Motor für Drehmomentregelung

Der Wicklungsstrom beim BLDC/Schrittmotor sagt leider für sich noch nichts über das Drehmoment, da du den Lastwinkel nicht kennst. Entweder benötigst du eine Feldorientierte Regelung - die misst den Winkel zwischen Magnetfeld im Stator und der Winkel des Rotors, regelt diesen auf 90° und dann ist das Drehmoment proportional zum Strom. Oder viel einfacher und günstiger - du verwendest einen bürstenbehafteten DC Motor. Bei diesem ist das Drehmoment proportional dem Wicklungsstrom.

Marius schrieb:

Für die Anwendung muss der Motor min. zwei volle Umdrehungen (abhängig von Verschleiß) machen, wodurch der Kegel vollständig öffnet und schließt. Damit der Motor nicht unnötig lange betrieben wird, soll dieser nach einer bestimmten Zeit (in der vollständig geöffnet oder geschlossen wurde) ausgeschaltet werden.

Ausschaltung nach Zeit ist suboptimal. Wenn du schon auf Drehmoment regelst kannst du auch über den Anstieg des Drehmoments erkennen dass der Kegel vollständig geöffnet und geschlossen ist. Es stellt sich die Frage warum du nach einem konstanten Drehmoment regeln möchtest. Wenn man etwas öffnet oder schließt, dann hat man normalerweise ein bestimmtes Losbrechmoment das aus der Ausgangsstellung zu überwinden ist, dann sinkt das Drehmoment soweit dass nur noch Reibung und irgendwelche Gegenkräfte kompensiert werden, und am Ende hat man einen steilen Anstieg des Drehmoments wenn man in den mechanischen Anschlag kommt.

Das Drehmoment nur über den Wicklungsstrom zu erkennen hat natürlich zusätzlich den Nachteil dass man dann nur den Drehmoment am Wellenausgang hat, und nicht die (unterschiedlichen) Verluste von Getriebe oder Mechaniken dahinter.

Marius schrieb:

Meine Gedanken dazu sind bislang folgende: Als Motor soll ein Schrittmotor mit Planetengetriebe eingesetzt werden, ein BLDC Motor wäre zwar geeigneter

Klingt unsinnig.

Schrittmotore mit einem definierten Strom angesteuert haben bei moderatem Tempo zwar ein definiertes Drehmoment ab dem sie durchrutschen, aber das Durchrutschen zu erkennen ist kompliziert, Trinamic Stall Guard etc.

Was ist am einfachen DC Permanentmagnet Bürstenmotor dessen Drehzahl exakt mit der Spannung (abzüglich Spannungsverlust durch Strom durch Wicklung) und dessen Strom exakt mit dem Drehmoment (steigt hoch wenn blockiert) korrespondiert zu exotisch als dass man sie gar nicht in Betracht zieht ? Weil man da jede extra Drehmomentregelung sparen könnte, eine Strombegrenzung reicht ?

Marius schrieb:

Der Motor soll exakt auf 1,5 Nm geregelt werden, um so einen Kegel über eine Spindel auf und zu zufahren

So eine Regelung für sich alleine ist Unsinn: Wenn das Lastmoment an der Spindel nun 1,51Nm beträgt so bleibt der Motor einfach stehen. Und wenn das Lastmoment nur 1,4Nm beträgt so würde eine Momentenregelung den Motor immer weiter beschleunigen.

Eine Momentenregelung kann nur regeln wenn sich die Last über der Drehzahl ändert.

Michael schrieb:

Oder viel einfacher und günstiger - du verwendest einen bürstenbehafteten DC Motor. Bei diesem ist das Drehmoment proportional dem Wicklungsstrom.

Dann ist wohl ein bürstenbehafteter DC Motor geeigneter für meinen Anwendungsfall.

Udo S. schrieb:

Ausschaltung nach Zeit ist suboptimal. Wenn du schon auf Drehmoment regelst kannst du auch über den Anstieg des Drehmoments erkennen dass der Kegel vollständig geöffnet und geschlossen ist.

Mit regeln auf "konstantes Drehmoment" meinte ich vielmehr, dass auf ein bestimmtes Drehmoment für den mechanischen Anschlag bei Stellung Auf oder Zu geregelt werden soll. Ein DC Motor und ein entsprechender Treiber mit integrierter Strommessung sowie Ausgabe des gemessenen Stroms scheint mir dann die richtige Wahl für meinen Anwendungsfall zu sein. Der vom Treiber gemessene und ausgegebene Strom kann dann über einen Shunt Widerstand an einem ADC Eingang an meinem Microcontroller entsprechend verarbeitet werden. Bei Überschreitung eines gewissen Stromwertes (unter Berücksichtigung des Anlaufstroms) kann der Treiber abgeschaltet werden und somit die vollständige Zu auf Auf Stellung angefahren werden.

Michael B. schrieb:

Was ist am einfachen DC Permanentmagnet Bürstenmotor dessen Drehzahl exakt mit der Spannung (abzüglich Spannungsverlust durch Strom durch Wicklung) und dessen Strom exakt mit dem Drehmoment (steigt hoch wenn blockiert) korrespondiert zu exotisch als dass man sie gar nicht in Betracht zieht ? Weil man da jede extra Drehmomentregelung sparen könnte, eine Strombegrenzung reicht ?

Den bürstenbehafteten DC Motor hatte ich anfangs ausgeschlossen aufgrund der Lebensdauer / maximalen Zyklen.

Thomas F. schrieb:

Eine Momentenregelung kann nur regeln wenn sich die Last über der Drehzahl ändert.

Die Last ändert sich über die Drehzahl, der Motor fährt mit seinem Losbrechmoment los, benötigt dann weniger Drehmoment, bis er auf den mechanischen Anschlag fährt. Der mechanische Anschlag in beide Richtungen ist bei genau 1,5 Nm erreicht.

Marius schrieb:

Die Last ändert sich über die Drehzahl, der Motor fährt mit seinem Losbrechmoment los, benötigt dann weniger Drehmoment, bis er auf den mechanischen Anschlag fährt. Der mechanische Anschlag in beide Richtungen ist bei genau 1,5 Nm erreicht.

So wie ich es dir gerade vorgekaut hatte. Ein großes ABER:

Wenn du deinen "Verschlussmechanismus" mit 1,5Nm zudrehst kann es durchaus sein, dass das Losbrechmoment beim Öffnen größer ist, du also z.B. zum Öffnen kurz 2,5Nm benötigst. Wenn du also mit einem bestimmten Moment einen Anschlag anfährst, brauchst du ggf. mehr Drehmoment um davon wieder wegzukommen.