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Thema: Strombegrenzer für 12V DC Motor an H-Brücke

  1. #21
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Zufälliges Beispiel 3,6 A er hat als Schrauber auch keine vollständige mechanische Blockierung, die entsprechende Birne ist interessanter, die nimmt ja bei Nennstrom die gesamte Nennspanung auf.
    Geändert von Manf (11.09.2017 um 12:10 Uhr)

  2. #22
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    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    Wirkt dann aber möglicherweise auch wie ein entspr. dimensionierter "einfacher" Ohmscher Widerstand, oder?
    Die Birne ist auch eine Art PTC (= Positive Temperature Coefficient) Widerstand, d.h. ihr ohmscher Widerstand nimmt mit der Temperatur (also auch mit dem Strom) zu.

  3. #23
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    hm, wenn ichs mir so überlege, wird der Widerstand der Birne in Serienschaltung bei zunehmender Helligkeit (durch sinkenden Motor-Widerstand bei Motorbelastung) sicher nicht konstant sein, anders als "normale" Ohmsche Widerstände. Das ist sicher ein praktischer Effekt, den man hier ausnutzen kann, wenngleich die überschüssige Leistung hier leider "verheizt" wird - das werde ich aber mal ausprobieren, mit 50W Birnen, danke!

    (edit: hat sich überschnitten mit mxt's Post - danke dafür!)
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  4. #24
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    ich sehe schon, ein "einfaches" Bauteil, das nur einen max. Strom begrenzt, scheint es nicht zu geben.
    gibts schon, eine einfache Konstantstromquelle läßt sich aus einem Spannungsregler und einem Shunt-Widerstand aufbauen. Es braucht halt eine ganze Menge an Spannungsvorlauf, bei einem LM317 z.B. die Dropout Spannung von ca. 3,5V und die 1,25 V am Shunt. Außerdem verheizt die Schaltung immer aktuellen Strom mal diese 5V, was für Akkubetrieb suboptimal ist.

    Die Motoren sind für Fahrwerk und einen Robotarm, die eh nicht schlagartig von 0 auf 100% angesteuert werden, sondern eher per ramp-up. Eine Begrenzung des Anlaufstroms wäre daher nicht kritisch, sondern eher positiv.
    Da der Motor eine Induktivität ist, steigt der Strom am Anfang eines PWM-Zyklus nur langsam an. Durch geeignete Wahl der PWM-Frequenz in Abhängigkeit von der Motorinduktivität kann man den Strom unter Kontrolle halten.
    Kritisch wird es nur bei außergewöhnlichen Belastungen (kurzfristig auf schwieriges Gelände wie starke Steigung, hohes Gras, kleine Hindernisse wie Äste und Zweige, oder unerwartet hohes Gewicht beim Hantieren oder Heben eines Gegenstandes etc.)
    Die Überlast-Sicherungen des IO Shields reagieren recht träge, nach ca. 5 sec in etwa, aber dann bleibt das Gerät anschließend mind. 30 sec. abgeschaltet - das soll vermieden werden: der Robot muss in jedem Falle in Betrieb beiben, nur eben unter Strombegrenzung.
    Daran sieht man, daß es gar nicht primär um eine Strombegrenzung sondern um eine Begrenzung der Temperatur geht. Der Strom ist trotz der Induktivität nach einigen 10 Millisekunden (keine 5 Sekunden) zu hoch, und nach etwa der gleichen Zeit auch wieder weg. Wenn man die Überhitzung durch eine Begrenzung des Stroms vermeiden will, wird er Steigung, hohes Gras etc nicht mehr schaffen. Man braucht also eher eine bessere Kühlung oder eine stärkere H-Brücke. Wenn die Brücke zu heiß ist, ist sie zu heiß. Man kann sie dann auch auch nicht mehr mit geringerem Strom betreiben, solange sie nicht wieder etwas abgekühlt ist. Und das dauert

    MfG Klebwax
    Strom fließt auch durch krumme Drähte !

  5. #25
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein
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    ich kann leider weder die Temperatur der H-Brücken auf dem HAT/Shield noch die pwm-Frequenz beeinflussen, einmal aus Platzgründen (kein Platz für Kühlkörper), und einmal weil alles bezgl. pwm durch die SAMD21-Prozessoren der HATs und ihre FW geregelt wird (auch die PID-Regelung macht das HAT autonom). Sicher schalten sich die HATs auch nicht alleine dadurch ab, dass die H-Brücken heiß werden, sondern eher durch eine (reversible) Überlast-Stromsicherung an den Ausgängen, und deren Auslösung muss verhindert werden.

    Aber immerhin, Manfs Idee mit den Halogenbirnen als PTCs scheint recht praktikabel und simpel!
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  6. #26
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    Unter diesen Umständen ist es vielleicht sinnig, die bestehende H-Brücke als MOSFET-Treiber zu verwenden und dahinter eine 10A H-Brücke zu bauen.

    Wenn's sowieso eng ist mit der Motordimensionierung, ist das mit dem PTC doch nur Murks.

  7. #27
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    Zitat Zitat von Holomino Beitrag anzeigen
    Unter diesen Umständen ist es vielleicht sinnig, die bestehende H-Brücke als MOSFET-Treiber zu verwenden und dahinter eine 10A H-Brücke zu bauen.

    Wenn's sowieso eng ist mit der Motordimensionierung, ist das mit dem PTC doch nur Murks.
    ja, wenn alle einfacheren Lösungen scheitern, wäre das dann wohl Plan B (oder C).
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  8. #28
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    Wenn du eh bereit bist, Geld, Zeit und Bauraum für ein neues Bauteil zu investieren, wäre es wohl wirklich am klügsten, deiner H-Brücke ein Upgrade zu gönnen. Wenn du dich an den stallenden Motoren störst ist ne Strombegrenzung eher kontraproduktib.

  9. #29
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    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    Wirkt dann aber möglicherweise auch wie ein entspr. dimensionierter "einfacher" Ohmscher Widerstand, oder?
    Eine Glühlampe ist ein PTC. Bei jedem Metall nimmt der Widerstand mit der Temperatur zu.
    Bei einer Glühlampe steigt die Temperatur von etwa 300K (Raumtemperatur) auf etwa 2'300K bis 3'200K, bei

    Der Kaltwiderstand ist in der Grössenordnung 10-15 mal kleiner, als im Betrieb mit Nennspannung.

    Den Heisswiderstand kannst du einfach aus Leistung und Spannung aus den Lampendaten ausrechnen.
    Den Kaltwiderstand ergibt sich dann aus in etwa der Farbtemperatur. Da Wolfram kein idealer Schwarzer Körper ist, liegt die Fadentemperatur in etwa 70K tiefer als die Farbtemperatur.

    Der Rest ist dann experimentieren.

    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    Du hast sie wschl in Reihe geschaltet, oder etwa parallel?
    Wird in Reihe geschaltet.

    Mfg Peter(TOO)
    Manchmal frage ich mich, wieso meine Generation Geräte ohne Simulation entwickeln konnte?

  10. #30
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    Eine Glühlampe ist ein PTC. Bei jedem Metall nimmt der Widerstand mit der Temperatur zu.
    Bei einer Glühlampe steigt die Temperatur von etwa 300K (Raumtemperatur) auf etwa 2'300K bis 3'200K, bei

    Der Kaltwiderstand ist in der Grössenordnung 10-15 mal kleiner, als im Betrieb mit Nennspannung.

    Den Heisswiderstand kannst du einfach aus Leistung und Spannung aus den Lampendaten ausrechnen.
    Den Kaltwiderstand ergibt sich dann aus in etwa der Farbtemperatur. Da Wolfram kein idealer Schwarzer Körper ist, liegt die Fadentemperatur in etwa 70K tiefer als die Farbtemperatur.

    Der Rest ist dann experimentieren.

    ja, da sind mxt und ich unabhängig voneinander schon oben drauf gekommen:

    Zitat Zitat von HaWe Beitrag anzeigen
    hm, wenn ichs mir so überlege, wird der Widerstand der Birne in Serienschaltung bei zunehmender Helligkeit (durch sinkenden Motor-Widerstand bei Motorbelastung) sicher nicht konstant sein, anders als "normale" Ohmsche Widerstände. Das ist sicher ein praktischer Effekt, den man hier ausnutzen kann, wenngleich die überschüssige Leistung hier leider "verheizt" wird - das werde ich aber mal ausprobieren, mit 50W Birnen, danke!

    (edit: hat sich überschnitten mit mxt's Post - danke dafür!)
    Manf hat ja bei einem etwas kleineren Motor 35W Birnen mit unter 3A verwendet, ich werde daher mal 50W austesten. Danke aber für deinen Post!
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