Brushlessmotor Spannung am Oszi darstellen

Frank S. schrieb:
> Hallo Leute,
>
> ich würde gerne bei einem Brushlessmotor mit Hallsensoren die
> Strangspannungen und Nulldurchgänge zusammen mit den Hallsensoren am
> Oszi anschauen.
> Ich wollte den Motor dafür über eine Bohrmaschine antreiben, so dass er
> eine Spannung induziert.
> An den drei Phasen würde ich jeweil einen Widerstand mit ca. 4-5k
> anbringen und diese dann zu einem Punkt verbinden, so dass ich einen
> künstlichen Sternpunkt habe.
> An diesen Sternpunkt würde ich dann die Oszi-Masse machen, und jeweils
> einen Tastkopf an eine Phase. Am vierten dann einen der Hall Ausgänge.
> Macht diese Messung so Sinn?
>
> Danke, Frank


Woher soll irgendwer aus dem Forum wissen, ob diese Messung "Sinn" 
macht, wenn nicht klar ist, was Du damit an Wissen für Dich erzeugen 
willst...

Bevor Du dichewigen Diskussionen über das für und wider dieser Messungen 
aussetzt - warum machst Du es nicht einfach?

Oder brauchst Du ein "Du darfst" von wem anderen um aktiv zu werden?

Du kannst die Oszibilder immer noch hier ins Forum stellen wenn Du nicht 
weiß was Du damit anfangen sollst...

MiWi

Ich wollte mir anschauen ob z.B. Hall A auf High-Pegel geht sobald Phase 
A den Nulldurchgang hat.

Aber entweder ist dem nicht so, oder die Messung ist so wie ich sie 
durchführe fehlerhaft.

Kanal 1 GND des Oszis auf den Sternpunkt, Tastkopf an Phase A.
Kanal 2 GND auf GND des Hall Sensors, Tastkopf an Hall Ausgang Phase A.

Motor ist übrigens ein 24V Maxon EC 22.

Frank S. schrieb:

> Motor ist übrigens ein 24V Maxon EC 22.

Von allen Informationen die du hättest geben können eine der 
unwichtigsten.

THOR schrieb:
> Von allen Informationen die du hättest geben können eine der
> unwichtigsten.

Und welche Informationen sind die wichtigen?

Frank S. schrieb:
> THOR schrieb:
>> Von allen Informationen die du hättest geben können eine der
>> unwichtigsten.
>
> Und welche Informationen sind die wichtigen?

In nem Schaltplan mit korrekten Beschriftungen wäre so ziemlich alles 
drin, was interessant wäre.

THOR schrieb:
> In nem Schaltplan mit korrekten Beschriftungen wäre so ziemlich alles
> drin, was interessant wäre.

Ich hoffe der angehängte Versuch eines Schaltplans verdeutlicht etwas 
besser wie ich das gemessen habe.

Magnus M. schrieb:
> Im Anhang ein Screenshot der Seite 34 des verlinkten Dokumentes.

Ok, und diese 30° Versatz zum Drehmoment Scheitelpunkt die dort erwähnt 
werden sind dann auch der Versatz den ich zwischen 
Spannungsnulldurchgang und steigender Flanke vom Hall-Sensor gemssen 
habe?

Danke

Der Grund warum ich wissen wollte zu welcher Phasenlage die 
Hall-Sensoren schalten ist, dass der Motor an einem Brushless Steuer IC 
A4938 (30kHz PWM, Tastverhältnis 50%) bereits im lastlosen Betrieb nach 
unter 5 Minuten extrem heiß (>90 Grad) wird.

Anbei mal noch eine Aufnahme mit Oszi-Masse auf Versorgungs-Masse des IC 
und Tastkopf auf Phase A.
Kanal 2 Strom Phase A über eine Stromzange mit 100mV/A.

Mit einem billigen Modellbau Brushless Steller ohne Hall Eingang wird 
der Motor bei gleicher Drehzahl nicht mal nach 20 Minuten wärmer als 50 
Grad.

An was könnte das liegen?

Dank, Franke

Frank S. schrieb:
> Der Grund warum ich wissen wollte zu welcher Phasenlage die
> Hall-Sensoren schalten ist, dass der Motor an einem Brushless Steuer IC
> A4938 (30kHz PWM, Tastverhältnis 50%) bereits im lastlosen Betrieb nach
> unter 5 Minuten extrem heiß (>90 Grad) wird.
>
> Anbei mal noch eine Aufnahme mit Oszi-Masse auf Versorgungs-Masse des IC
> und Tastkopf auf Phase A.
> Kanal 2 Strom Phase A über eine Stromzange mit 100mV/A.
>
> Mit einem billigen Modellbau Brushless Steller ohne Hall Eingang wird
> der Motor bei gleicher Drehzahl nicht mal nach 20 Minuten wärmer als 50
> Grad.
>
> An was könnte das liegen?

an der falschen Ansteuerung. Vergleiche doch einmal die kalte 
Ansteuerung mit der heißen Ansteuerung.


Falls das zu viel verlangt ist: schau Dir die Amplitude vom Strom an. 4A 
in einem Zyklus ist ein bischen... heftig.

mM ist die PWM-Frequenz um etliches zu niedrig, das mit den 50% ist 
falsch oder irgendwas anderes inder Beschaltung stimmt da nicht. Ohne 
Schaltplan und foto (und das was Du da geschickt hast ist kein 
Schaltplan sondern bestenfalls eine Idee) wird das nix.

Aber vermutlich wieder so ein supergeheimes Dingsbums, bei dem keine 
Pläne und aufbaubilder gezeigt werden dürfen und dazu dann 
unvollständige Fragen helfen sollen den Karren wieder flott zu machen.

MiWi

MiWi schrieb:
> an der falschen Ansteuerung. Vergleiche doch einmal die kalte
> Ansteuerung mit der heißen Ansteuerung.

Werde ich noch machen und dann das Oszi Bild reinstellen.

MiWi schrieb:
> Ohne
> Schaltplan und foto (und das was Du da geschickt hast ist kein
> Schaltplan sondern bestenfalls eine Idee) wird das nix.

Ja das oben war ja nur gedacht um zu zeigen wie ich die Phasenlage 
messen wollte, tut mir Leid dass das nicht sonderlich hilfreich war. 
Anbei der Schaltplan mit dem IC, hatte mich oben mit der IC Bezeichnung 
etwas vertan.
PWM kommt extern aus einem Generator 30kHz, 3,3V, Tastverhältnis 50%.
Der Modellbau-Steller macht angeblich auch nur 24kHz.

MiWi schrieb:
> Falls das zu viel verlangt ist: schau Dir die Amplitude vom Strom an. 4A
> in einem Zyklus ist ein bischen... heftig.

Ja irgendwas passt da nicht, beim Modellbau-Steller ist der Strom 
deutlich geringer.

Andreas R. schrieb:
> Das Timing des Reglers ist wohl falsch?
>
> 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_für_Modellbaumotoren#Einsatz_der_BEMF

Ja, das weiß ich leider nicht. Eigentlich dachte ich dass die 
Ansteuertabelle des Motors zu der IC's passt.

Ich kann das jetzt eher von Modellhelis. Dort kannst/musst Du den Regler 
programmieren, wieviel Grad Voreilung er machen soll. Geht das bei dem 
IC so nicht?

daybyter schrieb:
> Ich kann das jetzt eher von Modellhelis. Dort kannst/musst Du den Regler
> programmieren, wieviel Grad Voreilung er machen soll. Geht das bei dem
> IC so nicht?

Wenn ich das Datenblatt richtig interpretiere gibt es da so eine 
Möglichkeit leider nicht.

Matthias S. schrieb:
> Mach doch mal folgendes: Betreib den Motor mit sehr wenig
> Tastverhältnis, also sehr wenig Power und schau dabei, ob er immer von
> Hallsektor zu Hallsektor weiterdrehen will, also ob das
> Ansteuerungsschema stimmt.

Werde ich mal testen.

Matthias S. schrieb:
> Mach doch mal folgendes: Betreib den Motor mit sehr wenig
> Tastverhältnis, also sehr wenig Power und schau dabei, ob er immer von
> Hallsektor zu Hallsektor weiterdrehen will, also ob das
> Ansteuerungsschema stimmt.
> Als nächstes überprüfe die Totzeit. Ich habe keine Ahnung, wo man die
> bei diesem IC einstellt, aber sie muss auf jeden Fall sein. Vergleiche
> das mit der Spannung am SENSE - oszillografieren.
> Dann checke, ob die Bootstrapspannung (also die Ladungspumpe) nicht
> einbricht, wenn die Highsides angesteuert werden.

Wenn ich das Datenblatt nicht falsch verstehe kann man die Totzeit bei 
diesem IC nicht einstellen.
Bootstrap schaue ich mir noch an.

Anbei mal noch die Ansteuerspannung an Phase A.
Kanal1 Lowside, Kanal2 Highside.

Matthias S. schrieb:
> Dann checke, ob die Bootstrapspannung (also die Ladungspumpe) nicht
> einbricht, wenn die Highsides angesteuert werden.

Habe das mit dem Oszi überprüft, sie bricht nicht ein.

Matthias S. schrieb:
> Mach doch mal folgendes: Betreib den Motor mit sehr wenig
> Tastverhältnis, also sehr wenig Power und schau dabei, ob er immer von
> Hallsektor zu Hallsektor weiterdrehen will, also ob das
> Ansteuerungsschema stimmt.

Ich habe mal die PWM auf 500Hz geändert und bin mit dem Tastverhältnis 
auf 0.5% heruntergegangen. Mit der Einstellung läuft der Motor gerade 
noch so und dreht etwa mit 75-80 u/min.

Anbei die Ansteuerung bei dieser PWM.

Matthias S. schrieb:
> Als nächstes überprüfe die Totzeit. Ich habe keine Ahnung, wo man die
> bei diesem IC einstellt, aber sie muss auf jeden Fall sein. Vergleiche
> das mit der Spannung am SENSE - oszillografieren.

Im Datenblatt unter "Gate Drive" findet sich eine "Dead Time", ist das 
die gesuchte Größe? Diese beträgt typ. 1000ns.

Die Messung welche ich hier durchführen soll ist mir nicht ganz klar, 
was sollte ich hier auf der Sense Spannung sehen können?

Tut mir Leid für meine Unwissenheit und die daraus resultierenden 
Fragen.

Matthias S. schrieb:
> Wenn du den Motor nun mit der Hand abbremst und langsam weiterdrehen
> lässt, sollte er immer Zug haben und in den nächsten Sektor wollen.

Ja der Motor läuft sauber durch, von Sektor zu Sektor.

Matthias S. schrieb:
> Auf der Sense Leitung sollten etwaige Shoothrough, also das
> gleichzeitige Leiten der oberen und unteren MOSFet der Halbbrücke zu
> sehen sein. Das äussert sich in hohen Spannungsspitzen im
> Umschaltmoment. Wenn das Schema stimmt, sollte da nichts von Spitzen zu
> sehen sein, nur der normale Spulenstrom.

Anbei mal Aufnahmen Kanal 1 Ausgang Phase A Kanal 2 gemessen nach dem 
Sense Widerstand.(Sense Eingang vom IC)

Wenn man etwas weiter "rauszoomt" also die Zeiteinstelling vom Oszi 
erhöht tauchen immer wieder sehr hohe Spitzen auf, ich weiß aber nicht 
ob das evtl. ein Effekt vom Oszi ist?

Matthias S. schrieb:
> Falls du wirklich den IRLR7807 verwendest, sollte der schnell genug
> sein. Aber wie immer bei Motoransteuerung muss die Leistungsversorgung
> gut abgeblockt sein mit dicken Reservoir Elkos, da sehe ich in deiner
> Schaltung nicht viel ausser dem 330µF.

Ich habe jetzt insgesamt sechs 330µF parallel dran gehängt.

Matthias S. schrieb:
> Wenn
> die Spitzen da sind, wird auch das Treiber IC immer wieder Überstrom
> erkennen. Hat das Dings nicht einen Fehlerausgang oder sowas?
> Wenn du die Senseleitung über eine Diode auf einen Kondensator gegen
> Masse gibst, hast du dir einen kleinen Spitzenspannungsdetektor gebaut,
> der sich auf die Peaks aufladen sollte.

Leider hat der IC keinen Fehlerausgang. Die Peaks sind wohl tatsächlich 
vorhanden. Auch mit der Diode und dem Kondensator sind noch kurze 
schnelle Peaks vorhanden. Woher können den solche Stromspitzen kommen?

Matthias S. schrieb:
> Wie oben geschrieben, werden das Shoot-throughs sein. Du musst jetzt die
> Gate Ansteuerung mit den Peaks korrelieren (vergleichen) und rausfinden,
> ob nur eine Halbbrücke oder zwei - oder alle drei den Shoot Through
> erzeugen.

Kann dies dann auch die hohe Motortemperatur erklären? Oder würden sich 
dann nur die FETs aufheizen?

Matthias S. schrieb:
> Mir fällt z.B. auf, das du keine Gatewiderstände
> benutzt.

Wären hier 47 Ohm Ok? Dann würde ich mal welche verbauen.

Matthias S. schrieb:
> Das kann man nicht allgemein sagen. Der Gatevorwiderstand bildet
> einerseits eine Strombegrenzung für die Treiber im IC (denn der arbeitet
> ja bei entladenem Gate für einige ns auf einen Kurzschluss) und
> andererseits einen RC-Tiefpass mit der Gatekapazität des MOSFet. Er
> sollte also nur so gross wie nötig (Strombegrenzung) und so klein wie
> möglich (Anstiegszeit klein) sein.
> Lies das Datenblatt und schau dir andere Schaltungen mit dem IC an.
>
> Als Beispiel: eine Endstufe für einem 4kW BLDC mit 48V und 6 Stück
> IRFB3207 in einer Halbbrücke treibe ich mit IR2110 und pro MOSFet mit 15
> Ohm Gatevorwiderstand an. Je höher die PWM Frequenz, umso mehr wird der
> o.a. Kompromiss zwischen Strombegrenzung und Anstiegszeit kritisch.

Ich habe jetzt mal 10 Ohm verbaut und nochmal gemessen, jetzt sehe ich 
keine Spikes mehr auf der Sense Leitung. Der Motor wird aber immer noch 
sehr heiß.
Die größte Stromaufnahme ist bei 50% Tastverhältnis, da sind es etwa 
0.75A die das Netzteil anzeigt. Bei höheren Tastenverhältnisen also auch 
höheren Drehzahlen nimmt die Stromaufnahme ab bis auf etwa 0.3A der 
Motor wird dann auch nicht mehr so heiß.

Der Modellbau-Steller nimmt bei gleicher Drehzahl (wie IC bei 50% PWM) 
nur 0.1A aus dem Netzteil auf.

Kann das sein dass die hohe Stromaufnahme und somit die Erhitzung durch 
diese Synchronous Rectification entsteht?

Magnus M. schrieb:
> Leg doch mal bitte den gemeinsamen Anschluss von R5, R7 und R10 auf
> HBIAS. So wie du das in deinem Schaltplan konstruiert hast, MUSST du
> mit Problemen rechnen!

Hab die Leitung leider beim Bild machen wohl gelöscht, ist aber richtig 
angeschlossen.

Leider konnte ich jetzt erst weiterexperimentieren. Hab mir allerdings 
jetzt noch zwei zusätzliche Zangen und ein 4-Kanal Oszi geliehen.

Matthias S. schrieb:
> Da ist doch was oberfaul. Ich würde jetzt gerne mal Bilder deines
> Aufbaus sehen, denn so ein Verhalten ist nicht normal. Genau umgekehrt
> wäre richtig, also bei niedrigem Tasrverhältnis logischerweise niedrige
> Stromaufnahme.

Also es ist so dass bei einem Tastverhältnis von 50% die größte 
Stromaufnahme stattfindet. Bei kleinerem und größerem Tastverhältnis 
geht der Strom zurück. Foto vom Aufbau kommt noch.

Ich habe jetzt auch nochmal mit der Taktfrequenz der PWM experimentiert.
Bei höheren Taktfrequenzen geht der Strom zurück. Bei 100kHz ist er 
schon deutlich niedriger.
Anbei mal zwei Fotos, Hall-Sensor A an Kanal 1, Strom Phase A an Kanal 2 
usw.
Ist da möglicherweiße einfach die "On-Zeit" der PWM zu groß, so dass die 
Spule gesättigt wird und der Strom nur durch den Spulenwiderstand 
begrenzt wird?
MiWi hatte ja oben auch schon vermutet dass die PWM-Frequenz mit 30kHz 
deutlich zu niedrig ist?

Der Motor scheint wohl im Dreieck verschaltet zu sein, falls das von 
Bedeutung ist.

Matthias S. schrieb:
> Du solltest nochmal klären, ob dieser Treiberbaustein überhaupt das ist,
> was du möchtest. Mein Eindruck ist, das er das nicht ist. Die
> eigentliche Regelung ist eng mit dem Motorstrom verknüpft und damit z.B.
> für eine normale Regelung oder so recht ungeeignet - zumal eine externe
> Kontrolle offensichtlich recht trickig ist.

Ich habe testweise auch mal den Sense durch eine Brücke ersetzt, dadurch 
sollte doch eigtl die Stromregelung unwirksam werden?

Aber ja, den Eindruck dass der Treiber ungeeignet für mich ist habe ich 
langsam auch. Kannst Du evtl. einen anderen Treiberbaustein empfehlen?

Ich möchte unbedingt einen Treiber bei dem ich mit nur einer einzigen 
PWM-Leitung die Drehzahl einstellen kann. Eine integrierte Stromregelung 
brauche ich nicht, aber ein Drehzahlausgang wie ihn dieser Baustein hat 
wäre nicht schlecht.
Leider habe ich bisher in der Farnellsuche nichts passendes gefunden, 
entweder waren es Treiber mit integrierten FETs(zu wenig Strom) oder 
brauchten 6 PWM-Leitungen.

Ganz vergessen, noch ein Ausschlusskriterium ist die bei einigen 
Bausteinen nötige Konfiguration über SPI oder ähnliches.

Bei welcher PWM-Frequenz werden denn solche Treiber typischerweiße 
betrieben?

Offenbar empfiehlt Maxon bei Motoren mit einer solch kleinen 
Induktivität (0,035mH) zusätzliche Induktivitäten in die Motorleitungen 
einzubauen, da sonst der Stromrippel zu groß wird.
Tatsächlich nimmt der Strom ab wenn ich zusätzliche 10µH in die 
Leitungen einbaue.
Warum aber braucht der Modellbauregler diese Spulen nicht? Was wird da 
anders gemacht?