Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Festplattenmotor / BLDC Motor bremsen/blockieren


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von Moritz (schmolmo)


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Hallo,

nachdem ich schon ein paar andere Posts hier zu dem Thema gelesen habe, 
hoffe ich nochmal eine neue Frage zu stellen:

In einem Projekt nutze ich eine alte Festplatte als Encoder (umgesetzt 
als optischer Encoder, ein Fototransistor liest eine mit Folie auf die 
Disc aufgetragenes Strichmuster). Um so etwas wie haptisches Feedback zu 
implementieren, würde ich gerne den eingebauten Motor softwareseitig 
bremsen/blockieren können, so dass das Drehen der Disc per Hand merkbar 
schwieriger wird.
Meint ihr, so etwas ist möglich, vielleicht sogar mit kleinen Strömen?

Ganz liebe Grüße,
moritz

: Verschoben durch Moderator
von Achim M. (minifloat)


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Moritz schrieb:
> Meint ihr, so etwas ist möglich, vielleicht sogar mit kleinen Strömen?

Ja. Der Post könnte hier zuende sein ;)

Wieviele Anschlüsse?
Wie ist der Motor verschaltet?
Wieviele Polpaare?
Wieviel kleiner Strom bei welcher Spannung steht zur Verfügung?
Wieviel Widerstand hat eine Wicklung?
Wieviel Blockiermoment macht der Motor bei welchem Strom?

Dann eine FOC implementieren, die n=0 einregelt.

mfg mf

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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soll das ganze auch eine Rastung
wie bei einem mechanischen Drehencoder haben?

Soll das permanent so sein oder auch zeitweise frei drehen können?
also mech. Widerstand zuschaltbar sein?

: Bearbeitet durch User
von Peter D. (peda)


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Man muß einfach nur Strom durch den Schrittmotor jagen, der hält dann 
den Permanentmagneten fest. Die Stromstärke bestimmt die Kraft.
In Industriesteuerungen läßt sich der Haltestrom einstellen. 
Schrittmotoren werden daher im Stillstand besonders warm.

von Ingo W. (uebrig) Benutzerseite


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Einen kleinen Strom einzuprägen führt erst ein Mal zu einer Erhöhung der 
Rastung. Die bedeutet Berg- und Talfahrt, also Bremsen und 
Beschleunigen.
Erst wenn der Strom so groß ist, dass man mit der Hand die Rastung nicht 
mehr überwinden kann, blockiert er. Das ist aber wohl auch nicht 
gewollt. Daher würde ich versuchen, die Wicklungen mit mehr oder weniger 
großen Widerständen zu belasten.

von Michael B. (laberkopp)


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Peter D. schrieb:
> Man muß einfach nur Strom durch den Schrittmotor jagen

Ein Festplattenmotor ist aber kein Schrittmotor.

Ingo W. schrieb:
> Daher würde ich versuchen, die Wicklungen mit mehr oder weniger großen
> Widerständen zu belasten.

Das bremst erst schnellere Bewegung. Langsames wegdriften wird nicht 
beeinflusst.

Kurz: der Motor ist denkbar ungeeignet.

Wenn es um langsame Lageveränderung statt 10000upm geht, nimmt man einen 
Gimbal-BLDC mit Vektorsteuerung.

von Harald K. (kirnbichler)


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Peter D. schrieb:
> Man muß einfach nur Strom durch den Schrittmotor jagen

Zwar wurden auch mal Schrittmotoren in Festplatten verbaut, das ist aber 
einerseits schon sehr, sehr lange her* und andererseits dienten die 
Schrittmotoren der Bewegung der Leseköpfe, nicht aber der 
Plattenspindel.

Die Plattenspindel aber wird in Festplatten praktisch schon immer mit 
einem BLDC-Motor angetrieben. Dazu erzeugt die Elektronik ein 
üblicherweise dreiphasiges Drehfeld, das mit Spulen den 
Permanentmagneten des Rotors antreibt.

Auch BLDC-Motoren haben eine Art "Rastmoment", das kann man erhöhen, 
indem man die Spulen kurzschließt.

*) schon in den frühen 90er Jahren waren Linearmotoren üblich.

von Peter D. (peda)


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Michael B. schrieb:
> Ein Festplattenmotor ist aber kein Schrittmotor.

Jeder Motor mit Permanentmagnet läßt sich abbremsen, indem man einen 
Gleichstrom fließen läßt. Er rastet dann entsprechend der bestromten 
Wicklung ein.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Sofern also durch den Motor sonst kein Strom fliessen muss:

Eine stärkere Rastung kann man auch auch
durch Nd-Magnete am Motor bewirken.
2 Stück auf entgegengesetzer Seite anbringen

klappt auch bei normalen DC-Motoren.

von Moritz (schmolmo)


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Wow, vielen Dank für eure vielen Antworten!

> Wieviele Anschlüsse?
 Der Motor hat vier Anschlüsse
> Wie ist der Motor verschaltet?
 Die Drei Spulen sind sternförmig angeordnet und haben einen 
"Common"-Connector in der Mitte
> Wieviele Polpaare?
 Demnach müsste der Motor drei Polpaare haben?

> Wieviel kleiner Strom bei welcher Spannung steht zur Verfügung?
 Wahrscheinlich werden es nur 5-12V bei max. 2A sein. Das Blockiermoment 
muss nur sehr kurz sein, wäre es z.B. möglich, ein hochkapazitiven 
Kondensator immer nur kurz zu entladen? (und den Rest der Zeit dann zu 
laden?)

> Wieviel Widerstand hat eine Wicklung?
 Die Wicklingen haben jeweils ca. 1 Ohm. Ich habe mir gerade ein paar 
Gimbal BLDC'S angeschaut und gesehen, dass die meistens einen deutlich 
größeren Widerstand haben. Macht das das Projekt schwerer zu 
realisieren?
> Wieviel Blockiermoment macht der Motor bei welchem Strom?
... das müsste ich noch testen :-)

> Dann eine FOC implementieren, die n=0 einregelt.
Was bedeutet n=0? (:



Das Rad soll die meiste Zeit frei drehbar sein und nur in kurzen 
Momenten merkbar schwerer zu drehen sein. Der Motor bewegt die Disc 
ansonsten nicht.

Könnte man die von Desintegrator vorgeschlagene Lösung auch mit 
Elektromagneten umsetzen?

Liebe Grüße

von Achim M. (minifloat)


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Moritz schrieb:
> Was bedeutet n=0? (:

Drehzahl Null.

Andererseits denke ich mir gerade, dass es mit bestromen aller drei 
Spulen in dieselbe Richtung schon gehen könnte. Paar Milliampere drauf 
und ausprobieren.

mfg mf

von Udo S. (urschmitt)


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Moritz schrieb:
> Könnte man die von Desintegrator vorgeschlagene Lösung auch mit
> Elektromagneten umsetzen?

Die Spulen des BLDC SIND Elektromagnete. Und auch noch so angeordnet, 
dass sie den Läufer möglichst effektiv antreiben können.

Hast du mal probiert was passiert wenn du die Spulen einfach 
kurzschließt?
Reicht dir das vielleicht schon?

Falls nicht was passiert wenn du einfach mal ein paar mA Gleichstrom 
durch eine Spule lässt
Aber: So ein Festplattenmotor hat nicht viel Leistung. Also sollte man 
die Spulen nicht zu hoch bestromen.
Maximalleistung des Motors beachten.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Moritz schrieb:
> Könnte man die von Desintegrator vorgeschlagene Lösung auch mit
> Elektromagneten umsetzen?

eher nicht, weil man schon ziemlich starke Magnete braucht.
Hatte das eben mit 2 runden Magneten, Durchmesser 13mm und 7mm Höhe 
gemacht

Wenn der Strom für die Haptik nicht allzu lange anliegt
gehts wohl am besten mit Strom durch die Motorwicklung(en)

von Michael B. (laberkopp)


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●DesIntegrator ●. schrieb:
> eher nicht, weil man schon ziemlich starke Magnete braucht

Na ja, dein DC Permanentmagnetmotor ist ja auch möglichst gut magnetisch 
geschirmt, manche haben ein Mu-Metallblechring drumrum um das Magnetfeld 
innen zu halten.

Da dringt ein Magnetfeld von aussen logischerweise auch nicht besonders 
gut ein, was ein Vorteil ist weil dadurch die billigen Ferrite 
wenigstens nicht durch dein starkes Neodym kaputtmagnetisiert wird und 
der Motor zum Schrott darf.

Die Idee ist also eine Schnapsidee.

von ●DesIntegrator ●. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Michael B. schrieb:
> Die Idee ist also eine Schnapsidee.

aber eben nicht beim BLDC

von Moritz (schmolmo)


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Danke für eure Antworten!

Beim Basteln gerade bin ich zu einer ganz guten Lösung gekommen: Ich 
setze die Spulen mit einem ULN 2003L (am Arduino) die Wicklungen 
paarweise schnell (ca. 50Hz) hintereinander unter Strom, das gibt dann 
so einen kleinen Stupser. Bewegen kann man die Disc natürlich immer 
noch, aber man spürt das haptische Feedback schon deutlich.

von Moritz (schmolmo)


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Hallo,

ich bin mit dem Projekt mittlerweile ein bisschen weiter gekommen, habe 
aber nochmal eine Frage:
Die Lösung mit dem Darlington-Array (ULN2003/2803) funktioniert zwar 
sehr gut, es kommt aber zu ziemlich starken Leistungsspitzen, immer ich 
an die Spulen (ca. 4 Ohm) Spannung gebe. Ließe sich diese Spitze 
puffern, z.B. mit einem Kondensator? Und sollte ich vielleicht noch 
einen Widerstand vor die Spulen schalten?

Liebe Grüße,
moritz

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