Hallo zusammen, ich möchte einen Motor über einen Umrichter mit einem
Arduino über USB steuern. Gesteuert wird die Geschwindigkeit ganz
einfach mit einer analogen Spannung von 0-5V. Dazu verwende ich einen
DAC, den ich per I2C ansteuere.
Grundsätzlich funktioniert das ganze ganz gut, allerdings habe ich ab
und zu Probleme, wenn ich den Umrichter anschalte - entweder der Arduino
antwortet dem PC nicht mehr (auch wenns ein Notebook ist, das am Akku
hängt) oder der Umrichter akzeptiert die analoge Spannung nicht. Meine
Vermutung ist, dass das Problem ist, dass ich die GNDs alle
zusammengeschaltet habe und es beim Einschalten des (1kW) Umrichters zu
Impulsen kommt, die alles durcheinanderbringen.
Die Frage ist nun: wie isoliere ich das ganze, sodass ich die GNDs von
Umrichter und µC nicht verbinden muss? Der Umrichter hat eine eigene 5V
Spannungsquelle, mit der ich z.B. meinen I2C DAC betreiben kann. Die
Isolation würde ich über einen I2C isolator machen. Leider sind die
momentan extrem mangelware. Ich möchte zwar keinen hohen Stückzahlen
produzieren, aber die Schaltung u.U. schon ab und zu mal nachbauen.
Außerdem sind I2C Isolatoren recht teuer.
Eine andere Möglichkeit wäre, einen Differenzenverstärker zu verwenden.
Allerdings habe ich keine Schaltung für einen Spannungsfolger gefunden,
wo ich die GNDs von Ein- und Ausgang nicht verbinden muss.
Kennt jemand eine passende Lösung für das Problem?
Isolator schrieb:> Kennt jemand eine passende Lösung für das Problem?
Optokoppler ?
I2C ist da wegen Bidirektionalität blöder als SPI.
Man kann auch das Analogsignal ubertragen, mit IL300 Optokoppler, wird
in deinem Anwendungsfall genau genug sein.
Oder man legt einen Reckteck-Wechselstrom an einen 2mA Stromtrafo,
richtet sekundär mit schnellen Dioden gleich und bekommt an einem
Lastwiderstand eine proportionale Gleichspannung, da der Spannungsabfall
uber den Gleichrichterdioden durch die Stromansteuerung egal ist, er
wird auf Primärseite transformiert.
https://www.ebay.de/itm/234639469166
Jochen S. schrieb:> Pwm mit Optokoppler auskoppeln
Das Problem ist, dass die 5V Spannungsquelle des Umrichters extrem
schwachbrüstig ist (5mA wenn ich mich recht erinnere). Die ist halt dazu
da, dass man da ein großes Poti anschließt. Wenn ich da jetzt ein PWM
mit RC Filter anschließe habe ich das Problem, dass entweder zu viel
Strom fließt (kleines R) oder ich recht viel Zeit brauche, um den
Endpegel zu halten - insbesondere problematisch bei 0V, weil der Motor
da stehen und sich nicht langsam bewegen soll. Auch EMV ist da
problematisch weil der Sink Current sehr klein ist bei kleinen
Spannungen.
MaWin schrieb:> Optokoppler ?>> I2C ist da wegen Bidirektionalität blöder als SPI.
Hmm, ich könnte eigentlich auch einen SPI DAC verwenden - das sollte
kein großes Problem darstellen, vielen Dank!
MaWin schrieb:> Man kann auch das Analogsignal ubertragen, mit IL300 Optokoppler, wird> in deinem Anwendungsfall genau genug sein.
Die SPI Lösung scheint mir da einfacher und kostengünstiger (und
langlebiger) zu sein.
MaWin schrieb:> Oder man legt einen Reckteck-Wechselstrom an einen 2mA Stromtrafo,> richtet sekundär mit schnellen Dioden gleich und bekommt an einem> Lastwiderstand eine proportionale Gleichspannung, da der Spannungsabfall> uber den Gleichrichterdioden durch die Stromansteuerung egal ist, er> wird auf Primärseite transformiert.>> https://www.ebay.de/itm/234639469166
Auch das ist sicherlich schwieriger zu dinemsionieren als SPI an
Optokopplern.
Gerald K. schrieb:> Beitrag "galvanische Trennung bei I2C">> Beitrag "Re: IIC Bus trennen"
Fertige ICs sind momentan rar, der Nachbau aus dem zweiten Thread
scheint nicht ganz unproblematisch zu sein.
Ich denke ich bleibe bei der SPI DAC Lösung und Optokopplern, wenn ich
einen passenden DAC finde.
Dient der Arduino nur als "USB nach Analog"-Umsetzer für die
PC-Anbindung oder ist da noch irgendeine "Eigenintelligenz" drin?
Vielleicht ist es besser, das VFD über über einen USB-nach-RS485-Adapter
über den Modbus-Connector anzusteuern.
S.P. schrieb:> Dient der Arduino nur als "USB nach Analog"-Umsetzer für die> PC-Anbindung oder ist da noch irgendeine "Eigenintelligenz" drin?
Da ist viel Eigenintilligenz drin. Ist ein Regler.
Isolator schrieb:> Da ist viel Eigenintilligenz drin. Ist ein Regler.
Auch dann würde ich die Ansteuerung über RS485 ins Auge fassen.
Isolierte RS485-Tranceiver gibt es fertig als IC.
@ Gerald K. Fertige Isolatoren sind momentan wirklich rar - einfach mal
eben kaufen (und vielleicht sogar in 2 Monaten nochmal kaufen) ist nicht
so einfach zu finden.
Isolator schrieb:> Gesteuert wird die Geschwindigkeit ganz> einfach mit einer analogen Spannung von 0-5V. Dazu verwende ich einen> DAC, den ich per I2C ansteuere.
Ich schließe mich den bisherigen Vorschlägen an. Sie decken sich mit
dem, was mir spontan dazu eingefallen ist.
Für die Aufgabe hätte ich PWM mit einem nachfolgenden Tiefpass
verwendet. PWM kann man ganz einfach mit einem simplen Optokoppler
potentialfrei übertragen. Ich würde dazu ein Modell mit integriertem
Schmitt-Trigger benutzen (z.B. HL11), weil der dann schon einen
Push/Pull Ausgang zur Ansteuerung des Tiefpasses hat.
Es gibt natürlich auch Isolatoren für den I²C Bus, aber der Bus ist
eigentlich nicht dafür gedacht. Das könnte gemeine Fallstricke mit sich
bringen.
Man kann analoge Signale per Optokoppler übertragen. Dazu gibt es
spezielle Modelle mit zwei fast identischen Ausgangstransistoren*. Einen
benutzt du für das Nutzsignal, den anderen für eine Feedback-Schleife zu
dem Verstärker, der den Strom durch die LED regelt.
https://www.eeweb.com/loc-series-linear-optocouplers/
*) oder Photodioden, der von MaWin genannte IL300 wäre so einer.
PWM über Optokoppler ist sicher die einfachste Variante. Dann kommst du
auch mit den 5mA Stromversorgung aus.
Warum nicht RS485 (modbus) nehmen?
Dein Schneider electric VFD hat das entsprechende Modul verbaut und es
gibt ein Handbuch zu dem Thema.
btw. Die Schirmung MUSS angeschlossen sein. So wie du das aktuell
betreibst ist dein Kabel vorallem eine Antenne die ordentlich Leistung
abstrahlt.
uzt schrieb:> Die Schirmung MUSS angeschlossen sein.
Und zwar nicht irgendwie, sondern möglichst flächig und gut verpresst.
Unser EMV-Spezi sagt: da muss das Wasser raus kommen...
Isolator schrieb:> Meine Vermutung ist, dass das Problem ist, dass ich die GNDs alle> zusammengeschaltet habe
Meine Vermutung ist, dass hier eine Potentialtrennung auf der Logikseite
nicht hilft, so lange nicht die Sache mit dem Schirm geklärt ist. Und
mit einem vernünftigen Massekonzept für die beteiligten Konponenten
dürfte dann die Schaltung auf einmal auch ohne Potentialtrennung
funktionieren.
> dass ich die GNDs alle zusammengeschaltet habe
Und den wichtigsten Anschluss aka "Schirm" aussen vor gelassen hast.
So findest du einige Abhandlungen zum Thema:
https://www.google.com/search?q=Grundlagen+der+EMV+Umrichter
Bei Schneider findet man sicher eine ähnliche Anleitung wie die
angehängten von Auszüge Siemens und SEW.
uzt schrieb:> Warum nicht RS485 (modbus) nehmen?>> Dein Schneider electric VFD hat das entsprechende Modul verbaut und es> gibt ein Handbuch zu dem Thema.
Ich habe mich noch nicht auf den Umrichter festgelegt und ein
Analogsignal wird fast überall akzeptiert. Aber grundsätzlich ist es
natürlich besser, den Umrichter digital anzusteuer, was ich auch tun
werde, sobald ich mit dem Motor zufrieden bin.
Lothar M. schrieb:> uzt schrieb:>> Die Schirmung MUSS angeschlossen sein.> Und zwar nicht irgendwie, sondern möglichst flächig und gut verpresst.> Unser EMV-Spezi sagt: da muss das Wasser raus kommen...
Das mit dem Schirm ist mir auf dem Foto auch schon aufgefallen -
peinlich. Das Foto ist schon älter und der Schirm mittlerweile
kontaktiert - zwar nicht wirklich sauber, aber wenigstens ist die
Isolation entfernt worden und ein 20cm Erdungskabel (mehrmals
drumgewickelt und mit Kabelbinder angezogen) führt vom Schirm zum
Umrichter und dann über das Kaltgerätekabel zur Steckdosenerde. Außerdem
ist der unisolierte Teil des Kabels jetzt kürzer. Das hatte damals viele
EMV Probleme beseitigt, aber nicht das Problem beim Einschalten.
Ich habe mich jetzt für einen SPI DAC und einen SPI Isolator
entschieden, weil das für mich die einfachste Lösung ist, die ohne
Kompromisse funktionieren sollte - mal schauen wie das klappt.
Vielen Dank euch allen für die zahlreichen und hilfreichen Tips!
Umrichter.jpg
(180 KB)
