Hallo alle zusammen, ich habe eine Motorregelung aufgebaut, mit welcher ich von einem Gleichstrommotor (36V, 30A, 1kW) sowohl die Drehzahl, als auch den Drehmoment regeln möchte. Gesteuert wird das ganze von einem ATMega8, welcher via SPI die Daten für die Regelung erhält, und diverse Parameter, wie Akkuspannung, Motorspannung und Motorstrom, wider zurückschickt. Die Halbbrücke wird mit einer PWM Frequenz von 15kHz und einem puls- pausen Verhältnis von 0% – 95% angesteuert. Um den, für die Drehmomentenregelung nötigen, Strom messen zu können (bis 30A) wird die Spannung an einem 4mOhm Shunt (R4), mit der Currentsens (AD8213, IC3) differenziell, abgegriffen, verstärkt und gefiltert (RC Tiefpass, integriert durch die Currentsens). Die Ausgangsspannung (30A =^ 2.56V) wird mit dem Mirkocontroller digitalisiert. Um Messfehler und Störungen durch Spannungsabfälle an der Masse, verursacht durch den relativ hohen Strom, zu vermeiden, habe ich die Masseverbindungen in Analog, Versorgung, und Leistungsmassen, aufgeteilt, welche an der Versorgungsbuchse zusammengeführt sind. Soweit, so gut, nun das Problem: Bei ohmschen Lasten (getestet bis 7A) gibt mir die Currentsens eine schöne gefilterte Gleichspannung, welche exakt proportional zum fließenden Strom ist, aus. Wenn ich jedoch eine ohmsch- induktive Last anschließe (Motor mit Entstörkondensatoren oder 50Hz Trafo, welcher bei 15kHz eine recht große Last ist) ist die Ausgangsspannung der Currentsens um ca. 10% zu hoch und mit Spikes, welche exakt mit der PWM synchron sind, überlagert. Die abfallende Spannung am Shunt, weißt jedoch keine Spikes auf, und entspricht genau dem Strom. Ich dachte natürlich an Spannungsspitzen, welche durch die Induktivität induziert werden, kann mir das jedoch nicht erklären, da die Last in der PWM low Phase über den unteren MOSFET kurzgeschlossen ist. In der kurzen Totzeit (200ns), wo die Halbbrücke umschaltet, müssten induzierte Spannungsspitzen durch die Freilaufdioden, sowie durch die Substratdioden der MOSFETs abgefangen werden. Jetzt kommt das Unerklärliche: Wenn ich, die Leistungsmasse (eine Seite des Shunts) mit der Analogmasse (über welche die Currentsens versorgt wird) über einen 100pF Kondensator verbinde, stimmt die Ausgegebene Spannung perfekt mit dem Strom überein und ist spikefrei. Auch ein 10nF Kondensator zwischen den Motoranschlüssen (direkt am Stecker der Leiterplatte) löst das Problem. Ich möchte euch Fragen, ob ihr vielleicht wisst, wie diese Störung zustande kommt, und was ich dagegen unternehmen könnte, da das AC mäßige Verbinden der Massen, und auch die Kapazitive Last am Ausgang (der Kondensator wird sogar warm) nicht wirklich eine ideale Lösung ist. Hier die Links zum Schaltplan, zu einem Foto der Platine, und zum Datenblatt der Currentsink. Schaltplan: http://mitglied.lycos.de/llocked/Strommessproblem/Regler_Schematic_B00.pdf Print: http://mitglied.lycos.de/llocked/Strommessproblem/Regler.JPG Der Shunt ist die verdrillte Leitung auf der Unterseite der Platine, von welcher das Rosa Kabel zur Currentsink geht. Links ist die Versorgungsbuchse, rechts der Anschluss für den Motor. Currentsens: http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD8213.pdf Vielen Dank im Voraus. Mit freundlichen Grüßen Roland
Versuche mal dein Glück mit Stromsensoren auf Hall-Basis, z. B. CSA-1V von Sentron. Wir nutzen die Teile für Ströme von 1-600A, sie sind extrem linear, störsicher und zuverlässig.
die Stromaufnahme eines Motors ist ja durch die Schleifkohle bedingt nicht sehr gleichmäßig. Mit 1 Drossel pro Zuleitung zum Motor kann man das dann glätten. Um so schneller der Motor dreht desto kleiner kann man die Drossel auslegen. Ansonsten den Analogen Wert zum ADC über einen Tiefpass glätten.
Hallo, danke für eure Antworten. Stimmt, ein Hall-strom-sensor wäre vielleicht wirklich die bessere Lösung gewesen. Ich hab mir das sogar überlegt, bis dann jedoch davon abgekommen, da der Sensor, welchen ich mir angesehen habe, nur Ströme in eine Richtung messen konnte. Wobei ich natürlich auch zwei stück einsetzten hätte können. Also da komische ist nur, dass dieses Problem nicht nur bei einem Motor auftritt, sonder eben auch bei einem Trafo als Last, welcher keinen Kommutator wie ein Motor hat. mfg
Trotz der sauberen arbeit scheint mir Dein Layout suboptimal. 1. Messleiterzüge verkürzen, Anfangs- und Endpunkt des Shunt möglichst nahe am AD2813 bringen. 2. entweder shunt falten oder AD2813 mit SenseN direkt am Massestern positionieren. alternativ dort! nen OAmp als Spannungsfolger mit nachgeschaltetem TP positionieren.
> Ich hab mir das sogar überlegt, bis dann jedoch davon > abgekommen, da der Sensor, welchen ich mir angesehen habe, nur Ströme in > eine Richtung messen konnte. http://www.allegromicro.com/en/Products/Categories/Sensors/currentsensor.asp z.B. ACS712 oder ACS714 die können beide Richtungen ... Grüße, Michael
Hallo, vielen Dank, für eure Hinweise, welche ich bei einem möglichen Redesign beherzigen werde. Ich habe heute versucht, direkt den Versorgungspins der halbbrücken MOSFETs einen 100nF Keramikkondensator anzulöten, welcher eventuelle hochfrequente Spannungsspitzen abfangen soll. Siehe da, der Kondensator hat wirklich ein wenig geholfen, und die Störungen, zumindest bei Strömen bis ~30A, beseitigt. Jedoch träten bei noch höheren Strömen diese Störspitzen leider wider auf. Die grenze des Stromes, bei welcher die Störung wider auftritt, ist allerdings abhängig von der angeschlossenen Induktivität. Mal sehen, ob bei dem zu regelnden Motor diese Störung bis 30A auftritt oder nicht. Mit freundlichen Grüßen
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