Hallo zusammen,
ich bin auf der Suche nach Ideen, wie ich die Last an einem DC-Motor,
der als Generator agiert, variabel gestalten kann.
Aufbau:
Arduino + Motorshield + 2 DC-Motoren. Ein DC-Motor wird über das
Motorshield angesteuert und treibt damit den zweiten DC-Motor an. Somit
arbeitet dieser als Generator. Bisher wird der Generator mit einem
unveränderbaren Lastwiderstand belastet.
Ziel:
Ich möchte dem Arduino Lastprofile übergeben, die beschreiben wie lange
und mit welcher Last (Widerstandswert am Generator) meine Motoren laufen
sollen. Dadurch soll das Verhalten der Motoren unter verschiedenen
Lasten und deren möglicher Ausfall erkannt bzw. erreicht werden.
Ich möchte den festen Lastwiderstand durch eine variable Widerstandslast
ersetzen, sodass ich mit Hilfe meiner Lastprofile die Widerstandslast am
Generator dynamisch verändern kann.
Würde mich freuen, wenn jemand vielleicht eine Idee hat, wie ich eine
solche dynamische Last mit Widerständen erzeugen kann.
Danke,
Viele Grüße!
naible schrieb:> Würde mich freuen, wenn jemand vielleicht eine Idee hat, wie ich eine> solche dynamische Last mit Widerständen erzeugen kann.
Wenns unbedingt Widerstände sein müssen, kannst du entweder mit MOSFets
oder Relais vom MC gesteuert Widerstände zu- und wegschalten.
Die Komponenten müssen natürlich den Generatorstrom locker verkraften.
Ansonsten kann man auch mit einem MOSFet 'choppern', also per
periodischen An- und Abschalten des kurzschliessenden MOSFets per PWM
verschiedene Lasten bilden.
Danke für die schnelle Antwort!
Matthias S. schrieb:> Wenns unbedingt Widerstände sein müssen, kannst du entweder mit MOSFets> oder Relais vom MC gesteuert Widerstände zu- und wegschalten.> Die Komponenten müssen natürlich den Generatorstrom locker verkraften.
Widerstände deshalb, weil ich mir dachte, dass es für meinen
Prototyp/Zweck die einfachste Art ist, bei meinen Motoren eine Last zu
erzeugen.
Ich dachte an ein Verhalten wie bei einem Poti, dass ich mit PWM steuern
kann, sodass ich einen bestimmten Widerstandsbereich durchlaufen kann.
Allerdings habe ich (noch) nichts passendes gefunden, dass die Last
verträgt. Es gibt ja digitale Poti's, aber ich bezweifle , dass die mit
der Leistung klar kommen. (zumindest die, die ich gefunden habe)
Matthias S. schrieb:> Ansonsten kann man auch mit einem MOSFet 'choppern', also per> periodischen An- und Abschalten des kurzschliessenden MOSFets per PWM> verschiedene Lasten bilden.
D.h. ich schließe anstatt meinem Lastwiderstand einen MOSFET am
Generatorausgang an? Oder verstehe ich das falsch?
naible schrieb:> Allerdings habe ich (noch) nichts passendes gefunden, dass die Last> verträgt. Es gibt ja digitale Poti's, aber ich bezweifle , dass die mit> der Leistung klar kommen. (zumindest die, die ich gefunden habe)
Richtig. Digitale Potis mit hoher Leistung gibts nicht.
Für dich würde sich z.B. eine Kombination aus binär ausgesuchten
Widerständen sein, wie 1, 2, 4 und 8 Ohm. Daraus kann man dann in Serie
und/oder parallel schon eine erkleckliche Anzahl von Belastungen
einstellen.
naible schrieb:> D.h. ich schließe anstatt meinem Lastwiderstand einen MOSFET am> Generatorausgang an? Oder verstehe ich das falsch?
Genau so. Wenn du in Reihe mit dem MOSFet eine einzigen niederohmigen
Lastwiderstand schaltest, kann man durch die schnelle Tastung des
MOSFets verschiedene Belastungen einstellen. MOSFets vertragen bei
richtiger Auswahl eine Menge Strom und lassen sich schnell schalten.
Matthias S. schrieb:> Richtig. Digitale Potis mit hoher Leistung gibts nicht.> Für dich würde sich z.B. eine Kombination aus binär ausgesuchten> Widerständen sein, wie 1, 2, 4 und 8 Ohm. Daraus kann man dann in Serie> und/oder parallel schon eine erkleckliche Anzahl von Belastungen> einstellen.
Daran habe ich schon gedacht, dass ich eine Widerstandsschaltung
aufbaue.
Das wäre meine letzte Alternative gewesen, falls sich keine
"angenehmere" Lösung findet.
Matthias S. schrieb:> Genau so. Wenn du in Reihe mit dem MOSFet eine einzigen niederohmigen> Lastwiderstand schaltest, kann man durch die schnelle Tastung des> MOSFets verschiedene Belastungen einstellen. MOSFets vertragen bei> richtiger Auswahl eine Menge Strom und lassen sich schnell schalten.
Mir gefällt, dass ich das mit PWM steuern kann. Dann steuere ich mit PWM
den MOSFET über das Gate. Also abhängig von der mittleren Spannung bzw.
dem Tastgrad, die/den ich mit dem PWM generiere, erreiche ich
verschiedene Lasten?
Muss ich dafür eine bestimmte Frequenz beim PWM beachten?
In anderen Forenbeiträgen wurde auch über einen Gatewiderstand
diskutiert, woraus ich aber nicht erkennen konnte, ob so ein Widerstand
nun nötig ist oder nicht.
naible schrieb:> schema.png
Der IRF530 eignet sich nicht für direkte Logiklevel Ansteuerung, da ist
ein IRLZ44 oder IRLZ34 die richtige Wahl. Der Schaltplan entspricht dann
dem hier:
Beitrag "Re: 12V heater komponenten für 24v"
Der MOSFet kommt also in den Massezweig (Lowside Switch), der
Heizapparat wird bei dir durch Widerstand und Generator ersetzt.
Zwischen Gate und Masse kommt noch ein 47k-100k Widerstand um den MOSFet
sicher zu sperren, solange der Arduino Ausgang floatet.
naible schrieb:> Muss ich dafür eine bestimmte Frequenz beim PWM beachten?
Ich würde sie etwa bei 4kHz ansetzen, zu niedrig lässt den Generator
ruckeln, zu hoch kostet unnötig Energie.
naible schrieb:> wurde auch über einen Gatewiderstand> diskutiert
1k ist m.E. etwas hoch, ich mache gute Erfahrung mit 100-220 Ohm
Okay verstehe, dann werde ich mir den passenden MOSFET besorgen und mich
an der Schaltung orientieren und das ganze dann testen.
Vielen Dank für deine gute Hilfestellung!
Hallo Matthias,
mein Transistor ist mittlerweile angekommen.
Matthias S. schrieb:> Der IRF530 eignet sich nicht für direkte Logiklevel Ansteuerung, da ist> ein IRLZ44 oder IRLZ34 die richtige Wahl. Der Schaltplan entspricht dann> dem hier:> Beitrag "Re: 12V heater komponenten für 24v">> Der MOSFet kommt also in den Massezweig (Lowside Switch), der> Heizapparat wird bei dir durch Widerstand und Generator ersetzt.> Zwischen Gate und Masse kommt noch ein 47k-100k Widerstand um den MOSFet> sicher zu sperren, solange der Arduino Ausgang floatet.
Habe versucht das Beispiel mit dem Heizer auf meine Schaltung
umzusetzen. Meine Schaltung sieht so aus, wie im Anhang dargestellt.
Mein Generator arbeitet als Spannungsquelle unabhängig von meinem
Arduino, deshalb ist doch mein "-"-Anschluss das GND für meine
Schaltung. Oder verstehe ich da was falsch?
Bin mir nämlich nicht so sicher, wie ich das Heizelement durch meinen
Generator+Lastwiderstand sonst "ersetzen" soll.
Grüße
naible schrieb:> Oder verstehe ich da was falsch?
Nö, das sieht genau richtig aus. Du musst aber noch die Masse des
Arduino mit der Masse der Schaltung verbinden (also z.B. an die Source
des MOSFet).
naible schrieb:> [...]> Habe versucht das Beispiel mit dem Heizer auf meine Schaltung> umzusetzen. Meine Schaltung sieht so aus, wie im Anhang dargestellt.> Mein Generator arbeitet als Spannungsquelle unabhängig von meinem> Arduino, deshalb ist doch mein "-"-Anschluss das GND für meine> Schaltung. Oder verstehe ich da was falsch?> Bin mir nämlich nicht so sicher, wie ich das Heizelement durch meinen> Generator+Lastwiderstand sonst "ersetzen" soll.>> Grüße
Der Generator hat eine Wechselspannung am Ausgang, du brauchst also noch
einen Gleichrichter.
Hast du schon in Erwägung gezogen eine Magnetorheologische Flüssigkeit
zu verwenden?
Erklärung hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetorheologische_Fl%C3%BCssigkeit
Mit kurzen, knappen Worten: Das ist eine Flüssigkeit deren Viskosität
sich abhängig von der Beanspruchung einstellt.
Thomas B. schrieb:> Der Generator hat eine Wechselspannung am Ausgang, du brauchst also noch> einen Gleichrichter.
Nö, hat er nicht. Es wäre zumindest der erste
naible schrieb:> DC-Motor,> der als Generator agiert,
der Wechselstrom liefert. Wir haben hier in kleiner Form die klassische
Gleichstromlichtmaschine.
Lothar M. schrieb:> Das ist eine Flüssigkeit deren Viskosität> sich abhängig von der Beanspruchung einstellt.
Wie willst du damit den Generator belasten? Abgesehen von der
Schwierigkeit, sich da eine Sammlung mit verschiedenen Viskositäten
zusammenzumixen, die man ja auch quantitativ erfassen will. Dazu gehört
dann auch noch ein Schaufelrädchen oder wasauchimmer, das auch Einfluss
auf die Messung hat.
Matthias S. schrieb:> Thomas B. schrieb:>> Der Generator hat eine Wechselspannung am Ausgang, du brauchst also noch>> einen Gleichrichter.>> Nö, hat er nicht. Es wäre zumindest der erste>> naible schrieb:>> DC-Motor,>> der als Generator agiert,>> der Wechselstrom liefert. Wir haben hier in kleiner Form die klassische> Gleichstromlichtmaschine.> [...]
Ups .. stimmt, da hatte ich einen kurzen Aussetzer.
Matthias S. schrieb:> Wie willst du damit den Generator belasten?
Warum urteilst du über Dinge, die du nicht kennst?
Mit dieser Flüssigkeit werden Motorbremsen und Getriebe ausgestattet.
Je schneller die Flüssigkeit bewegt wird, desto viskoser wird sie und
wenn damit kinetische Energie absorbiert wird, dann erwärmt sie sich.
Alleine auf Grund der Temperatur kann man errechnen wieviel Energie
absorbiert wird.
Man kann damit auch quasi eine Drehzahlregelung für Windkraftanlagen
umsetzen.
Je grösser die Kraft, die auf den Antrieb einwirkt, umso grösser wird
der Widerstand.
Lothar M. schrieb:>> Wie willst du damit den Generator belasten?>> Warum urteilst du über Dinge, die du nicht kennst?>> Mit dieser Flüssigkeit werden Motorbremsen und Getriebe ausgestattet.
Weil du am Ziel vorbeischiesst. Der TE will einen Generator belasten,
nicht den antreibenden Motor.
Ich weiss schon, was du mit diesem Öl meinst - sowas gibts mittlerweile
sogar in Kühlerlüftern von Autos. Aber das hilft hier nicht, denn es
geht um die Belastung des Generators und das macht man nun mal mit einer
elektrischen Last, nicht mit einer mechanischen.
Matthias S. schrieb:> Der TE will einen Generator belasten,> nicht den antreibenden Motor.> Ich weiss schon, was du mit diesem Öl meinst - sowas gibts mittlerweile> sogar in Kühlerlüftern von Autos. Aber das hilft hier nicht, denn es> geht um die Belastung des Generators und das macht man nun mal mit einer> elektrischen Last, nicht mit einer mechanischen.
Das stimmt, für mich ist eine elektrische Last am sinnvollsten. Vorallem
auch was den Aufbau betrifft. Ich habe dadurch nur zwei Widerstände und
einen MOSFET zusätzlich benötigt, um aus einer statischen Last eine
dynamische Last zu machen.
Trotzdem danke, für den alternativen Vorschlag.
Matthias S. schrieb:> Du musst aber noch die Masse des> Arduino mit der Masse der Schaltung verbinden (also z.B. an die Source> des MOSFet).
Kleine Anpassung große Wirkung. Hätte ich auch selbst bemerken
können/sollen/müssen.
Die Schaltung funktioniert jetzt einwandfrei. Vielen Dank für die Hilfe!
