EC bzw. BLDC wie DC ansteuern

[E. P. (noob_)]

Hallo,

ich suche nach einer Möglichkeit, einen bürstenlosen Motor wie einen 
DC-Motor anzusteuern.
Ein spannungsbereich von 10 bis 40V mit einer Belastbarkeit bis zu 
wenigen Ampere wäre ausreichend, da es um Kleinantriebe geht.

Der Motor soll nicht geregelt werden. Es soll sich ein Arbeitspunkt 
abhängig von Eingangsspannung und Last einstellen, also sind auch keine 
variable PWM oder Pulsfrequenz zu betrachten. Nur Links- und 
Rechtsdrehen müssen möglich sein.
Wenn es nichts fertiges ("fertig" in Form einer Platine, die das kann), 
kann es ggf. auch eine günstige, einfache Entwicklerboardlösung eines 
Controllerherstellers sein. Am besten wäre dann schon ein Umrichter on 
board oder als Erweiterungsplatine beziehbar.

Also noch einmal anders ausgedrückt, eine Vorrichtung oder ein Teil 
einer solchen, der mehrere Schnittstellen hat:
- ihre eigene Versorgungsspannung
- die dedizierte Motorversorgung aus einem weiteren Netzteil, um die 
Spannung im Zwischenkreis einstellen zu können
- der Motoranschluss

Da hier leider nicht mal eben so die Motorlaufrichtung durch Invertieren 
der Spannung umkehren wird, muss die Möglichkeit bestehen, einen 
Schalter oder Taster anzuschließen, um dies zu erreichen.

Einen schönen Sonntag!

[Alexander (alecxs)]

Mal die Forumsuche bemüht?

Beitrag "FOC für BLDC ohne Motordaten"

Beitrag "Fragen zu FOC-Implementierung STM32F1"

Beitrag "FOC-Ansteuerung eines BLDC Motors: Berechnung des Batteriestroms bei Feldschwächung"

Beitrag "BLDC startup"

[Michael B. (laberkopp)]

> Da hier leider nicht mal eben so die Motorlaufrichtung durch Invertieren
> der Spannung umkehren wird, muss die Möglichkeit bestehen, einen
> Schalter oder Taster anzuschließen, um dies zu erreichen.



Wenn dein bürstenloser Motor Hallsensoren hat, ist das einfach: die 3 
Hallsensoren steuern jeweils eine Halbbrücke für jeweils einen 
Wicklungsanschluss. Die Brücken schalten deine Motorspannung durch, die 
könnte linear geregelt oder PWM  moduliert sein.

Die Drehrichtung durch invertierung der Hallsignale.

[E. P. (noob_)]

Danke für Eure Rückmeldungen. Ihr habt das aber komplizierter 
aufgefasst, als es gemeint ist.
Ich suche die einfachste, schlüsselfertige Lösung, in Form einer Platine 
die die Sequenz abarbeitet oder eines einfschstmöglichen Entwickler- 
oder Evaluationsboards.

Regelung, FOC, PWM sind mir bekannt, aber nicht das Thema, bzw. PWM 
immer auf 100% duty cycle. Hier kriegt man auch schon Fertiges, was aber 
genau diese Betriebsart nicht unterstützt.

[Uwe S. (bullshit-bingo)]

Was du suchst, ist eine reine Kommutierungselektronik. Gibt es oft in 
kleinen, käuflichen EC-Motoren.
Da du von Kleinantrieben redest, ist evtl. sogar schon dieses extrem 
simple Prinzip was für dich:

https://www.youtube.com/watch?v=lLrBrZaBweo

Würde natürlich noch der Rückwärtsgang fehlen. Den könnte man mit einem 
doppelten Umschalter erledigen.

[E. P. (noob_)]

Danke, das geht schon von der Einfachheit schon in die richtige 
Richtung, wenn auch nicht schlüsselfertig.
Daher schon mal ein "lesenswert" von mir.
Hallsensoren müssen aber mitgenutzt werden.

[Thomas W. (goaty)]

Was fertiges wie sowas ?
https://de.nanotec.com/produkte/10522-csl3-24-bldc-controller-fuer-i-o-basierte-anwendungen

[Uwe S. (bullshit-bingo)]

E. P. schrieb:
> Hallsensoren müssen aber mitgenutzt werden.

Wegen des besseren Startverhaltens?

[Michael B. (laberkopp)]

Uwe S. schrieb:
> E. P. schrieb:
>> Hallsensoren müssen aber mitgenutzt werden.
>
> Wegen des besseren Startverhaltens?

Eindeutig.

Die Teletubbi-Schaltung funktioniert doch nur mit Glück und bei 
geringerer Spannung gar nicht.

[Chris V. (nagut)]

Da ich mich zufällig selbst gerade mit sowas beschäftige:

Offenbar hat man in China (Juyitec) ein spezielles IC namens JY01 für 
den Einsatz billig-Standalone-BLDC-Controller entwickelt:
https://www.insightcentral.net/attachments/jy01_v3-5_2018-english-pdf.83073/

Referenz-Designs damit inklusive Halbbrückentreibern und MOSFETs für 
Kleinspannung sind halbwegs günstig bei Ali, Ebay und sogar Amazon zu 
finden. Passender Google-Suchbegriff wäre "XY-BLDC"
siehe z.B. hier: https://www.amazon.de/dp/B098JQ3FQQ/

Funktioniert auch ganz passabel. Einfach ein 47k Poti dran für die 
Drehgeschwindigkeit (PWM-Verhältnis), und die Drehrichtungsumkehr läuft 
über einen von den Jumpern.

[E. P. (noob_)]

Uwe S. schrieb:
> E. P. schrieb:
>> Hallsensoren müssen aber mitgenutzt werden.
>
> Wegen des besseren Startverhaltens?

Die anzutreibenden Motoren sind sensorbehaftet.

[E. P. (noob_)]

Chris V. schrieb:
> Da ich mich zufällig selbst gerade mit sowas beschäftige:
>
> Offenbar hat man in China (Juyitec) ein spezielles IC namens JY01 für
> den Einsatz billig-Standalone-BLDC-Controller entwickelt:
> https://www.insightcentral.net/attachments/jy01_v3-5_2018-english-pdf.83073/
>
> Referenz-Designs damit inklusive Halbbrückentreibern und MOSFETs für
> Kleinspannung sind halbwegs günstig bei Ali, Ebay und sogar Amazon zu
> finden. Passender Google-Suchbegriff wäre "XY-BLDC"
> siehe z.B. hier: https://www.amazon.de/dp/B098JQ3FQQ/
>
> Funktioniert auch ganz passabel. Einfach ein 47k Poti dran für die
> Drehgeschwindigkeit (PWM-Verhältnis), und die Drehrichtungsumkehr läuft
> über einen von den Jumpern.

Danke! Sah den Beitrag zu spät. Gerade eben habe ich einen auf ebay für 
ca. 17€ bestellt, der auch so zu funktionieren scheint. Muss dann sehen, 
ob der so taugt.

Für meine Zwecke kommt kein Poti dran, einfach die 5V, PWM brauche ich 
nicht, muss mit der Versorgungsspannung arbeiten.

Hoffe, das Verhalten ist im Uzs und dagegen symmetrisch.

[Chris V. (nagut)]

E. P. schrieb:
> Für meine Zwecke kommt kein Poti dran, einfach die 5V, PWM brauche ich
> nicht, muss mit der Versorgungsspannung arbeiten.

Das sollte klappen, solange die Versorgungsspannung über so ca. 8V 
liegt. Darunter wird es kritisch. Darüber zeigt sich die (vermutlich) 
gewünschte Drehzahlerhöhung bei steigender Spannung. Außerdem fährt der 
JY01 beim Anlaufen die Drehzahl schön sanft rampenförmig hoch.

Mögliche Probleme:

- Wenn der JY01 in den Sicherheitsmodus geht (weil z.B. die Welle 
blockiert oder zu stark gebremst ist), dann schaltet er den Motor ganz 
ab. Neustart geht dann erst durch 0V am Steuereingang. Wenn Du den 
dauerhaft auf 5V legst, müsstest Du vermutlich einmal die 
Versorgungsspannung aus/einschalten.

- Drehzahlwechsel soll man ausschließlich im Stillstand machen. 
Angeblich ginge das Modul kaputt, wenn man das im laufenden Betrieb 
versucht. Ausprobiert habe ich das allerdings nicht. ;)

- Auch bei 5V am Steuereingang werden die High-Side-MOSFETS nicht 
dauerhaft eingeschaltet, es sind also nicht ganz 100% PWM. Das wird 
vermutlich "sicherheitshalber" wegen der Halbbrückentreiber gemacht, 
damit die in jedem Fall genug Ugs für die MOSFETS erzeugen können.



> Hoffe, das Verhalten ist im Uzs und dagegen symmetrisch.

Da weiß ich jetzt nicht, was Du damit meinst. Uhrzeigersinn? Der Chip 
macht halt die bekannte 6-Block-Kommutierung, und das bei korrektem 
Anschluss der Phasen & Hallsensorensignale auch in beide Richtungen.

[E. P. (noob_)]

Thomas W. schrieb:
> Was fertiges wie sowas ?
> 
https://de.nanotec.com/produkte/10522-csl3-24-bldc-controller-fuer-i-o-basierte-anwendungen

tut mir Leid, hatte Deinen Beitrag übersehen. Danke, aber das Teil kann 
auch schon wieder viel zu viel :)


Chris V. schrieb:
> E. P. schrieb:
>> Für meine Zwecke kommt kein Poti dran, einfach die 5V, PWM brauche ich
>> nicht, muss mit der Versorgungsspannung arbeiten.
>
> Das sollte klappen, solange die Versorgungsspannung über so ca. 8V
> liegt. Darunter wird es kritisch. Darüber zeigt sich die (vermutlich)
> gewünschte Drehzahlerhöhung bei steigender Spannung. Außerdem fährt der
> JY01 beim Anlaufen die Drehzahl schön sanft rampenförmig hoch.
>
> Mögliche Probleme:
>
> - Wenn der JY01 in den Sicherheitsmodus geht (weil z.B. die Welle
> blockiert oder zu stark gebremst ist), dann schaltet er den Motor ganz
> ab. Neustart geht dann erst durch 0V am Steuereingang. Wenn Du den
> dauerhaft auf 5V legst, müsstest Du vermutlich einmal die
> Versorgungsspannung aus/einschalten.

Eigentlich wieder zu viel Eingriff für meine Zwecke.
>
> - Drehzahlwechsel soll man ausschließlich im Stillstand machen.
> Angeblich ginge das Modul kaputt, wenn man das im laufenden Betrieb
> versucht. Ausprobiert habe ich das allerdings nicht. ;)

kommt wahrscheinlich auf die Trägheit des Systems an. Im Datenblatt 
steht was von "soft reversing". Müsste klappen.

> - Auch bei 5V am Steuereingang werden die High-Side-MOSFETS nicht
> dauerhaft eingeschaltet, es sind also nicht ganz 100% PWM. Das wird
> vermutlich "sicherheitshalber" wegen der Halbbrückentreiber gemacht,
> damit die in jedem Fall genug Ugs für die MOSFETS erzeugen können.
>

Das wäre jetzt nicht so erfreulich. Eigentlich sollte das auch nichts 
mit den Halbbrückentreibern zu tun haben, weil der Baustein mit 
separaten 5V versorgt wird, wie ich das verstehe. Der Controller 
arbeitet mit SPWM, also keine Blockkommutation, da kommt er nur kurz auf 
max. 100%. In der eBay-Anzeige hätte das ruhig erwähnt werden können. 
Schade.

>
> Da weiß ich jetzt nicht, was Du damit meinst. Uhrzeigersinn? Der Chip
> macht halt die bekannte 6-Block-Kommutierung, und das bei korrektem
> Anschluss der Phasen & Hallsensorensignale auch in beide Richtungen.

Uhrzeigersinn: mathematisch negativ, rechts herum :)

[Chris V. (nagut)]

E. P. schrieb:
> Chris V. schrieb:
>> - Auch bei 5V am Steuereingang werden die High-Side-MOSFETS nicht
>> dauerhaft eingeschaltet, es sind also nicht ganz 100% PWM. Das wird
>> vermutlich "sicherheitshalber" wegen der Halbbrückentreiber gemacht,
>> damit die in jedem Fall genug Ugs für die MOSFETS erzeugen können.
>>
>
> Das wäre jetzt nicht so erfreulich. Eigentlich sollte das auch nichts
> mit den Halbbrückentreibern zu tun haben, weil der Baustein mit
> separaten 5V versorgt wird, wie ich das verstehe.

Das oben von mir verlinkte Modul benutzt die EG3040 Treiber und damit 
ausschließlich N-Channel-MOSFETS. Um die High-Side-FETs anzusteuern muss 
der Treiber am Gate eine um rund 10V höhere Spannung als die 
Versorgungsspannung anlegen. Die wird über einen sog. 
Bootstrap-Kondensator erzeugt - was aber nur funktioniert, wenn der 
Low-Side-FET zwischendurch immer auch mal kurz durchsteuert -> die PWM 
besser nie auf 100%.


> Der Controller
> arbeitet mit SPWM, also keine Blockkommutation, da kommt er nur kurz auf
> max. 100%. In der eBay-Anzeige hätte das ruhig erwähnt werden können.
> Schade.

Dann kann Dein Controller nicht auf dem JY01 basieren und Du kannst mein 
Geschreibsel komplett ignorieren. ;) Was hast Du denn da für einen 
Controller ergattert? Verlinke den doch mal.

[E. P. (noob_)]

So einer:
https://www.ebay.de/itm/404459775094?hash=item5e2bae6476:g:eHoAAOSwfz9k6gxN&amdata=enc%3AAQAIAAAA4NOc9JfNvqfRib%2BU4nRFAsZcvDMcts2witCF47LWS2yzpohfqvLwU2NVcvnC54b1lo52wReQjRV7xb3vhvdIekt2X6Y1k61nHYwrAHhnFtRFtwRwCoynvnzeMPyZ0lAgTE%2BtO1MMVYe2jes6iSFJOuX3wR9yV72bhRLV6YTiwNLugHSjCjNuluSM3FKQv%2BumzUffrWRpGzvuCOV95XJojoxwwH1eI3QiQTp4k7VyY5bzq0QX%2FfgKxwpBnSXwyDGkm0hxCbq9Ihrb5Z%2BHY3bUonaJU9XCDZI4WGD8HaXP6r6a%7Ctkp%3ABFBM5Obrzshi

Preis- und Anbietervarianz echt immens.

Danke für's Aufklären, man lernt immer gerne dazu :)

[Chris V. (nagut)]

E. P. schrieb:
> So einer:

Ah, doch, das ist ziemlich sicher einer mit dem JY01. :)

Ich seh' gerade: hast Du das mit dem SPWM aus der oben verlinkten 
"Verkaufsbroschüre" des Chips? (Datenblatt kann man das eigentlich nicht 
nennen...) Die schreiben bei dem Oszillogrammen zwar was von "close to 
sinusoid", aber das ist Blödsinn. Es ist eine ganz normale 
Blockkommuntierung, mit einem von der Steuerspannung abhängigen, festen 
Tastverhältnis auf den High-Side-FETs. Die Rampen, die man auf den 
Oszillogramm sieht, kann man an dem im jeweiligen Block gerade 
floatenden Spulenanschluss messen.

Lass Dich von den Chinesen nicht verwirren! ;)

[E. P. (noob_)]

Chris V. schrieb:
> E. P. schrieb:
>> So einer:
>
> Ah, doch, das ist ziemlich sicher einer mit dem JY01. :)
>
> Ich seh' gerade: hast Du das mit dem SPWM aus der oben verlinkten
> "Verkaufsbroschüre" des Chips? (Datenblatt kann man das eigentlich nicht
> nennen...) Die schreiben bei dem Oszillogrammen zwar was von "close to
> sinusoid", aber das ist Blödsinn. Es ist eine ganz normale
> Blockkommuntierung, mit einem von der Steuerspannung abhängigen, festen
> Tastverhältnis auf den High-Side-FETs. Die Rampen, die man auf den
> Oszillogramm sieht, kann man an dem im jeweiligen Block gerade
> floatenden Spulenanschluss messen.
>
> Lass Dich von den Chinesen nicht verwirren! ;)

Ja, so sah es auch aus, danke. Dann werde ich es mit einem 
Evaluationsboard versuchen.