christoph
Kann natürlich auch sein, daß ein Bauelement "gestorben" ist. Vielleicht
die Freilaufdiode? Es ist eine 1N4007. Ich meine, bei der ersten
Inbetriebnahme diese "Schulter auf dem Puls nicht gesehen zu haben. Da
sah man eigentlich saubere Rechteckpulse, die nur oben den Ripple
abbildeten.
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Ich werde die Funkentstörung mal vornehmen, muß aber auf Bauteile> warten. Hier noch eine Messung a) ohne Last, b) gleiches Tastverhältnis> mit Last.
Was auch immer du oszilloskopiert hast.
Spannung an den Motoranschlüssen ?
Warum hat "mit Last" 2 Spannungslevel zusätzlich zur Nulllinie ?
Entweder schaltet hier der MOSFET nicht ganz durch:
ChristophK schrieb:> Kannst Du mal erläutern, was Du mit "50% der Zeit fehlt im eine> ausreichende Gatespannung" meinst?
oder es gibt eine Überspannung durch Freilauffunken der durch den
Druchbruch des MOSFETs abgefangen wird (aber angeblich hast du eine
Freilaufdiode so eingebaut, wie sie in meinem Schaltplan eingezeichnet
war).
Du sollten die Versorgungsspannung über dem Siebelko bei Last messen.
ChristophK schrieb:> Es ist eine 1N4007
Wenn man weniger als 50Hz PWM hat, mag die gehen, aber für ernshafte PWM
Frequenzen ist sie VOLLKOMMEN UNGEEIGNET.
MaWin schrieb:> Was auch immer du oszilloskopiert hast.>
Ich schrieb: Gatespannung (also Ausgang des LM358)
> Spannung an den Motoranschlüssen ?>> Warum hat "mit Last" 2 Spannungslevel zusätzlich zur Nulllinie ?
Das wüßte ich auch gerne.
>> Entweder schaltet hier der MOSFET nicht ganz durch:>> ChristophK schrieb:>> Kannst Du mal erläutern, was Du mit "50% der Zeit fehlt im eine>> ausreichende Gatespannung" meinst?>> oder es gibt eine Überspannung durch Freilauffunken der durch den> Druchbruch des MOSFETs abgefangen wird (aber angeblich hast du eine> Freilaufdiode so eingebaut, wie sie in meinem Schaltplan eingezeichnet> war).>> Du sollten die Versorgungsspannung über dem Siebelko bei Last messen.
Kommt dann.
> ChristophK schrieb:> > Es ist eine 1N4007> Wenn man weniger als 50Hz PWM hat, mag die gehen, aber für ernshafte PWM> Frequenzen ist sie VOLLKOMMEN UNGEEIGNET.
Was wäre geeignet?
PowerFet und (ungeeignete) Freilaufdiode eben noch mal ausgewechselt.
Gleiches Bild.
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Ich schrieb
Du schriebst HINTERHER, nachdem ich bei deinem Oszibildbeitrag auf
'Antworten' klickte.
Es ist blödsinnig seine Beiträge in Form von 4 nachgereichten Postings
zu erstellen. Vorher nachdenken hilft (dauert dann aber eventuell
länger, siehe meinen Beitrag der erst kam nach dem du schon 2 weitere
Postings verfasst hast).
Ein Gate-Spannung wie die gezeigte zeigt eine massive Einkopplung über
Cdg.
Sinnvoller wäre Spannung über dem MOSFET bzw. Spannung über der Last und
Versorgungsspannung, auch der PWM Elektronik.
Hier sind noch mal ein paar Spannungen:
1. Power
2. Source
3. Gate
Vert.: 10V/div, Horiz. 2ms/div
Man sieht natürlich den Einbruch in der Versorgungsspannung, der dann
Rückwirkung auf das Komparatorverhalten haben dürfte.
In der Wahl der geeigneten Freilaufdiode bin ich noch nicht
weitergekommen. Die muß doch strommäßig nicht so hoch ausgelegt sein,
wie der Betriebsstrom?
Aber ein paar 100V Sperrspannung sollte sie doch auch haben. Gut,
Martin, Du sagtest, 1N4007 sei ungeeignet (weil zu langsam). Habe mir
mal einen Selection Guide von ST und Infineon runtergeladen. Da gibt es
natürlich einen Haufen von Power Schottky bis Ultra Fast.
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> Aber ein paar 100V Sperrspannung sollte sie doch auch haben
Bei einem MOtor von 13.5 V ? Wozu ? Es können nicht mehr als 13.5V in
Sperrichtung anliegen, eine BA157 tut es, eine MBR1545 auch.
ChristophK schrieb:> Man sieht natürlich den Einbruch in der Versorgungsspannung, der dann> Rückwirkung auf das Komparatorverhalten haben dürfte.
Könnte auch umgekrht sein: Der Strom, der beim Einschalten der PWM
benötigt wird, leert den Elko recht schnell.
ChristophK schrieb:> 2. Source
Wieso ist beim Source irgendetwas anderes zu sehen ausser 0V ?
Falsche Schaltung gebaut ?
Und wenn es Drain wäre, schaltet der erkennbar nicht ganz durch, warum ?
Zu geringe Ansteuierspannugn am Gate ? Da sind nur 5V, das reicht vorne
und hinten nicht. Meine Schaltung würde 10V anlegen (Ausgang LM324 an
12V), da ist was massiv faul.
Hatte mich in der Benennung vertan: Bild zeigt drain, nicht source.
Motor hängt ja mit dem einen Ende an V+. Gezeigt ist die Spannung
zwischen dem unteren Ende des Motors (drain) und Masse.
In Deiner Schaltung ist aber von einem LM358 die Rede, nicht LM324.
Diese Schaltung habe ich gebaut (siehe Anhang).
Grüße
Christoph
ChristophK schrieb:> In Deiner Schaltung ist aber von einem LM358 die Rede, nicht LM324.
Ein LM358 ist ein halber LM324.
Die Oszillogramme passen nicht zur Schaltung.
Die Gate-Spannung ist zu niedrig.
Vergrössere erst mal den Siebelko, damit die Versorgungsspannung während
des PWM Impulses stabil bleibt.
Analysiere dann, warum die ca. 10V am Ausgang des LM358 bei dir auf 5V
zusammenbrechen.
Du kannst C1 ja mal auf 10uF erhöhen, damit die Impulse langsamer
werden.
Die niedrige Gate-Spannung ist der Grund warum der MOSGFET nicht ganz
durchschaltet und heiss wird.
