Announcement: there is an English version of this forum on Hallo, es geht darum DC-Motoren wechselweise in beiden Drehrichtungen anzusteuern. Dazu wäre eigentlich für jeden Motor eine H-Brücke erforderlich. Um den Aufwand zu minimieren (es sind 14 Motoren anzusteuern) würde ich allerdings lieber je Motor nur eine Halbbrücke einsetzen und das andere Ende auf die halbe Betriebsspannung hängen. Die Motoren werden mit 3 bis 5 Volt betrieben, die Stromaufnahme liegt bei 7A, Blockierstrom etwa 12A. Kennt jemand eine geeignete Schaltung um aus 12 Volt 2 x 6Volt(oder 5) zu machen, bei einer Strombelastbarkeit von ca. 20 bis 25 A? Die Verlustleistung bei laufendem Motor spielt keine Rolle! Die Motoren laufen nur kurz (<2sec.) und selten (10-100 mal am Tag)und noch seltener mehrere gleichzeitig.
Mit PWM betreiben: 50% PWM ergibt die halbe eff. Spannung am Motor. Weitere Vorteile: Drehzahl ist einstellbar und eine Beschleunigungsrampe verhindert zu höhe Ströme.
Natürlich mit einem Power Operationsverstärker der 12A abkann bzw. mit nem normalen OPV mit 2 Diskreten Endstufentransistoren am Ausgang. http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/endstu_t.htm
Spannungsteiler schrieb: > Die Verlustleistung bei laufendem Motor spielt keine Rolle! > Die Motoren laufen nur kurz (<2sec.) Du weisst wie klein eine Chipfläche ist?
Spannungsteiler schrieb: > es geht darum DC-Motoren wechselweise in beiden Drehrichtungen > anzusteuern. Dazu wäre eigentlich für jeden Motor eine H-Brücke > erforderlich. Das wäre die Luxusvariante. > Um den Aufwand zu minimieren (es sind 14 Motoren anzusteuern) würde ich > allerdings lieber je Motor nur eine Halbbrücke einsetzen und das andere > Ende auf die halbe Betriebsspannung hängen. Das kannst du machen. Aber nur wenn du die Stromversorgung dann gleich aus zwei 6V Quellen realisierst. Aus 12V irgendwie 6V elektronisch abzuleiten ist auf jeden Fall nicht sinnvoll bei deinen Strömen. > Die Motoren werden mit 3 bis 5 Volt betrieben, die Stromaufnahme liegt > bei 7A, Blockierstrom etwa 12A. Eine andere Variante wäre die Verwendung eines Relais für die Umpolung des Motors. Dann reicht ein dicker MOSFET um den Motor per PWM zu steuern. Wenn die Motoren aber sowieso nur maximal 5V brauchen, dann frage ich mich warum du überhaupt auf 12V Versorgungsspannung gehst.
Das ging ja schnell. Vielen Dank für die zahlreichen sinnvollen Antworten! @uwe: Vielen dank für die Links, so in etwa hatte ich mir das vorgestellt. Insgeheim hatte ich ja auf ein fertig dimensioniertes Beispiel mit diskreter 20 A (oder so...) Endstufe gehofft. Habe hier noch einige BUV20 rumliegen, die sollten dafür brauchbar sein. @ Klaus Santa Es hat sich gezeigt daß bei den verwendeten Getriebemotoren, bei PWM-Betrieb, die Drehzahl stark Lastabhängig wird. Das Drehmoment einbricht. Dies würde eine Drehzahlregelung erforderlich machen. Bei Betrieb an reiner Gleichspannung, bleibt die Drehzahl lastunabhängig (hinreichend...)konstant. Es wird eine kleine Anfahr- und Bremsrampe gefahren, da macht es sich halt gut, wenn man nur die Spannung entsprechend hoch und runter fahren muß und das Drehmoment dabei immer groß genug bleibt. @ Axel S. schrieb: > Das kannst du machen. Aber nur wenn du die Stromversorgung dann gleich > aus zwei 6V Quellen realisierst. Aus 12V irgendwie 6V elektronisch > abzuleiten ist auf jeden Fall nicht sinnvoll bei deinen Strömen. Ja, du hast recht, es ist ein verlustreiches Unterfangen. Deshalb auch mein Hinweis auf die vergleichsweise kurzen Laufzeiten der Motoren. Momentan läuft das ganze im Netzbetrieb, so daß es tatsächlich möglich wäre die erforderlichen Spannungen direkt zu erzeugen. Im Sommer soll die Versorgung allerdings aus einer (bereits vorhandenen) 12v PV-Insel erfolgen. Daher der Versuch mit einmal 12Volt auszukommen. Axel S. schrieb: > Eine andere Variante wäre die Verwendung eines Relais für die Umpolung > des Motors. Ist angedacht, ich finde die elektronische Lösung aber schöner. Nebenbei sind Relais 2xUm, die die erforderlichen Ströme dauerhaft zuverlässig schalten, nicht ganz preiswert, teurer als 2 FETs... > Dann reicht ein dicker MOSFET um den Motor per PWM zu Na ja, PWM wäre schön, aber siehe oben... Es wurden verschiedene Frequenzen getestet, je höher diese ist um so lastabhängiger die Drehzahl, alles nicht schön. Hinzu kommt: Die Zuleitung zum entferntesten Motor ist 10 Meter lang, das sendet... > Wenn die Motoren aber sowieso nur maximal 5V brauchen, dann > frage ich mich warum du überhaupt auf 12V Versorgungsspannung gehst. Ja, die 12V, siehe oben... Ein Schaltregler der daraus 5 Volt macht wäre zweifellos sinnvoll. Mit dem selbstbau eines solchen, in dieser Leistungsklasse, habe ich leider schlechte Erfahrungen gemacht. Die Verluste in Spule, Diode und Schalttransistor sind dann meist genau so hoch wie in einm einfachen lineargeregelten Längstransistor...:-))
Spannungsteiler schrieb: > Kennt jemand eine geeignete Schaltung um aus 12 Volt 2 x 6Volt(oder 5) > zu machen, bei einer Strombelastbarkeit von ca. 20 bis 25 A? Ausschliesslich volle 12V an die Motoren legen per Vollbrücke, z.B. VNH3SP30, und durch PWM diese 12V auf effektive 6V reduzieren. Alles andere ist Unsinn, wäre viel aufwändiger. Spannungsteiler schrieb: > Die Zuleitung zum entferntesten Motor ist 10 Meter lang, das sendet... Bei 25A, welches Starterkabel verwendest du damit von deinen 6V noch was ankommt ? Entstören kann man hingegen mit einfachen Drosseln. > Es hat sich gezeigt daß bei den verwendeten Getriebemotoren, bei > PWM-Betrieb, die Drehzahl stark Lastabhängig wird. Das Drehmoment > einbricht. GERADE PWM verbessert bekanntlich das Drehmoment und die Drehzahlstabilität. Ihr habt also falsche Schlussfolgerungen aus einem anderen Fehler gezogen. > hatte ich ja auf ein fertig dimensioniertes Beispiel mit > diskreter 20 A Niemand macht so einen Unsinn, daher gibt es das nicht. > Die Motoren laufen nur kurz (<2sec.) und selten (10-100 mal am Tag)und > noch seltener mehrere gleichzeitig. Falls du wirklich nur einen Spannungshalbierer suchst, mit 25A, könnten maximal 2 Motoren gleichzeitig laufen. Wenn jedoch jeder Motor einen VNH3SP30 (oder die 12A Version davon) hat, braucht man sich um Sequenzierung nicht zu kümmern.
Spannungsteiler schrieb: > Es hat sich gezeigt daß bei den verwendeten Getriebemotoren, bei > PWM-Betrieb, die Drehzahl stark Lastabhängig wird. Das Drehmoment > einbricht. Deine PWM-Ansteuerung ist nicht in Ordnung. Du steuerst die Brücke sicherlich mit PWM am Enable-Eingang. Das geht recht einfach und ist falsch! Die Brücke muß immer aktiv sein, das heißt, PWM muß an die Eingänge gelegt werden, die die Richtung vorgeben.
MaWin schrieb: > Ausschliesslich volle 12V an die Motoren legen per Vollbrücke, > z.B. VNH3SP30, und durch PWM diese 12V auf effektive 6V reduzieren. Für mich stellt sich die Frage, ob die 7A wirklich benötigt werden, oder ob die gewünschte mechanische Funktion auch mit 3A erreicht werden kann. Das könnte man ja mal am Labornetzteil mit Strombegrenzung testen. Wenn das so ist, kann man auch mit kleineren Brücken arbeiten. Die A4950 o.ä. haben einen eingebauten Stromchopper drin, der so bis 3,5A liefern/begrenzen kann. Dann reduziert sich die Ansteuerung eines Motors auf ein SO8, und auch der Blockierstrom ist kein wirkliches Problem mehr. MfG Klaus
Ich denke meine Frage war recht genau formuliert, somit sollte klar sein daß die letzten Antworten leider nur von begrenztem Wert sind. Trotzdem möchte ich kurz darauf eingehen. MaWin schrieb: > Ausschliesslich volle 12V an die Motoren legen per Vollbrücke, > z.B. VNH3SP30, und durch PWM diese 12V auf effektive 6V reduzieren. > > Alles andere ist Unsinn, wäre viel aufwändiger. Ein sehr interessantes Bauelement! Erstaunlich daß das IC sogar für Privatpersonen bei Reichelt erhältlich ist. Ich werde es auf jeden Fall im Hinterkopf behalten - bei diesem Projekt ist es dafür allerdings zu spät! MaWin schrieb: > Bei 25A, welches Starterkabel verwendest du damit von deinen 6V noch was > ankommt ? Wie oben geschrieben, beträgt die Stromaufnahme eines Motors 7A, es wird dieses Kabel verwendet: http://www.hornbach.de/shop/Lautsprecherkabel-LS-FL-2x2-5-mm-10-m-schwarz/7579307/artikel.html Die einwandfreie Funktion wurde im Probeaufbau bestätigt. > Entstören kann man hingegen mit einfachen Drosseln. Na ja, die Grösse müsste zunächst erprobt werden. 2 Stück pro Motor... sind 28 Drosseln + Cs... Sicher, kann man machen - ist aber auch ein beachtlicher Drahtverhau. MaWin schrieb: > GERADE PWM verbessert bekanntlich das Drehmoment und die > Drehzahlstabilität. Ihr habt also falsche Schlussfolgerungen aus einem > anderen Fehler gezogen. Das ist eine anmaßende und sachlich falsche Behauptung die ich nicht kommentieren möchte. MaWin schrieb: > Niemand macht so einen Unsinn, daher gibt es das nicht. Doch, ich mache das! Gestern Nachmittag Lochrastertechnisch aufgebaut. Funktioniert zur vollsten Zufriedenheit! LM358/2N3771 - Plan als Bleistiftskizze verfügbar. Falls gewünscht... Aber so etwas brauche ja nur ich... Unsinn? Halbbrücken werden seit Jahrtausenden eingesetzt und so aufwändig ist die Erzeugung einer Mittenspannung nun auch wieder nicht. Ganz im Gegenteil - eigentlich eher trivial. MaWin schrieb: > Falls du wirklich nur einen Spannungshalbierer suchst, mit 25A, könnten > maximal 2 Motoren gleichzeitig laufen. Wenn jedoch jeder Motor einen > VNH3SP30 (oder die 12A Version davon) hat, braucht man sich um > Sequenzierung nicht zu kümmern. Ja, der VNH3SP30 ist ein wunderschönes IC, ich sagte es bereits - vielen Dank dafür. Aber die Sequenzierung (welch schönes Wort) wird schon deshalb erforderlich sein, weil ich nicht beabsichtige die Primärstromversorgung für 14*7=98Ampere zu dimensionieren. Klaus Santa schrieb: > Deine PWM-Ansteuerung ist nicht in Ordnung. Du steuerst die Brücke > sicherlich mit PWM am Enable-Eingang. Das geht recht einfach und ist > falsch! Vielen Dank für den Hinweis auf diese mögliche Fehlerursache, aber daran lag es nicht. Wir haben verschiedene Getriebemotoren auf Eignung getestet(Motor->Hebelarm->Gewicht)und sind immer zum gleichen Ergebnis gekommen: Gleichspannung - weitgehend gleichmäßiger Motorlauf bei heben und senken des Gewichts, keine große Abweichung zur Leerlaufdrehzahl. PWM - anheben erfolgt unter deutlichem einbrechen der Drehzahl, absenken etwa mit Leerlaufdrehzahl - deutlich sichtbar auch ohne spezielle Meßmittel. PWM war in Ordnung, eine Brücke kam zu diesem Zeitpunkt noch nicht zum Einsatz. Klaus schrieb: > Für mich stellt sich die Frage, ob die 7A wirklich benötigt werden, oder > ob die gewünschte mechanische Funktion auch mit 3A erreicht werden kann. > Das könnte man ja mal am Labornetzteil mit Strombegrenzung testen. Wie gesagt, getestet wurde viel, schon aus wirtschaftlichen Gründen. Und ja, die mechanische Funktion ist theoretisch sicher auch mit 3A 12V erreichbar. Leider haben wir keine kostengünstige Bezugsquelle für einen solchen Motor gefunden.
Spannungsteiler schrieb: > Vielen Dank für den Hinweis auf diese mögliche Fehlerursache, aber daran > lag es nicht. > Wir haben verschiedene Getriebemotoren auf Eignung > getestet(Motor->Hebelarm->Gewicht)und sind immer zum gleichen Ergebnis > gekommen: Ich sagte ja bereits, Du machst etwas falsch. Spannungsteiler schrieb: > PWM war in Ordnung, eine Brücke kam zu diesem Zeitpunkt noch nicht zum > Einsatz. Und da haben wir es ja auch schon: man braucht für eine Drehrichtung eine Halbbrücke und für beide Drehrichtungen eine Vollbrücke, ohne weitere Drosseln oder gar "Glättungskondensatoren". Mit einem einzelnen Transistor funktioniert es nicht!
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Hier eine einfache Schaltung, besonders geeignet für ältere Kofferradios, welche eine symmetrische Batteriespannung erforden.
SWR schrieb: > Hier eine einfache Schaltung, besonders geeignet für ältere > Kofferradios, welche eine symmetrische Batteriespannung erforden. Interessant, und davon 100 Stück parallel, um die vom TE gewünschten 25A zu erreichen?
SWR schrieb: > Hier eine einfache Schaltung, Sollen wir jetzt lachen oder weinen? Aber immerhin, aus 3V werden +/- 4,5V!
Klaus Santa schrieb: > Aber immerhin, aus 3V werden +/- 4,5V! Wer lesen kann ist im Vorteil. Ansonsten ist das die "klassische" Spannungsteilerschaltung, die im angegebenen Strombereich sicher funktionieren wird.
Harald W. schrieb: > Wer lesen kann ist im Vorteil. Ja klar, aber wenn die 2 x 250 mA nicht gelesen werden, lese ich auch die 9V nicht ;-)
Spannungsteiler schrieb: > Dazu wäre eigentlich für jeden Motor eine H-Brücke > erforderlich. > > Um den Aufwand zu minimieren (es sind 14 Motoren anzusteuern) würde ich > allerdings lieber je Motor nur eine Halbbrücke einsetzen Es ist jetzt nicht zu Ende gedacht: aber der Aufwand wäre sehr klein, wenn man einen Class-D-Verstärker einsetzen könnte. Zwei fertige H-Brücken mit fertiger PWM für Rechts- und Linkslauf. Gesteuert über eine Gleichspannung hinter dem Eingangs-C. Ich habe die Gleich-Spg-Ansteuerung an einem kleinen China-Teil an ohmscher Last getestet - funktioniert prima. Wäre jetzt zu klären, ob das mit einem Motor klappt. Die Module sind meist für höhere Spg und 4 Ohm Last ausgelegt. Vielleicht geht es mit Vorwiderstand. Hier mal ein Beispiel nur für Preis und Leistung. http://de.aliexpress.com/item/Excellent-Quality-TDA7498-100W-100W-Class-D-Amplifier-Board-High-Power-Amplifier-Board-Hot-Sale-Easy/32358000528.html?ws_ab_test=searchweb201556_6,searchweb201644_3_79_78_77_82_80_62,searchweb201560_5 Wie gesagt: nicht zu Ende gedacht - nur als Anregung.
Warum erzeugst Du nicht zentral mit 2 dickeren Schaltreglern +6V und -6V. Dann packst Du vor jeden Motor 2 KFZ-Relais und kannst ihn damit individuell vorwärts oder rückwärts drehen lassen. Noch weiter könntest Du das vereinfachen, wenn Du verhinderst daß die Motoren gleichzeitig laufen. Dann schaltest Du immer nur entweder den +6V oder den -6V Schaltregler an und auf die eine Motor-Versorgungsleitung. An den Ausgang jedes der Schaltregler ne Verpolungsschutzdiode. Dann brauchst Du an jedem Motor nur noch ein Relais.
Gerd E. schrieb: > Warum erzeugst Du nicht zentral mit 2 dickeren Schaltreglern +6V und > -6V. Wozu überhaupt der Aufwand mit den Schalt"reglern"? Soweit ich die Problemstellung verstehe, ist das den Motoren doch relativ wurscht, ob sie nun mit genau 6,0 V oder 5,3V oder 6,4V betrieben werden. Also ich würde mal eine simple, ungeregelte PWM versuchen, bestehend aus einem Oszillator mit 50% Tastverhältnis (z.B. 50-100kHz), eine fette Halbbrücke damit ansteuern, dahinter eine fette Drossel (mit "fett" ist die Strombelastbarkeit gemeint, nicht die Induktivität, einige -zig µH sollten reichen). Hinter der Drossel noch ein paar Glättungs-Cs (einige -zig µF keramisch) und schon hat man mit positivem und negativem Strom belastbare 6V (bei Ue=12V).
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Thomas E. schrieb: > Wozu überhaupt der Aufwand mit den Schalt"reglern"? Soweit ich die > Problemstellung verstehe, ist das den Motoren doch relativ wurscht, ob > sie nun mit genau 6,0 V oder 5,3V oder 6,4V betrieben werden. Also ich > würde mal eine simple, ungeregelte PWM versuchen, bestehend aus einem > Oszillator mit 50% Tastverhältnis (z.B. 50-100kHz), eine fette > Halbbrücke damit ansteuern, dahinter eine fette Drossel (mit "fett" ist > die Strombelastbarkeit gemeint, nicht die Induktivität, einige -zig µH > sollten reichen). > Hinter der Drossel noch ein paar Glättungs-Cs (einige -zig µF keramisch) > und schon hat man mit positivem und negativem Strom belastbare 6V (bei > Ue=12V). Das wäre wohl das einfachste und billigste. Die 12V mit zwei Kondensatoren halbieren (kapazitiver Spannungsteiler) und den entstehenden Mittelpunkt über eine Spule an eine Halbbrücke hängen. Also ein synchroner Buckconverter, am Kapazitiven Mittelpunkt liegen dann 6V an. Wenn notwendig kann die Spannung geregelt werden, für die Billigvariante einfach die Halbbrücke mit 50% Tastverhältnis ansteuern.
Hermann schrieb: > Class-D-Verstärker einsetzen Ich hatte ja eigentlich mit einem vernichtenden Urteil gerechnet. Da aber gar nichts kommt habe ich es einfach getestet. Weil ich dieses Teil vorrätig hatte: http://de.aliexpress.com/item/Hi-Fi-PAM8610-Audio-Stereo-Amplifier-Board-Module-Dual-D-Class-Channel-2X10W-12V/32385903553.html?ws_ab_test=searchweb201556_6,searchweb201644_3_79_78_77_82_80_62,searchweb201560_5 habe ich einen entsprechend kleinen Motor drangehängt. Der Motor schnurrt wie ein Kätzchen mit allen Drehzahlen und Drehrichtungen. Die Spannung hat ein sauberes Rechteck mit 220kHz. Die Class-D-Verstärker arbeiten unterschiedlich. Dieser PAM8610 schaltet je nach Drehrichtung eine Seite auf GND und die andere auf PWM. Ich habe zum Test einfach ein 1M-Potie vom direkten Vin+ Eingang (hinter dem C) auf GND gelegt. Das gleiche auf Vin- für die andere Drehrichtung. Ob das übertragbar ist für die dicken Motoren, muss man prüfen.
Hermann schrieb: > Ich hatte ja eigentlich mit einem vernichtenden Urteil gerechnet. Da > aber gar nichts kommt habe ich es einfach getestet. Wozu der ganze Aufwand? Der oben genannte VNH3SP30 macht das ohne dieses "alien" Teil. Thomas E. schrieb: > Also ich > würde mal eine simple, ungeregelte PWM versuchen, Dann versuche es, und hau das Ergebnis in die Tonne. Thomas E. schrieb: > Hinter der Drossel noch ein paar Glättungs-Cs (einige -zig µF keramisch) Das ist genau das Zeugs, wovor ich weiter oben gewarnt hatte. Der Motor ist sich selbst Drossel genug.
Klaus Santa schrieb: > Dann versuche es, und hau das Ergebnis in die Tonne. Vielleicht hättest Du Dich wenigstens ein bisschen bemühen sollen, den Lösungsansatz zu verstehen, bevor Du ihn als Müll deklarierst! Hättest Du das nämlich getan, wäre Dir dazu... Klaus Santa schrieb: > Thomas E. schrieb: >> Hinter der Drossel noch ein paar Glättungs-Cs (einige -zig µF keramisch) > > Das ist genau das Zeugs, wovor ich weiter oben gewarnt hatte. Der Motor > ist sich selbst Drossel genug. ... bestimmt auch aufgefallen, daß es in dem vom mir beschriebenen Schaltungsblock gar keinen Motor gibt! Lässt man bei einem Buck-Konverter (was das ja im Prinzip ist) die Kondensatoren, vor deren Anwendung Du so vehement gewarnt hast, weg, dann ergeben sich bei Lastwechseln hübsche Spannungseinbrüche und -spitzen! Und bevor man irgendwelche sauteuren und händisch kaum vernünftig zu verarbeitenden Spezial-ICs, wie den VNH3SP30, empfiehlt, würde ich empfehlen, sich zumindes etwas an den Erfordernissen und Gegebenheiten des Fragestellers zu orientieren! Ist z.B. eine 12V-PWM im kHz-Bereich wirklich das, was man über ein 10m langes 2-adriges Kabel schicken sollte?
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