kann ich einen kleinen BLDC Motor verwenden um Drehmomentunterschiede zu detektieren? Der Motor dreht 4500 Umdrehungen pro Minute und hat ein Ausgangsdrehmoment von 4 mNm. Über ein dreistufiges Getriebe wird auf 0,61Nm übersetzt.
Ich möchte gerne Drehmomentunterschiede am 3 Getrieberad über die Stromaufnahme der Motors detektieren. Ich brauche keinen Absolutwert, es reichen "Peaks" oder eine "Peakfolge" in der Stromaufnahme...
Grundsätzlich: ja. Der Strom ist im Wesentlichen proportional zum Drehmoment. Etwas erschwerend kommt hinzu, dass es Stromrippel aufgrund der Kommutierung gibt, und schlecht kalkulierbare Reibungseffekte.
Zu klären wäre, ob der Drehmoment-Unterschied groß genug ist, um nicht im Rauschen unter zu gehen. Ein Tiefpass bekommt die Rippel weg, aber verschleift natürlich auch das Nutzsignal, kommt also darauf an wie schnell deine Erkennung sein muss.
Messung im einfachsten Fall über einen Shunt (je nach Strom ein Ohm oder so, dass halt zwischen 100mV und 1V daran abfällt). Wenn der Shunt an Masse liegt, kann man einfach einen AD-Kanal vom Arduino oder was auch immer speisen.
Neben dem warscheinlich geringen unterschied im Strom, ist es wichtig den tatsächlichen Phasenstrom zu messen, nicht den strom in die Treiberbrücke. Dieser wäre sehr wohl drehzahlabhängig.
Der Phasenstrom ist Wechselstrom mit variabler Frequenz. Der hat den Vorteil, dass er "näher" an der Last ist und daher unter Umständen besser abbildet als der durch die Kondensatoren in der Brücke gefilterte Versorgungsstrom. Ist halt aufwendiger zu messen. Ich würde mit dem Gleichstrom starten. Wie groß/klein der zu messende Drehmomentunterschied ist, und wie schnell der ist, hat der TO noch nicht verraten, davon hängt die Lösung ab.
Der Phasenstrom ist Wechselstrom mit variabler Frequenz. Der hat den
Vorteil, dass er "näher" an der Last ist und daher unter Umständen
besser abbildet als der durch die Kondensatoren in der Brücke gefilterte
Versorgungsstrom.
Mit der Nähe zur Last hat das nichts zu tun, sondern damit, daß Motorinduktivität und Brücke einen step-down-Schaltregler bilden. Und bei diesen liegt der Eingangsstrom bei niedrigen Ausgangsspannungen (hier niedrigen Drehzahlen) ganz erheblich unterm Ausgangsstrom. Misst man z.B. am Elko nur 1A, aber der Motor blockiert, so raucht er gerade unbemerkt bei z.B. 10A ab...
Ich brauche keinen Absolutwert, es
reichen "Peaks" oder eine "Peakfolge" in der Stromaufnahme...
Eine exakte Auswertung ist ohnehin nicht möglich, allein schon des Getriebes wegen. Bei drei Stufen braucht der Motor selbst ohne Last gern mal schon den halben Nennstrom, nur damit er das ganze Zahnrad-Gerödel überhaupt zum Drehen bekommt. Dazu kommt unterschiedlich nötige Walkarbeit am Getriebefett, je nach Temperatur.
Also ja, geht, aber der gemessene Strom hat kaum noch direkt etwas mit dem Drehmoment zu tun.
Wieso erwartest du überhaupt Drehmomentunterschiede? Bei vernünftigen Zahnrädern (Evolventenverzahnung) ist die Übersetzung und damit das Drehmoment konstant.
Mit welcher Frequenz? Drehzahl mal Zähnezahl? Da musst du zeitlich schon gut auflösen.
Die Spulen eines Motors dämpfen Stromschwankungen.
Die Massenträgheit dämpft Drehzahländerungen bei schwankendem Drehmoment. Rrst bei Drehzahländerung ändert sich auch der Strom.
Ich glaube es wird nix. Motorstrom als Maß für Drehmoment geht statisch, bei konstanter Drehzahl, aber hochfrequente Schwankungen wirst du nicht damit erfassen können glaube ich.
Immer wieder die lustigen Ratespiele :-) Wie schnell die Detektion sein soll, ist leider nicht genannt. Ich hatte verstanden "langsam", die Welle dreht eine Umdrehung in zwei Sekunden, und fährt gegen einen Anschlag, der Strom steigt, die Elektronik soll das erkennen und abschalten. Zum Beispiel.
Das kann funktionieren, aber es kann auch Überraschungen geben, wenn die Motorelektronik selber runterregelt, daher der Strom sinkt.
Zu wenig Fakten, daher mehr Spekulation als hilfreiche Antworten würd ich sagen.
Es
raucht am Motor nicht mehr, als man vorne rein steckt
Genau das ist ja das Problem bei der Eingangsstromregelung. Es kommt am Motor immer dieselbe Maximalleistung an, auch und gerade beim Blockieren. Fragt sich nur, wohin ein z.B. 100W-Motor 100W abgeben soll, wenn er blockiert.
So ein Eingangsstromregler kann nur einen schnell drehenden Motor vor Überströmen bewahren. Weil der Motor dort noch z.B. 90% der ihm zugeführten Leistung an die Last abgibt.
Man kann es aber wie gesagt auch ganz einfach analog zum Schaltregler betrachten. Dessen Eingangsstrom muss viel geringer als am Ausgang sein, wenn dieser bei niedriger Spannung belastet wird. Es gäbe sofort Rauchzeichen, würde er nur seinen Eingangsstrom messen.
Der Motor dreht ja recht schnell. Das Ausgangszahnrad entsprechend des Übersetzungsverhältnisses langsamer. Ich möchte gerne auf dem Ausgangszahnrad eine Art Triggerpunkt anbringen, z.B. eine kleine Vertiefung oder eine Erhöhung, und auf diesen Punkt soll eine Art Bremse wirken, so dass der Motor gemütlich dreht und bei Erreichen dieses Punktes quasi kurzzeitig etwas mehr Kraft aufbringen muss um diesen Punkt zu überwinden. Ich brauche keinen Absolutwert. Mir reicht ein einzelner Peak in der Stromverlaufskurve...
Unter diesen Randbedingungen dürfte der Stromverlauf gut geeignet sein, den Marker zu erkennen. Die Bremse so einstellen, dass der Strom so 20% gegenüber Leerlauf ansteigt, das ist gut detektierbar und andererseits keine Überlast für den Motor.
Tiefpass mit ein paar 10 Hz Grenzfrequenz um die Rippel wegzubekommen sollte ein sauberes Signal ergeben.
