Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik servo steuerung


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von Helmut H. (hheck)


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Guten Abend.
Dies ist mein Entwurf einer Schaltung zur Steuerung eines 
Scheibenwischermotors als Servo.
(2 Potis liefern Soll und Istspannung, je Seite 2 Komp(LM324) 
vergleichen in 2 Stufen und steuern den oberen Darlington 
(Spannungsfolger).
Der Untere schließt den Motor kurz,um ihn schnell zu stoppen, wenn der 
Obere auf Null fällt, also das Ziel erreicht ist.
Dazu hätte ich 2 Fragen:
1. kann ich für Unten auch MOSFET's benutzen und gehts dann schneller?
2. wie wird denn eigentlich der Rückkoppelwiderstand (hier 
1MOhm)bestimmt?

(Das Bild in der Anlage ist ein Screenshot von CrocoClips, sollte aber 
lesbar sein)

Gruß
Helle

: Bearbeitet durch User
von Raimund R. (corvuscorax)


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Die Ansteuerung der Brücke könnte zum Abrauchen der BDX93C führen, denn 
Du verhinderst mit deiner Schaltung nicht, dass im ungünstigen Fall 
sowhl der obere als auch der untere BDX93C leitend werden kann und ein 
sogenannter "Shoot-Through" stattfindet, der die 14V schlichtweg 
kurzschließt. Dabei sterben die Darlingtons schlichtweg, wenn es sich 
bei den 14V z.B. um einen potenten Akku handelt.
Du solltest evtl. noch mal nach gängigen Brückenschaltungen und -treiber 
recherchieren.
Bei 14V bietet es sich u.a. an CMOS-Logik (z.B. RS-Flip-Flops) für die 
Ansteuereung der BDX93C zu verwenden.
Durch die Ansteuerung mittels RS-Flip-Flops benötigst Du auch nur noch 
die Hälfte der von Dir verwendeten OpAmps.
Vergiss auf keinen Fall später parallel zu dem Motor einen Kondesnator 
zu schalten (im Idealfall direkt an den Motoranschlüssen angelötet), der 
Dir die unvermeidlichen Spikes - der Motor ist ja eine (große) 
Induktivität - kurzschließt, damit Dir nicht die BDX93C wegen 
Überspannung sterben wie die Fliegen.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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Überlege dir auch, ob es nicht sinnvoller ist, die beiden diagonal 
gegenüberliegenden Endstufen anzusteuern. So verhinderst du ein etwaiges 
Shoot-Through zuverlässig. In klein habe ich das mal hier skizziert:
Beitrag "Re: RC-Servoelektronik für DC-Motor"
Der Vorteil bei MOSFet ist, das sie eine interne Diode in Sperrichtung 
besitzen und deswegen die o.a. Spannungspitzen an sich vorbei und in die 
Betriebsspannung leiten. Hier sind ein paar dicke Elkos sinnvoll, die 
die Spitzen dann wegschlucken.

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Da fehlen noch Freilaufdioden.

von Raimund R. (corvuscorax)


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Nach einer kurzen Recherche via Google, konnte ich dies hier finden:
http://www.talkingelectronics.com/projects/H-Bridge/H-Bridge-1.html

"DESIGN 20" dürfte das gesuchte für die eigentliche Brückenschaltug 
sein. Auch hier wieder ohne die obligatorischen Schutz-/Freilaufdioden 
zwischen Kollektor und Emitter der TIP.. und dem Kondensator parallel am 
Motor.
Nun gilt es nur noch eine gescheite Schaltung zu finden/entwickeln, die 
die notwendigen Steuersignale für die Brückenschaltung liefert.

von Helmut H. (hheck)


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Zunächst:
Danke für euer Engagement.

Hier noch einige Bemerkungen:

Die Schaltung soll einen Scheibenwischermotor treiben. Diese Motoren 
haben einige Vorzüge, sie sind billig, robust, leicht zu montieren, 
laufen langsam bei hohem Drehmoment und sind selbsthemmend, aber, sie 
haben ein hohes Schwungmoment. Damit die nun aber schnell stoppen, wenn 
sie am Ziel sind, müssen sie effektiv kurzgeschlossen werden.

Deshalb mein ungewöhnlicher Ansatz einer H-Brücke mit auch unten ein 
NPN.
Der Durchschuß ist dadurch verhindert, daß der Untere BDX über 0.7 Volt 
Ansteuerspannung bereits durch den 3019 seiner "Basis" beraubt wird und 
sperrt, wobei der Obere erst ab 1.4 Volt anfängt zu leiten. 
(Freilaufdioden sind in den BDX übrigens auch vorhanden).
Gratwanderung: Ein Kondensator über dem Motor müßte beim Kurzschließen 
ja zusätzlich zur EMK auch noch entladen werden???

Damit das Entladen nun schnellstmöglich passiert, eben meine Frage:
Würde das mit einem MOSFET unten schneller und/oder konsequenter zu 
machen sein?
Immerhin hat ein BDX immer noch 0,6 V Koll.-Spannung im 
durchgeschalteten Zustand.( Gut, die Gegenseite ja auch...)

Gruß
Helle

von Wolfgang (Gast)


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Raimund R. schrieb:
> Vergiss auf keinen Fall später parallel zu dem Motor einen Kondesnator
> zu schalten (im Idealfall direkt an den Motoranschlüssen angelötet), der
> Dir die unvermeidlichen Spikes - der Motor ist ja eine (große)
> Induktivität - kurzschließt

Natürlich sind die Spikes vermeidbar. Nach dem Induktionsgesetz 
entstehen sie, wenn sich der Strom durch die Spule abrupt ändert. Schon 
eine Freilaufdiode (bei Gleichspannungsbetrieb) oder ein Snubber 
verhindern diese abrupte Stromänderung und damit gefährliche 
Induktionsspitzen. Zwei Zenerdioden in Serie, die bei übermäßiger 
Spannung anfangen zu leiten, sind ebenfalls zur Begrenzung geeignet.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Mal was ganz banales: Wenn du keine Drehzahlregelung brauchst, tuen es 
auch zwei simple Relais. Die gibt es sogar als doppel-Relais in einem 
kompakten Gehäuse.

von Michael B. (laberkopp)


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Helmut H. schrieb:
> Dies ist mein Entwurf einer Schaltung zur Steuerung eines
> Scheibenwischermotors als Servo.

Katastrophenschaltung.

Der LM324 an 14V liefert 12V und die BDX93 kosten nochmal 2V, bleiben 8V 
für den Motor, der Rest ist Verlust und der ist bei den vielen Ampere 
die ein Scheibenwischermotor zieht erheblich. D.h. deine Transistoren 
werden heiss und brauchen grosse Kühlkörper.

Zudem funktioniert der Mischung der LM324 Ausgänge über die 220 100 Ohm 
Widerstände nicht. Da muss eine ganze andere Verknüüfungsschaltung hin.

Rechne bei Scheibenwischermotoren mit erheblich höherem Anlaufstrom als 
Nennstrom, wie viel musst du messen (Betriebsspannung/Innenwiderstand = 
Anlaufstrom) und dafür muss die ELektronik ausgelegt sein.

Ausserdem: Servos sind Regler und sollten keine EIN/AUS Regler sein mit 
overshott, sondern ordentlich regeln, als muss eine PID Characteristik 
rein.

Und Freilaufdioen müssten an die Transistoren auch noch dran.

Helmut H. schrieb:
> (Freilaufdioden sind in den BDX übrigens auch vorhanden).

Find ich kein Datenblatt für welches die zeigt, als TO3 sind es jedoch 
Steinzeittransistoren.

Raimund R. schrieb:
> Die Ansteuerung der Brücke könnte zum Abrauchen der BDX93C führen, denn
> Du verhinderst mit deiner Schaltung nicht, dass im ungünstigen Fall
> sowhl der obere als auch der untere BDX93C leitend werden kann und ein
> sogenannter "Shoot-Through" stattfindet,

Das sehe ich so nicht. Der untere sperrt, so bald die Ansteuersannung 
des vorgeschalteten Transistor über 0.7V liegt, der obere leitet erst, 
wenn seine Ansteuerspannung über 1.4V liegt, shoot-tru sollte effektiv 
verhindert sein in der Schaltung.

Raimund R. schrieb:
> Vergiss auf keinen Fall später parallel zu dem Motor einen Kondesnator
> zu schalten

Damit, wenn der Motor eingeschaltet wird, erst mal ein Kurzschluss den 
Transistorstrom hochtreibt ? Wie dumm. Eine richtige Entstörung am Motor 
blockiert mit Drosseln den Strom, der durch die Kondensatoren dann 
fliessen würde.
1
                 +--47uH--+---+---+
2
                 |        |   |   |
3
                 |        | 47nF  |
4
 ----------------+        |   |   |
5
verdrillte Zuleitung    47nF  +--(M)
6
 ----------------+        |   |   |
7
                 |        | 47nF  |
8
                 |        |   |   |
9
                 +--47uH--+---+---+

: Bearbeitet durch User
von Helmut H. (hheck)


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Mea culpa..

Hab das durcheinander gebracht:
Am Anfang waren das BDW 93, später dann BDX 53 im TO 220.
Sorry...

Hab die Schaltung seit 20 Jahren störungsfrei in meinem Boot in Betrieb.
Bin aber immer versucht die Positionier-Genauigkeit zu verbessern, weil 
die 2 Dieselmotoren am ruhigsten laufen, wenn sie mit gleicher Drehzahl 
laufen. Daher auch diese Diskussion jetzt hier.
Professionelle Anlagen haben dazu extra eine separate Elektronik zum 
synchronisieren. Das geht mir aber zu weit.

Nochmal:
Könnte durch einen MOSFET der Stopp schneller gemacht werden und dadurch 
die Hysterese enger werden?

Gruß
Helle

von Michael B. (laberkopp)


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Helmut H. schrieb:
> Könnte durch einen MOSFET der Stopp schneller gemacht werden und dadurch
> die Hysterese enger werden?

Nein, sowohl MOSFET als auch Bipolartransistor sind ERHEBLICH schneller 
als der Motor.

Man braucht, wie schon erwähnt wurde, eine ordentliche Regelelektronik 
mit PID Characteristik statt der dummen Elektronik die nur wie ein 
Schalter funktioniert.

http://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Regelungstechnik

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