Motorsteuerung mit Endschaltern -> Microcontroller?

[Markus L. (micromarkus)]

Liebe Forengemeinde,

ich bearbeite zur Zeit ein Projekt, bei dem ich mittels eines 24V 
Gleichstrommotors (LKW-Bordspannung) eine Klappe über einen Zahnriemen 
linear verschieben möchte.

Der Motor hat eine Eingangsspannung von 24 V und eine maximale 
Stromaufnahme von 18 A. Hinter dem Motor befindet sich ein 
Schneckenradgetriebe, also selbsthemmend.

Der Motor bewegt über einen an einem Zahnriemen befestigten Mitnehmer 
die Klappe linear hin und her.

Wenn ich den Motor an 24 V hänge, läuft das ganze ohne Probleme, je nach 
Polung in die eine, oder andere Richtung (somit ist die mechanische 
Seite abgeschlossen)

Ich möchte das ganze nun etwas eleganter ansteuern. Hierzu habe ich an 
einen geeigneten Microcontroller gedacht, mit dem ich den Motor auch via 
PWM steuern könnte. Dann noch zwei Endschalter dazu, im einfachsten Fall 
noch zwei Taster für "Auffahren" und "Zufahren" und das ganze wäre 
sauber gelöst.

In einem zweiten Schritt (das sollte sich auch über den Mikrocontroller 
lösen lassen) möchte ich die Bewegung gerne fernsteuern, also quasi via 
Fernbedienung oder per Bluetooth via App auf einem Android/iOS Gerät.

Ich habe mich bereits ein wenig durch das Forum gewühlt und den Arduino 
entdeckt. Wäre dies der ideale Kandidat für meine Anwendung? Ein 
bisschen Sorge bereitet mir, dass der Arduino nur kleinere Ströme über 
PWM steuern kann. Ein relais dazwischen dürfte für eine PWM-Steuerung zu 
träge sein, oder irre ich mich da?

Sowas in der Art müsste doch schonmal jemand gemacht haben oder?

Freundliche Grüße

MArkus

[Rainer G. (ergerd)]

Hallo Markus,

so etwas ähnliches haben wir auch mal gemacht.
Dazu haben wir Produkte von Vellemann und Dimension Engeneering 
verwendet:

Steuerungselektronik per USB an einen PC:
http://www.velleman.eu/products/view/?country=be&lang=de&id=351346

Motortreiber:
https://www.dimensionengineering.com/products/syren25

Grüße
Rainer

[Stephan H. (stephan-)]

das Zauberwort heist H Brücke oder auch Relais mit Umschalter.
Welcher Controller das dann ist, bleibt Dir überlassen. Ein oder zwei 
Endschalter wären sicher hilfreich. Es geht auch mit TTL Standardlogik 
oder auch nur mit Transistoren und Kleinteilen ohne viel Aufwand. zB 
einem 555 der kann PWM. Dann brauchst Du kein Programm entwickeln. Es 
sei denn es muss mit Fernsteuerung sein. Dann ist ein µC hilfreich.

[Der Andere (Gast)]

Das geht mit jedem µC. Man muss ihn halt programmieren. Arduino bietet 
viele (Halb)fertiglösungen als Sketche, es hilft halt auch nichts wenn 
man dann nicht mal in der Lage ist mehrere korrekt zu einem 
Gesamtprogramm zusmmenzubauen.
Wenn du also programmieren kannst/lernen willst dann steht dem nichts im 
Wege.
Ansteuerung eines 20A 24V Motors ist prinzipiell keine Raketentechnik 
aber durch die hohen Ströme auch nicht ganz trivial. Speziell wenn die 
Elektronik einfach bleibt und keine Strombegrenzung hat musst deine 
Elektronik (Vollbrücke) den Blockierstrom aushalten, sonst ist es eine 
Frage der Zeit bis dir die ersten Mosfets um die Ohren geflogen sind.

Markus L. schrieb:
> Ein
> bisschen Sorge bereitet mir, dass der Arduino nur kleinere Ströme über
> PWM steuern kann.

Mir bereitet Sorge, dass du so wenig von der Elektronik (Hardware) 
weisst, dass dir Mosfets als Leistungsschalter nichts sagen. Damit wird 
dein Projekt ein anspruchsvolles Anfängerprojekt, nicht unmöglich aber 
du musst dich schon reinhängen.

Auf jeden Fall kannst du nicht erwarten dass du hier die Arbeit gemacht 
griegst und du dann eine idiotensichere Anleitung zum Löten bekommst. Es 
gibt hier kompetente Hilfe zur Selbsthilfe, wenn du damit klarkommst 
kriegst du hier viele gute Tipps.

Mein erster: Kläre mit dir selbst ab ob du dich da reinarbeiten willst 
und schau dir mal Ansteuerung von Motoren über Vollbrücken an.

[Markus L. (micromarkus)]

Der Andere schrieb:
> Auf jeden Fall kannst du nicht erwarten dass du hier die Arbeit gemacht
> griegst und du dann eine idiotensichere Anleitung zum Löten bekommst. Es
> gibt hier kompetente Hilfe zur Selbsthilfe, wenn du damit klarkommst
> kriegst du hier viele gute Tipps.


Danke zunächst für deine Antwort. Ich erwarte in keinster Weise einen 
fertigen Schaltplan oder Programm, sonst wäre der Spaß des Projektes 
wohl auch ziemlich gering. Ich führe es durch weil ich Spaß am basteln 
habe und meinen Horizont erweitern möchte. Ich wollte halt nur zunächst 
eine empfehlung bzgl. des Mikrokontrollers haben, denn den muss ich 
zuerst festlegen/beschaffen, bevor ich mich ans programmieren und 
ausprobieren setzen kann.

Die 18 A sind bereits der Blockierstrom (18,6A). In normalem 
Anwendungsfall ist der Nennstrom maximal 5A.

Ich habe "unterwegs" die Seite 
"https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM"; 
gefunden, die mir bereits sehr viel Wissen bzgl. MOSFET und H-Brücke 
gebracht hat. Ich werde also einen sogenannten "4 Quadrantensteller" 
benötigen.

Also ich fasse zusammen: Mit einem Arduino wäre ich bestens gerüstet, 
richtig? Das beantwortet meine Eingangsfrage zum Start des Projekts, 
danke :-)

Als nächsten Step werde ich mich nach einem entsprechenden Netzteil für 
24V Eingangsspannung umsehen und recherchieren, welche Bauteile ich für 
den Aufbau der Schaltung benötige und anschließend alles bestellen. Ich 
werde meinen Fortschritt hier teilen, sobald ich weiter bin :-)

[Markus L. (micromarkus)]

Da bin ich wieder, diesmal mit einem Schaltplan.

Ich habe mir die Artikel zu MOSFETs, 4-Quadrantenstellern und 
"Multitasking" via Arduino durchgelesen und einen Schaltplan erstellt, 
der für meine Anwendung vom Aufbau her ausreichen sollte. Leider weiß 
ich nicht, ob die Kondensatoren und Widerstände so richtig dimensioniert 
sind.

Was haltet ihr von dem Aufbau? Kann ich damit meinen Motor zuverlässig 
steuern?

Einige "GND"-Linien könnte man sicher noch weg lassen.

Freundliche Grüße

Markus

[Jonas B. (jibi)]

Ich würde noch eine Freilaufdiode spendieren, ansonsten zuerstört dir 
der Motor ruckzuck deine Mosfets...

Gruß J

[Markus L. (micromarkus)]

So? Schottkydioden dann.

Ich habe auch mal die unnötige GND GND Verbindung rausgenommen.

Mfg Markus

[Stephan H. (stephan-)]

wenn Du beide Endstufen aus einem µC Pin ansteuerst, eine normal und die 
andere negiert, hast Du auf Hardwarebene ausgeschlossen das beide 
gleichzeitig geöffnet sein können und ein Querstrom über die Endstufen 
fließt. Ich würde das einer Software nicht überlassen.

[Markus L. (micromarkus)]

Stephan H. schrieb:
> wenn Du beide Endstufen aus einem µC Pin ansteuerst, eine normal und die
> andere negiert, hast Du auf Hardwarebene ausgeschlossen das beide
> gleichzeitig geöffnet sein können und ein Querstrom über die Endstufen
> fließt. Ich würde das einer Software nicht überlassen.

Siehe Anhang, ich verstehe noch nicht ganz, wie ich den NEgator 
einsetzen soll. Wie er aufgebaut wird habe ich selbst im Netz 
rausgefunden, dazu der Anahang.

Soll ich vom Arduino nur 2 PWM-Ausgänge anstatt 4 benutzen? Z.B. also 11 
und 6. Dafür soll ich dann den wegfallenden PWM-Ausgang durch einen 
zusätzliche Negator einsetzen?

Oder soll ich 4 Negatoren einsetzen, damit, falls durch den einen 
PWM-Pin Spannung erzeugt wird, die PINs für die entgegengesetzte 
Richtung keine Spannung durchlassen können?

Mfg Markus

[Stephan H. (stephan-)]

Du hast 2 Ausgänge. Einen PWM und einen Richtung.
Der Richtungsausgang geht an eine Stufe wie er ist, und an die andere 
Stufe negiert. Die PWM geht auf beide gleich. Damit ist ein Querschläger 
durch die Hardware ausgeschlossen.

[Jobst M. (jobstens-de)]

Stephan H. schrieb:
> wenn Du beide Endstufen aus einem µC Pin ansteuerst, eine normal und die
> andere negiert, hast Du auf Hardwarebene ausgeschlossen das beide
> gleichzeitig geöffnet sein können und ein Querstrom über die Endstufen
> fließt. Ich würde das einer Software nicht überlassen.

Hö??

Der IR2184 steuert immer nur einen der beiden Transistoren an ...



Gruß

Jobst

[MaWin (Gast)]

Markus L. schrieb:
> Kann ich damit meinen Motor zuverlässig steuern?

Nein.

Die verwendeten MOSFET Treiber steuern den oberen MOSFET nur kurzzeitig 
an, sie sind für PWM gedacht mit einer Einschaltzeit nicht über 99%.

Nimm LTC1154 für lange Einschaltzeit des oberen MOSFET oder MIC5011 wenn 
du gleich eine Strombegrenzung haben willst.

[Markus L. (micromarkus)]

MaWin schrieb:
> Markus L. schrieb:
>> Kann ich damit meinen Motor zuverlässig steuern?
>
> Nein.
>
> Die verwendeten MOSFET Treiber steuern den oberen MOSFET nur kurzzeitig
> an, sie sind für PWM gedacht mit einer Einschaltzeit nicht über 99%.
>
> Nimm LTC1154 für lange Einschaltzeit des oberen MOSFET oder MIC5011 wenn
> du gleich eine Strombegrenzung haben willst.

Erstmal vielen Dank allen, die sich bisher mit dem Thema beschäftigt 
haben. Ihr seid mir eine große Hilfe :-)

Ich will den Motor doch via PWM steuern. Für ein einfaches AN-AUS der 24 
V könnte ich doch auch einfach eine Relaiskarte nehmen. Mit 99% 
maximaler Einschaltzeit könnte ich leben.

Ich habe die Komponenten der Schaltung jetzt nur aus einem Beispiel 
übernommen. Meine konkrete Frage wäre ob die "Einzelbauteile", die 
verbaut sind, richtig dimensioniert sind. Die Kondensatoren und die 
Widerstände. Wie rechne ich so etwas aus, bzw. in welcher Richtung muss 
ich mich weiter "belesen" um diese Teile auslegen zu können?

[Markus L. (micromarkus)]

Kurze Frage am Rande:

Wäre ein solcher Motortreiber nicht genau das, was ich versuche, gerade 
aufzubauen?:

http://www.robotshop.com/media/files/pdf/user-manual-megamoto.pdf

BEste Grüße