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Thema: Motor Treiber Stufe für den Mikrocontroller

  1. #21
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    @ Bernhard:
    Der Kollektorstrom steigt an der Stelle etwas an, weil V(in) auf Null geht und das bewirkt 2 Vorgänge: 1. Basisspannung von Q3 wird negativ und steuert durch und 2. der Kollektorstrom kann über R5 (der Motor) R8 und R6 in den Steuereingang "IN" fliessen.
    Das kann vermieden werden, wenn man den Richtungseingang auf Hi schaltet, nachdem man den Enable Eingang auf Lo gesetzt hat. Wenn diese Massnahme aber wegen eines Programmfehlers unterbleibt, passiert nichts. Der Strom ist sehr gering und zerstört nichts.

    Echte Freilaufdioden kann man nicht verwenden, weil die Stromrichtung durch den Motor wechselt. Freilaufdioden in dem Sinn, dass man die Induktionsspannung zur Versorgungsspannung hin ableitet, sind eine etwas unsaubere Lösung. Die Versorgungsspannung einer MC Schaltung möchte ich lieber freihalten von solchen Spannungsspitzen. In der Simulationsschaltung ist es noch nicht zu sehen, wohl aber im gezeigten Layout: Ich mache die Induktionsspitzen unschädlich, in dem ich parallel zum Motor 2 Zenerdioden antiseriell angeordnet habe.

    Schottky Dioden sind natürlich eine gute Lösung. Hast die Typenbezeichnung einer geeigneten Diode parat? Ich habe gerade vorrätige Germaniumdioden verwendet. Die Typenbezeichnung 1N4148, wie ich sie noch in den Schaltbildern stehen habe, ist nicht richtig.

    Eine Version für höhere Ströme mache ich, wenn ich eine brauche. Vielleicht möchtest du mir aber zuvor kommen .

    @ Mic:
    "kläglich gescheitert" würde ich das nicht nennen, eher "noch nicht ganz fertig geworden".
    Die Unterschiede in den Schaltskizzen hast du sicher schon genau angesehen. Ohne die die Widerstände in Serie zu den Pegelshifterdioden (LED, Zener, Referenzdioden, Shuntregler oder was auch immer) hast du dort keine definierte Spannung. Du brauchst einen gewissen Mindeststrom. Dieser legt die Kniespannung fest.
    Ob sich Leuchtdioden in dem Strom- und Spannungsbereich als Pegelshifter eignen, weiss ich nicht. Der Bereich liegt ausserhalb der für den Normalbetrieb vorgesehenen Spezifikationen, darum werden ihn möglicherweise die Kennlinien der Datenblätter nicht abdecken. Manche Vorwärtsreferenzdioden und Shuntregler sind aber für diesen Bereich vorgesehen und da habe ich in den Datenblättern Kennlinien gesehen, die zeigen, dass sie für den vorliegenden Zweck geeignet sind.
    Der dritte Punkt bei den Unterschieden ist, dass ich die Schaltung durch Rückkopplung als Kippschaltung konzipiert habe. Daher kommen die erstaunlich sauberen Rechteck - Kurven, selbst bei kontinuierlich variierender Steuerspannung. Das hält die Verlustleistung hübsch niedrig.

    @ Stand der Dinge:
    Die Punktraster Platine ist fertig. Foto folgt bald. Ein paar Messungen noch und dann wird sie an den MC gehängt. Die entsprechende Steuerseite für den Browser wird nicht viel Aufwand bedeuten.

    grüsse,
    vohopri

  2. #22
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    Hallo,
    als Schottkydioden könnte man z.B. BAT48 o.ä. verwenden. Dann müssten die npn-Transistoren auch garantiert sperren, wenn Enable auf Low ist.
    Germaniumdioden würde ich nicht verwenden, sind vergleichsweise schwer zu bekommen und haben eine recht flache Kennlinie.
    Grüße, Bernhard
    Geändert von BMS (10.04.2012 um 21:50 Uhr)

  3. #23
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    @ Schottky: Bat48 ist lt Datasheet gut, hab ich notiert.

    @ Germanium: waren vorhanden, Parameter sind für Ein und für Aus gut brauchbar, funktionieren in der Schaltung gut.

    @ Stand der Dinge:



    Die Lochrasterplatine ist ganz nett klein geworden.

    Steuerung durch mc ist für beide Eingänge positiv getestet.

    Eine Bedienung vom Tablet aus wäre hübsch. So sollte das doch heutzutage ausgeführt werden.

    grüsse,
    vohopri

  4. #24
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    Hallo vohopri,

    wenn ich das richtig sehe, ist das eine vereinfachte diskret aufgebaute H-Brücke. Mit vereinfacht meine ich: Nur Drehrichtungsumkehr , keine Geschwindigkeitsbeeinflussung durch PWM bzw. PLL .
    Wenn da Motoren - auch kleinere - angeschlossen werden, sollte man die Transistoren mit "schnellen" Dioden schützen, die parallel zur Basis-Emitterstrecke liegen (in Sperrichtung). Sonst lebt das wegen der Induktivitäten nur sehr kurzfristig.
    Sinnvoll wären hier (LowLevel)Mosfets, in denen die Diode - parallel zu Drain - Source - als sog. Bulkdiode bereits integriert ist.
    Auch sollte man so Endstufen für den max. Motorstrom auslegen, der wenig mit Leerlauf bzw. Nennstrom zu tun hat. Er ergibt sich aus dem Wicklungswiderstand und dem Widerstand an den Kollektoren (Bürsten/(Kohlen) und kann meist mit einem Ohmmeter im untersten Bereich ermittelt/abgeschätzt werden, wenn man die Welle langsam per Hand dreht. Auch für relativ kleine Motoren, die für niedrige Spannungen ausgelegt sind, können da die Anfahr/-Blockierströme leicht ein A überschreiten. Der BC557 verkraftet maximal 100mA, der 2N2222 immerhin 800mA, allerdings ist bei dem Strom die Restspannung U cE beträchtlich. Falls man bei pn-Transitoren bleibt, sollte man welche von z.B. Zetex nehmen, die z.T. für extrem niedrige Sättigungsspannungen ausgelegt sind. Ich hab damals meine ASURO Endstufe mit solchen umgebaut (auch hier dokumentiert), mit denen ich beim Anfahren fast 1 V an Verlust einsparen konnte.


    Gruss mausi_mick

  5. #25
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo Mick,

    Die Transistoren werden, wie schon oben erwähnt, durch antiserielle Zenerdioden geschützt. Der Grund dafür steht
    auch weiter oben im Thread. Die Praktische Erprobung hat gezeigt, dass das gut funktioniert.

    An Transistoren verwende ich bc557 und bc238, weil sie gerade vorhanden waren. Welche Bauteiltypen in der
    Simulation verwendet wurden, hängt davon ab, was an Modellen schnell zu finden war. So läuft es nun mal in der
    Praxis ab. Jedenfalls schalten sie den vorhandenen Motor unter Last.

    Transistoren mit besonders niederer Sättigungsspannung nimmt man, wenn es nötig ist. Dann können sie bei niedriger
    Betriebsspannung geraderzu Wunder bewirken.

    grüsse,
    vohopri

  6. #26
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    Hallo!

    Gratulation zur erfolgreicher Entwicklung !

    Zitat Zitat von vohopri Beitrag anzeigen
    Transistoren mit besonders niederer Sättigungsspannung nimmt man, wenn es nötig ist. Dann können sie bei niedriger Betriebsspannung geraderzu Wunder bewirken.
    Das kann ich nach meinen Experimenten mit "solar perpetuum mobile" nur bestätigen.
    MfG
    Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) Alles heutige wurde früher gebastelt. Fiction braucht für Erfolg Science. Traumlösung kann mehrfach einfach oder einfach kompliziert sein. Chaos gegen Ordnung ist fehlerfrei. Ich beantworte nur mir klare Fragen.

  7. #27
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    danke für die freundliche Rückmeldung.

    Jetzt habe ich eine ganz einfache Webseite in den Controller geladen. Weil das Controllerboard über seinen enc28j60 am LAN hängt und in diesem LAN ein WLAN Switch eingebunden ist, ist die Motor Steuerung über Tablet PC damit auch schon fertig. Das Controllerboard ist hier beschrieben:
    http://www.roboternetz.de/community/...d-mit-Ethernet

    Zum Einschalten kommt diese Anzeige:


    Und zum Ausschalten diese:


    Kein Kabel, kein Bluetooth, keine serielle Schnittstelle, kein besonderer Bus, kein eigenes Protokoll, keine App.

    WLAN, So einfach geht das heute.

    grüsse,
    vohopri

  8. #28
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    Hallo,

    jetzt hab ich noch ein Layout für ein Funktionsmuster gemalt: Diesmal schulmässig und nicht Platz sparend. Dieses Layout werde ich zunächst im Manhattan Style zu Messzwecken, zu Bauteilvergleiche und zum redimensionieren zusammenlöten. So kann man leicht Bauteile austauschen und Leitungen öffnen, ohne die Drähte zu kürzen.



    ghrüsse,
    vohopri

  9. #29
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    Hallo,

    jetzt ist mir noch eine Idee in die Quere gekommen: man könnte die Pegel auch ganz klassisch durch Spannungsteiler anpassen. Das folgende ist dabei raus gekommen.



    Auch nicht übel. Wie man sieht, verliert man beim Spannungsteiler etwas Anstieg in der Kennlinie gegenüber einer Lösung mit Z-Diode oder Ähnlichem.
    Hier mit Darlingtons in der Schaltstufe nachhelfen zu wollen, wäre NICHT sinnvoll. Das kann man eventuell bei einer Liearendstufe machen, bei einer Schaltstufe vergrössert man damit unnötigerweise die Sättigungsspannung. Bei 5V Betriebsspannung tut das weh.

    grüsse,
    Vohopri

  10. #30
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo,

    wenn schon nachhelfen, dann besser mit einer Vorverstärkerstufe:



    Auch diese Variante wurde gründlich getestet. Sie funktioniert gut.


    grüsse,
    vohopri

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