FG (Frequency Generator) eines ECMs motor sicher und einfach auslesen

P. N. Persönliche Seite #8074102
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Ich habe eine grössere Wärmepumpe die einen Motor mit variabler Geschwindigkeit hat; ein ECM Motor. Dieser nimmt 220V (Versorgung) and hat eine 3-polige Kontrollleitung: GND, PWM und FG. PWM übertragt (PWM moduliert) die Geschwindigkeit für den Motor, FG ist das Feedback signal an den Controller: Ich denke es kommt von einem Hall sensor und schliesst nach jeder Umdrehung die FG Leitung mit GND kurz, andernfalls ist sie floating.

Ich möchte nun dieses FG Signal mit einem ESP32 auslesen um die Geschwindigkeit des Motors überwachen zu können. Ich habe die Platine der Anlage etwas studiert und FG wird mit Hilfe eines LTV816 Optokopplers ausgelesen.

Mit kommen nun die beiden Optionen im Anhang in den Sinn (beinhaltet die Eingangsschaltung den Anlagenkontrollboards):

1.) Am einfachsten wäre es einfach einen Optokoppler (am besten den gleichen, LTV816) in Serie zu schalten. Ein Nachteil ist dass sich der Strom etwas verringert da ein weiterer Diodenabfall dazu kommt: (12-1.2)/2.5=4.32mA wird zu (12-2*1.2)/2.5=3.84mA. Ein weiterer Nachteil ist, dass das Kontrollsignal nun durch meine Schaltung läuft und falls irgendwas mit dem Optokoppler nicht stimmt spinnt die ganze Anlage.

2.) Alternativ könnte ich parallel einen weiteren Optokoppler anbinden. Das würde ich über die 5V des ESP32 Moduls machen. Zwar betreibe ich den ESP32 von einem Rail der Anlage, sodass GND wahrscheinlich verbunden ist, so habe ich trotzdem Bedenken wegen ground loops. Also würde ich einen floating DCDC converter nehmen (B0505S-1W) und den auf einer Seite mit 5V und Ground des ESP23 Moduls verbinden. Auf der Ausgangsseite das GND des ECM Motors und einen Optokoppler (PC817 weil ich den bereits habe). Soweit ich das sehe sollte das die vorhandene Schaltung überhaupt nicht beeinträchtigen: Wenn FG floated passiert nix und wenn es mit GND verbunden ist, dann leiten einfach beide Optokoppler parallel ihren Ladestrom über GND ab. Nachteil ist viel höhere Komplexität und geringe Effizienz.

Meine Frage: Sehe ich das so richtig? Was würdet ihr machen und wieso?

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Marcel V. #8074155
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Rainer D. schrieb:

Meine Fragen wären erstmal: Warum? Wozu soll das gut sein? Funktioniert die Maschine nicht?

Ich glaube es geht erst einmal nur um ein Monitoring, um das Interesse an der Drehzahl zu bedienen.

P. N. schrieb:

Alternativ könnte ich parallel einen weiteren Optokoppler anbinden.

Wenn du an die internen 12 Volt vom Händler dran kommst, dann würde ich das genauso machen und den LED Vorwiderstand von deinem Optokoppler auf 10k erhöhen und einen LTV817C einsetzen, der hat eine höhere CTR!

Des Weiteren kannst du den Kollektorwiderstand von deinem Optokoppler von 1k auf 4k7 erhöhen.

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P. N. Persönliche Seite #8074464
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Marcel V. schrieb im Beitrag #8074155 und #8074138:

Rainer D. schrieb:

Meine Fragen wären erstmal: Warum? Wozu soll das gut sein? Funktioniert die Maschine nicht?

Ist zwar nicht Teil meiner Frage aber OK: Ich möchte die Wärmeleistung berechnen, die durch Luftströmung und Temperaturedifferenz gegeben ist. Luftströmung errechnet sich einfach durch die Kennlinie im Datenblatt wenn RPM bekannt ist.

Marcel V. schrieb:

Alternativ könnte ich parallel einen weiteren Optokoppler anbinden.

Wenn du an die internen 12 Volt vom Händler dran kommst, dann würde ich das genauso machen und den LED Vorwiderstand von deinem Optokoppler auf 10k erhöhen und einen LTV817C einsetzen, der hat eine höhere CTR!

Des Weiteren kannst du den Kollektorwiderstand von deinem Optokoppler von 1k auf 4k7 erhöhen.

Da es sich um das Kontrollboard der ganzen Anlage handelt, möchte ich jegliche Modifikation daran komplett vermeiden. Daher auch meine Frage was am wenigsten in den normalen Betrieb und die Anlange eingreift.

Jörg K. schrieb:

Wenn Du gar nicht in die vorhandene Elektrik eingreifen wills: Stromwandler um eine Phase, tiefpaßfiltern und Frequenz auszählen.

Ich glaube nicht dass das hier geht ... es handelt sich um einen ECM (Electronically Commutated Motor). Das ist ein DC Motor, obwohl er mit Wechselstrom betrieben wird, wird's zuerst intern gleichgerichtet. Oder meintest du was anderes?

Deswegen die Idee zum FG Signal... es ist ja bereits da! Das Kabel (mit GND, PWM, FG) hat einfache JST-XH 2.54 4Pin adapter ... ich kann einfach mittels adapters tappen ohne irgendwas zsh verändern.

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Jörg K. #8074465
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P. N. schrieb:

Das ist ein DC Motor, obwohl er mit Wechselstrom betrieben wird, wird's zuerst intern gleichgerichtet. Oder meintest du was anderes?

Der Name DC ist leider irreführend. Was landläufig als brushless DC bezeichnet wird ist eine permanenterregte Synchronmaschine, also eine Drehfeldmaschine. Daher gehen auch drei Drähte zum Motor. Die hier gemessene Frequenz der Grundschwingung ist proportional zur Drehfrequenz (Polpaarzahl beachten)

Oder hast Du einen Motor mit integriertem Umrichter? Als Kompressirantrieb habe ich so etwas noch nicht gesehen

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P. N. Persönliche Seite #8074498
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Ja es ist ein integrierter Gleichrichter. Ich wollte all das eigentlich auslassen weil nicht wirklich relevant aber es gehen nur 2 Drähte zum Motor (US Split Phase Maschine). (Nachdem das nun geklärt ist, die exakte Maschine ist Carrier 40MBABQ36XA3 … im Service manual ist die von mir beschriebene Verdrahtung zu sehen. Den Rest habe ich selbst mit Analyse des boards rausgefunden)

Ähnlich zu deinem Vorschlag könnte ich wahrscheinlich trotzdem einen Stromwandler verwenden und damit Leistung messen, in ersten Ordnung sollte das proportional zur Drehzahl sein. Aber eben nur im erster Ordnung. Da das FG Signal bereits da ist und exakt das liefert was ich suche wäre es super wenn ich das nehmen könnte

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