Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bohrmaschine - Schaltung verstehen


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von Arne H. (fosekosz)


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Ahoi liebe Elektrotechniker,

dies ist mein erster Beitrag hier, hoffe am richtigen Ort. Bin 
Maschinenbauer und beschäftige mich (aufgrund von 3D-Druck) in letzter 
Zeit oft mit dem Thema Elektrotechnik. Verzeiht mir darum meinen 
Wissensstand :P

Ich hatte vor, meinen alten Mannesmann-Schlagbohrer um eine Funktion zu 
erweitern. Da er in einer Ständerbohrmaschine hängt, wollte ich mit 
einem Drehpoti einen Dauerbetrieb ermöglichen, sodass ich nicht mehr auf 
den Abzug der Maschine drücken muss, sondern noch eine Hand frei habe.

Folgendes meine ich, verstanden zu haben:
Der Mechanismus in der Bohrmaschine besteht prinzipiell aus zwei 
Schaltern und einer Platine "dazwischen". Der erste Schalter schließt 
den Kreis und wird angelegt, sobald man nur geringfügig auf den Abzug 
drückt. Der zweite Schalter schließt, wenn man den Abzug bis zum 
Anschlag durchdrückt und überbrückt die Platine, sodass diese bei 
Volllast nicht unnötig belastet wird. "Dazwischen" liegt die Platine, 
die dazwischen stufenlos steuert, indem ein Kupferschleifer am Abzug den 
Widerstand (R1) überbrückt und damit verändert. So ist es auch auf dem 
Kunststoffgehäuse des Abzugs vermerkt.

Interessant ist jetzt eben das "Dazwischen". Ich habe mal versucht, das 
ganze in einem Schaltplan zu ordnen. Erst dachte ich, es handelt sich um 
einen MOSFET und die Gatespannung wird durch den Widerstand verändert. 
Inzwischen glaube ich, es ist ein TRIAC? Habe mich aber nicht getraut, 
das Schaltzeichen dafür richtig einzubringen, darum bitte GDS in meiner 
Zeichnung ignorieren. Oder vielleicht ist es was ganz anderes? Knoten 
(2) zwischen den Widerständen und dem mittleren Pin des Transistors ist 
auf der Rückseite über ein Kupferblech verbunden, welches vermutlich 
auch zur Kühlung dient. (2) und (4) liegen wie in meinem Schaltplan an 
den Schaltern des Abzugs an. R2 kann man wie erkennbar durch Drehung 
verändern und ist schwer zu messen, als Maximum eines "Halbkreises" habe 
ich etwa 5 MOhm gemessen. Das Maximum für R1 ist 2,3 MOhm. (Die 
violetten Pfeile sollen veranschaulichen, wo ich gemessen habe)

Alles in allem verstehe ich die Idee hinter der Schaltung nicht. Die 
Widerstände zum Beispiel sind doch parallel geschaltet, ändert R2 
überhaupt was an der Spannung am Transistor? Wozu das DIAC?

Am Ende würde ich es wie gesagt gern schaffen, einen Poti parallel zu R1 
zu legen, über einen Kippschalter zwischen "Handmodus" und "Dauermodus" 
umzuschalten und im "Dauermodus" mit dem Poti die Drehzahl zu steuern.

Ich hoffe ich konnte alles verständlich darlegen und hoffe, jemand kann 
mir helfen, alles zu verstehen.

Vielen Dank und beste Grüße,
Arne

PS: Das erste Bild der Platine ist hinfällig, finde aber keinen Weg es 
zu löschen.

: Verschoben durch Moderator
von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Es ist ein Triac, und es ist eine ganz normale Dimmerschaltung (mal 
danach googeln)

Über die diversen Widerstände wird der kleine Kondensator aufgeladen. 
Erreicht die Spannung des Kondensators die Zündspannung des Diacs, 
zündet dieser Strom den Triac und dieser leitet dann für den Rest der 
Halbwelle. In der nächsten Halbwelle beginnt das ganze von vorn. Höherer 
Widerstand bedeutet also langsamere Ladung und damit späteres Zünden -> 
weniger Stromflusswinkel -> weniger Drehzahl/Leistung.

von Arne H. (fosekosz)


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Sind die Widerstandswerte für R1 und R2 denn Realistisch? Kann ich also 
ein Poti parallel zu R1 legen und dann zwischen diesen beiden 
Widerständen nach Bedarf umschalten?

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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von Christian (Gast)


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Hallo,

ich glaube, die Anschlussbelegung des Triacs ist in deinem Schaltplan 
falsch. Das Gate sollte an dem Anschluss sein, den du mit (S) 
beschriftet hast.

Grüße
Christian

von selteer Gast (Gast)


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von Arne H. (fosekosz)


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Soooo, habe mich mal mit EAGLE beschäftigt und meine Bohrmaschine in 
einen Schaltplan übertragen. Habe dann mit Wiki 
(https://de.wikipedia.org/wiki/Phasenanschnittsteuerung#/media/File:Phase_control_schematics.svg) 
verglichen und noch bisl umgebaut. Schlussendlich habe ich folgende 
Feststellungen gemacht:

P auf dem Wiki-Schaltplan entspricht meinem R1 und R2.
R2 und R3 auf dem Wiki-Schaltplan entspricht meinem R3.
R1 und C1 auf dem Wiki-Schaltplan (gegen Hysterese) gibts bei mir nicht?

Soweit korrekt?

Desweiteren habe ich in meinem Entwurf gleich einen Schalter (S3) 
untergebracht, der mir zum einen S1 überbrückt (damit ich im 
Dauerbetrieb nicht drücken muss) und zum anderen R1 auf ein Drehpoti 
(R4) umschaltet, damit ich von außen ohne drücken die Drehzahl regeln 
kann. Könnte das was werden? Vielleicht sollte ich einen 3-stufigen 
Schalter benutzen, um S3 aus dem Spiel zu nehmen, für den 
unwahrscheinlichen Fall, dass im Dauerbetrieb doch jemand den Abzug 
komplett durchdrückt?

: Bearbeitet durch User
von Arne H. (fosekosz)


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So,

ich habe jetzt statt des variablen Widerstandes R1 einen 4,7 MOhm 
Drehpoti geschaltet. Was nun allerdings passiert: ab einem gewissen 
Widerstand bricht die Maschine einfach los. Statt stufenloser 
Veränderung der Drehzahl durch Drehen des Potis läuft der Motor ab einem 
bestimmten Widerstand mit hoher Drehzahl.

Habe ich etwas falsch angeschlossen? Wieso konnte ich die Maschine mit 
Abzug auch auf geringe Drehzahl bringen und nun, mit dem Drehpoti nicht 
mehr?

Beste Grüße,
Arne

: Bearbeitet durch User
von Michael B. (laberkopp)


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Arne H. schrieb:
> Inzwischen glaube ich, es ist ein TRIAC?

Sicher, ganz klassische Dimmerschaltung.
http://www.littelfuse.com/data/en/application_notes/an1003.pdf
AN1003.9

von Harald W. (wilhelms)


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Arne H. schrieb:

> Bin Maschinenbauer
> Ich hatte vor, meinen alten Mannesmann-Schlagbohrer um eine Funktion zu
> Ich wollte mit einem Drehpoti einen Dauerbetrieb ermöglichen,

Als Maschinenbauer sollte es Dir nicht allzuschwer fallen,
einen kleinen Hebel zu bauen, der auf den Knopf drückt und
an den einen Bowdenzug anzuschliessen. Den kann man dann
per Rolle und Drehknopf bedienen. Dann besteht keine Gefahr,
das Du die Elektronik womöglich "himmelst", weil Du an der
falschen Stelle einen Kurzschluss machst.

von Arne H. (fosekosz)


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Michael B. schrieb:
> Arne H. schrieb:
>> Inzwischen glaube ich, es ist ein TRIAC?
>
> Sicher, ganz klassische Dimmerschaltung.
> http://www.littelfuse.com/data/en/application_note...
> AN1003.9

Ja, danke nochmal dafür. Ich denke, die Schaltung habe ich verstanden: 
die Spannung am Kondensator steigt beim Aufladen bis zur 
Breakover-Spannung des DIAC. Öffnet es, liegt Spannung am Gate vom TRIAC 
an, welcher bis zur nächsten Halbwelle offen bleibt. Je geringer der 
Widerstand am Poti, desto geringer die Spannung, die darüber abfällt, 
und desto größer die Spannung am Kondensator. Er lädt sich also 
schneller auf und öffnet den DIAC und somit TRIAC schneller, wodurch der 
Anteil hoher Spannung und damit die Mittelspannung größer ist. Soweit 
richtig?

Ich verstehe dann aber nicht, warum mir die Maschine nicht langsam 
losfährt, sondern ab einem gewissen Widerstand volle Drehzahl fährt. 
Könnte ich Anode und Katode am TRIAC vertauscht haben, sodass die 
Gatespannung des TRIAC vom Widerstand bestimmt wird. Dann jedoch müsste 
die Maschine bei hohem Widerstand fahren, und nicht bei geringem, oder?

Harald W. schrieb:
> Als Maschinenbauer sollte es Dir nicht allzuschwer fallen,
> einen kleinen Hebel zu bauen, der auf den Knopf drückt und
> an den einen Bowdenzug anzuschliessen. Den kann man dann
> per Rolle und Drehknopf bedienen. Dann besteht keine Gefahr,
> das Du die Elektronik womöglich "himmelst", weil Du an der
> falschen Stelle einen Kurzschluss machst.

Danke Harald, wirklich.

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


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Arne H. schrieb:
> Ich verstehe dann aber nicht, warum mir die Maschine nicht langsam
> losfährt, sondern ab einem gewissen Widerstand volle Drehzahl fährt.

Spekulation:

Dein Poti ist mit 4,7MOhm zu hochohmig. Du musst dann das Poti fast bis 
0 Ohm einstellen, bis sich etwas tut. Und dann ist der mechanische 
Restweg bis 0 Ohm so klein, dass Du nicht mehr fein einstellen kannst. 
Dann wäre das ein mechanisches Problem.

Probiere es mal mit einem Poti mit z.B. 100kOhm.

von Arne H. (fosekosz)


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Mhhhh, habe auch schon an sowas gedacht. Habe mal Folgendes gemacht, um 
herauszufinden, wie groß denn R1 sein muss:

Drehpoti so gestellt, dass Bohrmaschine gerade angeht. R1/2 
(Parallelschaltung aus R1 und R2) gemessen. Nach Reihenschaltung müsste 
doch

gelten? R1 müsste weiterhin die Differenz aus dem Maximalwiderstand 
(4,26 MOhm gemessen) und dem Widerstand am nicht angeschlossenen Pol des 
Potis sein? Damit kann man R2 berechnen.

Dann habe ich R2 verstellt, R1 wieder so gedreht, dass die Maschine 
gerade so angeht und erneut alles gemessen.

Das merkwürdige: einmal geht die Maschine bei R1/2 = 100 kOhm und im 
zweiten Versuch bei 200 kOhm los. Müsste sie nicht bei einem festen Wert 
(bedingt durch VBO des DIACS) losgehen?

Die berechneten Werte:

Versuch 1: R1/2 = 100 kOhm, R1 = 390 kOhm, R2 = 140 kOhm
Versuch 2: R1/2 = 200 kOhm, R1 = 290 kOhm, R2 = 650 kOhm

Kann das auch mit der mechanischen Ungenauigkeit zu tun haben? Sollte 
ich vielleicht mal nen 500k-Poti anschließen?

: Bearbeitet durch User
von hinz (Gast)


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Arne H. schrieb:
> Sollte
> ich vielleicht mal nen 500k-Poti anschließen?

Ja, das ist ein üblicher Wert für so was.

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