Hallo,
ich möchte einen Motor über den Arduino per pwm steuern.
Ähnlich wie in diesem Schaltplan:
http://www.crossroadsfencing.com/motor_drive_mosfet.jpg
Als Mosfet habe ich den IRL540N besorgt, weil der ggf. auch mal mit 3,3V
laufen soll.
Meine Fragen:
1)
Ich möchte, dass der Motor wegen der Induktion nicht dauernd ein und
ausgeschaltet wird sondern praktisch den entsprechenden Gleichstrom
bekommt.
Erst hatte ich die Idee am Ausgang des Arduino das PWM Signal zu
glätten. Nun weiß ich aber nicht, wie das mit dem Mosfet sich dann
auswirkt, habe mit denen noch nicht viel gemacht.
Dann dachte ich mir, ich packe einfach nen Kondensator parallel zum
Motor, dann ist aber die Frage, wie groß der sein muss.
Also was ist nun sinnvoller und warum und wie berechne ich die
Kondensatoren?
2)
Frage zu den Widerständen am Mosfet im Bild oben.
Sehe ich es richtig, dass der Widerstand in Reihe zum Arduino Ausgang
den Strom begrenzen soll und der von Gate nach GND einfach das Gate
sicher auf Masse zieht? Oder verstehe ich die falsch?
Da nehme ich dann 1k und 10k oder?
3)
Dann noch ne Frage...
Hier:
http://www.kriwanek.de/arduino/aktoren/304-lasten-mit-power-mosfet-schalten.html
lese ich der Mosfet (meiner auch) hat ne integrierte Schutzdiode.
Kann ich also die Freilaufdiode tatsächlich einfach weglassen?
Wenn ich es richtig sehe ebtstehen dann doch auf der VCC Leitung
trotzdem Spannungsspitzen oder?
Die Diode liegt ja nicht parallel zum Motor.
Die freilaufdiode lässt du besser dran. Der rest: hier gibt es gute
Artikel zum Thema. Dein Vorhaben zeigt dass du die erst mal lesen und
verstehen solltest.
https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWMGorkde schrieb:> Ich möchte, dass der Motor wegen der Induktion nicht dauernd ein und> ausgeschaltet wird sondern praktisch den entsprechenden Gleichstrom> bekommt.
Was für eine Art Motor? Ich vermute permanenterregter Gleichstrommotor
mit Bürsten. Und warum wegen der Induktion.....? Dem Gleichstrommotor
schadet das nicht. Da wird bauartbedingt ohnehin der Strom ständig
unterbrochen und umgepolt. Dadurch nimmt er auch keinen "glatten"
Gleichstrom auf. Außerdem mußt du bei deiner bevorzugten Betriebsart, im
Gegensatz zum PWM-Betrieb, einen hohen Anteil der Antriebsenergie
verheizen, was besonders bei höheren Leistungen zum Problem wird.
Gorkde schrieb:> Dann dachte ich mir, ich packe einfach nen Kondensator parallel zum> Motor, dann ist aber die Frage, wie groß der sein muss.
Ganz schlechte Idee. Da kommt allenfalls nur ein Kondensator mit kleiner
Kapazität zur Funkentstörung hin. Der dient aber nicht der eigentlichen
Energieversorgung für den Betrieb. Eine große Kapazität wird eine große
Belastung für den Transistor und kann diesen sogar zerstören.
Ich empfehle dringend obig verlinkten Artikel und die Lektüre der
Grundlagen zur Arbeitsweise von E-Motoren.
Servus,
Zu1)
Welchen Motor hast du? Hast du dazu Datenblätter?
Die Induktivität des Motors wirkt glättend. Wichtig ist hierbei die
passende PWM Frequenz zu wählen, damit z.B. der Rippelstrom 10% vom
Nennstrom beträgt.
Mehr Infos findest du hier:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM
Zu2)
Mache aus 1k 100k, dann passt es schon. Bei einen Mosfet schaltet gegen
eine Kapazität. Die Gatekapazität steht im Datenblatt. Somit kann man
ausrechnen wie schnell sich der Kondensator aufläd/entläd.
Zu3)
Hängt von den Strom ab, der durch den Motor fließt. Wir brauchen Daten.
Ein Mosfet hat immer parasitäre Dioden intern...
mfg
Ahdhdj D. schrieb:> lese ich der Mosfet (meiner auch) hat ne integrierte Schutzdiode.Ahdhdj D. schrieb:> Die Diode liegt ja nicht parallel zum Motor.
Du hast es selbst ja schon gemerkt. Die "eingebaute" Diode ist nicht an
der richtigen Stelle und erfüllt somit nicht die Funktion einer
Freilaufdiode um den eigenen Fet zu schützen.
Das geht mit Einschränkung beispielsweise beim 4-Quadranten-Steller in
dem vier Fets verbaut sind. Da "schützt" die Bodydiode des einen Fet
jeweils einen anderen Fet. Sie schützen sich also nicht direkt selbst,
sondern sie schützen sich im Verbund gegenseitig.
Wefe mir den Link gleich mal durchlesen. Vielen Dank!
Carsten R. schrieb:> Außerdem mußt du bei deiner bevorzugten Betriebsart, im Gegensatz zum> PWM-Betrieb, einen hohen Anteil der Antriebsenergie verheizen, was> besonders bei höheren Leistungen zum Problem wird.
Ich dachte genau anders rum weil die Induktivität beim dauernden ein und
aus vom PWM doch dauernd Spannungsspitzen erzeugt die über die Diode
abfließen, genau deswegen wollte ich das Signal glatt haben.
aSma>> schrieb:> Zu2)> Mache aus 1k 100k, dann passt es schon. Bei einen Mosfet schaltet gegen> eine Kapazität. Die Gatekapazität steht im Datenblatt. Somit kann man> ausrechnen wie schnell sich der Kondensator aufläd/entläd.
Also Arduino zum Gate 100k und Gate nach Masse 10k?
Die Funktion habe ich aber richtig interpretiert ja?
(Link lese ich gleich noch)
Der Motor ist ein RS-360sh
http://www.robotstorehk.com/motors/doc/rs_360sh.pdf
Ahdhdj D. schrieb:> Also Arduino zum Gate 100k und Gate nach Masse 10k?
Nein. Siehst du, wenn man nicht die Widerstände nummeriert, dann kommen
solche unsinnige Probleme. Du kannst ruhig diesen Schaltplan übernehmen
mit Sicherung und co:
http://www.kriwanek.de/arduino/aktoren/304-lasten-mit-power-mosfet-schalten.htmlAhdhdj D. schrieb:> Der Motor ist ein RS-360sh
Welcher der beiden ist der richtige? Du könntest den Innenwiderstand
messen und mit den Datenblatt vergleichen.
Beschreibe mal dein Projekt, dann kann man dir besser helfen. Ein
Treiber mit Strombegrenzung ist nicht teuer. Bei dir wird sich der Motor
nur in eine Richtung drehen.
Diskret einen Treiber zu bauen ist nahezu aussichtslos ohne Fachwissen
und Messwerkzeug.
mfg
Ahdhdj D. schrieb:> Ich dachte genau anders rum weil die Induktivität beim dauernden ein und> aus vom PWM doch dauernd Spannungsspitzen erzeugt die über die Diode> abfließen, genau deswegen wollte ich das Signal glatt haben.
Da ist fast alles falsch.
Du versuchst die Spannung mittels Transistor zu senken. Es gilt: P=U*I
Es fließt der gleiche Strom durch Transistor und Motor, nur die Spannung
ändert sich. Die Versorgungsspannung wird über den Transistor im
Analogbetrieb reduziert. Diese Energie wird hier verheizt.
Das Ein- und Ausschalten geschieht durch die Kommutierung so oder so.
Das ergibt zwar auch Verluste, aber das ist unvermeidbar. Da gibt es
zwar einen geringfügigen Unterschied zwischen PWM und Analogregelung,
aber der ist gering im Vergleich zu den Verlusten am Transistor im
Analogbetrieb, zumindest sobald wir von einer nenneswerten Beeinflussung
durch den Transistor sprechen. Wenn der Transistor fast voll durchläßt,
ist sowohl die Diskussion als auch der Transistor selbst überflüssig.
Die Spannungsspitzen entstehen zwar auch durch Induktion, sind aber noch
ein anderes Thema. Sie sind vor allem interessant, weil sie Störungen
verusachen und Komponenten beschädigen/zerstören können. Darum wird die
Energie durch Dioden zurück in die Versorgung abgeleitet bevor dadurch
gefährliche / problematische Spannungsspitzen entstehen. Für die
Energiebilanz spielt der verbleibende Rest dann eine sehr untergeordnete
Rolle.
Der Motor muss auch nur in eine Richtung drehen, es ist be Pumpe.
Kaffeetante, vielen Dank für die Klarstellung, dann hab ich mir umsonst
nen Kopp gemacht.
Noch ne Frage :
Im verlinkten Text steht:
"Der Transistor, die Diode und der Kondensator sollen möglichst nahe
zusammen plaziert werden (kürzeste Verbindungen). Wenn die Diode am
Motor angebracht wird, strahlt die Zuleitung massiv Störungen ab."
Ich dachte immer die Diode direkt am Motor ist gerade wegen der
Störungen sinnvoll.
Ist es also am besten, Diode und Kondensator auf der Platine
unterzubringen und den Motor von da mit Kabeln zu verbinden?
Das ergibt doch keinen Sinn, dann fließt der Strom ja dauernd durch die
Kabel hin und her, genau das sollte doch Störungen verursachen?
Ahdhdj D. schrieb:> Das ergibt doch keinen Sinn, dann fließt der Strom ja dauernd durch die> Kabel hin und her, genau das sollte doch Störungen verursachen?
Der Strom fließt aber nur in einer Richtung, und zwar wenn der FET
eingeschaltet ist, durch den Stromkreis aus Quelle (bzw. dem
Pufferkondensator) -> FET -> Zuleitungen -> Motor. Wenn der FET
ausgeschaltet ist, fließt der Strom weiter durch die Motor ->
Zuleitungen -> Diode. In den Zuleitungen fließt er also relativ
gleichmäßig und in einer Richtung. Wenn die Diode nun direkt am Motor
angebracht wird, fließt der Strom in den Zuleitungen aber nur noch dann,
wenn der FET eingeschaltet ist, sonst aber direkt am Motor durch die
Diode. In den Zuleitungen ergibt das dann einen pulsierenden Strom
(an<->aus), statt einen nur an und abschwellenden, eher gleichmäßigen
Strom!
Oftmals zitiert, aber hier paßt es auch:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Zwei Dinge möchte man.
Erstens. Man möchte die Stromschleifen bzw die Fläche zwischen den
Stromführenden Leitern minimieren. Ein Verdrillen der Leitung ist da
eine beliebte, wirksame und kostengünstige Methode. Dein Ansatz die
Diode an den Motor zu packen wäre demnach richtig. Aber:
Zweitens Die umschlossene Fläche und Form des Stromkreises soll sich
möglichst wenig spontan ändern. Das führt zu der Überlegung von Thomas
Elger.
Zwei Möglichkeiten damit umzugehen wären z.B.
a) die Methode Regel Nummer Zwei über Nummer Eins zu stellen und die
Fläche des Diodenstromes der Der Fläche der Versorgungsstromes
anzupassen, und nicht alle Minimierungsmöglichkeiten zu nutzen.
b) Gemäß deines Ansatzes Regel 1 Vorang zu geben und die Diode in
Motornähe zu legen. Regel 2 kann man dann dadurch wahren, daß man einen
Filter in die Versorgung in Motornähe einbaut, so daß der Strom in der
Zuleitung weitgehend konstant bleibt und die Veränderungen durch den
Filter Räumlich auf eine kleine Zone in Motornähe begrenzt wird und es
dort mit dem Kreis über die Diode abstimmt.
