Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Bremstechnik eines Gleichstrommotors durch "Beobachtung" erkennbar?


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Jim B. (logicgate)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich habe einen fahrenden Roboter mit vier Rädern und jeweils einem 
Gleichstrommotor pro Rad (laut Hersteller "bürstenlos").

Der Roboter wird durch einen Controller gesteuert, welcher von extern 
einen Vektor empfängt und in Radumdrehungen umrechnet und den Roboter 
damit beschleunigt. All dies ist eine unbekannte Blackbox. Das Einzige 
was ich messen kann sind Radumdrehungen (RPM) und die Geschwindigkeit 
des Roboters, jedoch keine Spannungen etc.

Folgende Frage: Kann man nur durch Betrachtung des Roboters oder 
gezielten Tests erkennen wie das System bremst?

Damit meine ich ob eine Gegenstrom-, Gleichstrom- oder Generatorbremsung 
vorliegt? Gibt es gewisse Verhaltensweisen, welche für oder gegen ein 
spezielles Verfahren sprechen?

Die Drehzahl verringert sich praktisch linear bis das Rad letztendlich 
zum stehen kommt (Von 600 RPM auf 0 werden ca. 0,8 sek benötigt, von 200 
auf 0 in ca. 0,2-0,3 sek). Steht der Roboter still und schiebt man ihn 
ganz langsam an, dann merkt man einen geringen Widerstand, kann ihn aber 
fast problemlos schieben. Die Räder drehen dabei gleichmäßig.

Je stärker man jedoch schiebt, desto stärker fühlt sich der Widerstand 
an. In diesem Zustand drehen sich die Räder nicht mehr frei sondern 
"Ruckeln", d.h. drehen sich kurz, bremsen wieder, drehen kurz, bremsen 
wieder.

Hier wäre eine Vermutung von mir, dass es sich um eine 
Gleichstrombremsung handelt und das Ruckeln davon kommt, wenn ich 
Ständer und Anker weit genug aus einander drehe, so dass der Anker sich 
neu ausrichtet.

Ich kann jedoch für mich nicht beantworten, ob die Bremsung aus der 
Fahrt oder im Stand unterschiedlich sind und wie weit der Controller 
dort "Magie" anwendet. Daher wäre ich an einer offenen Diskussion und 
Ideen, Hinweisen etc. interessiert und sehr dankbar :)

PS: Wer sich dafür interessiert: Die X-Achse des beigefügten Diagramms 
entsprechen dem jeweiligen Messpunkt. 50 Messpunkte = 1 Sek (50 Hz)

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Jim B. schrieb:
> In diesem Zustand drehen sich die Räder nicht mehr frei sondern
> "Ruckeln", d.h. drehen sich kurz, bremsen wieder, drehen kurz, bremsen
> wieder.

Klingt nach Choppern. Dabei werden Windungen des Motors gezielt 
kurzgeschlossen und wieder freigegeben. Das scheint aber mehr eine 
Wegrollsperre zu sein, denn beim Verzögern des Robbies würde Choppern 
unnötig ruckeln.

von Jim B. (logicgate)


Lesenswert?

Ah danke, das kann natürlich auch sein. Würde natürlich 
unglücklicherweise heißen, dass Bremsen und "Wegrollsperre" zwei 
unterschiedliche Prozesse sind.

von Keiler (Gast)


Lesenswert?

Wickel dünnen Kupferlackdraht um die Zuleitung des Motors. 10-100 
Runden. Geh auf einen Widerstand zb. 10k. Dort dann mit Oszi ran und du 
siehst den Strom zum/vom Motor.

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


Lesenswert?

Jim B. schrieb:
> Würde natürlich
> unglücklicherweise heißen, dass Bremsen und "Wegrollsperre" zwei
> unterschiedliche Prozesse sind.

Nö, nicht unbedingt. Du kannst ja sanft choppern, indem du mit schmalen 
Impulsen den 'Kurzschluss' nur wenig wirken lässt. Willst du mehr 
verzögern, machst du die Pulse breiter. Das ist natürlich auch eine 
Frage der Endstufe  - die muss den Kurzschlussstrom schon aushalten.
Generell wird beim Bremsen vermutlich erstmal der Freilauf aktiviert und 
dann nach gewünschter Bremskurve variabel gechoppert. Rekuperation ist 
ja vermutlich nicht vorgesehen.

von Keiler (Gast)


Lesenswert?

Matthias S. schrieb:
> und
> dann nach gewünschter Bremskurve variabel gechoppert. Rekuperation ist
> ja vermutlich nicht vorgesehen.
Ist da aus Sicht des Motors ein Unterschied? Ich denke, die Spannung, 
die am Motor anliegt, beim Bremsen, ist unterschiedlich.
z.B. 4,8V Akkuspannung + mosfet drop z.B. 2*0,5V ("Brückengleichrichter" 
aus mosfets) oder aber 1V mosfet drop + 0.1V Kabeldrop (Kurzschluss).

Da URI und PUI respektiert werden müssen, fliesst dann weniger Strom, 
wenn die Spannung höher. Ändert das aber etwas an der Bremsleistung? 
Braucht man zum "perfekten" Bremsen eine Art MPPT?

von Günter Lenz (Gast)


Lesenswert?

von Keiler schrieb:
>Wickel dünnen Kupferlackdraht um die Zuleitung des Motors. 10-100
>Runden. Geh auf einen Widerstand zb. 10k. Dort dann mit Oszi ran und du
>siehst den Strom zum/vom Motor.

Damit kann man aber kein Strom detektieren, der Drat ist ja
dann rechtwinklig zur Zuleitung. Oder soll das eine
Kapazitive Kopplung sein? Die detektiert dann aber nur
Wechselspannung. Ein Draht in gleicher Richtung wie die
Zuleitung würde einen Wechselstrom detektieren.
Am besten einen niederohmigen Stromfühlerwiderstand in
die Leitung einfügen, damit kann man dann Gleich- und
Wechselstrom detektieren.

von Keiler (Gast)


Lesenswert?

Günter Lenz schrieb:
> Oder soll das eine
> Kapazitive Kopplung sein?

Nein, Infos dazu unter "Stromwandler".

von Oliver S. (oliverso)


Lesenswert?

Jim B. schrieb:
> Damit meine ich ob eine Gegenstrom-, Gleichstrom- oder Generatorbremsung
> vorliegt? Gibt es gewisse Verhaltensweisen, welche für oder gegen ein
> spezielles Verfahren sprechen?

Gar keine elektrische Bremsung, da die Getriebe eh fast selbsthemmend 
sind?

Die Aufgabenstellung klingt allerdings völlig abstrus. Wenn du nicht mal 
Spannungen an den Motoren messen kannst oder darfst, wer will da wissen, 
wie das Ding genau bremst, und vor allem: warum?

Oliver

: Bearbeitet durch User
von Jim B. (logicgate)


Lesenswert?

Oliver S. schrieb:
> Die Aufgabenstellung klingt allerdings völlig abstrus. Wenn du nicht mal
> Spannungen an den Motoren messen kannst oder darfst, wer will da wissen,
> wie das Ding genau bremst, und vor allem: warum?

Meine Frage zielte ja auch darauf ab, ob man es erkennen kann, wie das 
System bremst. Also ob es überhaupt möglich ist. Wenn dies nicht möglich 
ist, dann ist dies so und beantwortet meine Frage.

Ich kenne mich mit der Materie zu wenig aus bzw. habe das erste Mal 
überhaupt Kontakt damit. Mir fehlt die Expertise um zu wissen, ob man 
vllt. einfach am Verhalten erkennen kann, welche Technik möglicherweise 
eingesetzt wird.

Matthias kam ja alleine aufgrund der Beschreibung beim Anschieben mit 
"Choppern". Natürlich ist dies nicht verlässlich und belegt aber es ist 
zumindest eine Idee, die mit dem Verhalten auch technisch begründet 
wurde.

Darum geht es mir. Ziel ist es nicht die Blackbox durch weitere 
Messungen zur Whitebox zu machen sondern die Beantwortung der Frage, ob 
man es anhand der vorliegenden Daten irgendwie Eingrenzen bzw. Verfahren 
komplett ausschließen kann. Ich kann halt mit dem Ding weitere Messungen 
machen, solang ich den Roboter nicht modifiziere. Sei es nun temporär 
oder permanent.

Ist dies nicht möglich, dann ist das ja eine valide Antwort.

von Bentschie (Gast)


Lesenswert?

Keiler schrieb:
> Nein, Infos dazu unter "Stromwandler".

Nein, das ist ganz sicher kein Stromwandler. Beim Stromwandler liegen 
die Drähte parallel zueinander. Die Messseite mit veilen Wicklungen, 
aber nicht um den Primärdraht gewickelt. Sondern um einen Ringkern, 
damit die magentische Kopplung besser ist.

Auch bei einer Rogowski-Spule wird das nicht um den Primärdraht 
gewickelt.

von Keiler (Gast)


Lesenswert?

Bentschie schrieb:
> Die Messseite mit veilen Wicklungen,
> aber nicht um den Primärdraht gewickelt. Sondern um einen Ringkern,
> damit die magentische Kopplung besser ist.

Primär durch den Ring und die Vielen auch durch den Ring. Der Ring 
verbessert die Kopplung.
Wo ist der Unterschied, ausser schlechterer Kopplung, wenn da kein Ring 
drin ist?

von Bentschie (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Keiler schrieb:
> Bentschie schrieb:
>> Die Messseite mit veilen Wicklungen,
>> aber nicht um den Primärdraht gewickelt. Sondern um einen Ringkern,
>> damit die magentische Kopplung besser ist.
>
> Primär durch den Ring und die Vielen auch durch den Ring. Der Ring
> verbessert die Kopplung.
> Wo ist der Unterschied, ausser schlechterer Kopplung, wenn da kein Ring
> drin ist?

Das die vielen parallel zum Primärdraht liegen und nicht rechtwinklig, 
wenn sie um den Primärdraht gewickelt wären.

Siehe Bilder auf:
https://de.wikipedia.org/wiki/Stromwandler

von Oliver S. (oliverso)


Lesenswert?

Jim B. schrieb:
> Meine Frage zielte ja auch darauf ab, ob man es erkennen kann, wie das
> System bremst.

Die Antwort ist: nein, kannst du nicht.

Oliver

von Elektrofan (Gast)


Lesenswert?

> Bremstechnik eines Gleichstrommotors durch "Beobachtung" erkennbar?

Ja, mit aktuell kalibrierter Glaskugel.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.