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Thema: BLDC mit 1V ?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Frage BLDC mit 1V ?

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    Hallo!

    Ich Suche eine Möglichkeit einen BLDC Motor, der schon mit 3V läuft, mit 1V zu betreiben. Ich hoffe, dass es damit Stromverbrauch strark reduziert werden könnte. Für meine Spielzeuge (BEAM-er) brauche ich keinen "starken" sondern sparsamen BLDC Motor. Hoffentlich die 3V braucht nur der BLDC Controller. Meine "verrückte" Idee habe ich im Code skizziert.

    Hat jemand schon damit experimentiert ?

    Ich möchte eben das Rad nicht neu erfinden und bedanke mich für jede Antwort im voraus.
    Code:
                               +-----+
                        R1     |     |
                        ___  |/      C|
                     +-|___|-| T1 L1 C| VCC=1V
                     |       |>      C|  +
                     |         |     |   |
            VCC=3V   |        ===    +---+
             +       |        GND        |
             |       |                   |
         .-------.   |         +-----+   |
         |       |---+  R2     |     |   |
         | BLDC  |      ___  |/      C|  |
         |       |-----|___|-| T2 L2 C|  |
         |  µC   |           |>      C|  |
         |       |----         |     |   |
         '-------'   |        ===    +---+
             |       |        GND        |
            ===      |                   |
            GND      |         +-----+   |
                     |  R3     |     |   |
                     |  ___  |/      C|  |
                     +-|___|-| T3 L3 C|  |
                             |>      C|  |
                               |     |   |
         LX = Motorspulen     ===    +---+
                              GND
    
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    Geändert von PICture (17.04.2011 um 01:55 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Hey PICture,

    eigentlich geht es weniger um die Spannung als um den Strom. Wenn du letzteren kontrollierst (etwa mit PWM), kannst du das maximale Drehmoment (=> Strom) beeinflussen/verringern und damit auch den Stromverbrauch senken.

    mfG
    Markus

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo markusj!

    Danke schön für deinen Vorschlag.

    Nach dem totalem Zerlegen der mit SMD bestückter Platine mit Controller vom Kühler einer Grafikkarte, habe ich leider feststellen müssen, dass ich nach jedem Änderungsversuch der Schaltung (ohne Schaltplan), den BLDC nur ensorgen könnte.

    Deswegen ist für mich praktisch nur langperiodische PWM (z.B. 0,5 s an und 0,5 s aus) die einzige Möglichkeit.

    Mir ist gerade eingefallen, das die Transistoren die Signale vom Controller invertieren, also bitte, die Skizze nur als Erklärung des Prinzips verstehen.
    Geändert von PICture (01.04.2011 um 01:35 Uhr)
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  4. #4
    Benutzer Stammmitglied Avatar von multimeter
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    Hallo PICture,

    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Mir ist gerade eingefallen, das die Transistoren die Signale vom Controller invertieren, also bitte, die Skizze nur als Erklärung des Prinzips verstehen.
    das verstehe ich jetzt nicht so richtig.
    Wenn der Controllerausgang nach "+" schaltet, wird der Transistor durchgesteuert und durch die Motorwicklung fließt Strom.
    Was wird denn da invertiert?
    Habe ich hier einen Verständnis-/Denkfehler?

    Gruß
    multimeter

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo multimeter!

    Deine Erklärung ist richtig angenommen, dass der BLDC Controller die permanent mit GND verbundene Spulen nach + Schaltet.

    Ich habe es bisher nicht geneu analisiert, weil sich es für mich als unnötig erwiesen hat.

    Wenn der Controller aber die permanent mit + verbundene Spulen (wie in der Skizze) nach GND schalten würde, wird die Steuerung mit den Transistoren falsch.
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  6. #6
    Benutzer Stammmitglied Avatar von multimeter
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    Hallo PICture,

    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Hallo multimeter!

    Deine Erklärung ist richtig angenommen, dass der BLDC Controller die permanent mit GND verbundene Spulen nach + Schaltet.
    sorry, jetzt habe ich verstanden was Du mit "invertiert" gemeint hast.

    Was ich eigentlich gemeint habe:

    - Controller schaltet nach + >> Transistor schaltet nach GND >> Spule bekommt Strom (Controllerausgang aktiv = Spule aktiv) >> keine Invertierung der Funktion.

    Was Du (aus meiner Sicht) gemeint hast:

    - Controller schaltet nach + >> Transistor schaltet nach GND (Spule unwichtig/nicht vorhanden) >> Funktion invertiert.


    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Wenn der Controller aber die permanent mit + verbundene Spulen (wie in der Skizze) nach GND schalten würde, wird die Steuerung mit den Transistoren falsch.
    Naja, ich denke, das sollte kein Problem bei der Programmierung des Controllers sein, wann der entsprechende Ausgang nach + oder GND schalten soll.

    Dabei muss ich zugeben, dass ich bis jetzt nur einige ATMEGAs geflasht habe (die auch funktionieren), aber so gut wie keine Programme geschrieben habe.

    PS: Ich hoffe, ich liege da da jetzt einigermaßen richtig und die Missverständnisse nichts mit dem heutigen (1. April) Datum zu tun haben.


    Gruß
    multimeter

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Zitat Zitat von multimeter Beitrag anzeigen
    Naja, ich denke, das sollte kein Problem bei der Programmierung des Controllers sein, wann der entsprechende Ausgang nach + oder GND schalten soll.
    Das stimmt !

    Ich habe aber den schon in BLDC vohandenen Controller gemeint, weil ich leider in mein Spielzeg keinen anderen µC in BLDC einbauen kann.
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  8. #8
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    Hallo!

    Ich habe den BLCD Motor von Pollin ( http://www.pollin.de/shop/dt/NTM2OTc...2_mm_5_V_.html ) total zerlegt und vereinfacht im Code skizziert. Um den Stromverbrauch und Versorgungsspannung für den Motor zu senken, möchte ich eine Leiterbahn unterbrechen (X) und nur den Halsensor (R2) mit 3V versorgen. Die H-Brücke, die diskret mit zwe n-p-n und zwei p-n-p Transistoren realisiert ist, möchte ich versuchen mit niedrigerer Spannung (+VCC) um 1 V zu versorgen.

    Code:
                                    VCC
              Stator                 +                H = Hallsensor
                                     |
                #                   .-.             1,2 = Spulen
             # ___ #              R1| |
           # H(_1_)  #            13| |               B = H-Brücke
                                    '-'
          #     o     #           || |
               ___              +-||-+-----+
           #  (_2_)  #          | || |     |
             #     #           ===   X     |
                #              GND   |     |
                                    .-.    |
              Rotor               R2| |    |    +-+
                                 150| |    |    | |
                #                   '-'    |    | C
             #  N  #                 |     |    | C 1
           #    #    #             .---. .---.U1| C
              #   #                |   |-|   |--+ |
          #S#   o   #S#            | H | | B |    |
              #   #                |   o-|   |--+ |
           #    #    #             '---' '---'U2| C
             #  N  #                 |     |    | C 2
                #                   .-.   ===   | C
                                  R3| |   GND   | |
                                 150| |         +-+
                                    '-'
                                     |
                                    ===
                                    GND
    
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    Erste Experimente mit unbelastetem originalem Lüfter haben volgendes gezeigt:

    1. Einzige bisher erfolgreich funktionierende Verbindung war R2 direkt an +VCC.
    2. Der Motor braucht zum Anlaufen min. 2,4 V/ 30 mA und danach dreht sich weiter mit 1,7 V / 10 mA.

    Weil mit dem Motor angetriebenes Fahrgestell sowieso mit Impulsgeber (virtueller Bumper) vorgesehen und mein Spielzeug (BEAM-er) mit µC gesteuert wird, ist es bei Versorgung mit zwei 1,2 V Akkus kein Problem mehr.

    Ich habe die ässerste Leiterbahn mit Ø 1 mm Bohrer getrennt und deren rechtes Ende mit verzinten 0,2 mm Fedeldraht mit + Anschluss (links oberhalb) verbunden (siehe Foto).

    Als Testschaltung habe ich seriell mit dem Motor eine Gleichrichterdiode 1N4001 (D) angeschlossen, die zum Anlaufen für geringe Zeit kurzgeschlossen war (siehe Code). Das hat genauso funktioniert, wie im Punkt 2 beschrieben. In praktischer Schaltung möchte ich den Schalter (SW) mit p-n-p Transistor realisieren und für benötigten Spannung/Strom unter Belastung als D entsprechende Anzahl von seriell geschalteten Schottky Dioden nutzen.

    Code:
                  + 2,4 V -
                  o <---- o
                  |       |
         30/10 mA V       |
                  |       |
                +-+       |
                | |       |
             \  o |       |
              \   V D     |
            SW \  -       |
                o |   _   |
                | |+ / \ -|
                +-+-(   )-+
                     \_/
    
                    Motor
    
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    Die originale diskrete H-Brücke ist ziemlich "schlecht", da sie hohen Stromabfall (um 1V) aufweist (siehe Code), wird aber von mir momentan nicht geändert. Jede der Spannungen aus Hallsensor (H) kann als Tachoausgang gegen GND verwendet werden.

    Möglicherweise würde ich später externe, mit U1 und U2 gesteuerte, H-brücke anwenden, da die Spulenanschlüsse des Motors leicht zugänglich sind. Das sollte weitere Absenkung (um ca. 1V) der Versorgungsspannung ermöglichen.

    Als nächstes habe ich den BLDC in Gegenrichtung drehen lassen. Ich war sehr überrascht, dass eine einfache Umpolung der seriell geschalteten Spulen z.B per zwei EXOR Gatter + zusätzliche H-Brücke dafür ausreicht.

    Code:
          U1 A
             |
         2,0_|    ___     ___
             |   |   |   |   |
             |   |   |   |   |
         0,5_|___|   |___|   |_
            _|___________________\ t
          0                      /
    
    
          U2 A
             |
         2,0_|___     ___     _
             |   |   |   |   |
             |   |   |   |   |
         0,5_|   |___|   |___|
            _|___________________\ t
          0                      /
    
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    Vielen Dank fürs Anschauen und Kommentare im voraus.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken 1V BLDC.jpg  
    Geändert von PICture (14.07.2012 um 05:01 Uhr)
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  9. #9
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    Schnapsidee- Stromsparen, weil W= 1,5 V* 0,02A= 6 V = 0,005

    Analog gilt, für jene, die 8.Kl. Physik nicht können: Man geht eine 15m lange schiefe Ebene hinauf mit effektiv 10 m Höhenunterschied und im 2. Fall direkt senkrecht 10 m hoch; ist zwar mehr Kraft (N) nötig, das bedeutet aber nciht mehr Energie; Ebensowenig spart man beim leichteren Gehen auf der schiefne Ebene, Energiemenge.
    Es ist zwar "leichter" zu gehen, aber der Weg länger.

    Zitat Zitat von PICture Beitrag anzeigen
    Hallo!

    Ich Suche eine Möglichkeit einen BLDC Motor, der schon mit 3V läuft, mit 1V zu betreiben. Ich hoffe, dass es damit Stromverbrauch strark reduziert werden könnte. Für meine Spielzeuge (BEAM-er) brauche ich keinen "starken" sondern sparsamen BLDC Motor. Hoffentlich die 3V braucht nur der BLDC Controller. Meine "verrückte" Idee habe ich im Code skizziert.

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    Code:
                               +-----+
                        R1     |     |
                        ___  |/      C|
                     +-|___|-| T1 L1 C| VCC=1V
                     |       |>      C|  +
                     |         |     |   |
            VCC=3V   |        ===    +---+
             +       |        GND        |
             |       |                   |
         .-------.   |         +-----+   |
         |       |---+  R2     |     |   |
         | BLDC  |      ___  |/      C|  |
         |       |-----|___|-| T2 L2 C|  |
         |  µC   |           |>      C|  |
         |       |----         |     |   |
         '-------'   |        ===    +---+
             |       |        GND        |
            ===      |                   |
            GND      |         +-----+   |
                     |  R3     |     |   |
                     |  ___  |/      C|  |
                     +-|___|-| T3 L3 C|  |
                             |>      C|  |
                               |     |   |
         LX = Motorspulen     ===    +---+
                              GND
    
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  10. #10
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    Sorry, vertippt: Titel muss heissen: P= 1,5V * 0,02A = 6V * 0,005 A;
    Analog gilt, für jene, die 8.Kl. Physik nicht können: Man geht eine 15m lange schiefe Ebene hinauf mit effektiv 10 m Höhenunterschied und im 2. Fall direkt senkrecht 10 m hoch; ist zwar mehr Kraft (N) nötig, das bedeutet aber nciht mehr Energie; Ebensowenig spart man beim leichteren Gehen auf der schiefne Ebene, Energiemenge.
    Es ist zwar "leichter" zu gehen, aber der Weg länger.
    2. Sind alle mikrokleinen Motorchen, wie meines (19 mm lang, 6 mm dick) brushless, weil einfach kein Platz for brushes?
    3. Gibts trotzdem mikrokleine DC- Motoren with brushes?
    4. Gibts eine Schaltung, muss gar nicht mikroklein sein, um [n] des Motorchen, 3V/ 8000 U/min. auf n= 3/ sec zu reduzieren?
    Ich könnte die Schaltung unterm Hemd verstecken; das Motorchen soll ja einen kl. Windrotor drehen, der statt der Krawatte am Hemdkragen wäre.
    5. Wie sehe ich VOR dem Bestellen, ob z.B. der Motor von Pollin "Copal F412R-05LB" ein BLDC -Motor ist?
    6. Habe nachgeschaut, Preise für Controller für z.B: 5V/0,4 W von Pollin, 89.- Euro; das ist ja die totale Abzocke, wobei das Lüfterchen nur 1,25 Eumel kostet.
    Das kauft jemand bei dem Wahnsinns-Preis ? für das bißchen lesitung? Na- dann bin ich doch für Selberbauen! 17.6.11, Many thanks in advance! Dilettant

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