Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DC Bürstenmotor bei geringer Drehzahl betreiben


von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Hallo zusammen,

ich stehe mal wieder vor einem Problem wo ich nicht weiterkomme bzw.
wo ich mich über andere Meinungen und Hinweise freuen würde.

folgendes Problem:

Ich habe ein Getriebe mit einem DC Motor das ein Kettenrad antreibt.
Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts 
drehen. Die Getriebeuntersetzung ist 1 zu 60 d.h. der Motor muss sich 
nur ca. 100 Umdrehungen nach links oder rechts drehen um die gewünschte 
Kettenrad Drehung durchzuführen. DC Motor: 12V 9000 U/min

Frage:
Was haltet ihr von dem Aufbau? Ich sehe vor allem das Problem, dass der 
Motor sich weit entfernt von seinem Arbeitspunkt befindet. Kann man 
Grundsätzlich einen DC Motor in so tiefen Drehzahlbereich betreiben und 
dann auch noch regeln?

Über Erfahrungen und Hinweise wäre ich sehr froh!

von Martin (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts
> drehen.
In welcher Zeit denn?

von m.n. (Gast)


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Mein Motor läuft wohl etwas langsamer, aber mit einer Regelung kommst Du 
mit Deinem sicher auf unter 10 Umdrehungen/s an der Motorachse. Die 
gesamte Drehung würde dann ca. 10 Sekunden dauern.
Beitrag "Drehzahlregler für DC-Motor, ATmega48-328"

von Falk B. (falk)


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@Sebastian W. (sebastian_w45)

>Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts
>drehen. Die Getriebeuntersetzung ist 1 zu 60 d.h. der Motor muss sich
>nur ca. 100 Umdrehungen nach links oder rechts drehen um die gewünschte
>Kettenrad Drehung durchzuführen. DC Motor: 12V 9000 U/min

Dann brauchst du einen Positionsgeber, um die IST-Position zu erfassen, 
z.B. einen Drehgeber.

>Grundsätzlich einen DC Motor in so tiefen Drehzahlbereich betreiben und
>dann auch noch regeln?

Ja. Das geht sogar bis zum Stillstand, siehe Servos.

von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian W. schrieb:
> Was haltet ihr von dem Aufbau?

Nichts.

Ein Motor der nur 100upm laufen soll statt 6000upm hat grob nur 1/60 der 
Leistung.
Er bekommt nicht mehr Kraft, wenn er so langsam läuft, wie es mit einem 
Getriebe passieren würde.
Im Gegenteil, manche Motoren kühlen bei hoher Drehzahl besser 
(Ventilator an Motorwelle), die dürfen dann nur mit weniger Strom 
betrieben werden.
Warum Leute meinen, immer auf Getriebe verzichten zu müssen und dann 
Motoren langsamer als langsam laufen lassen wollen, ist mir 
schleierhaft.

Sebastian W. schrieb:
> Kann man Grundsätzlich einen DC Motor in so tiefen
> Drehzahlbereich betreiben und dann auch noch regeln?

Wenn man wirklich regelt, also die Drehung z.B. mit einem 
Incrementalencoder erfasst, kann man langsam drehen bis zu der Stelle wo 
die Polzahl des Motor auffällt. Quasi Mikroschritte mit DC Motoren 
werden grob unlinear.

von m.n. (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Ein Motor der nur 100upm laufen soll statt 6000upm hat grob nur 1/60 der
> Leistung.

... bla bla bla ...

> Incrementalencoder erfasst, kann man langsam drehen bis zu der Stelle wo
> die Polzahl des Motor auffällt.

Ja was denn nun? Zuerst nur 1/60 und dann beliebig langsam?

Falk B. schrieb:
> @Sebastian W. (sebastian_w45)
>
>>Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts
>>drehen. Die Getriebeuntersetzung ist 1 zu 60 d.h. der Motor muss sich
>>nur ca. 100 Umdrehungen nach links oder rechts drehen um die gewünschte
>>Kettenrad Drehung durchzuführen. DC Motor: 12V 9000 U/min
>
> Dann brauchst du einen Positionsgeber, um die IST-Position zu erfassen,
> z.B. einen Drehgeber.

Du brauchst keinen Drehgeber, sondern je einen Endschalter an beiden 
Endpositionen.

von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Laufzeit ca 6s

von Falk B. (falk)


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@ Michael Bertrandt (laberkopp)

>Ein Motor der nur 100upm laufen soll statt 6000upm hat grob nur 1/60 der
>Leistung.

Stimmt.

>Er bekommt nicht mehr Kraft, wenn er so langsam läuft, wie es mit einem
>Getriebe passieren würde.

Stimmt nicht. Du verwechselst Drehmoment und Leistung. Auch bei 
niedriger Drehzahl kann ein Motor mit Maximaldrehmoment arbeiten. Das 
ist ja der Clou am E-Motor! Dazu braucht es aber eine Stromregelung.

>Im Gegenteil, manche Motoren kühlen bei hoher Drehzahl besser
>(Ventilator an Motorwelle), die dürfen dann nur mit weniger Strom
>betrieben werden.

Das ist ein anderes Thema. Da der Motor nicht dauerhaft arbeitet, ist 
auch die Wärmeentwicklung nicht so hoch. Und ob der Motor eine 
Eigenkühlung mittels Wellenlüfter hat, ist auch unwahrscheinlich.

von Falk B. (falk)


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@ m.n. (Gast)

>>>Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts

>> Dann brauchst du einen Positionsgeber, um die IST-Position zu erfassen,
>> z.B. einen Drehgeber.

>Du brauchst keinen Drehgeber, sondern je einen Endschalter an beiden
>Endpositionen.

Bei 1,8 Umdrehungen nach links und rechts? Das wird schwierig.

von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Also im Aufbau vorgesehen ist ein Drehgeber der die Drehzahl des Motors 
misst

von Michael B. (laberkopp)


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Falk B. schrieb:
>
>>Er bekommt nicht mehr Kraft, wenn er so langsam läuft, wie es mit einem
>>Getriebe passieren würde.
>
> Stimmt nicht. Du verwechselst Drehmoment und Leistung.

Nein, ich nicht, ich schrieb im ersten Satz Leistung und in diesem Satz 
Kraft.

>>Ein Motor der nur 100upm laufen soll statt 6000upm hat grob nur 1/60 der
>>Leistung.

Lern lesen.

> Auch bei
> niedriger Drehzahl kann ein Motor mit Maximaldrehmoment arbeiten.

Eben, Kraft.

m.n. schrieb:
> Ja was denn nun?

Das war zu hoch für dich, dachte ich mir, typisch m.n.

von Falk B. (falk)


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@ Sebastian W. (sebastian_w45)

>Also im Aufbau vorgesehen ist ein Drehgeber der die Drehzahl des Motors
>misst

Na dann ist doch alles geritzt.

von Praxis (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Kann man
> Grundsätzlich einen DC Motor in so tiefen Drehzahlbereich betreiben und
> dann auch noch regeln?

Schon mal einen Akkuschrauber benutzt?

von Der Andere (Gast)


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Michael B. schrieb:
> Lern lesen.

Sorry Michael, aber in dem Fall gilt das für dich. Im ersten Posting 
sagt der TO:

Sebastian W. schrieb:
> Das Kettenrad soll sich nur um 1,8 Umdrehungen nach links oder rechts
> drehen. Die Getriebeuntersetzung ist 1 zu 60 d.h. der Motor muss sich
> nur ca. 100 Umdrehungen nach links oder rechts drehen um die gewünschte
> Kettenrad Drehung durchzuführen.

Diese deine Aussage hier ist also haltlos:

Michael B. schrieb:
> Warum Leute meinen, immer auf Getriebe verzichten zu müssen und dann
> Motoren langsamer als langsam laufen lassen wollen, ist mir
> schleierhaft.

Zum Thema:

Sebastian W. schrieb:
> Also im Aufbau vorgesehen ist ein Drehgeber der die Drehzahl des Motors
> misst

Das nützt di aber nur solange du weisst wo genau der Motor steht. Was 
ist wenn der ausgeschaltet ist, oder Stromausfall war.
Du brauchst auf jeden Fall noch Endschalter oder zumindest irgendwie 
eine "Nullpunkterkennung".

Ob die 1:60 Untersetzung reicht weisst nur du, die ca. 100 Umdrehungen 
des Motors reichen auf jeden Fall um die Punkte halbwegs genau 
anzufahren.
Siehe Funktion eines Modellbauservos.

von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Im Grunde suche ich Argumente die gegen einen Betrieb bei so geringen 
Drehzahlen sprechen.
Mein Chef möchte mit einem vorhandenen Getriebe und Motor diese Bewegung 
am Kettenrad durchführen, ich bin aber der Meinung das Getriebe 
anzupassen da ich persönlich es besser finde den Motor in der nähe des 
Arbeitspunktes zu betreiben(ca 7500Upm). Wenn ich es richtig verstanden 
habe ist das Drehmoment ja Maximal zum Anlaufzeitpunkt. Nachteilig wäre, 
dass der Strom gleichzeitig sehr hoch ist.

von Der Andere (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Wenn ich es richtig verstanden
> habe ist das Drehmoment ja Maximal zum Anlaufzeitpunkt. Nachteilig wäre,
> dass der Strom gleichzeitig sehr hoch ist.

Das Drehmoment ist in erster Näherung proportional zum Strom.
Ob dein Motor reicht oder ob du ein anderes Getriebe brauchst hängt 
einzig und alleine davon ab ob das erzielbare Drehmoment ausreicht oder 
nicht, und ob der Motor da in einem sicheren Bereich der Belastung 
arbeitet.

Da wir weder den Motor kennen, noch seine Kühlung oder die tatsächlichen 
Ströme/Spannungen und auch nicht das notwendige Drehmoment auf der 
Ausgangsseite, nicht den Wirkungsgrad des Getriebes und auch nicht die 
max. Einschaltdauer können wir dazu auch nichts präziser sagen.

von Michael B. (laberkopp)


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Sebastian W. schrieb:
> Im Grunde suche ich Argumente die gegen einen Betrieb bei so geringen
> Drehzahlen sprechen.

Es tut bei passendem Getriebe ein viel viel kleinerer Motor.

Wenn man den Motor an seinem Arbeitspunkt betreibt (damals waren es noch 
6000, nun 7500, Scheisse, kann eigentlich niemand jemals wahre Angaben 
machen, wird immer nur rumgelogen und rumgeschwurbelt), also 6000 statt 
100, dann reicht ein 1/60 so 'grosser' (=leistungsfähiger) Motor aus, 
denn bei 100 statt 6000 verschenkt man 98.3% der Motorleistung. Selbst 
wenn das weitere zusätzliche Getriebe nur 50% Wirkungsgrad hätte, muss 
der Motor nicht mal 5% so leistungsfähig(=teuer) sein.

von Martin (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Laufzeit ca 6s
Also muss der Motor für 1.8 Umdrehungen am Kettenrad nicht mit 100 
sondern 1080 Umdrehungen pro Minute drehen...

von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Die Laufzeit ergibt sich durch langsames anfahren (Rampe) und wieder 
abbremsen.


Danke für eure Hilfe,
ihr habt mich auf die richtige Spur gebracht.....

von m.n. (Gast)


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Sebastian W. schrieb:
> Im Grunde suche ich Argumente die gegen einen Betrieb bei so geringen
> Drehzahlen sprechen.

Warum? Es spricht nichts dagegen.
Ich habe Dir oben einen Link gegeben, mit der Du die Funktion recht 
schnell überprüfen kannst und gleichzeitig Deinem Chef signalisiert, 
welch tolle Ideen er hat ;-)

von Amateur (Gast)


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Bei einem Motor, der mit Drehzahlen nahe am Stillstand betrieben wird, 
fallen praktisch alle guten Eigenschaften unter den Tisch.
Zur Stromversorgung rate ich Dir, z.B. mal den ohmschen Widerstand der 
Wicklung ins Auge zu Fassen.
Das so etwas nicht ohne gute Regelung geht ist ein weiteres Manko. Und 
als Sahnehäubchen auch noch eine überwachte Ist-Position...

von Possetitjel (Gast)


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m.n. schrieb:

> Sebastian W. schrieb:
>> Im Grunde suche ich Argumente die gegen einen Betrieb
>> bei so geringen Drehzahlen sprechen.
>
> Warum? Es spricht nichts dagegen.

Logisch.

Es ist ja auch völlig egal, wenn der Motor 20mal so groß
sein muss, wie es bei Leistungsanpassung durch ein Getriebe
erforderlich wäre...

von Der Andere (Gast)


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Amateur schrieb:
> der mit Drehzahlen nahe am Stillstand betrieben wird

Lest ihr eigentlich den Thread? Der Motor soll 100U in ein paar Sekunden 
machen. Mit Rampe sind das dann 1000 bis 2000 U/min Höchstdrehzahl.
Also nix mit beinahe Stillstand.

Michael B. schrieb:
> Es tut bei passendem Getriebe ein viel viel kleinerer Motor.

Das ist durchaus richtig, allerdings hat der TO nichts konkretisiert 
bzgl. benötigtem Drehmoment.
Und neue Getriebe und neue Motore zu kaufen, wenn das 60:1 und der 
bestehende Motor da ist ist eine Frage der Stückzahl, des zur Verfügung 
stehenden Platzes und des Preises. Auch hier kann man nicht 
verallgemeinern was günstiger ist.

von Sebastian W. (sebastian_w45)


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Ja das stimmt Motor und Getriebe sind vorhanden....

Habe festgestellt, dass der Aufbau bei den geringen Drehzahlen sehr 
leise ist. Ist vlt ein Vorteil wenn man einen DC-Motor so betreibt.
Bei manchen Anwendungen kann das ja gewollt sein.

von Uwe S. (regionalligator)


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Sebastian W. schrieb:
> Habe festgestellt, dass der Aufbau bei den geringen Drehzahlen sehr
> leise ist.

Nicht nur das, auch die Lebensdauer steigt enorm. Der Trend geht sowieso 
zu getriebelosen Direktantrieben, heutzutage natürlich oft als EC-Motor 
ausgelegt.

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