Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Oszilloskop für Optimales PWM-->DC-Motor


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von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Hi,

ich möchte zusammen mit eurer Hilfe mein Ozi besser kennen lernen und 
die folgenden Aussagen hier aus dem Forum besser verstehen.

Fakten:
- Ich besitze ein recht gutes Fluke Hand-Ozi dessen Funktionen meinen 
Horizont noch weit übersteigen.

- Ich habe einen billig DC-Motor, dessen Datenblatt selbst nach Anfrage 
beim Fernost Hersteller nicht aussagekräftig ist.

In der Theorie bekomme ich die Begriffe wie
- LCR (allgemein)
- Induktivität X mH ( bei y khz)
- Güte Z
- Impedanz in Ohm
- Phasenwinkel °
nicht in Zusammenhang.

Folgende wichtig klingende Zitate konnte ich finden und möchte ich 
verstehen:

"Eisenlose Wicklungen haben eine sehr tiefe Induktivität, was sich in 
einer kleinen elektrischen Zeitkonstante auswirkt. Entsprechend reagiert 
der Strom sehr schnell auf Spannungsänderungen; das ist gut für ein 
dynamisches Motorverhalten. Wird der Motor aber mit einer 
pulsweitenmodulierten (PWM) Endstufe angesteuert (was die meisten Regler 
tun), folgt der Motorstrom den schnellen Spannungswechseln – was zu 
einem großen Stromrippel führen kann."

"Generell kann man experimentieren und mit einem Oszilloskop sehen, ob
der Motor seinen Maximalstrom bei einer gegebenen PWM Frequenz noch
zieht. (0,1 Ohm in die Source Leitung des MOSFETS und die Spannung
darüber oszilloskopieren)."

Wie muss mein Versuchsaufbau am Ozi aussehen, damit ich bei variablem 
PWM diesen Maximalstrom ermitteln/"sehen" kann und wie erkenne ich den 
einen zu hohen Stromrippel? (Was ist ein noch "normaler"/nicht zu 
vermeindender Wert)

Grüße Oekel

von Falk B. (falk)


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D a v i d K. schrieb:

> "Eisenlose Wicklungen haben eine sehr tiefe Induktivität,

Induktivitäten sind nicht tief, bestenfalls klein oder niedrig.

> was sich in
> einer kleinen elektrischen Zeitkonstante auswirkt. Entsprechend reagiert
> der Strom sehr schnell auf Spannungsänderungen; das ist gut für ein
> dynamisches Motorverhalten. Wird der Motor aber mit einer
> pulsweitenmodulierten (PWM) Endstufe angesteuert (was die meisten Regler
> tun), folgt der Motorstrom den schnellen Spannungswechseln – was zu
> einem großen Stromrippel führen kann."

Sprich, bei kleinen Motorinduktivitäten braucht man höhere 
PWM-Frequenzen (= kleiner Periodendauer).

> "Generell kann man experimentieren und mit einem Oszilloskop sehen, ob
> der Motor seinen Maximalstrom bei einer gegebenen PWM Frequenz noch
> zieht.

Das ist relativ unsinnig, denn der Maximalstrom fließt bei  100% 
Tastverhältnis. Dann ist aber auch die Frequenz egal, denn es wird nicht 
mehr geschaltet.

>(0,1 Ohm in die Source Leitung des MOSFETS und die Spannung
> darüber oszilloskopieren)."

Damit kann man den Stromripple aber nicht gut messen, denn wenn der 
MOSFET abschaltet, sieht man nix mehr. Also muss man eher den Shunt in 
die + Leitung einschleifen und dort mittels Differenztastkopf messen. Im 
Zweifelsfalle geht es auch mit einem einfachen Tastkopf, denn die 
Versorgungsspannung ist konstant, dann muss man den Kanal nur 
invertieren oder invertiert denken.

> Wie muss mein Versuchsaufbau am Ozi aussehen, damit ich bei variablem
> PWM diesen Maximalstrom ermitteln/"sehen" kann und wie erkenne ich den
> einen zu hohen Stromrippel?

An der Messung. Wobei sich die Frage stellt, was "zu hoch" ist. Pi mal 
Daumen würde ich mal den Stromripple Ipp  (Spitze-Spitze) auf ca. 50% 
Imax festlegen.

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> Pi mal Daumen würde ich mal den Stromripple Ipp  (Spitze-Spitze) auf ca. 50%
> Imax festlegen.
Mit "festlegen" meinst du, dass 50% "noch" ok wären?
Ein Widerstand als Shunt muss vermutlich extrem genau sein? (Oder kann 
ich etwas aus der Reservekiste nehmen?)

(Ich finde eine Beiträge meist recht Hilfreich und vor allem schnell, 
also keinen Plan woher das erste -1 kommt)

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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D a v i d K. schrieb:
> Ein Widerstand als Shunt muss vermutlich extrem genau sein?

So genau, wie du es gerne hättest. Wenn dir 10% Genauigkeit bei dieser 
Messung reichen, dann reicht auch ein Shunt mit 10% Genauigkeit. Für ein 
prinzipielles Verständnis des Stromanstiegs an deinem Motor geht 
wahrscheinlich so ziemlich jeder Widerstand, der den Strom aushält.

Aber achte darauf, dass der Spannugnsabfall am Shunt vernachlässigbar 
bleibt gegenüber deiner Gateansteuerung. Denn bei dieser Schaltung:

D a v i d K. schrieb:
> 0,1 Ohm in die Source Leitung des MOSFETS und die Spannung
> darüber oszilloskopieren)

reduziert sich mit steigendem Strom das verbleibende U_GS. Wenn du das 
zu weit treibst, dann steigt der Strom irgendwann nicht mehr (bzw. nur 
noch schwächer) an, weil U_GS zu klein wird.

von Udo S. (urschmitt)


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Falk B. schrieb:
> und dort mittels Differenztastkopf messen

Das Fluke Handheld dürfte Potentialfrei sein.

Ausserdem hat der TO meines Wissens nichts über die Stromversorgung 
gesagt, Wenn das ein potentialgetrenntes Netzteil ist braucht er auch 
mit einem normalen Oszi kein Differentialtastkopf.

von Achim S. (Gast)


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Ach ja, noch zu dem Punkt:

D a v i d K. schrieb:
> - Ich habe einen billig DC-Motor, dessen Datenblatt selbst nach Anfrage
> beim Fernost Hersteller nicht aussagekräftig ist.

Du beziehst dich doch auf deinen früheren Tread, oder:

David schrieb:
> Es handelt sich um so einen ähnlichen Motor:
> 
https://de.aliexpress.com/item/Free-shipping-to-send-second-hand-Switzerland-Portescap-coreless-DC-geared-motor-with-encoder-16G-214E/32488464971.html

Zu dem dort gezeigten Motor gehört dieses Datenblatt:
http://portescap.de/sites/default/files/16g88_specifications.pdf

Welche Angaben im Datenblatt fehlen dir?

von äxl (Gast)


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>Das ist relativ unsinnig, denn der Maximalstrom fließt bei  100%
>Tastverhältnis.

Das ist nicht richtig.
Wie hoch ist der Strom, welcher durch den Motor fließt, wenn man ihn mit 
zB.64% DutyCycle mit seiner vollen Nennspannung beaufschlagt?
Die Stromaufnahme wird deutlich höher sein, als sein Nennstrom, den er 
bei 100%Duty "zieht". Siehe Motorindutivität, Freilaufdiode, 
nichtlückender Betrieb, Analogie zum Stepdown, fehlende EMK des Motor 
durch verringerte Drehzahl usw.

von Falk B. (falk)


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D a v i d K. schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> Pi mal Daumen würde ich mal den Stromripple Ipp  (Spitze-Spitze) auf ca. 50%
>> Imax festlegen.
> Mit "festlegen" meinst du, dass 50% "noch" ok wären?

Ja.

> Ein Widerstand als Shunt muss vermutlich extrem genau sein? (Oder kann

Nö, 10% reichen.

> (Ich finde eine Beiträge meist recht Hilfreich und vor allem schnell,
> also keinen Plan woher das erste -1 kommt)

Von meinen Haty-Boys ;-)

von Falk B. (falk)


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Achim S. schrieb:

> Aber achte darauf, dass der Spannugnsabfall am Shunt vernachlässigbar
> bleibt

ja.

>gegenüber deiner Gateansteuerung. Denn bei dieser Schaltung:

Nein. Der Shunt gehört NICHT in die Sourceleitung sondern an V+ vom 
Netzteil!

von Falk B. (falk)


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äxl schrieb:
>>Das ist relativ unsinnig, denn der Maximalstrom fließt bei  100%
>>Tastverhältnis.
>
> Das ist nicht richtig.

Doch ;-)

> Wie hoch ist der Strom, welcher durch den Motor fließt, wenn man ihn mit
> zB.64% DutyCycle mit seiner vollen Nennspannung beaufschlagt?

Sag du es mir.

> Die Stromaufnahme wird deutlich höher sein, als sein Nennstrom, den er
> bei 100%Duty "zieht".

Das möchte ich sehen. Simulier mal und zeig das Ergebnis.

> Siehe Motorindutivität, Freilaufdiode,
> nichtlückender Betrieb, Analogie zum Stepdown, fehlende EMK des Motor
> durch verringerte Drehzahl usw.

Jaja, schöne Aufzählung von Fachbegriffen, aka Bullshit Bingo.

von äxl (Gast)


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https://www.booklooker.de/B%C3%BCcher/Angebote/isbn=3788311827
Da steht das exakt drinn beschrieben. Ich denk mir sowas nicht aus.

von Falk B. (falk)


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äxl schrieb:
> https://www.booklooker.de/B%C3%BCcher/Angebote/isbn=3788311827
> Da steht das exakt drinn beschrieben. Ich denk mir sowas nicht aus.

Und du denkst, ich kauf mir das Buch jetzt?

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Falk B. schrieb:
> äxl schrieb:
>> https://www.booklooker.de/B%C3%BCcher/Angebote/isbn=3788311827
>> Da steht das exakt drinn beschrieben. Ich denk mir sowas nicht aus.
>
> Und du denkst, ich kauf mir das Buch jetzt?
Nein, aber ICH werde mir den Spaß mal gönnen. Was nicht heißt, dass mein 
Wissensdurst hier bereits endet...

von äxl (Gast)


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Falk B. schrieb:
> äxl schrieb:
>> https://www.booklooker.de/B%C3%BCcher/Angebote/isbn=3788311827
>> Da steht das exakt drinn beschrieben. Ich denk mir sowas nicht aus.
>
> Und du denkst, ich kauf mir das Buch jetzt?

Musst Du ja nicht.
ich habe nur drauf hinwesien wollen, das es so ist.
Wenn Du anderer Meinung bist, steht es Dir frei, es zu glauben, es 
auszuprobieren oder selbst zu simulieren.
Halte es damit, wie es Dir beliebt.

von Falk B. (falk)


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äxl schrieb:
> Falk B. schrieb:
>> äxl schrieb:
>>> https://www.booklooker.de/B%C3%BCcher/Angebote/isbn=3788311827
>>> Da steht das exakt drinn beschrieben. Ich denk mir sowas nicht aus.
>>
>> Und du denkst, ich kauf mir das Buch jetzt?
>
> Musst Du ja nicht.
> ich habe nur drauf hinwesien wollen, das es so ist.
> Wenn Du anderer Meinung bist, steht es Dir frei, es zu glauben, es
> auszuprobieren oder selbst zu simulieren.
> Halte es damit, wie es Dir beliebt.

Also bist du weder in der Lage noch Willens, deine Aussagen zu belegen.
Naja.

von Dietrich L. (dietrichl)


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äxl schrieb:
> ich habe nur drauf hinwesien wollen, das es so ist.

Du weist aber nur darauf hin, dass es so im Buch steht. Es muss ja nicht 
richtig sein, nur weil es schwarz auf weiß gedruckt ist.
Vielleicht ist das Buch aber auch richtig und das Zitat betrifft eine 
andere Situation.

von äxl (Gast)


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>Also bist du weder in der Lage noch Willens, deine Aussagen zu belegen.
>Naja.
Ich komme mir gerade vor, wie auf dem 2-Meter Relais :)
Lass es gut sein...
[text gelöscht]

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Also das Beste Ergebnis habe ich nun bei Phasen Korrektheit mit

- 8000000 Hz MCU (fix)
- PWM_Prescaler von 256 --> 31250 Hz PWM
- PWM_Bits = 10 -->TOP = 1024-1

Formel war doch nun:
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM#C_2
31250/(2*TOP) = 15 Hz

Das kommt mir etwas wenig vor?

von Falk B. (falk)


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D a v i d K. schrieb:
> Also das Beste Ergebnis habe ich nun bei Phasen Korrektheit mit
>
> - 8000000 Hz MCU (fix)
> - PWM_Prescaler von 256 --> 31250 Hz PWM

Jain. Das sind 32,25kHz PWM-Takt

> - PWM_Bits = 10 -->TOP = 1024-1
>
> Formel war doch nun:
> https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_PWM#C_2
> 31250/(2*TOP) = 15 Hz

Das ist die PWM-Frequenz.

> Das kommt mir etwas wenig vor?

Die Rechnung stimmt. Zeig mal ein paar Bilder von deinem Motor. Wenn du 
Pech hast, hat der schon diverse LC-Filter eingebaut, welche dir mit der 
PWM in die Suppe spucken.

Und wie erkennst du das beste Ergebnis?

von D a v i d K. (oekel) Benutzerseite


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Sobald ich neues Internet habe, poste ich einige Bilder...

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