AC Motor an L6203 betreiben

[Dscho B. (bufdi_dscho)]

Hallo zusammen,
als erstes möchte ich mich bei Euch allen für dieses tolle Forum 
bedanken! Es ist eine äußerst ausgiebige Quelle bei allen Fragen. Heute 
möchte ich Euch mal mein Projekt vorstellen.

Ziel ist, einen Lüfter 12V  AC, 24W (Spaltpolmotor) an einem 
Laptopnetzteil 19V/3A zu betreiben (inklusive Drehzahlsteuerung über 
Frequenz/Spannungskurve).
Die Idee der Umsetzung habe ich aus
https://www.mikrocontroller.net/articles/3-Phasen_Frequenzumrichter_mit_AVR
übernommen.
Ein µC (Arduino Nano) soll eine H-Brücke L6203 steuern, indem die 
Eingänge abwechselnd auf HIGH gelegt werden.
Die Eingänge des L6203 werde ich über einen Hochpassfilter (4.7µF, 
10kOhm dient auch als Pulldown) an den µC koppeln. Der Pegel sollte 
dadurch nach ca 0.2s unter 2V fallen und damit den Motor vor 
langanhaltender Gleichspannung bei Fehlfunktion des µC schützen. 
(Schätze, dass der Lüfter zur Glühbirne wird, wenn ich einen Eingang und 
Enable auf High halte. ;-) )
An Enable möchte ich eine sinusähnliche Rechteckspannung anlegen, indem 
ich in 10 Stufen je Halbwelle einen entsprechenden Wert per PWM 
einstelle (30kHz).
Die Drehzahl wird über Frequenz (Dauer der einzelnen Stufen) und 
Spannung (Faktor je nach gewünschter Drehzahl mit dem die PWM berechnet 
wird) geregelt.
Soweit die Theorie.
Praktisch ist die Software geschrieben und der RC-Filter scheint zu tun 
was er soll.
Nun endlich meine Frage:
Kann das so funktionieren oder habe ich etwas übersehen?
Wird der Strom, den das Netzteil liefern kann auch beim Anlaufen 
ausreichen?
Sollte ich eine Art Anlauframpe programmieren? Wenn ja, Nur Spannung 
oder auch Frequenz?
Benötige ich Hardwareseitig außer den Bootstrapkondensatoren (10nF?), 
einem Spannungsregler für den µC und den bereits erwähnten Sachen noch 
etwas?

Ich freue mich auf Eure Meinung

[Falk B. (falk)]

@Dscho B. (bufdi_dscho)

>Ziel ist, einen Lüfter 12V  AC, 24W (Spaltpolmotor) an einem
>Laptopnetzteil 19V/3A zu betreiben (inklusive Drehzahlsteuerung über
>Frequenz/Spannungskurve).

Warum AC-Motor? Aus Spaß an der Freud? Ein DC-Motor ist einfacher 
ansteuerbar.

>Ein µC (Arduino Nano) soll eine H-Brücke L6203 steuern, indem die
>Eingänge abwechselnd auf HIGH gelegt werden.

>Die Eingänge des L6203 werde ich über einen Hochpassfilter (4.7µF,
>10kOhm dient auch als Pulldown) an den µC koppeln.

Nicht sinnvoll.

>Der Pegel sollte
>dadurch nach ca 0.2s unter 2V fallen und damit den Motor vor
>langanhaltender Gleichspannung bei Fehlfunktion des µC schützen.

Naja. Da das Ganze sowieso am Labornetzteil hängt, reicht es, dort eine 
Strombegrenzung einzustellen. Mit dem Hochpaß machst du dir nur Ärger.

>An Enable möchte ich eine sinusähnliche Rechteckspannung anlegen, indem
>ich in 10 Stufen je Halbwelle einen entsprechenden Wert per PWM
>einstelle (30kHz).

Nix enable, die PWM gehört an die Steuereingänge. 10 Stufen Prob 
Halbwelle ist schon arg wenig. Für einen Motor kann das reichen.

>Kann das so funktionieren

Ja.

>oder habe ich etwas übersehen?

Nicht direkt.

>Wird der Strom, den das Netzteil liefern kann auch beim Anlaufen
>ausreichen?

Probiers aus.

>Sollte ich eine Art Anlauframpe programmieren? Wenn ja, Nur Spannung
>oder auch Frequenz?

Beides.

>Benötige ich Hardwareseitig außer den Bootstrapkondensatoren (10nF?),
>einem Spannungsregler für den µC und den bereits erwähnten Sachen noch
>etwas?

Einen Entkoppelkondensator.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

[Dscho B. (bufdi_dscho)]

Danke für die Rückmeldung!

> Warum AC-Motor? Aus Spaß an der Freud? Ein DC-Motor ist einfacher ansteuerbar.

Ich benötige einen Lüfter, der an gängige Entlüftungssysteme (125mm) 
passt. Leider habe ich keinen gefunden, der mit DC läuft und (mehr als) 
100m³/h schafft.

Hochpass
> Nicht sinnvoll.

Weil der Fall nicht eintreten wird?

> Da das Ganze sowieso am Labornetzteil hängt, reicht es, dort eine
Strombegrenzung einzustellen.

Nein nicht Labor- sondern Laptopnetzteil. Aber mit Anlauframpe sollte 
der zu hohe Einschaltstrom ja vermieden werden.

> Nix enable, die PWM gehört an die Steuereingänge.

Dazu habe ich hier im Forum eine Diskussion gelesen, die aus meiner 
Sicht unentschieden ausging. (Ich glaube, Deinen Namen da auch gelesen 
zu haben.)
Leider finde ich sie gerade nicht wieder. Such ich aber nochmal.

> 10 Stufen Pro Halbwelle ist schon arg wenig.

Bei 20 Stufen habe ich immer noch genug Zeit, um im ersten Schritt einen 
analogen Eingang zu lesen und notwendige Berechnungen durchzuführen.
Reicht das dann? Was ist bei zu wenig Schritten zu erwarten? Geräusche?

> Einen Entkoppelkondensator.

Danke für den Tipp. Da muss ich mich noch etwas einlesen. Bin aber erst 
mal über die Angabe 1000µF erschrocken. Ist das in meinem Fall eine 
sinnvolle Größe?

*EDIT:* Habe den erwähnten Thread wiedergefunden.
Beitrag "Re: DC-Motor an L6203"
Auschlaggebend für die Entscheidung, die PWM an Enable zu legen, war 
übrigens Deine Antwort. Sinngemäß: Bei PWM-Low an Enable läuft der Motor 
fast frei, an In bremst er.

[Falk B. (falk)]

@Dscho B. (bufdi_dscho)

>> Nicht sinnvoll.

>Weil der Fall nicht eintreten wird?

Kann schon, aber dann sollte man ihn anders abfangen.

>> Nix enable, die PWM gehört an die Steuereingänge.

>Dazu habe ich hier im Forum eine Diskussion gelesen, die aus meiner
>Sicht unentschieden ausging. (Ich glaube, Deinen Namen da auch gelesen
>zu haben.)

;-)
Ja, man kann es auch über die Enable-Eingänge machen, ist aber IMO 
suboptimal.

>> 10 Stufen Pro Halbwelle ist schon arg wenig.

>Bei 20 Stufen habe ich immer noch genug Zeit, um im ersten Schritt einen
>analogen Eingang zu lesen und notwendige Berechnungen durchzuführen.

???
Was willst du da berechnen. DU musst mehr oder minder einen 
Mini-Frequenzumformer bauen, der langsam die Spannung hochfährt.

>Reicht das dann?

> Was ist bei zu wenig Schritten zu erwarten? Geräusche?

Ja. Oder holpriger Lauf.

>> Einen Entkoppelkondensator.

>Danke für den Tipp. Da muss ich mich noch etwas einlesen. Bin aber erst
>mal über die Angabe 1000µF erschrocken. Ist das in meinem Fall eine
>sinnvolle Größe?

Pi mal Daumen sind 1000uF OK.

>Auschlaggebend für die Entscheidung, die PWM an Enable zu legen, war
>übrigens Deine Antwort. Sinngemäß: Bei PWM-Low an Enable läuft der Motor
>fast frei, an In bremst er.

Das ist nur zur Hälfe richtig. Er bremst, wenn man keine PWM hat und die 
Transistoren dauerhaft oder wenigsten vielen hundert ms mit einem 
Kurzschluß des Motors ansteuert. Wenn man aber PWM hat und die Frequenz 
ausreichend hoch ist, wirkt der "Kurzschluss" des Motors als 
Freilaufdiode, d.h. der Magnetisierungsstrom schiebt den Motor weiter 
an. Das ist die Betriebsart die du für deinen Mini-FU brauchst.

(Meine Antwort war da eher ungenau, zumindest unvollständig)

[Falk B. (falk)]

Beitrag "H-Bridge 50Hz Sinus - LC Filter dimensionieren"

Den LC-Filter kannst du weglassen, den braucht dein Motor nicht.

[Dscho B. (bufdi_dscho)]

Endlich habe ich jetzt das Projekt von der Theorie in die Praxis 
gehievt.
Zunächst einmal ein großes Dankeschön an Falk B. für die schnellen 
Antworten!
>> "Nix enable, die PWM gehört an die Steuereingänge."
habe ich zugunsten des Hochpasses als Schutz vor Gleichstrom in den Wind 
geschlagen. Auch weil
> "Ja, man kann es auch über die Enable-Eingänge machen, ist aber IMO suboptimal."
Anschließend habe ich einige Stunden mit der Suche nach dem Fehler in 
der Software und auf der Platine verbracht. Der Motor hat kaum gedreht 
aber viel gebrummt.
Ich habe dann die PWM doch an die Eingänge gelegt. Jetzt läufts super.
Also "man kann es auch über die Enable-Eingänge machen" kann ich für 
meinen Fall absolut nicht bestätigen (Spaltpolmotor 12 V AC).
Warum das eine funzt und das andere nicht, habe ich leider noch nicht 
verstanden. Vielleicht kann mir da jemand noch ein paar Stichworte 
geben, damit ich mich schlauer machen kann.

zu
> Was willst du da berechnen.
will ich noch anmerken: Die Berechnungen brauchen natürlich keine 
relevante Zeit, aber ich lese noch zwei analoge Eingänge aus. Und das 
dauert.