Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM "überwachen" (Regelung Erregerfeld)


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von Manu (Gast)


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Hallo,

um einen DC-Motor (24 V) zu steuern, nutze ich zwei PWM: Eine, die 
mehrere parallele MOSFETs für das Ankerfeld ansteuert, und eine, die das 
Erregerfeld regelt. Um ein Durchgehen des Motors zu verhindern, möchte 
ich, dass das Erregerfeld (respektive dessen Versorgung) überwacht wird. 
Nur wenn ein Mindestwert überschritten wird, soll ein Schütz anziehen, 
das das Ankerfeld versorgt.

Ursprünglich wollte ich für das Erregerfeld einen Spannungsregler 
verwenden, aber das erwies sich als etwas kompliziert, insbesondere die 
Ansteuerung (Siemens LOGO mit 1..10 V), daher bin ich bei auch einer PWM 
gelandet. Aber wie kann ich die am besten "überwachen"?

Meine Grundkenntnisse sagen mir - PWM-Spannung glätten und dann eine 
Konstruktion mit einer Z-Diode und einem Transistor etc. Aber welche 
Größen wähle ich da am besten? Wie sieht die Schaltung für die Glättung 
genau aus? Die PWM arbeitet übrigens mit einer Frequenz um 1 kHz 
(idealer Wert muss noch in der Praxis getestet werden).

Da ich für das Ankerfeld auf einen anderen MOSFET-Typ umgestiegen bin, 
habe ich hier noch einige IRFP064N rumliegen; wäre praktisch, den für 
die Ansteuerung des Schütz' verwenden zu können.

Danke für alle Vorschläge :-)

Gruß,
Manu

von Lars K. (mrlaush)


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Hi,

warum möchtest du denn die PWM Spannung überwachen? Über deinen DC und 
der ZK Spannung weißt du doch was du anlegst.
Da du von Magnetfeldern sprichst möchtest du doch eher die Ströme messen 
oder?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Manu schrieb:
> Aber welche Größen wähle ich da am besten?

Eine 10-fache Zeitkonstante gegenüber ddiner PWM Frequenz von 1kHz. Also 
für 100Hz. Oder länger.

Warum regelst du nicht nur das Erregerfeld und schaltest nur das 
Ankerfeld ein ?

von Manu (Gast)


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Lars K. schrieb:
> Hi,
>
> warum möchtest du denn die PWM Spannung überwachen? Über deinen DC und
> der ZK Spannung weißt du doch was du anlegst.
> Da du von Magnetfeldern sprichst möchtest du doch eher die Ströme messen
> oder?

Es hat ja eine gewisse Sicherheitsfunktion. Ich möchte eben überwachen, 
ob die PWM funktioniert. Klar, Ströme zu messen wäre noch eine Ebene 
sicherer und würde ausschließen, dass die Erregerfeldspule unterbrochen 
ist, was ich mit der Spannung alleine nicht herausfinden kann – aber das 
dürfte sich als deutlich komplizierter erweisen? Es soll halt ein guter 
Mittelweg zwischen unsicher (z.B. Messung am LOGO-Ausgang) und sehr 
sicher (Strommessung) sein. Wenn sich die Strommessung aber auch einfach 
realisieren lässt, bin ich ganz offen :-)


MaWin schrieb:
> Manu schrieb:
>> Aber welche Größen wähle ich da am besten?
>
> Eine 10-fache Zeitkonstante gegenüber ddiner PWM Frequenz von 1kHz. Also
> für 100Hz. Oder länger.

Pfuh... hilft mir leider nicht weiter, was fange ich mit den 100Hz an?

> Warum regelst du nicht nur das Erregerfeld und schaltest nur das
> Ankerfeld ein ?

Weil der Motor dann bei 24V schon abgeht wie eine Rakete, aber er soll 
auch ganz langsam laufen können.

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


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Manu schrieb:
> Pfuh... hilft mir leider nicht weiter, was fange ich mit den 100Hz an?

Als Grenzfrequenz des Tiefpasses, der die PWM glättet und zur Messung 
bereitstellt.

von Manu (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Manu schrieb:
>> Pfuh... hilft mir leider nicht weiter, was fange ich mit den 100Hz an?
>
> Als Grenzfrequenz des Tiefpasses, der die PWM glättet und zur Messung
> bereitstellt.

Okay, das kann ich zwar soweit nachvollziehen, aber für den 
Schaltungsaufbau davon reichen meine Kenntnisse ehrlicherweise nicht – 
sorry :-)

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


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Die Schaltung hängt auch wesentlich davon ab, wie deine jetzt schon 
aussieht und ob du z.B. die Lowside der Erregerwicklung steuerst oder 
die Highside.

Der RC Tiefpass (siehe Wikipedia) glättet die PWM so weit, das du sie 
mit den Analogeingängen der SPS abfragen kannst. Da muss zwar noch ein 
Spannungsteiler rein, weil die ja nur 0-10V vertragen, aber das ist 
nicht schwierig.
M.M.n. kurierst du aber eher am Symptom als an der Ursache. Wenn du die 
Drehzahl des Motors checkst, weisst du viel mehr als durch blosses 
Messen der PWM.

: Bearbeitet durch User
von Manu (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Die Schaltung hängt auch wesentlich davon ab, wie deine jetzt
> schon
> aussieht und ob du z.B. die Lowside der Erregerwicklung steuerst oder
> die Highside.
Ach Mist, daran hatte ich noch gar nicht gedacht – also wenn du das 
meinst, die PWM schaltet Masse.

Ist dieser Bausatz:
http://downloads.cdn.re-in.de/175000-199999/191507-as-01-de-10_A_DREHZAHLSTELLER_FG.pdf


> Der RC Tiefpass (siehe Wikipedia) glättet die PWM so weit, das du sie
> mit den Analogeingängen der SPS abfragen kannst. Da muss zwar noch ein
> Spannungsteiler rein, weil die ja nur 0-10V vertragen, aber das ist
> nicht schwierig.
Hab keinen Eingang mehr frei, reicht mir daher, wenn das Relais 
angesteuert wird.


> M.M.n. kurierst du aber eher am Symptom als an der Ursache. Wenn du die
> Drehzahl des Motors checkst, weisst du viel mehr als durch blosses
> Messen der PWM.
Versteh ich schon. Doch dazu bräuchte ich verlässliche Daten über den 
Zusammenhang beider Spannungen/Ströme und der Drehzahl. Wird bei einer 
alten Bosch Gleichstromlichtmaschine (bei der ich bloß zwecks Regelung 
Anker- und Erregerfeldwicklungen separiert habe) schwierig, zumal ich 
dann wieder einen Drehzahlsensor bräuchte, was elektronisch und 
mechanisch eher komplex wäre. Wie gesagt, es soll ein Mittelweg sein :-)

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


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Manu schrieb:
> Wird bei einer
> alten Bosch Gleichstromlichtmaschine (bei der ich bloß zwecks Regelung
> Anker- und Erregerfeldwicklungen separiert habe) schwierig

Reihenschlussmotoren haben nichts dagegen, das man beide Wicklungen in 
Reihe schaltet.
Aber gut, bei deiner jetzigen Konfiguration benutzt du den Anschluss M- 
der Elektronik. Daran folgt ein Tiefpass, den du bitte selbst mit den 
Formeln aus Wikipedia berechnest, wobei Ft = Fpwm / 10, wie MaWin sagte.

Danach folgt dann ein Schmitttrigger oder auch Komparator, der diesmal 
mit negativer Logik arbeitet. Wenn die Spannung nach dem Tiefpass 
kleiner als z.B. 22V ist, läuft die PWM mit etwa 8% Leistung. Bei einer 
gemessenen Spannung von 12V wären es z.B. 50% PWM. 24V zeigt eine 
inaktive PWM.
Komparator und Schmitt-Trigger sind die Suchbegriffe zur Dimensionierung 
dieser Baugruppe.

von Manu (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> Reihenschlussmotoren haben nichts dagegen, das man beide Wicklungen in
> Reihe schaltet.
> Aber gut, bei deiner jetzigen Konfiguration benutzt du den Anschluss M-
> der Elektronik. Daran folgt ein Tiefpass, den du bitte selbst mit den
> Formeln aus Wikipedia berechnest, wobei Ft = Fpwm / 10, wie MaWin sagte.
>
> Danach folgt dann ein Schmitttrigger oder auch Komparator, der diesmal
> mit negativer Logik arbeitet. Wenn die Spannung nach dem Tiefpass
> kleiner als z.B. 22V ist, läuft die PWM mit etwa 8% Leistung. Bei einer
> gemessenen Spannung von 12V wären es z.B. 50% PWM. 24V zeigt eine
> inaktive PWM.
> Komparator und Schmitt-Trigger sind die Suchbegriffe zur Dimensionierung
> dieser Baugruppe.

(Ursprünglich war's eine Nebenschlussmaschine.)

Wenn es doch sogar zu einem Beitrag mit detaillierten Ausführungen 
reicht, warum nicht ganz einfach die Hilfe in der Form, wie sie 
angefragt wurde? Damit bin ich genau so weit wie bei meiner 
Fragestellung. Am Lesen hapert es bei mir nicht, aber wenn ich die 
Materie samt Formeln auf Anhieb verstehen würde, bräuchte ich hier nicht 
fragen... Da war dieser Beitrag hilfreicher:
Beitrag "Re: PMW => Tiefpass/SchmittTrigger -Dimensonierung"

-----

Aber was die Strommessung betrifft, habe ich zugegeben gewaltig auf de 
Schlauch gestanden.

Die PWM-Platine hat ja sogar eine integrierte Strombegrenzung (vgl. 
Schaltplan am Ende des PDFs). Ich denke, ich werde die anzapfen, das 
dürfte die deutlich bessere Lösung sein.

Am besten gehe ich wohl zwischen D4 und IC2 ran, prinzipiell brauche ich 
die Funktion seitens der Platine auch nicht. Sachdienliche Tipps dazu 
(wie eingangs erwähnt, möchte ich einen IRFP064N ansteuern) sind 
willkommen!

von Elektrofan (Gast)


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> Reihenschlussmotoren haben nichts dagegen, das man beide Wicklungen
> in Reihe schaltet.

Andernfalls würden neue, intelligente Reihenschlussmotore melden,
dass sie gar keine sind ...   SCNR

von Manu (Gast)


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Manu schrieb:
> Am besten gehe ich wohl zwischen D4 und IC2 ran, prinzipiell brauche ich
> die Funktion seitens der Platine auch nicht.

So, nachdem ich mir das mal angeschaut habe: Kann ich da prinzipiell 
einfach mit dem Gate eines p-MOSFETS (z.B. IRF4905) an den Ausgang des 
IC2 (MCP601) gehen, wenn der so wie im Schaltplan (siehe verlinktes PDF 
oben) verbaut bleibt?

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