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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik H-Bruecke .....


Autor: edi (Gast)
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hi,


fuer einen 12volt motor moechte eine h-bruecke bauen,
ersoll vor-rueckwaerts und mit variabler drehzahl
fahren.

|-----|---+12volt
A.....C
|.....|
--MOT--
|.....|
B.....D
|-----|----0 volt

ansteuerung ueber 4 separate uC ausgaenge

 frage : ist es ueblich,dass zB. B konstant durchgeschaltet
wird und C gepulst (PWM)...motor dreht zB rechts.
-aktiv bremsen: B bleibt durchgeschaltet und D wird gepulst.
-stillstand: B und D angesteuert.
-motor links : D durchgeschaltet und A gepulst von null bis
hundert %...????
Parallel zu jedem mosfet darlington IGBT oder was auch immer
sollte eine diode liegen ...dimensionierung?
brauche ich Snubber in der stromversorgung?
koennen wir mal alle wichtigen Punkte zu diesem Thema hier
zusammenfassen....damit es nicht nur fuer mich nuetzlich ist?
Danke

ed

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo edi,

an einer konkreten Dimmensionierung (mit Formeln) einer MOSFET H-Brücke 
bin ich auch interresiert ...



Gruß Matthias

Autor: Frankl (Gast)
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Bei einer H-Brücke muß der "obere" MOSFET mit >=11V höheren Spannung 
aufgesteuert werden wie der "untere".Schnell Dioden SB530 z.B.zum 
Ableiten der Induktionsspannung. Also entweder spezial IC von MAX und CO 
oder Stepupconverter.

Autor: Werner (Gast)
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Oder einfach die obere A + C durch ein kleines Relais ersetzen und die 
Fet's nur im unteren Zweig. Die FET's nur schalten, wenn die Relais 
schon angezogen sind, dann reicht auch ein kleines Relais.

Autor: Harald Hermenau (Gast)
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Von SGS Thomson gibt es den L6203 im Multiwattgehäuse. Kann max. 48V und 
4A und hat Thermoschutz. Mit zusätzlichen Shunt läßt sich auch 
Strombegrenzung aufbauen.
Tschüß

Autor: edi (Gast)
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hi,

High-Tech loesungen gibt es fertig zu kaufen...ich wollte eine
einfache loesung finden und sie jedem zugaenglich machen.
sollte mit dem,was in der bastelkiste liegt oder zumindest mit
weniger als 5 euro machbar sein.
wer lust hat,kann mitspielen....und vorschlaege bringen.
ich habe bis jetzt noch nichts aufgebaut...werde  es aber nach
und nach tun...AAHHHH...mit Atmel 89C2051. AVR user bitte keine Steine 
werfen...es geht ja bestens auch damit.
los geht's mit dem schaltplan den ich 'gezeichnet' habe.
Werners vorschlag mit den relais kann mit PNP A und C geloest
werden.
Frankls andeutung bezueglich High-side ansteuerung ist ebenfalls durch 
den einsatz der PNPs+NPN kombination aufgehoben.
machbar?
ed

Autor: edi (Gast)
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so jetzt auch noch die schaltung
ed

Autor: Uwe (Gast)
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Hi!
Geht auch mit P und N-Kanal Mosfet's. IRF hat da sehr schöne.

MFG Uwe

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo,
Brückenschaltung im Anhang.

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo,

ich würde auch vorschlagen, P- und N-Kanal MOSFET's zu benutzen, und 
diese über Transistoren zu steuern. Desweiteren würde ich eine 
Verriegelung über TTL-Gatter einbauen.

>Von SGS Thomson gibt es den L6203 im Multiwattgehäuse. Kann max. 48V und 4A und 
hat Thermoschutz.

Ich hatte so an 10..30A gedacht ...

>mit Atmel 89C2051. AVR user bitte keine Steine werfen...es geht ja bestens auch 
damit.

Womit das ganze angesteuert wird, ist doch relativ egal. mann kann sich 
doch einfach auf TTL-Pegel einigen.


Gruß Matthias

Autor: edi (Gast)
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hi
freue mich dass dieses thema immer noch zieht.es wird ja immer viel 
darueber geredet....aber im detail weiss nicht
jeder was da wirklich laeuft.schoen,wenn wir zuammen einen schritt 
weiter kommen koennten.
der reihe nach schlaegt UWE P und N.fets von IRF vor, die ich allerdings 
anfangs nicht einsetzen wuerde.die sind so schnell
(will nicht sagen kaputt),brauchen eine speziellere ansteuerung 
....lieber mit gutmuetigeren darlingtons anfangen.
MANFRED schlaegt zwei sehr schoene vorbildliche (perfekte!?) 
leistungsendstufen vor....wir wollen jedoch etwas kompletteres
vielseitigeres mit der moeglichkeit alle ansteuerkombinationen
auszutesten...darunter ist auch das Bremsen....
MATTHIAS mit dem power L6203 geht schon ueber das hinaus, was ich mit 
'material aus der bastelkiste' bezeichne. nicht jeder kann so ein ding 
auftreiben....und ich habe noch nicht nach diesem teil gegoogelt.
sicher ist,dass die eingaenge ttl/cmos pegel haben und somit
gibt es keine uC-glaubenskriege....

um etwas konkreter zu werden schlage ich darlingtons vom typ
bdx53 oder groesser tip121 falls man die noch in D-Land finden
kann.(natuerlich mit ihren komplementaertypen)
Die kleinsignaltransistoren NPN sind nicht kritisch.
Schnelle dioden...Frankl schlaegt SB530 vor.... ich wuerde anfangs sogar 
mit 1 Ampere typen 1N4007 spielen.
die inverter an den eingaengen koennen schmitt trigger sein oder jede 
invertierende gatterkombination ttl oder cmos.
wie im schaltplan angegeben soll anfangs 12 volt stromversorgung 
benuetzt werden.Spaeter kann man leicht die spannung erhoehen und die 
ausgangsleistung maechtig steigern.

Matthias hat eine menge guter punkte gebracht: ''verriegelung ueber 
ttl-gatter'' sicher hat er schon einmal einen 'kurzen'
miterlebt und denkt deshalb an das ueberleben der bauteile.
verriegelung ist gut....aber wer 'zuendet' sie?
moeglich waere am ursprung der steuersignsle zu arbeiten,damit bestimmte 
ansteuerkombinationen nicht ''durchkommen'' und folglich eine sicherheit 
garantieren

moeglich ist auch ,den aktuellen strom zu messen(an Ri..)und die bruecke 
zu 'schliessen',sobald der strom eine bestimmte einstellbare schwelle 
ueberschreitet.fuer schnelle bauteile
ist diese loesung oft zu langsam! (deshalb auch anfangs der einsatz von 
gutmuetigen darlingtons)

superschnell soll die bruecke anfangs auch nicht sein...das
bedeutet ,dass die bauteilewahl unkritisch ist.

es geht ja darum eine konkrete schaltung in den ''griff''
zu bekommen um sie dann danach an die jeweiligen beduerfnisse
anpassen zu koennen.

jetzt giesse ich meine tomaten...die groesste hatte heute
60mm durchmesser.
ed

Autor: Matthias (Gast)
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Hallo edi,

>MANFRED schlaegt zwei sehr schoene vorbildliche (perfekte!?)
>leistungsendstufen vor....wir wollen jedoch etwas >kompletteres vielseitigeres 
mit der moeglichkeit alle
>ansteuerkombinationen auszutesten...darunter ist auch das
>Bremsen....

Ja, ich möchte damit in der Lage sein, einen 4-Quadranten-Regler zu 
bauen ...

>MATTHIAS mit dem power L6203 geht schon ueber das hinaus,
>was ich mit 'material aus der bastelkiste' bezeichne. nicht
>jeder kann so ein ding auftreiben....und ich habe noch nicht
>nach diesem teil gegoogelt.

Das war Harald's Vorschlag und nicht meiner.

>Matthias hat eine menge guter punkte
>gebracht: ''verriegelung ueber ttl-gatter'' sicher hat er
>schon einmal einen 'kurzen' miterlebt und denkt deshalb an
>das ueberleben der bauteile.

Ja, ich habe schon einmal eine solche H-Brücke auf Lochraser entworfen. 
Damals habe ich auch Transistoren anstatt MOSFET's genommen ... Anstatt 
der 4  Schutz Dioden habe ich einen dicken Gleichrichter genommen, den 
ich ans Gehäuse schrauben kann (an die Wechselspannungsseite den Motor, 
und an die andere + und -). Ich muss den Schaltplan (Skizze) mal suchen.

>moeglich waere am ursprung der steuersignsle zu
>arbeiten,damit bestimmte ansteuerkombinationen
>nicht ''durchkommen'' und folglich eine sicherheit
>garantieren

Ganau so habe ich es damals gemacht ...
Nur wegen einem Ansteuerungsfehler, soll nicht die ganze Schaltung 
(evtl. sehr große und teure MOSFET's etc.) zerstört werden. Das ist mir 
persönlich schon ein 14 pol. IC wert.

Desweiteren sollten wir das Messen der Drehzahl vorsehen, was zum regeln 
notwendig ist ...

Nicht wirklich Drehzahl messen, sondern nur messen, um den Motor trotz 
Belastung (oder ext. antreiben) bei konstanter Drehzahl halten zu können 
...

Gruß Matthias

Autor: Ripper (Gast)
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frage: warum das umständliche gepopel mit mosfets? ich mein genau 
genommen bildet man da doch umständlichst 'ne komplementär-ausgangsstufe 
mit zugehöriger treiberstufe nach. fehlt nich viel und man hat sich 'nen 
opamp selbst gebaut. toll. kunststück. und das auch noch 2 mal.

möchte an der stelle mal fragen warum das sinn macht? (bin in analoger 
schaltungstechnik net so bewandert, bin mehr so der digitale.)

in'nem andern thread ist ein leckerer power opamp mit 3A ausgang genannt 
worden (L165), und wie's der zufall will ist in den application examples 
prompt unter figure 9 'ne motoransteuerung an der ich beim besten willen 
nix zu mäkeln find. der opamp kostet um die 2euro und meiner meinung 
doch pflegeleichter (weil ein opamp und als solcher auch behandelbar, 
ohne sich gross um schnöde kennlinien zu scheren usw) als so'n getrödel 
mit diskreten bauteilen. und 3A ausgang is ja nu auch noch nich das ende 
der skala, sgs-thomson hält da auch noch für hungrigere motoren was 
bereit.

http://213.203.244.47/mikrocontroller.net/attachme...

warum also unbedingt mosfets?

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo,
weil man nur auf genau diese Weise etwas über Leistungsschalter und ihre 
speziellen Unterschiede in der Anwendung lernen kann! Mit koplexen IC's 
ist das nicht mehr so einfach möglich. Die setzen schon gute Kenntnisse 
in induktiver Schaltunstechnik vorraus.So sehe ich dieses Projekt.
Für eine professionelle Anwendung hätte ich daher den Toshiba TB6549F/P 
vorgeschlagen.

MfG Manfred Glahe

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo ,

hab vieeeele Stunden mit bauen u. messen an vervünftigen
H-Brücken verbracht.

Ergebnis: IR2104 - Mosfet-Treiber und 4 N-Fet's.
Insbesondere wenns um das Ansteuern von Gleichstrom-Servomotoren geht 
sind die sehr gut.
Betreibe diese mit ca. 25 kHz.
Hab damit meine Servo-Regler aufgebaut , Spannung 60V
Strom bis 30A.
Schaut euch mal das Datenblatt an.

Gruss Gerhard

Autor: Frankl (Gast)
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Hallo Gerhard sende doch mal ein Bild von der Brücke.

Autor: Günter König (Gast)
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@ Manfred:

Hallo Manfred,
das Toshiba IC TB6549/P macht ja einen sehr dankbaren Eindruck. Wer 
liefert das Teil denn?

Gruß,
Günter

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Günter,
den gibt es z.B. bei EBV Elektronik, 5.40 EUR unter 25 Stck. und 12 
Wochen Lieferzeit.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo

hier das Bild der H-Brücke mit den IR2104.

Gruss Gerhard

Autor: edi (Gast)
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hi ,

hier gehts in die 3.runde
freue mich ueber jeden konstruktiven beitrag und ueber kritik.
Matthias ist dafuer,dass die bruecke moeglichst sicher arbeitet 
moeglicherweise idiotensicher eigensicher und ist bereit einen 14beiner 
zu investieren...finde ich richtig.
genau so gut wie noetig ist die erfassung der drehzahl:
es genuegt ja nicht einen motor zu speisen...er soll ja drehen, 
moeglichst konstant.
Ripper (Jack the) hat das gepoepel mit bauteilen nicht gern und fragt 
sich warum das alles, wenn es doch den L165
gibt.....hast du auch gesehen,dass du dafuer + und - 18volt
stromversorgung brauchst? wir wollen mit einer spannung fahren
die beliebige werte annehmen kann ...je nach anwendung.!
sich mit 3 ampere zufriedengeben ist nicht der sinn dieser 
schaltung..denn jeder kann seine bruecke fuer den optimalen strom 
dimensionieren.
auch Manfred schlaegt einen japaner vor(TB6549) der aber in der werbung 
mehr kann als in wirklichkeit....diese integrierten teile sind einfach 
nicht universell genug.
Gerhard hat schon alles gemacht 25 khz 30A,... 60 volt !und sieht sehr 
gut aus.
aber so weit sind wir hier noch nicht.

jetzt also zur ansteuerung bzw zur kontrolle der ansteuerung.
die A und B bzw die C und D Transistoren sollen /duerfen nie 
gleichzeitig leitend sein,weil das nicht im sinne des erfinders der 
H-Bruecke ist.
Eine moeglichkeit : steuersignale fuer A und B ( C und D)
hinter den invertern , koennten jeweils ein NAND gate (CD4011)ansteuern 
und im fall eines fehlers (2*High) jeweils ein steuersignal pro 
halbbruecke wegschalten.
es darf kein spike durchkommen ! sonst ist aller aufwand umsonst.Ich 
versuche heute abend mal sowas zu zeichnen und
hier reinstellen.
Da kommt sofort die frage auf: soll die bruecke bei einem solchen 
fehlverhalt gestoppt werden oder nur die stoerenden
steuersignale ausgefiltert werden ??

der andere offene punkt,wo noch ideen noetig sind ist die 
drehzahlerfassung. auch hier gilt: einfachheit geht vor komplexe ICs.
Frage: wieviele impulse pro umdrehung sind noetig,sinnvoll ?
soll das abtasten magnetisch (Hall), photoelektrisch ....
mit tachogenerator , analog? erfolgen.
natuerlich muss nicht unbedingt mit einem geschlossenen
regelkreis gearbeitet werden...da kann diese problematik wegfallen...die 
ja einiges an mechanik erfordert(speed-sensor)

nochmals moechte ich sagen,dass die schaltung, die wir entwerfen wollen 
als grundlage fuer die verschiedensten anwendungen und leistungsstufen 
dienen soll....mit einfachen bauteilen aufgebaut.
her mit ideen und wuenschen ,damit fuer jeden was drin ist!
Ciao,jetzt sind meine tomaten dran
ed

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo edi,
so universal wie Du die Brücke planst gehts wohl nicht. Es muß zumindest 
nach Leistungsklasse unterschieden werden. Der Entwurf einer 1A Brücken 
und einer 10A Brücke unterscheidet sich doch sehr. Auf geringe 
Störstrahlung ist besonders zu achten und da unterscheiden sich beide 
eben und das nicht nur auf der entflechteten Platine. Ich sehe dieses 
Projekt als guten Einstieg in die induktive Schalttechnik und denke das 
man dabei viel lernen kann. Am Ende wird aber (nach reichlicher 
Erfahrung) für Standartlösungen im unteren Ampere Bereich immer ein 
fertiges IC benutzt werden. Die dafür "gewonnene" Zeit wird für andere 
Dinge sicher benötigt.
Aus diesem Grund habe ich nach meinen diskreten Brücken auch den Treiber 
von Toshiba (es gibt noch weitere gute) noch genannt (dieser setzt aber 
das hier noch zu sammelnde Wissen teilweise vorraus).

MfG  Manfred Glahe

Autor: Günter König (Gast)
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Holla Manfred,

hast du mit dem TB6549 / P praktische Erfahrung sammeln können?

Glückauf,
Günter

Autor: edi (Gast)
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hi Manfred,

4. runde
das,was ich unter universal verstehe ist die grundschaltung
/ konzept und die kann fuer 1 A oder 10 A gleich sein.
es geht nicht um spinat und gurke sondern um aepfelchen und
apfel....und ueber drahtstaerke oder kupferflaechen wurde
bis jetzt noch nichts gesagt.
ganz klar werden uns in der zukunft nur noch integrierte
module zur verfuegung stehen....ich sehe eben hier noch eine
moeglichkeit etwas 'selbst' zu machen...und das mit einfachen
mitteln.
deshalb habe ich meine 'zeichnung' etwas erweitert und moechte mal 
hoeren was dazu gesagt wird.es geht um die verriegelung der 
halbbruecken: mit 1/2 Quad-switch CD4066
kann ich die ansteuerung des B-transistors blockieren.
Zwei schalter in reihe schliessen im 'notfall' die basis von
transistor B .
in diesem fall wird die bruecke nicht abgeschaltet und das
wird wohl einen drehzahlverlust bringen.
diese 'sicherung' sollte eigentlich nur beim 'experimentieren'
wirklichen schutz bringen....wenn ein programm einmal laeuft,dann 
duerfte eine gleichzeitige ansteuerung der transistoren A+B bzw 
C+D...=Kurzschluss! ausgeschlossen sein.
sollte eine abschaltung noetig sein, dann hilft ein flip-flop
oder falls moeglich ein (int)Pin des uControllers.

kommentare?
ed

Autor: Uwe (Gast)
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Hallo edi!

Mir ist so als wäre Ron eines 4066 bei 1,2k, also Vorsicht.

MFG Uwe

Autor: edi (Gast)
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hi UWE,

danke fuer deinen beitrag. der '4066' liegt bei etwa 90 ohm.
verschiedene hersteller verschiedene daten.deshalb ist es vielleicht gut 
einen 'HC4066' zu waehlen.
wo hast du die 1k2  info her? ich erinnere mich ,dass der 4016
(kompatibel) etwa 300ohm hat ...deshalb HC4066!
ciao
ed

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Edi,
die 4066 haben einen zu hohen RDon und treiben nur geringe Kapazitäten 
(was die Schaltzeit wesentlich erhöht), an der Stelle besser mit einem 
Bipolaren Transistor (mit UND Gatter ansteuern) nach Masse ziehen (UCE 
geht gegen 0).
Der µP ist leider viel zu langsam um im Falle eines Fehlers (Kurzschluß, 
Anschlag usw.) über INT abzuschalten. Ich habe daher mit dem HC11 vor 
Jahren folgende Lösung entwickelt. Das Ansteuerungsmuster wird vom µP in 
ein Register geladen. Dieses Register steuert die Brücke. Im Fehlerfall 
wird ein externes Analogsignal generiert welches über einen 
Schmittrigger das Register löscht (das gleiche geschieht bei Power On 
oder Reset) und einen INT auslöst. Das Analogsignal wird nun vom µP 
eingelesen und die Amplitude festgestelt. Meine INT Rutine unterscheidet 
8 Spannungen (und damit auch 8 verschiedene Servicerutinen). Schaltung 
im Anhang.

@ Günter, mit dem IC noch nicht. Habe ich beim Stöbern entdeckt und mir 
vorgemerkt für die nächste Anwendung.

MfG  Manfred Glahe

Autor: edi (Gast)
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hallo Manfred,

von dir koennen wir einiges lernen (zumindest ich)
auch von dir kommt die vermutung,die 'bilateral switches'
seien zu hochohmig....schon mal getestet?
mir macht die ' mickey mouse logic ' viel spass und habe
somit ein unkonventionelles und-gatter gebaut.ich werde es
 mal ausprobieren ob die sache brauchbar ist.(aber wie du 
sagst...einkleiner transistor und ein und-gatter sind sicher OK )

deine meinung bezueglich 'bruecke abschalten' ist also fuer
ein externes flip-flop unabhaengig vom uC. 'Nur' mit int,kommt man da 
bestimmt zu spaet...(rauch)

das,was ich am schoensten finde ist die art und weise,wie du die 
einzelnen brueckenteile ansteuerst: mit einem bitmuster,
das zyklisch ausgegeben wird...das macht die programmierung ganz 
einfach....zum testen kann man die wiederholfrequenz ganz einfach 
erhoehen.

du sagst: im fehlerfall wird ein analogsignal erzeugt....

was fuer fehlerfaelle hattest du? falls ueberhaupt?

Danke
ed

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Edi,
ich habe sicherheitshalber noch mal beim HEF4066 (Valvo) nachgeschaut 
und die geben bei 15V 175 Ohm an. Wenn Du ihn allerdings nur mit 5V 
betreibst steigt der Widerstand schon auf 2,5K an. Probier den 
Unterschied doch einfach mal auf dem Steckbrett aus, lernen wird man 
immer dabei. Wer rechtzeitig mit unkonventionellen Lösungen umgehen 
kann, der hat einen Vorteil als Entwickler wenn es darum geht auf einer 
"fertigen" Platine noch ein vorhandenes Problem mit den "Rest Gattern" 
lösen zu müssen!
Der Fehlerfall tritt bei Serienmaschinen z.B. als Kabelbruch der 
Anschlagschalter (Verfahrwege) auf. Die Stromüberwachung der Brücke 
würde das feststellen und ein Analogsignal mit einer für diesen Fall 
vorgesehenen Amplitude generieren. Bei komplexen Verfahrwegen ist es 
daher sinnvoll auch den Ort des Anschlagfehlers zu nennen. Die Amplitude 
des Analogsignales währe dann eine andere und die INT Rutine würde das 
mit einer anderen Sevicerutine bearbeiten (dem Ort des Fehlers eben 
angepaßt). Dieser Fehlerfall trat an meiner LPKF Fräse auf und war bei 
denen ohne eine solche Unterstützung schwer zu finden, daran habe ich 
über eine Woche gesucht. Es lohnt sich also vorraus zu Planen.
Bei meinen eigenen Projekten (12 Positionen rotierende Insektenfalle im 
Wald) kam es durch Feuchtigkeit und Abrieb am Kollektor des treibenden 
Scheibenwischermotors zu einem Kurzschluß und die Brücke wurde 
einschließlich der halben Platine zerstört (war noch kein µP drin). Die 
Eigensicherheit einer Schaltung benötigt häufig mehr Aufwand als das zu 
lösende Problem selbst. Verlorene, nicht wiederzubringende Meßdaten 
rechtfertigen schon den Aufwand.

MfG  Manfred Glahe

Autor: edi (Gast)
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Hallo,
hier gehts in die 5te runde!

zuerst mal ein photo(mit meinem handy geschossen...)wo man
die 4 TO-220 Darlingtons vom typ BDX53C (npn) und BDX54C (pnp)
sehen kann. links der 12 volt getriebemotor (RS-440 082)
in der mitte ein IC: HEF40106 (6 inverter)und rechts der
quad-bilateral-switch HCF4066. weiter rechts ein 7805.
die beiden npn transistoerchen fuer die ansteuerung der A und C 
transistoren : MPSA 05 .
widerstaende sind 4k7 (von basis nach + oder - )und 2k2 fuer
die ansteuerung der basis.
habe alles ohne probleme auf anhieb zum laufen gebracht und
natuerlich die schutzschaltung,die verhindern soll,dass eine
halbbruecke ...'glueht'.  es geht!...wenn auch die spannung
an der basis des B-darlingtons bei etwa 0.8 volt liegt...
ein normales transistoerchen ist da vielleicht doch etwas besser.
auf die untere haelfte der platine werde ich den uC aufbauen
obwohl die schaltung eigentlich schon komplett ist ...siehe
pfostenverbinder...mitte unten ...da sind  +/-5volt , die
vier steuersignale plus zwei zusaetzliche pins .

jetzt zu Manfreds interessantem beitrag.
wir haben die H-Bruecke vor 'fehlzuendungen' geschuetzt...aber
das reicht noch nicht! wenn der motor einen 'kurzen' macht
dann 'glueht' es schon wieder....also gefahr von aussen!!

um diese problematik zu loesen hatte ich in meine 'zeichnung'
oben rechts einen 'shunt' widerstand eigebaut.der R-wert muss
sehr klein sein,damit die motorspannung moeglichst nicht reduziert 
wird....je nach 'strom' 1 ohm, 0,1ohm ...0.025ohm
die spannung, die an diesem widerstand abfaellt muss verstaerkt werden 
mit einern schaltung, die ich bald hier reinstellen werde.

Autor: edi (Gast)
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hier nochmal die schaltung...ha2_B.gif

viel spass

ed

PS werde nachforschen wie hoch der Ron des 4066 bei 5volt ist.
....mit einem spannungsteiler...

Autor: edi (Gast)
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hallo Bruecken-fans,

habe endlich gecheckt wie gross effektiv das Ron meines
HCF4066BE ist.
die messanordnung ist denkbar einfach: 1k5 widerstand von
+5volt an eine seite des ''schalters'' die andere an null.

Spannungsabfall am schalter : 0.55V...das bedeutet nach adam
riese ein Ron von etwa 185 ohm !!!

dieser wert liegt auch im einklang mit der spannung, die ich
in der schaltung messe (Ube)...etwa 0,7-0,8 volt.

Papier ist geduldig und gibt evtl. worst case werte an...
..1k2 ist weit von 185 ohm entfernt.

nach diesem ausflug in die quad bilateral switches schnell
zurueck zur H_Bruecke: habe mir die situation am messwiderstand 
angeschaut.da der stromfluss bei PWM dauernd
unterbrochen wird (abhaengig vom tastverhaeltnis) bekomme ich
am messwiderstand ein impulsives signal,das wohl gefiltert
werden muss...oder doch besser nicht, weil sonst die messung zu traege 
wird.
wer hat da erfahrung?
wer hat fragen ?
wer hat festgestellt,dass ein motor bei 2% pwm noch nicht dreht?
wer kann mit einer H-Bruecke 'musik' machen ?(*)

viel spass mit der BRUECKE

*ed

Autor: emil (Gast)
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sieht aus wie bei einem schaltnetzteil...ich würde den messwiderstand 
unten einbauen, damit ich masse-bezogenes signal habe, dann ist dessen 
verstärkung viel leichter;
natürlich müsste man das fehlersignal noch filtern, so ca. 100nF sind 
bei SNT schön üblich....

wenn ich mir das ganze noch einmal anschaue, komme ich nicht vom 
gedanken weg, dass man das ganze auch mit einem TL494 ansteuern kann; 
denn gibt es überall für 1-2EUR und hat schon ziemlich viel eingebaut: 
pwm, strom/spannung schutzschaltung,
überlappungsschutz...
ist ja nur ein gedanke...

emil

Autor: edi (Gast)
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hallo Emil,

du hast recht,dass der strommesswiderstand auch 'unten'
eingebaut werden kann...aber bei 12volt kommt da ein OPV
in differenzverstaerkerkonfiguration noch mit.bei hoeheren spannungen 
(und folglich hoeheren leistungen) kann man andere messvorrichtungen 
einsetzen.
ob man den tl494 einsetzen steht nicht zur diskussion.....
man koennte auch ein eprom mit 'bitmustern' einsetzen und
mit einem zaehler die speicherplaetze ansprechen....

mit einem mikrokontroller sind kaum grenzen gesetzt...je
geschickter der programmierer....

ich habe jetzt ein simples prograemmchen gemacht und getestet...ach 
ja,ich spiele mit AT89C2051:
mit einer taste waechst die geschwindigkeit
mit der zweiten kann man sie verringern...
zb einen ventilator auf die gewuenschte luftmenge einstellen..

sollte das programm jemanden interessieren stelle ich es hier
rein.

ed

Autor: edi (Gast)
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!bualrUrlaub!

Autor: Gerhard Humer (Gast)
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Hallo Brücken-freaks,

hab nochmal das Bild von meiner Servomotorsteuerung angehängt.
Jetzt sind nähmlich große Probleme damit aufgetreten und ich bitte
euch um eure Tipps.
Hab die Brüche bisher mit 38V ohne Probleme betrieben ( Strom bis 15A
begrenzt).
Um noch mehr Leistung rauszuholen hab ich dann eine andere
Stromversorgung mit 60V (Strombegrenzung ebenfalls 15A) gebastelt.
Nach dem Einschalten und Anpassen des PID-Reglers "EXPLODIERTEN"
die Fet's. Also keine Überhitzung sondern die wurden regelrecht
gesprengt !
Ein IRF540 müsste doch 100V und 27A vertragen.
Bitte um Eure Tipps um das in den Griff zu bekommen.

Gruss Gerhard

Autor: peter (Gast)
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Eagle datei von schaltung bis zu 20 A.

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Gerhard,
Deine Brücke enthält keinerlei Schutzbeschaltung und ist daher komplett
abhängig von der Strombegrenzung des Netzteiles. Wie schnell spricht
die an? Befinden sich noch Stützkondensatoren nach dieser Begrenzung?
Der Pulsspitzenstrom wird kurzzeitig schnell überschritten in solch
einer Schaltung! Wie hoch sind die Spannungsrückschläge des Motors und
welchen Type verwendest Du?
Probier einfach mal aus ob die ganze Anordnung mit einer Glühbirne
(ohmscher Widerstand) gut arbeitet. Die eingesetzten Halbleiter sind
zwar ausreichend dimensioniert müssen aber vor solchen Bedingungen noch
extra geschützt werden.
PS: Am Anfang dieses Themas wurde mal gesagt (ich weiß nicht mehr von
wem) eine "universelle Brücke für kleinste bis große Leistung" sei zu
fordern. Jetzt ist der Unterschied deutlich geworden!

MfG  Manfred Glahe

Autor: Gerhard Humer (Gast)
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Hallo Manfred ,

Danke vorerst für deinen Beitrag.
Die Schaltung ist nicht ganz aktuell.
Stromüberwachung erfolgt über Shunt und LM358 direkt zwischen
Source der unteren Fet's und Masse.

Hatte beim "Knall" die Begrenzung auf ca. 8A eingestellt.

Übrigens: Die Fet's werden mit ca.20 kHz getaktet.
(geschlossener Regelkreis mit Rückmeldung der Position mittels
Drehencoder an den AVR , welcher die PWM generiert)
Und geknallt hats als ich die PID Anteile auf scharf trimmte,
also der Servomotor ins "Schwingen" kam.
Ich vermute auch dass es an den Spannungsrückschlägen des Motors
liegt.
Abhilfe: ?????? Fet's für höhere Spannungen ????
externe Dioden an jeden Fet ???
oder gibts sonst noch ne Patentlösung

Gruss Gerhard

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Gerhard,

"Stromüberwachung erfolgt über Shunt und LM358 direkt zwischen
                  Source der unteren Fet's und Masse."

Gut. Aber wie (und vor allem wie schnell) teilst Du dem µP mit daß er
abschalten soll und wie schnell tut e's dann (ich denke das geht nur
extern schnell genug). Am besten die neue Schaltung anhängen.
Mach doch mal den Test mit einem ohmschen Widerstand und melde Dich
dann wieder.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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@Gerhard,
PS: externe Dioden helfen da nicht und eine Patentlösung kenne ich auch
nicht, aber mir fällt gerade noch ein: Miß doch mal die Zeiten zwischen
Gate und Drain Aktionen. Es muß sichergestellt sein, daß genügend große
Lücken (µS Bereich) zwischen dem Wechsel der Brücke (Richtungswechsel)
liegen um dem Motor Zeit zu geben sein Potential abzubauen.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Gerhard Humer (Gast)
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Hi Manfred ,

Test mit ohmscher Last geht nicht hab da keine Rückmeldung an den AVR.
(geschlossener Regelkreis !!)

Die Abschaltung teil ich nicht dem AVR mit sondern den beiden
IR2104 am SD Eingang. (Also die die Verbindung vom AVR zu den
beiden IR2104 wie im Schaltplan dargestellt gibts nicht mehr)

Die Frage die ich mir stelle ist:
>> Warum ging das ganze mit den 38V problemlos.
>> Selbe Umschaltzeiten bei höherem Strom durch die Fet's(bis 20A)
>> Dabei keine Anzeichen dass etwas nicht in Ordnung sei.
>> Auch keine übermäßige Wärmeentwicklung an den Fet's.
>> Funzte auch mit 60V Fet's einwandfrei.

Werd wohl weiter testen müssen ,
und wenn möglich nicht zu viele Bauteile verbraten.

Gruss Gerhard

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Gerhard,

"> Warum ging das ganze mit den 38V problemlos."
das hängt mit der endlichen Spannungsanstiegsgeschwindigkeit der
Strecke zusammen. Es muß in der gleichen Zeit (mit den gleichen
Schaltgeschwindigkeiten für Schalter und Transistoren) eine fast
doppelt so hohe Spannung beim  EIN/AUS Schalten erreicht werden!

Laß den Motor nur mal in eine Richtung laufen (Regelstrecke
unterbrechen) und schau nach was passiert. Wenns da geht die Totzeit
zwischen einer aktiven Brückenumkehr vergrößern. Testweise auch mal ein
RC Paß in Reihe über den Motor legen (max. 10nF/100R). Aber in jedem
Fall die Spannungen Oszillographierern sonst tapps Du im Dunkeln.

Viel Spaß beim Suchen!

MfG  Manfred Glahe

Autor: Gerhard Humer (Gast)
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Hallo Manfred,

danke für deine Tipps.

Die Brückensteuerung hab ich nicht selbst erfunden sondern
von einer handelsüblichen Servomotorsteuerung (Geckodrive)
nachgebaut. Die geben bis 80V und 20A an. (ebenfalls mit 20kHz
getaktet)
Bin gespannt was passiert wenn ich den mit 60V speise.
Trau mich aber nicht.

Für mich als Hobbyelektroniker wird's eine schwere Aufgabe das
in den Griff zu bekommen, aber wir werden sehen.


Gruss Gerhard

Autor: Einar Sjaavik (Gast)
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Und wenn der motor in bremsbereich ist, wie besorgt du das die spannung
nicht über die grenzen geht. Hast du eine bremswiederstand, oder genug
uF im stromversorgung um das energie zu speichern ohne das die spannung
zu hoch wird? Oder besser eine batterie, es halt eine stabile spannung
eben wenn du viel energie zurückspeisen.

Man kann es nicht so gut vorstellen wenn deine schema nicht aktuell
ist. Kann keine strommessung darin sehen.

Autor: Daniel Weiss (daniel2008)
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Hallo Leute,

Sorry, dass ich diesen alten thread wieder Ausgrabe, bzw. Google diesen
für mich ausgegraben hat...

Bin neu hier und möchte mal meinen allerersten mit EAGLE gezeichneten
Schaltplan zum Besten geben. (Ich kann wirklich nur empfehlen, sich mal
einen Tag, bzw. so. ca. 4 bis 20 Stunden intensiv damit
auseinanderzusetzen, denn danach wird man nie wieder mit
Grafikprogrammen seine schaltpläe zeichnen wollen). EAGLE ist ja für
alles, was der Hobbybastler so braucht kostenlos.

Die Widerstände R1-R3 kann man auf bis zu 100 Ohm (oder noch drunter)
runterschrauben, je nach Betriebsspannung und daraus resultierendem
gewünschten Steuerstrom für die Transistoren im Leistungsteil. (Wenn
man da ganz billige Möhren nimmt, brauchen die u.U. 50-100 mA
Steuerstrom). Bei so niedrigen Vorwiderständen ist zu beachten, dass
die NPN-Transistoren im Leistungsteil (hinter R1 und R2) dort direkt
dranhängen!
1 kOhm wäre sicher eine gute Wahl, wenn die Stromaufnahme der H-Brücke
nicht so wichtig ist (statt 10kOhm wie eingezeichnet).

Die Schaltung wie vorliegend ist für Ströme bis max. ca. 0,5 ... 1A (je
nach verwendeten Transistoren, BC546+556 sind z.B. auch denkbar)
konzipiert und soll außerdem selbst möglichst wenig Strom aufnehmen,
Daher 10kOhm für R1-R4.

Bei sehr hohen PWM-Frequenzen oder falls ohne Pause die Richtung
gewechselt werden soll (was grober Unfug wäre und softwareseitig
unterbunden werden sollte), könnte es nötig werden die Baisi der
NPN-Transistoren an Masse und die der PNP-Transistoren an Ub zu legen,
jeweils über 100kOhm, evtl. auch 10 kOhm bei exrem hohen Frequenzen,
über 100 khz, dann sollten R1-R4 aber nicht über 1kOhm haben.
Alle Werte natürlich nur geschätzt.

Diese Schaltung verhindert einen Kurzschluss, wenn beie richtungen
gleichzeitig aktiviert werden. Noch besser: dieser Fall ist expliziet
vorgesehen und schaltet beide PNP-transistoren durch, d.h. es kann so
der Motor kurzgeschlossen und dadurch gebremst werden. Die vom Motor
induzierte Spannung fließt nicht zurück in die Versorgungsspannung der
Schaltung.

Wenn beide Steuerleitungen absolut Syncron gepulst werden, kann sogar
die Bremswirkung variiert werden.

Wenn am DISABLE-Eingang ein High liegt, wird der Motor abgeschaltet.
Dies lässt sich z.B. dafür nutzen, um eine (dann allerdings
invertiertes) PWM-Signal auf den Disable-Anschluß zu geben, während
DIR_1 und DIR_2 fest auf die gewünschte Richtung eingestellt sind.
Mittels eines 4094 kann man so 4 Motoren bedienen und dennoch separat
in der Geschwindigkeit regeln. Der Zustand "Bremsen" lässt sich über
den Disable-Pin jedoch nicht abstellen, für verschiedene Bremsstärken
müssen also DIR_1 und DIR_2 gemeinsam gepulst werden, was über einen
4094 doch ziemlich viele Taktzyklen erfordert und den uC an den
Anschlag bringen dürfte. Mann kann aber über den OE-Pin des 4094 das
"Bremssignal" pulsen, dann aber nur für alle Motoren gemeinsam.

Vielleicht werde ich die Schaltung mal so abwandeln, dass das Disable
auch für das Bremsen gilt. (Mit je 2 Dioden + 1 Pull-Down an Q1 und Q2
wäre die Sache erledigt)

Die Freilaufdiode 1N4004 sollte man Vermutlich bis max. 1khz
PWM-frequenz einsetzen (ich kenne deren Grenzfrequenz nicht), es
empfiehlt sich der Einsatz einer schnellen Schottky-Diode)

Ich bitte zu verzeihen, wenn die Schaltung evtl. eigenartige Bauteile
verwendet, aber das ist meine Erstlingswerk mit EAGLE. :-)
Außerdem habe ich die Schaltung noch nicht getestet, sondern mir vorhin
frisch ausgedacht und erst danach gegooglet und bin dann hier gelandet
und dachte, ihr könnt da vielleicht was mit anfangen.

Als Mikrocontroller würde ich ich einen der TI MSP430-Serie (von Texas
Instruments) oder z.B. einen Atmel ATMEGA (z.B. ATMEGA8L-8) empfehlen.

Bei der Anzahl Bauteile wird einem allerdings spätestens schlecht, wenn
man damit 8 oder 10 Motoren steuern möchte und man möchte doch wirklich
einfach ein fertiges IC benutzen, zumindest, wenn man im Bereich um nur
1 Ampere bleibt... :-)

(jetzt schon 28, mit "Disable" auch für Bremsfunktion sogar 34
Bauteile --- wer möchte das 10x von Hand zusammenbauen...?)

Autor: edo (Gast)
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haha

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