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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BLDC als Direktantrieb für Plattenteller ?


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Autor: Plattenschredder (Gast)
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Hallo,

ich habe hier einen großen BLDC (Hoverboardrad). Dafür habe ich mir 
einen kleinen Controller (fast) fertiggestrickt. Dieser besteht aus 
3xIR2110 und 6xIRF3205. Da ich seit langem einen starken Antrieb suche 
(Vinylrecorder) habe ich mir überlegt einen solchen BLDC Motor zu 
verwenden. Er soll später an den Plattenteller (>9kG) montiert werden. 
Der motor dreht ersteinmal mit einer Zwangs-block-kommutierung. Ich 
beaufschlage diesen erstmal mit nur 5V. Leider ist er mordsmäßig laut, 
vor allem ohne Last.  Das ganze würde durch die Schwungscheibe natürlich 
geglättet werden, doch bevor ich den Stator und Rotor an der Drehbank 
anpasse wollte ich hier mal im Forum ein paar Fragen loswerden.

1. Sind diese Motoren (für mich sinds sie ja Synchronomoten) von Haus 
aus so ratternd oder liegt das an der Blockkommutierung? Durch die 
langsame Frequenz ist es schwer auf dem Analogoszi etwas zu erkennen. 
Bzw. Bilder zu machen.

2. Ich verwende noch kein Feedback (Hallsensoren sind aber vorhanden). 
Kann es durch den "Zwang" zu dieser Rastung kommen? Ich meine original 
verbaut hat so ein Hoverboard doch eher ein leiseren Antrieb.

3. Wenn ich die Spannung PWM-mäßig an einen Sinus (oder Trapeze) 
anpassen, so beißt sich das doch schon bei zwei Halbbrücken ?!? oder? 
Eine hat meinetwegen  den Sinus von 50° mit einem Tastverhältnis von 
76,6% und die andere hat ein Verhältnis von 17,3% weil dort der Sinus ja 
170° hat. Nun hängt eine Last zwischen diesen Halbbrücken. Ich steh da 
irgendwie auf dem Schlauch. Noch habe ich keine Bauteile zerschossen.

Der Motor würde ideal passen. Vielleicht hat ja jemand eine Meinung 
dazu. Es ist schon der x-wievielte Versuch den Antrieb zu gestalten. 
Problem kommt hinzu, dass ich gerne mit etwas verringerter 
geschwindigkeit aufnehme. Also 20rpm.

MfG             (zu viel text)

: Verschoben durch Moderator
Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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BLDC als Plattenteller Motor ist durchaus normal und wurde schon in den 
80er Jahren gemacht. Allerdings wurden sie damals mit analogen 
Hallsensoren und Transistorstufen angesteuert und die resultierende 
Ansteuerung war sinusförmig.
Ich betreibe so einen Direct Drive Motor (von Pioneer Precision 
Mechanics) mit Sinusmodulation und einem MC (siehe z.B. AppNote AVR447) 
und erreiche damit absolut lautlosen Betrieb mit sehr gutem Gleichlauf. 
Als minimale Drehzahl erreiche ich so etwa 10 U/min. Hier habe ich 
allerdings keinen Teller mehr als Schwungmasse, sondern den Motor 
alleine.

: Bearbeitet durch User
Autor: Harald W. (wilhelms)
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Plattenschredder schrieb:

> (Vinylrecorder)

Du willst selbst Schallplatten schneiden?

Autor: Percy N. (vox_bovi)
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Harald W. schrieb:
> Plattenschredder schrieb:
>
>> (Vinylrecorder)
>
> Du willst selbst Schallplatten schneiden?

Und das auch noch in Vinyl statt Lack oder Wachs  (kurz gesagt: Lachs 
;-)).

Autor: Plattenschredder (Gast)
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Danke Matthias für die Zuversicht. Die ganzen Technics-clones verwenden 
ja alle Synchronmotoren oder BLDCs, auch mit 3 Hall Sensoren. Ich hab ja 
welche hier, nur sind die nicht antriebsstark genug. Bzw. schwingt sich 
der Regelkreis bei bei >10" auf. Abhängig vom Auflagedruck (und auch 
Lautstärke).

Bei einem Omnitronic 3220 (kein Rumpeln vom Antrieb) messe ich mit dem 
Oszi nur Trapeze (bzw. Rechtecke). Vielleicht sollte ich das aber 
nochmal überprüfen. Erinner mich nur daran dass ich damals verblüfft 
war, weil ich Sinus erwartete.

Zum Thema Vinylrecorder(Handelsname):

Es geht, aber in der Tat nicht unbedingt mit dem, was man unter Vinyl 
versteht. Neben dem Produkt Vinylrecorder gibt es seit fast 100 Jahren 
diverse andere Systeme (Presto, Westex, Fairchild, Wildcox, Vinylum) die 
auch für den Privatanwender gedacht waren. Interessanterweise auch mit 
Synchron- und Riemenantrieb. Bis zu Beginn der Tonbandära wohl auch sehr 
gefragt. Neben meinem bestehenden System. Aus SL1210+Vinylrecorder baue 
ich seit 4 Jahren ein bunt gemixtes System auf.
Es gibt auch noch verschiedene Arten die Rille ins Plastik zu bekommen. 
Bei einem speziellen gehen mal >50W bis 100W Leistung in den 
Schneidkopf, welcher einen erhöhten Auflagedruck haben muss.
Mangels Literatur und vorkommen auf deutsch, ist dies ein hartnäckig 
erkämpftes Wissen+Zubehör. In den USA ist das verbreiteter. (Presto!)
Aufwand und Nutzen stehen absolut in keinem Verhältnis bei dem Hobby.

Mir geht es nun um den Antrieb. Meine Frage ist ob das rattern durch die 
Zwangskommutierung kommen kann? Der Motor hängt ohne Last am 
Schraubstock. Viellecht "floaten" ja die Halbbrücken nicht richtig. Ich 
kanns nicht deuten. Ich werd mich mal ranmachen und ein paar Oszibilder 
machen.

MfG

Autor: MaWin (Gast)
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Plattenschredder schrieb:
> 1. Sind diese Motoren (für mich sinds sie ja Synchronomoten) von Haus
> aus so ratternd oder liegt das an der Blockkommutierung

Beides.

Es gibt PMSM die sinuskommutiert sanfter laufen weil ihre Pole kein 
Rastmoment haben.

Direktangetriebene Plattenspieler gibt es durchaus, richtig gebaut geht 
das also.

Autor: Plattenschredder (Gast)
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PMSM =  Permanent Magnet Synchron Motor ?
Wenn ja sehe ich erstmal kein unterschied zum BLDC (ohne Controller). 
Vielleicht ist ja, wegen der Polschuhe, der Sinus nicht das optimale. 
Als Generator gibt er ja auch Trapeze aus.

Autor: MaWin (Gast)
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Plattenschredder schrieb:
> PMSM =  Permanent Magnet Synchron Motor ?
> Wenn ja sehe ich erstmal kein unterschied zum BLDC (ohne Controller)

Der Unterschied ist primär, dass der eine für Sinuskommutierung ohne 
Rastmoment und der andere für Blockkommutierung mit Rastmoment gebaut 
wird durch Schrägung der Magnetpole.

Autor: NichtWichtig (Gast)
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Wenn man den Motor als Generator laufen läßt und die Signalform mißt, 
später dann eben diese Signalform im Motorbetrieb anbietet, könnte es 
sein das der Motor fein rund und mit gleichmäßigen Drehmoment läuft.

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Ich hatte ja oben schon den Hinweis auf Application Note AVR447 (AN_8010 
bei Microchip) von Atmel bzw. heute Microchip gegeben. Darin werden auch 
die Kurvenformen beschrieben, die ja keine richtigen Sinuskurven sind, 
sondern die sogen. 'Popokurven'. Angesteuert wird bei AVR447 über das 
MC100 Motorkit, dessen Schaltplan auch abrufbar ist.
Der ATMega88/168/328 steuert mit 3 synchronen Timern 3 Halbbrücken.
Die ganze Software läuft problemlos auf einem Arduino Uno bzw. Arduino 
2009 (Due Milanove).
https://www.microchip.com/wwwAppNotes/AppNotes.aspx?appnote=en591447

Die Sensorsignale meines Pioneer Motors sind symmetrische Ausgänge von 
drei Hallsensoren (4-polige Sensoren), die ich mit 3 Komparatoren (in 
einem LM339) 'digitalisiere'.
Falls du den Schaltplan des MC100 nicht auftreiben kannst, melde dich 
nochmal, ich lade die Beschreibung dann hoch.

Autor: Plattenschredder (Gast)
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@MaWin: Ok. Die Magnete, sowie die Polschuhe sind gerade.

@NichtWichtig: Das wäre eine sache die ich probieren werde. Allein schon 
deswegen, weil ich nichts bedorgen muss. Mann könnte ja den 
Kurvenverlauf mit der Soundkarte samplen. Bloß der C am eingang nervt.

@Matthias: Das scheint das zu sein was ich suche. Danke. Ein MC100 
Motorkit habe ich erstmal nicht gefunden. Das sollte doch mit meinen 
IR2110+IRF3205 auch funktionieren.

MfG

Autor: Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)
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Plattenschredder schrieb:
> Ein MC100
> Motorkit habe ich erstmal nicht gefunden.

Ja, das ist auch schon etwas älter. Du liegst mit IR2110 usw. aber genau 
richtig. Siehe die angehängte MC100 Beschreibung.
Dazu sollte man wissen, das das MC100 sowohl als Einführung für den 
AT90PWM Controller diente, als auch als vom MC trennbare Motorendstufe. 
Letzterer Teil ist für dich der interessante.

Autor: Dieter (Gast)
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Damit der Motor nicht zu viele Störungen produziert nimmt man einen BLDC 
mit Schrägung und Sinus-Umrichter. Wenn das noch nicht reicht, oder 
nicht geht, treibt man mit dem BLDC eine Schwungscheibe an. Über einen 
zweiten Riemen wird die durch die Schwungmasse gedämpfte Drehung 
abgegriffen und darüber der Teller angetrieben.

Autor: NichtWichtig (Gast)
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@Matthias
Danke für den Link, das schaut ja fast schon fertig aus.
Hab neulich 2 Ansteuerplatinen aus der Bucht (~10€/Stk) bekommen die 
dafür mal herhalten sollen.

Die tabelle im code würde sich ja anbieten das man sie an den Motorlauf 
anpaßt/optimiert.

@Plattenschredder
Jupp, das mit dem C ist schon ein wenig lästig.
Bei der geringen Drehzahl wird das je nach Polzahl einstellig.

Meine Soundkarte behauptet:
Frequenzgang @ 384 kHz, -1 dB: < 1 Hz – 124 kHz


Stellt man den "Motor" nebe einen funktionierenden Plattenspieler und 
verbindet sie per Riemen mit gleichen Scheiben dann hätte man - sofern 
der angetriebenen Dreher dem "Motor" schafft - die Solldrehzahl zum 
messen.

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