Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik DAC-Pumpensteuerung: 5V PWM --> 12 V analog

Norbert schrieb:
> Also benötige ich einen DAC.
Wenn man die Sache so ganz analog denkt...

> Durch ein wenig Recherche kam ich auf diesen Schaltplan
In keinem der beiden Links ist dann aber ein DAC drin.

> Vielleicht sogar zu vereinfachen?
Ich würde dem ersten Schaltplan auf im ersten Link eine Chance geben, 
einen einen Logic-Level-Mosfet nehmen und für den "Mosfet Treiber" 
einfach den µC-PWM-Ausgangspin verwenden. Sinnvoll wäre dann noch ein 
10k-Pulldown zwischen G und S, damit der Mosfet im Reset definiert 
abgeschaltet ist. Das wars.

Moin,

Bei einem BLDC wuerde ich nichts mit PWM direkt am Motor machen. Eher 
vorher die PWM auf Analogsignal wandeln (tiefpassfiltern) und dann 
entsprechend analog verstaerken (und die anfallende Verlustleistung im 
Verstaerker halt in Kauf nehmen).

Gruss
WK

Wer unbegründete Angst vor PWM an BLDC hat, der kann einfach ein 
fertiges Stepdown-Modul von der Stange nehmen und eine aus PWM erzeugte 
Spannung von 0..5V über einen Widerstand am Feedback-Eingang einspeisen. 
Vorteilhaft ist es, wenn man dann eines mit einem bekannten Reglerchip 
verwendet, für den es auch Doku gibt.

Dort im Beitrag "Re: MCP41100 soll ein Potentiometer ersetzen" ist eine 
Schaltung, die die Ausgangsspannung auf diese Art einstellt. Über den 
R26 wird dort eine "Fremdspannung" in den Feedbackpfad eingekoppelt und 
so die Ausgangsspannung des Schaltreglers verändert.

Norbert schrieb:
> kam ich auf diesen Schaltplan:

Das ist Keine Analogschaltung, sondern PWM.

Willst du ja nicht, taugt auch fur BLDC nicht wenn die Pumpenelektronik 
einen Kondensator (Elko) enthalt.

Aber du kannst aus PWM den diese Schaltung liefert eine analoge Spannung 
machen durch einen LC Filter

1

    +12V

2

    _|_

3

    /_\ BA157

4

     |

5

PWM--+--Spule-+---+

6

              |   |

7

             Elko Pumpe

8

              |   |

9

              Masse

dann bekommt die Pumpe eine Gleichspannung (und der Elko ist vielleicht 
schon in ihr drin)

Die Spule muss eine Induktivität passend zur PWM Frequenz haben, damit 
der Strom nur so um 10% schwankt im PWM Zyklus.

Moin,

Lothar M. schrieb:
> Wer unbegründete Angst vor PWM an BLDC hat,

Meine "Angst" liegt begruendet in einer Suche vor ein paar Jahren nach 
12V Lueftern fuer ein bestehendes Produkt, weil der alte Luefter 
abgekuendigt war und - oh Wunder - eben nicht jeder Luefter mit so einer 
PWM seiner Betriebsspannung zurechtgekommen ist.
Da durfte ich dann mal beim TME ein buntes Potpourri an Lueftern 
bestellen und gucken und testen und mit schlechtem Gefuehl im Bauch dann 
einen nehmen, bei dem das dann funktioniert hat. Wissend, dass diese 
Betriebsart wohl in keinem Datenblatt irgendwie spezifiziert ist...

Gruss
WK

Michael B. schrieb:
> Aber du kannst aus PWM den diese Schaltung liefert eine analoge Spannung
> machen durch einen LC Filter
Wenn schon, dann würde ich da den klassischen Schaltregler aufbauen:

1

PWM--o--Spule-o---.

2

     |        |   |

3

     -       +|   |

4

     ^       === Pumpe

5

     |        |   |

6

GND -o--------o---'

Aber das funktioniert mit diesen hier verlinkten Schaltungen sowieso 
nicht, denn die erzeugt nicht die nötige Highside-PWM, sondern schaltet 
zur Lowside hin. Dann also dann besser gleich diese Variante nehmen:

1

               5mH

2

12V -------o---###---o---.

3

           |         |   |

4

           -        +|   |

5

           ^        === Pumpe

6

           |         |   |

7

           o---------o---'

8

           |

9

         |-   N-Kanal, Logic-Level

10

µC       |<.  

11

PWM --o--|-|

12

      |    |

13

     10k   |

14

      |    |

15

GND --o----'

Norbert schrieb:
> DC30A-1230

Wie lautet die volle Modellnummerbezeichnung?
siehe auch Seite 6 im Datenblatt

https://www.bldcpump.com/downloads/BLDC%20PUMP%20DC30A.pdf

Es scheint die auch mit Eingang für Sollgeschwindigkeit, PWM oder 
Analog, zu geben. Gut wären hier die -PWM oder -VR Varianten.

mfg mf

Norbert möchte also die Blackbox (Controller aus dem PDF) nachbauen?

Alexander schrieb:
> Norbert möchte also die Blackbox (Controller aus dem PDF) nachbauen?

Ja, danke für das verlinkte PDF, im Prinzip möchte ich diese Blackbox 
nachbauen (ohne zu wissen, was drin steckt).
Oder hat jemand so eine Blackbox offen herumliegen?

Achim M. schrieb:
> Wie lautet die volle Modellnummerbezeichnung?
> siehe auch Seite 6 im Datenblatt
>
> https://www.bldcpump.com/downloads/BLDC%20PUMP%20DC30A.pdf
>
> Es scheint die auch mit Eingang für Sollgeschwindigkeit, PWM oder
> Analog, zu geben. Gut wären hier die -PWM oder -VR Varianten.

Die Normalvariante liegt bereits vor, also der oberste Typ ohne PWM/VR.

Lothar M. schrieb:
> Michael B. schrieb:
Dann also dann besser gleich diese Variante nehmen:
>

1

>                5mH

2

> 12V -------o---###---o---.

3

>            |         |   |

4

>            -        +|   |

5

>            ^        === Pumpe

6

>            |         |   |

7

>            o---------o---'

8

>            |

9

>          |-   N-Kanal, Logic-Level

10

> µC       |<.

11

> PWM --o--|-|

12

>       |    |

13

>      10k   |

14

>       |    |

15

> GND --o----'

16

>

Danke, beim MOSFET dachte ich an den BS170 (weil ich den bereits in 
Verwendung hatte).
Wie groß würdest Du den ElKo parallel zur Pumpe dimensionieren?
Und was für eine Diode zwischen 12V und Drain klemmen? Schottky statt 
Gleichrichter, vermutlich? Irgendwas spezielles?

Norbert schrieb:
> BS170

Es gäbe noch schlechter geeignete....


Welche Frequenz hat denn deine PWM?

Norbert schrieb:
> beim MOSFET dachte ich an den BS170
Scheint mir bei 400mA Laststrom recht knapp an die Grenze designt. Und 
mit 1,8 Ohm Rdson ist das ein wirklich schlechter Vertreter seiner 
Zunft. Nimm besser einen IRLML irgendwas.

> Und was für eine Diode zwischen 12V und Drain klemmen? Schottky statt
> Gleichrichter, vermutlich?
Ja, du baust einen Schaltwandler.

> Irgendwas spezielles?
Nimm eine mit mindestens 2A, dann beibt die Uf beim nötigen Strom schön 
niedrig.

> wie groß würdest Du den ElKo parallel zur Pumpe dimensionieren?
Nimm 470µF. Zusammen mit der großen Spule sollte dann die Restwelligkeit 
überschaubar bleiben.

H. H. schrieb:
> Welche Frequenz hat denn deine PWM?

Wie bekomme ich das heraus?
Ich lasse einen ATtiny84 mit intern 1 MHz laufen. Hilft das schon 
weiter?
Da die Pumpe erst ab 3,8 V sauber läuft, gebe ich im Bereich 81/255 bis 
255/255 PWM-Signale von 5 V aus.

Lothar M. schrieb:
> Scheint mir bei 400mA Laststrom recht knapp an die Grenze designt. Und
> mit 1,8 Ohm Rdson ist das ein wirklich schlechter Vertreter seiner
> Zunft. Nimm besser einen IRLML irgendwas.

Was hältst Du von einem IRL 510 VIS?
Ich kann halt bisher nur THT, kein SMD...

> Nimm eine mit mindestens 2A, dann beibt die Uf beim nötigen Strom schön
> niedrig.

Ich habe mir die SR204 ausgesucht, spricht etwas dagegen?

> Nimm 470µF. Zusammen mit der großen Spule sollte dann die Restwelligkeit
> überschaubar bleiben.

Wird gemacht, vielen Dank :)

Norbert schrieb:
> Ich lasse einen ATtiny84 mit intern 1 MHz laufen. Hilft das schon
> weiter?

Das gibt maximal 4kHz PWM. Wird man hören.

H. H. schrieb:
> Norbert schrieb:
>> Ich lasse einen ATtiny84 mit intern 1 MHz laufen. Hilft das schon
>> weiter?
>
> Das gibt maximal 4kHz PWM. Wird man hören.

Einfach 1 MHz durch 256 geteilt?
Dann hätte ich mit 8 MHz also 32 kHz und wäre damit außerhalb des 
menschlichen Gehörs?

Norbert schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Norbert schrieb:
>>> Ich lasse einen ATtiny84 mit intern 1 MHz laufen. Hilft das schon
>>> weiter?
>>
>> Das gibt maximal 4kHz PWM. Wird man hören.
>
> Einfach 1 MHz durch 256 geteilt?
> Dann hätte ich mit 8 MHz also 32 kHz und wäre damit außerhalb des
> menschlichen Gehörs?

Ja.
Und auch die Drossel und der Elko können kleiner ausfallen.

Norbert schrieb:
> Einfach 1 MHz durch 256 geteilt?
Wenn du denn unbedingt so eine feine Leistungseinstellung mit 256 
unterschiedlichen kleinen Stufen brauchst. Wenn dir 32 Leistungsstufen 
reichen (davon verbleiben dann zwischen 4 und 12V ca. 20 Stufen als 
Einstellbereich), dann lautet diese Rechnung 1 MHz / 32, was wieder zu 
den 32kHz führt.

Dergute W. schrieb:
> eben nicht jeder Luefter mit so einer PWM seiner Betriebsspannung
> zurechtgekommen

Das lag wohl eher an dort eingebauter Elektronik als am Lüftermotor.

"Luefter" ist ein weiter Begriff.

Norbert schrieb:
> Schottky statt Gleichrichter, vermutlich? Irgendwas spezielles?

Mit Gleichrichter hat die nichts zu tun. Die arbeitet als Freilaufdiode 
und übernimmt beim Abschalten den Motorstrom.
Nein, "irgendeine" Diode tut's da nicht. Strom und Sperrspannung müssen 
passen, warum es allerding eine Schottky-Diode sein sollte, ist unklar.

Moin,

Rainer W. schrieb:
> Das lag wohl eher an dort eingebauter Elektronik als am Lüftermotor.
>
> "Luefter" ist ein weiter Begriff.

Ja, natuerlich. Aber genau diese Probleme wirds potentiell bei jedem 
BLDC geben. Weil bei der Entwicklung der Kommutierungselektronik nicht 
immer der Schwerpunkt drauf liegt: Muss auch funktionieren (und dann 
auch noch die Motordrehzahl entsprechend runtersetzen), wenn der User 
meint, das Dingens mit PWM bestromen zu muessen.

Gruss
WK

Rainer W. schrieb:
> warum es allerding eine Schottky-Diode sein sollte, ist unklar.
Schottkydioden haben prinzipiell keine Sperrverzugszeit (die gibt es 
dort bestenfalls als parasitären Effekt). Wenn die Diode 32000 mal pro 
Sekunde sperren muss, dann ist das relevant.

Dass an dieser Schottky-Diode im Flussrichtung dann nur die halbe 
Spannung abfällt, ist nur noch das Sahnehäubchen.

Kann mir einer erklären nach welchem Prinzip dieser Controller 
funktioniert? Das ist jetzt schon das zweite Mal dass ich über 
spannungsgesteuerte BLDC "Motoren" lese. Ich hatte noch nicht viele BLDC 
Motoren in der Hand, aber beim eScooter sind das rotierende Magneten und 
der Stator muss mit einem Sinus o.ä. bestromt werden. Die 
Geschwindigkeit wird dabei einzig und allein über die Kommutierung 
vorgegeben, die Höhe der Spannung bleibt immer gleich. Ich denke nicht 
dass dieses Prinzip hier anders ist.

BLDC "Motor" in Anführungszeichen da es sich offensichtlich um eine 
Baueinheit aus BLDC Motor + ESC Controller handelt. Wie wird nun diese 
BLDC Einheit mit einem weiteren externen Controller gesteuert (PDF)?

Alexander schrieb:
> Ich hatte noch nicht viele BLDC Motoren in der Hand, aber beim eScooter
> sind das rotierende Magneten und der Stator muss mit einem Sinus o.ä.
> bestromt werden. Die Geschwindigkeit wird dabei einzig und allein über
> die Kommutierung vorgegeben, die Höhe der Spannung bleibt immer gleich.
> Ich denke nicht dass dieses Prinzip hier anders ist.

Du hast einen BLDC offenbar überhaupt nicht verstanden.

Nein, es ist kein Schrittmotor.

Die Kommutierung gibt gar nichts vor, sondern folgt. Und die Drehzahl 
hängt primär von der mittleren Spannung an den Spulen ab, sie ist nicht 
konstant wie bei einfachen Schrittmotoren oder stromgeregelt wie bei 
Mikroschritt.

Ob allerdings der Drehzahlsteuerungseingang der eine Steuerspannung 
will, diese direkt oder stromverstärkt als Spulenspannung nutzt halte 
ich für rar, eher als PWM Tastgrad Vorgabe.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.10.1

Michael B. schrieb:
> Die Kommutierung gibt gar nichts vor, sondern folgt. Und die Drehzahl
> hängt primär von der mittleren Spannung an den Spulen ab

Ich lese es, danke. Mir war der Unterschied nicht klar, dachte ob die 
Spulen nun "anziehen" (Kommutierung eilt vor) oder "abschieben" (folgt) 
kommt auf dasselbe heraus - wenn man die Kommutierung nicht perfekt 
ansteuert kommt der Motor ins stocken und blockiert.

Also kann man die Drehzahl über die Versorgungspannung des ESC 
Controllers steuern? Am eScooter konnte ich das nicht feststellen, der 
Controller schaltet bei Unterspannung einfach ab.

Lothar M. schrieb:
> Norbert schrieb:
>> Einfach 1 MHz durch 256 geteilt?
> Wenn du denn unbedingt so eine feine Leistungseinstellung mit 256
> unterschiedlichen kleinen Stufen brauchst. Wenn dir 32 Leistungsstufen
> reichen (davon verbleiben dann zwischen 4 und 12V ca. 20 Stufen als
> Einstellbereich), dann lautet diese Rechnung 1 MHz / 32, was wieder zu
> den 32kHz führt.

Die PWM des ATtiny kann auch 5-Bit?

Alexander schrieb:
> Also kann man die Drehzahl über die Versorgungspannung des ESC
> Controllers steuern?
Weniger Spannung --> weniger schnelles Ansteigen des Stromes --> weniger 
schnelles Ansteigen des Magentfelds --> weniger schnelles Ansteigen der 
Kraft

> Am eScooter konnte ich das nicht feststellen, der Controller schaltet bei
> Unterspannung einfach ab.
Der schaltet zum Schutz der Akkus ab, lange bevor du das Absinken der 
Versorgung merkst. Denn die Wicklungen des dortigen BLDC sind so 
niederohmig, dass der Strom eh' sowieso geregelt begrenzt werden muss.

BTW: "ESC Controller" ist wie "LCD Display" doppelt gemoppelt.

H. H. schrieb:
> Die PWM des ATtiny kann auch 5-Bit?
Man muss nur die Werte von OCRnA und OCRnB (BOTTOM und TOP) entsprechend 
einstellen, dann kann er sogar Bruchteile eines Bits ;-)

Alexander schrieb:
> Also kann man die Drehzahl über die Versorgungspannung des ESC
> Controllers steuern

Normalerweise nicht, sondern der hat meist einen zusätzlichen 
Steuereingang. Intern beeinflusst er aber die Spannung an den 
Wicklungen, meist per PWM

Aber wer weiss schon, was du hast oder kaufst.

Michael B. schrieb:
> Normalerweise nicht, sondern der hat meist einen zusätzlichen
> Steuereingang.

Der TO hat nach seiner eigenen Aussage die ungeregelte Variante von dem 
hier:

Achim M. schrieb:
> Norbert schrieb:
>> DC30A-1230
>
> Wie lautet die volle Modellnummerbezeichnung?
> siehe auch Seite 6 im Datenblatt
>
> https://www.bldcpump.com/downloads/BLDC%20PUMP%20DC30A.pdf
>
> Es scheint die auch mit Eingang für Sollgeschwindigkeit, PWM oder
> Analog, zu geben. Gut wären hier die -PWM oder -VR Varianten.

siehe Beitrag "Re: DAC-Pumpensteuerung: 5V PWM --> 12 V analog"
und der hat nur 2 Leitungen "rot" und "schwarz".

Ja aber ist das nicht trotzdem derselbe "Motor" für mich sieht das im 
PDF (Seite 5) so aus als ob da nur ein externer Controller vorgeschaltet 
wurde?

Lothar M. schrieb:
> (BOTTOM und TOP)

Ah, sowas hatte ich bei "Tiny" nicht erwartet.

H. H. schrieb:
> sowas hatte ich bei "Tiny" nicht erwartet.
Der hat noch mehr drin: eine PLL, mit der ein 64MHz-Takt für den Timer 1 
erzeugt werden kann.

Was haltet Ihr von diesem Aufbau?
(AC-Input stimmt von der Symbolik noch nicht, Reihenfolge der I/O-Pins 
am µC stimmt noch nicht mit Realität betreffend 
analog/digital-Funktionalität überein)
Aber sonst?

Die Programmierung ist einfach:
- M1 läuft gesteuert über RV1, falls SW1 zu und SW4 offen - ansonsten 
leuchtet D2 und BZ1 summt
- M2 läuft, falls SW2 offen, SW3 zu und SW4 offen - ansonsten leuchtet 
D3 und BZ1 summt
- SW6 läßt BZ1 eine Zeitlang verstummen

Weshalb für Q1 einen 100V MOSFET?

Weshalb für Q2 keinen MOSFET?

Freilaufdiode für M2 vergessen.

Weshalb Q3 als Emitterfolger?

C3 eher einen Kerko nahe am µC.

D1 ist in dem Fall überflüssig.

Lothar M. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> sowas hatte ich bei "Tiny" nicht erwartet.
> Der hat noch mehr drin: eine PLL, mit der ein 64MHz-Takt für den Timer 1
> erzeugt werden kann.

Ja, man darf die kleinen nie unterschätzen. :-)

Was böte sich denn für Q1 und Q2 besser an?

Punkt 3 und 4 sind verbessert.

Punkt 5: wieso eher KerKo als ElKo?

Punkt 6: dient D1 nicht zum Schutz des 7805?

Norbert schrieb:
> Was böte sich denn für Q1 und Q2 besser an?

Ziemlich viele. Wenns unbdingt THT sein soll, dann z.B. IRLU024N.


> Punkt 5: wieso eher KerKo als ElKo?

Niedrigerer ESR und ESL. Ein 100nF Kerko reicht schon. Der Elko kann 
nichts was der 7805 nicht eh schon macht.


> Punkt 6: dient D1 nicht zum Schutz des 7805?

Der verträgt aber 5V Rückspannung.

H. H. schrieb:
> Niedrigerer ESR und ESL. Ein 100nF Kerko reicht schon. Der Elko kann
> nichts was der 7805 nicht eh schon macht.

Taugt dann C2 bereits dafür?

Michael B. schrieb:
> Nein, es ist kein Schrittmotor.
> Die Kommutierung gibt gar nichts vor, sondern folgt.

Laberkopp, natürlich folgt der Rotor der Kommutierung, weil die das 
Magnetfeld bestimmt und der Rotor dem folgt. Beim Schrittmotor wird die 
Kommutierung durch ein externes Signal (Stepper-Takt), beim BLDC durch 
die Rotorposition gesteuert.
Ein sensorloser BLDC wird beim Start, d.h. wenn die Drehzahl noch zu 
gering ist, um ein brauchbares Rückmeldesignal über die Rotorposition 
abzuleiten, sogar wie ein Stepper betrieben.

Moin,

Hat zwar nix mit den Motoren oder PWM zu tun, aber der µC wird die ganze 
Zeit im Reset haengen, es sei den, irgendwer drueckt andauernd auf den 
RESET button. Soll das so? Wenn nicht, vielleicht SW5 und R5 
vertauschen?

Gruss
WK

Dergute W. schrieb:
> der µC wird die ganze Zeit im Reset haengen, es sei den,
> irgendwer drueckt andauernd auf den RESET button. Soll das so?

Joah, da ist ne ABM-Stelle geplant (:

Nee, danke für den Hinweis! Hoppala...

Rainer W. schrieb:
> Ein sensorloser BLDC wird beim Start, d.h. wenn die Drehzahl noch zu
> gering ist, um ein brauchbares Rückmeldesignal über die Rotorposition
> abzuleiten, sogar wie ein Stepper betrieben.

Ich glaube das fehlt beim eScooter den muss man erst anschieben.

Alexander schrieb:
> Ich glaube das fehlt beim eScooter den muss man erst anschieben.

Das kann auch eine Sicherung gegen versehentliches, plötzliches 
Losfahren sein ;-)

Norbert schrieb:
> Was haltet Ihr von diesem Aufbau

Alarm und Waste Pump könnten Freilaufdioden vertragen.

Da Q3 als Emitterfolger arbeitet braucht er keinen Basiswiderstand aber 
Alarm vekommt auch nur 4V, aber du hast ihn ja zur Emitterschaltung 
umgebaut.

Norbert schrieb:
> Punkt 3 und 4 sind verbessert.

D1 ist eine Angstdiode, technisch nicht notig.

Ja, der IRL510 ist veraltet, aber immerhin LogicLevel. Für seine 
Schaltleistung reicht heute ein SOT23.

Rainer W. schrieb:
> Laberkopp, natürlich folgt der Rotor der Kommutierung

Noch so einer der Ursache und Wirkung nicht anordnen kann, aber du 
schreibst selber:

Rainer W. schrieb:
> wird die Kommutierung beim BLDC durch die Rotorposition gesteuert.

Aber dein Leben besteht ja nur aus Stänkerei, jedesmal beweist du, wie 
dumm du bist.