Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM Motorsteuerung mit LabVIEW + LTC 6992 + MOSFET


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von Nik O. (mindblade)


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Hallo liebes Forum,

ich möchte einen 12V Gleichstrommotor steuern.

Dazu habe ich eine LabView Karte NI-USB 6008. Diese besitzt leider kein 
PWM Modul. Eine Spannungsquelle von 12V und 1,5A.

Deswegen werde ich den LTC6992 mit einem analogen Spannungssignal (0-1V, 
5mA) beschalten, umso den DutyCicle einzustellen. Als Ergebnis erhalte 
ich ein PWM Signal mit fester Frequenz.
Erste Frage: Kann ich den LTC6992 überhaupt mit einem 1-0V / 5mA 
Steuersignal betreiben, da in der Regel die Bauteile einen "Burststrom" 
besitzen? Der LTC6992 wird bei 5V mit 0,5 mA betrieben. Kann er mir bei 
5mA abrauchen?
Datenblatt LTC6992: 
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/69921234fc.pdf

Nun bin ich auf der Suche nach einem Motor-Treiber, der mit dem 
erzeugten PWM Signal arbeiten kann. Demnach würde ich zuerst das 
erzeugte PWM Signal verstehen.
Hier meine zweite Frage, da ich das Datenblatt diesbezüglich 
unübersichtlich finde: Wie ist das PWM Signal bezüglich Spannung und 
Strom charakterisiert, wenn ich den LTC6992 mit V+=5V betreibe und das 
PWM mit einem analogen Steuersignal von 0-1 V regel?
Auf Seite 4 des Datenblatts steht, dass ich für den High-Pegel ein 
Signal von +5V mit -16mA bekomme. Für den Low-Pegel 0,3V mit +16mA ? 
Stimmt das?

Anschließend benötige ich einen Motor-Treiber, wie einen MOSFET, der mir 
die 12V mit dem erzeugten Spannungssignal durchschaltet. Welcher würde 
zum LTC6992 passen, wenn ich eine Frequenz von ca. 10 kHz verwende?
Ich habe gesehen, dass die meisten MOSFETS mit einem PWM-Steuersignal im 
Bereich von µA arbeiten, doch das gibt der LTC6992 nicht aus, sondern 
erheblich mehr...?
Meine dritte Frage: kann ich überhaupt mit dem LTC6992 einen MOSFET oder 
einen TB6612(FNG) beschalten, da das PWM Signal einen zu hohen Strom 
besitzt?

Für Anregungen oder Lösungen wäre ich sehr dankbar.
PS: die direkte µC Ansteuerung wollte ich vermeiden, da ich nur mit der 
LabView Karte arbeiten möchte.

VG
Mindblade

von Achim S. (Gast)


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Nik O. schrieb:
> Auf Seite 4 des Datenblatts steht, dass ich für den High-Pegel ein
> Signal von +5V mit -16mA bekomme. Für den Low-Pegel 0,3V mit +16mA ?
> Stimmt das?

Du hast einen grundlegenden Irrtum beim Verständnis der 
Datenblattangaben. +5V und 16mA bedeuten nicht, dass der Ausgang immer 
beide Werte einstellt. Der Ausang versucht eine Spannung einzustellen. 
Wieviel Strom dann fließt hängt von der Last ab. Solange der Laststrom 
geringer ist als der spezifizierte Strom (in diesem Fall 16mA), hat der 
Ausgang kein Problem die gewünschte Spannung zu treiben.

Die Aussage auf S. 4 des Datenblatts lautet also: wenn du den Baustein 
mit V+=5,5V versorgst und einen High-Pegel ausibst, dann bleibt der 
High-Pegel bei typisch 5,15V wenn du ihn mit 16mA belastest. Es dürfen 
aber auch weniger als 16mA fließen, dann gibt der Ausgang eben ein 
bisschen mehr als 5,15V aus. Aber mehr als die Versorgung (in dem Fall 
V+=5,5V) werden es auf keinen Fall. Weniger Strom geht also problemlos. 
Nur wenn die Folgestufe mehr als 16mA ziehen würde hätte der LTC6992 ein 
Problem.

Also:

Nik O. schrieb:
> Ich habe gesehen, dass die meisten MOSFETS mit einem PWM-Steuersignal im
> Bereich von µA arbeiten, doch das gibt der LTC6992 nicht aus, sondern
> erheblich mehr...?

Kein Problem: µA sind weniger als 16mA, das kann der LTC6992 mühelos 
treiben.

Nik O. schrieb:
> Kann ich den LTC6992 überhaupt mit einem 1-0V / 5mA
> Steuersignal betreiben, da in der Regel die Bauteile einen "Burststrom"
> besitzen? Der LTC6992 wird bei 5V mit 0,5 mA betrieben.

Was bitte meinst du mit dem "Burststrom der Bauteile" und wieso 
vergleichst du den Versorgungsstrom des LTC6992 mit dem Strom, den deine 
LabVIEW-Karte ausgibt?

Der Mod-Eingang, an den dein 0-1V Signal angelegt wird, ist hochohmig. 
Dort fließen maximal 10nA. Deine LabVIEW-Karte kann auf dem 0-1V Signal 
maximal 5mA treiben. Die Last nimmt höchstens 10nA auf. 10nA sind 
deutlich weniger als 5mA, also kann die LabVIEW-Karte den Mod-Eingang 
problemlos treiben.

von Nik O. (mindblade)


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Hallo Achim S. :)!

Vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort! Du hast mir sehr 
weiter geholfen (daumen noch oben ^^)


Achim S. schrieb:
> Du hast einen grundlegenden Irrtum beim Verständnis der
> Datenblattangaben. +5V und 16mA bedeuten nicht, dass der Ausgang immer
> beide Werte einstellt. Der Ausang versucht eine Spannung einzustellen.
> Wieviel Strom dann fließt hängt von der Last ab. Solange der Laststrom
> geringer ist als der spezifizierte Strom (in diesem Fall 16mA), hat der
> Ausgang kein Problem die gewünschte Spannung zu treiben.
>
> Die Aussage auf S. 4 des Datenblatts lautet also: wenn du den Baustein
> mit V+=5,5V versorgst und einen High-Pegel ausibst, dann bleibt der
> High-Pegel bei typisch 5,15V wenn du ihn mit 16mA belastest. Es dürfen
> aber auch weniger als 16mA fließen, dann gibt der Ausgang eben ein
> bisschen mehr als 5,15V aus. Aber mehr als die Versorgung (in dem Fall
> V+=5,5V) werden es auf keinen Fall. Weniger Strom geht also problemlos.
> Nur wenn die Folgestufe mehr als 16mA ziehen würde hätte der LTC6992 ein
> Problem.

Das erklärt mir einiges. Top erklärt :)!


Achim S. schrieb:
> Was bitte meinst du mit dem "Burststrom der Bauteile" und wieso
> vergleichst du den Versorgungsstrom des LTC6992 mit dem Strom, den deine
> LabVIEW-Karte ausgibt?

Zum "Burststrom": Wenn der Laststrom um ein vielfaches geringer ist als 
der Strom der Spannungsquelle (irgendwo mal gelesen... gefährliches 
Halbwissen). Mir ist bewusst, dass der Verbraucher sich nur den 
benötigten Strom zieht.
Doch meinte ich mich daran zu erinnern, dass der Strom der 
Spannungsquelle nicht um ein vielfaches höher sein sollte als der 
Laststrom, da sonst Defekte auftreten können.




Eventuell kann ich deine/eure Hilfe noch bei der Auswahl des 
Motortreibers beanspruchen.
Gesucht ist ein Motortreiber, der sich mit dem genannten PWM Signal des 
LTC6992 steuern lässt und 12V, 1 bis 1,5 A schalten kann. Und das bei 
einer Frequenz von ca. 10 kHz.

Nun habe ich folgende gefunden, obwohl ich nicht sicher bin, ob diese 
Funktuionieren. Könnte mir einer bei der Auswahl helfen?


1)TB6612FNG MOTOR DRIVER BOARD

Link: 
https://www.digikey.de/product-detail/de/sparkfun-electronics/ROB-14450/1568-1755-ND/7915576

Entwicklungsboard, dass mit dem IC TB6612FNG betrieben wird. Es kann bis 
zu 100 kHz schalten. Versorgungsspannung = +5V. Max. Strom Ausgang = 
1,2A. Versorgungsspannung des Motors bis zu 15V möglich. Preis 4,61€
Bin ich richtig, dass ich den PWMA Pin mit dem LTC6992 steuern kann und 
die PINS AIN1, AIN2 mit den digitalen Ausgängen der LabViewkarte 
USB-6008 (da nur noch einen analogen Ausgang frei habe)?

2)2A DUAL MOTOR CONTROLLER

Link: 
https://www.digikey.de/product-detail/de/dfrobot/DRI0002/1738-1051-ND/6588473

Motor-Treiber, der mit einem IC L298 betrieben wird. Kann nur bis 5 kHz 
schalten. Versorgungsspannung = +5V. Max. Strom Ausgang = 2A. 
Versorgungsspannung des Motors bis zu 46V möglich. Preis 14,87€
Bin ich richtig, dass ich diesen PWMA Pin (hier E1;E2 Motor Enable PIN) 
mit dem LTC6992 steuern kann und die PINS M1, M2 mit den digitalen 
Ausgängen der LabViewkarte USB-6008 (da nur noch einen analogen Ausgang 
frei habe)?
(PS: den gibt es hier wohl etwas günstiger: 
https://www.reichelt.de/entwicklerboards-motodriver2-debo-motodriver2-p202829.html?PROVID=2788&gclid=EAIaIQobChMI3qiEj82P3gIVXoGyCh2K0Q82EAYYAiABEgJnbvD_BwE&&r=1)


Funktionieren beide mit meiner Schaltung? Wenn ja, dann wäre doch der 
1)TB6612FNG MOTOR DRIVER BOARD am besten, da er auch über 5 kHz schalten 
kann?

VG
Mindblade

von Achim S. (Gast)


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Nik O. schrieb:
> Gesucht ist ein Motortreiber, der sich mit dem genannten PWM Signal des
> LTC6992 steuern lässt und 12V, 1 bis 1,5 A schalten kann. Und das bei
> einer Frequenz von ca. 10 kHz.

Gelten die 1,5A wenn der Motor sich unter Last dreht? Oder wenn er im 
Leerlauf dreht? Oder ist das der Maximalstrom der auftreten kann (z.B. 
wenn der Motor anfährt oder wenn er blockiert)?

Die beiden Treiber, die du ausgesucht hast, sind beide etwas schwächlich 
für deine Anforderung. Ein Motor, der nominell 1,5A aufnimmt, wird beim 
Anlaufen (oder bei blockiertem Motor) ein Vielfaches davon aufnehmen. 
Der TB6612FNG wird wahrscheinlich beim ersten Einschalten abrauchen, der 
andere Treiber mit Kühlkörper könnte mit Glück länger leben (du solltest 
dann aber beim Anfahren dringend auf eine PWM-Rampe achten, sonst wird 
auch dem der Anfahrstrom zu viel).

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