Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Projekt: Große Motorensteuerung mit über 10A
Hallo,
Ich brauche ein ziemlich große (für meine Verhältnisse) Motorsteuerung.
Im normalen Lauf ohne Getriebe braucht der Motor bei 12V= rund 6A.
Das heißt wenn Getriebe drann ist und der Motor entsprechend belastet wird geht die Stromstärke sicherlich entsprechend nach oben.
Das heißt ich suche eine fertig aufgebaute Schaltung zur Stufenlosen Regelung des Motors. (Ansonsten muss ich halt leider Relais nehmen).
Wer kann mir was fertiges empfehlen?
Wer kann mir eine bauen?
Vielen Dank. Nux.
Matthias
14.05.2004, 14:10
Fertiges gibt es für den Normalbastler bestimmt nicht, aber basteln würde wohl gehen. Man bräuchte nur entsprechende Transistoren etc für ne H-Brücke. Bestimmt findet sich wer.
Hallo Nux,
schau dir mal den MD03 an, der macht max. 20A bei bis zu 50V und sollte eigentlich auch für den dicken Motor aus deiner Beschreibung reichen. Vorsichtshalber aber nochmal den Strom bei Belastung messen oder aus dem Datenblatt ermitteln.
HTH und Viele Grüße
Jörg
In dem unten genannten Thread wurde das Thema diskutiert und es wurden zwei Bausatz/Baustein Module von Conrad vorgeschlagen für 12V 5A 23Euro und 12V 10A 48Euro.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=861
Manfred
Hallo Manfred,
den Thread kannte ich nicht, leider geht aus dem Ursprungsposting von Nux nicht hervor, ob eine Steuerung in beide Richtungen möglich sein soll (H-Brücke).
Der Conrad-Bausatz (oder Fertigmodul) ist ja nur für eine Richtung ausgelegt. Auch sind die unterschiedlichen Interfaces noch zu bewerten.
Also, solange man nichts genaueres über den Einsatzzweck erfährt, ist es schwer zur einen oder anderen Variante zu raten.
Viele Grüße
Jörg
Ja, Jörg das sehe ich auch so, von stufenlos bis Relais scheint noch alles drin zu sein, vielleicht auch beide Richtungen.
Ich glaube aber auch, daß eine Speziallösung sehr teuer sein kann. Für den Preis des fertigen Bausteins wird wohl ein Entwickler gerade mal erst sein Frühstück ausgepackt haben.
Manfred
Matthias
14.05.2004, 22:09
Wenn der Motor im Leerlauf schon 6A zieht, wird er wohl kaum mit 10 oder gar 5A auskommen.
Wie schon gesagt, was fertiges kriegt man net so billig.
Erst mal danke für eure Zahlreichen angaben.
Ich werde mich jetzt mal genauer ausdrücken.
Ich habe einen Motor (12V= Ruhestrom rund 5A) den bekomme ich mit meinem Netzteil (max 40V 5A) nur langsam in Schwung wenn ich ihn anschiebe. Sprich der Motor hat einen sehr hohen Anlaufstrom.
Der Motor hat eine ziemlich starke kugelgelagerte welle (~20mm) mit Bohrung. Darauf will ich jetzt ein Schneckengetriebe packen das den Motor ca. 30 untersetzt. Der Rest mache ich mit 2 Zahnrädern.
Der Motor soll später für einen recht großen Roboter dienen.
Die Lenkung erfolgt dann über 2 RB35 getriebemotoren.
Jetzt würde ich gerne den großen Motor Vorwärts und Rückwärts steuern.
Der Motor hat 2 Zuleitungen, die fest mit + und - gekennzeichnet sind. Ich habe mal die Leitungen verpolt. In der umgekehrten Drehrichtung braucht er eindeutig mehr Strom (Ich bekomme ihn mit 5A nur bis 8V).
Jetzt würde ich gerne den Motor stufenlos ansteuern. Das ganze soll über einen Rechner abgewickelt werden. Da ich keine Hardwarefreak bin, dachte ich ihr könnt mir hier mal ein bischen unter die Arme greifen ;-).
Wenn ihr weitere Informationen wollt, am besten per ICQ (226064280).
Viele Grüße
NUX
PS: Der Motor stammt aus einen "schwebenden Akkurasenmäher" - habe so ein Ding noch nie gesehen, aber die erzeugen mit dem Messer durch hohe Drehzahlen ein Luftkissen auf dem Sie schweben.
Matthias
15.05.2004, 09:43
...stammt aus einen "schwebenden Akkurasenmäher"...
Cool, ist bestimmt lustig, so ein teil.
Was für ein Akku soll den Drauf?
Häng den Motor doch einfach mal an ne Autobatterie und miss den strom.
Normale Modellbaumotoren ziehen ja so bis 5A(der, den ich gerad vor mir liegen hab) unter last und 0,8 im Leerlauf. wenn man das jetzt mal auf deinen Überträgt sind das ehm... ganze 37,5A unter last!!!
Vielleicht sollten wir mal gemeinsam eine Schaltung entwerfen. Vielleicht mit FET. Wenn jemand einen zuverlässigen Schaltplan liefert kann ich versuchen passendes Platinenlayout dazu zu machen.
Sollte dann aber gleich für 2 Motoren mit PWM geeignet sein und möglichst günstig werden
ich empfele relais, damit kann man nicht stofenlos steuern, aber es ist viel billiger. man kann mit relais auch eine h-bruecke bauen. transistoren haben den nachteil, dass die einen zimlich hohen spannungsabfall haben, d.h. mit 30W verlustleistung pro transistor ist zu rechnen. 60W in einer motorsteuerung zu verbraten haklte ich nicht fuer sinnvoll, zumal die kapazitaet eines akkus begrenzt ist
als "Akku" soll eine kleine Autobatterie herhalten. Ich denke der Motor ist stark genug um den ganzen Kolos nacher zu bewegen.
Ich denke doch das eine 10A Regelung zu reichen hat, die von Conrad sieht ja nicht schlecht aus. Das Problem das nur eine Richtung (bsp. 0V-12V) gefahren werden kann, ist nicht schlimm. Da kann ich ja einfach ein Polwendeschalter (bsp aus Relais) zwischen Motor und Stromversorgung hängen.
Was mich ein bischen irritiert ist, wie ich am einfachste dann am Beispiel der Conrad Platine 10A die Drehzahlregelung/Spannungsregelung auf den PC bekomme.
Hier die Daten (IST REDUZIERT!)
http://www.produktinfo.conrad.com/cgi-bin/dlc/dlc.cgi?art=192287&lang=DE
Matthias
15.05.2004, 11:04
Wie wär's, wenn man ein Layout für ne H-Brücke macht, die sozusagen universal ist? man muss dann einfach die Trasistoren, Dioden und vorwiederstände für die laistungstransistoren wählen (dem Motor entsprechend).
ich setzt mich gleich mal dran.
Ja lass dir mal was einfallen. Vielleicht mit FET´s, Möglichst wenig Bauteile damit es kompakt und günstig wird. Wäre schon schön wenn man eine universelle Standardlösung bis ca. 8A hätte
Matthias
15.05.2004, 14:37
Ich hab's jetzt super klein und universal gemacht.
Die SMDs kann man durch aufgestellte normale wiederstände ersetzen.
Als Steuertransistoren muss man welche mit der belegung EBC/CBE und als leistungstransistoren welche mit ECB/BCE, also die Standardbelegungen, verwenden.
Wen man's Auf Lochraster lötet, muss man die Leitung von den SMDs zu den Emittern der Steuertransistoren durch nen draht ersetzen.
Ich hab's grad ausprobiert (auf lochraster) und es hat mit allen typen, die ich grad rumliegen hatte gefuntzt, bis die lötaugen Rausfielen (vom vielen Löten)
Falls man's schlecht lesen kann, auf den steuertransistoren steht EBC.
Matthias
15.05.2004, 14:38
Ach ja, das untere soll nartürlich die sicht von unten und das obere die von oben sein.
Hallo Frank,
Wäre schon schön wenn man eine universelle Standardlösung bis ca. 8A hätte
warum immer alles neu erfinden, sowas gibts doch schon!
Das MD22 von Devantech hat 2 H-Brücken und kann im Auslieferzustand 50V und 5A. Wenn man die Transistoren mit Kühlkörpern versieht, sind die
sogar bis 20A belastbar (gleiche Endstufenschaltung wie beim MD03).
Ansteuern lässt sich das Modul über I2C, Analogwerte (0-5V) und wie ein RC-Modellbau-Servo. Wahlweise lassen sich die Ansteuerkanäle separat oder ein Kanal für Geschwindigkeit und ein Kanal für Richtung (Lenkung) verwenden.
Viele Grüße
Jörg
Matthias
15.05.2004, 14:51
Wo kriegt man diesen MD22?
Excalibur
15.05.2004, 15:42
Hallo,
bei dem Motor dürften normale Modellbauregler überfordert sein.
Versuch es mal hier. da gibt es welche bis 200A.
http://www.nessel-elektronik.de/LOTSE/lotse.html
Matthias
15.05.2004, 15:44
Nicht gerade Billig.
zum modellbauregler: es gibt auch welche bis 150A. die sind dann fuer elektromodellflugzeuge. wems nicht reicht, der kann sich an einen elektroautohersteller wenden, die verbauen sehr grosse regler (500A, 48V)
Matthias
15.05.2004, 16:18
Oder an die hersteller von so elektrogabelstaplern u.Ä.
Hallo Frank,
Wäre schon schön wenn man eine universelle Standardlösung bis ca. 8A hätte
warum immer alles neu erfinden, sowas gibts doch schon!
Das MD22 von Devantech hat 2 H-Brücken und kann im Auslieferzustand 50V und 5A. Wenn man die Transistoren mit Kühlkörpern versieht, sind die sogar bis 20A belastbar (gleiche Endstufenschaltung wie beim MD03).
Hi Joerg,
das MD22 ist schon ein super Teil, keine Frage! Aber es ist halt ein Fertigteil und ist auch dementsprechend nicht gerade billig für Hobbybastler. Wäre doch schön wenn es noch eine günstige Bausatzlösung für etwas versiertere Bastler gäbe. Das teuerste an den ganzen Teilen ist ja auch immer die Fertigung. Wenn man es selbst zusammenlötet kann man oft einiges sparen. Von daher kann man doch mal schaun ob jemand ne gute Idee/Plan hat, dann könnte man ne kleine Platine machen.
Gruß frank
leute, das ist ein motor aus einem rasenmäher.......
es kann doch nicht so schwer sein den zum laufen zu kriegen.
Anderer Lösungsansatz: Wie könnte ich den Motor in der halben Stärke/Umdrehung laufen lassen?
Halbe Voltzahl?
Wenn das machbar ist, mach ichs mit Relais.
Die stufenlose Regelung halt nicht ganz einfach bei so hohen Stromstärken, insbesondere wenn es vom Controller geregelt werden soll. 6V geht natürlich auch.
1. anzapfung am akku (spannung bei beiden akkuhaelften einzeln ueberwachen und einzeln aufladen)
2. hochlastwiederstand, der mit einem relais ueberbrueckt werden kann
3. platine wird wegen der stroeme schwer machbar sein.
4. motor mit 2 wicklungen versehen, die paralel oder in reie geschaltet werden koennen
danke @ hrrh
zu 1)
d.h. ich brauche 2x 6V Akkus. Die beiden Schalte ich einmal parallel und einmal in Reihe? Somit bekomme ich ein mal doppelte Spannung und einmal doppelte Stromstärke.
Klingt gut, wollte aber eigentlich Autobatterie nehmen...
zu 2)
Klingt ziemlich interessant. Das Problem ist, das der die überflüssige Energie "verheizt", ich denke mal in Form von Wärme?
Aber der Ansatz gefällt mir. Wo gibts die und was kosten die? (und vor allem wie groß sind die mit Kühlkörper)
zu 4)
Motor ist bereits vorhanden...
hochlastwiederstaende: ich hab welche mit 20W verlustleitung fuer 0,5€ gesehen. man kann die aber auch aus etwas kupferdraht selber bauen. luefter zum kuelen ist immer zu empfelen. man kann aber auch die birnen fuer die autolampe verwenden. dann spart man sich sogar die zimmerlampe :)
ich habe mal ein bischen im kreis gerechnet und bin aber auf kein "sinnvolles" ergebnis gekommen, bzgl des entsprechenden Widerstandes.
Kann mir da einer Helfen?
Motor 10A 12V
Ich will den Motor jetzt mit halber Kraft laufen lassen, sprich mit 6V/10A
Laut R=U/I währen dass dann 0,6Ohm (lol, kann das sein.....). Dann springt laut P=U*I eine Leistung von rund 60Watt dabei raus.
Das heißt ich kaufe bei Conrad einen Widerstand mit 100W (~10€).
Kann mir mal einer ausrechnen wie groß der Widerstand sein muss?
Matthias
16.05.2004, 07:43
1,2Ohm, aber sonst war alles richtig.
Ich kenn die 100Watter garnet.
Kann mal jemand erklären wie man das ausrechnet mit dem Widerstand damit der Motor mit halber Leistung läuft?
Hallo
Wenn du den Motor mit halber Spannung laufen läßt, hast du nur noch 1/4 Leistung. Nur so als Denkansatz. Deshalb gibt es ja heute PWM.
MFG
Matthias
16.05.2004, 08:56
Oh, sry hab mich verrechnet.
Ich bin von 12V ausgegangen.
Entschuldigung wenn ich nochmal frage, aber das mit dem Vorwiderstand und der halben leistung geht doch gar nicht weil das eine ein Motor ist und das andere ein Widerstand, oder?
Hallo
Wenn du den Motor mit halber Spannung laufen läßt, hast du nur noch 1/4 Leistung. Nur so als Denkansatz. Deshalb gibt es ja heute PWM.
MFG
Ich versuche ja den motor mit halber Spannung zum laufen zu bringen, PWM schaltet den Motor einfach aus und ein in einer Bestimmten Frequenz und regelt somit die Geschwindigkeit.
Aber warum hat er bei halber Spannung nur 1/4 Leistung?
Und kannst du mir den Widerstand für 50% oder 60% Leistung mal vorrechnen, danke.
Hallo Nux,
Aber warum hat er bei halber Spannung nur 1/4 Leistung?
Weil mit der Spannung auch der Strom sinkt.
Und noch was allgemeines:
Ihr redet hier über Leistungen von 50 bis 100 Watt. Kein Mensch ist so blöd, sowas in einem Widerstand zu verheizen. Eine ordentliche PWM-Steuerung und ein Polwende-Relais sind doch nicht so kompliziert.
man kann die aber auch aus etwas kupferdraht selber bauen. ja, klar. Widerstände aus Kupferdraht, lol.
Gruss, Michael
Und noch was allgemeines:
Ihr redet hier über Leistungen von 50 bis 100 Watt. Kein Mensch ist so blöd, sowas in einem Widerstand zu verheizen. Eine ordentliche PWM-Steuerung und ein Polwende-Relais sind doch nicht so kompliziert.
Dann gib mal ein konkreten günstigen Lösungsvorschlag für so eine PWM Steuerung die sich per LPT/RS232/USB Steuern lässt. Ich bin gerne bereit für sowas zu zahlen. Der Regler muss nur in eine Richtung funktionieren, der Rest machen Polwenderelais oder Transistoren.
Hallo nux,
Dann gib mal ein konkreten günstigen Lösungsvorschlag für so eine PWM Steuerung
Selber suchen is nich?
die sich per LPT/RS232/USB Steuern lässt.
Das steht auf einem anderem Blatt.
Aber ich habe ein Einsehen:
Man nehme einen Controller, der RS232 und PWM kann. Das können zb alle gängigen Atmegas. An der RS232 Seite schliesst du einen Schnittstellen-Treiber an. an der PWM-Seite kommt ein (oder mehrere) Logic-Level-Fet's dran und das wars. Ein Controller-Programm für das Einlesen des Sollwertes, umrechnen und ins PWM-Register schreiben erstellst du dann mit einem Entwicklungsprogramm deiner Wahl und abhängig vom Prozessor.
Gruss, Michael
Hallo nux,
Dann gib mal ein konkreten günstigen Lösungsvorschlag für so eine PWM Steuerung
Selber suchen is nich?
die sich per LPT/RS232/USB Steuern lässt.
Das steht auf einem anderem Blatt.
Aber ich habe ein Einsehen:
Man nehme einen Controller, der RS232 und PWM kann. Das können zb alle gängigen Atmegas. An der RS232 Seite schliesst du einen Schnittstellen-Treiber an. an der PWM-Seite kommt ein (oder mehrere) Logic-Level-Fet's dran und das wars. Ein Controller-Programm für das Einlesen des Sollwertes, umrechnen und ins PWM-Register schreiben erstellst du dann mit einem Entwicklungsprogramm deiner Wahl und abhängig vom Prozessor.
Gruss, Michael
Danke Michael,
das hört sich doch schon ziemlich vernünftig an.
Leider gibst da ein Problem. Ich bin nicht so der Held wenns um solche Steuerungen geht...
Ne andere "Schnappsidee". Man nehme das 10A-Modul von Conrad und schraube an den Poti einen Servo.
Oder ist das jeneseits von gut und Böse 8-[
Man müsste sich den Schaltplan von dem 10A Board mal anschaun, vielleicht läßt es sich etwas umfunktionieren. Ich halte nicht so sehr viel von einer mechanischen Steuerung von Potis. Sowas hält nie lange und ist auch nicht besonders exakt. Aber ich glaub die Conrad Schaltung kann nur in eine Richtung Strom regeln, also es gibt kein Rückwärtsgang!
der schaltplan ist hier:
http://www.produktinfo.conrad.com/cgi-bin/dlc/dlc.cgi?art=192287&lang=DE
Der Rückwärtsgang wird mittels Polwendeschalter realisiert (über Relais).
Den Drehzahlsteller hänge ich dann einfach zwischen Batterie und Stromzufuhr für Polwendeschalter (Motor)
Excalibur
16.05.2004, 12:33
Sorry, wenn ich nerve,
aber nux schrieb
Im normalen Lauf ohne Getriebe braucht der Motor bei 12V= rund 6A.
das heißt bereits im Leerlauf 72 Watt. Unter Last wahrscheinlich eher 20 A, der Anlauf- oder Stallstrom dürfte noch wesentlich höher sein.
Daraus folgt ein Regler mit 10 A, oder 20 A Maximalleistung gibt nur einmal kurz Rauchzeichen.
@nux: Bestimme doch erstmal die Ströme über die wir hier reden müssen.
Gruß
Michael
ich habe leider nur einen Motor und ein Universal-Messgerät mit 10A-Messung und max 10s 20A.
Mit dem lassen sich leider keine vernüftige Werte ermitteln.
Dann bleibts wahrscheinlich bei der Relaisschaltung per Polwendeschalter.
Hallo nux, ich versuche gerade, eine vorhandene Halbbrücke auf den RN-Standard umzubauen. Es ist also was in Arbeit.
Für die Halbbrücke suche ich noch einen niederohmigen P- Kanal MOSFET mit ca. 0,008Ohm / 30-50V in TO220, der im Handel erhältlich ist. Kann jemand weiterhelfen?
Na das ist doch fein!
Die Conrad Schaltung nimmt bei 10 A den IRC540! Vielleicht ist das was, hab aber kein Datenblatt gefunden
Danke für den Tip, aber der IRC540 ist N-Kanal und hat 77mOhm. Das geht für den Zweck nicht, der wird zu heiß. Als N-Kanal nehme ich den BUK7508; der hat 8 mOhm für ca. 3 Euro. Damit kann man 10A ohne Kühlkörper fahren. Der passende Komplementärtyp fehlt mir noch.
Hallo nux, ich versuche gerade, eine vorhandene Halbbrücke auf den RN-Standard umzubauen. Es ist also was in Arbeit.
Für die Halbbrücke suche ich noch einen niederohmigen P- Kanal MOSFET mit ca. 0,008Ohm / 30-50V in TO220, der im Handel erhältlich ist. Kann jemand weiterhelfen?
Hallo
Schau dir mal den IRF 4905 an. RDS von 20 mOhm, ist schon sehr gut für einen P MOSFET.
http://www.irf.com/product-info/hexfet/
Kostet beim grossen Con... 3.95 Euro, bei Kessler 1.34 Euro.
MFG
DIeter
Dino Dieter
16.05.2004, 16:59
Hallo stupsi
Kannst du von deiner H Brücke mal ein gif hochladen ? Habe kein Eagle darauf.
Wie willst du die MOSFET ansteuern ? Mit einem Treiber oder wie hast du dir das gedacht.
Der Tip oben war von mir, war nicht eingeloggt.
MFG
DIeter
Wie sieht es aus mit MOSFET BUZ11 und MOSFET IRF5305 ?
Hallo nux, ich versuche gerade, eine vorhandene Halbbrücke auf den RN-Standard umzubauen. Es ist also was in Arbeit.
Vielen Dank stupsi, freut mich das du mir helfen willst.
Danke auch an alle anderen. (sonst hätte ich jetzt schon eine durchgebrannte C-Schaltstufe *g*)
Hier eine kleine Vorschau, wohin die Sache gehen soll:
- 4 St. Halbbrücken auf einer halben Eurokarte; ähnliche Funktion wie der MD22. Eingangsspannung max. 42V, Ausgangsstrom 20A, kurzzeitig 80A (der Ausgangsstrom wird nur durch die Anschlüsse und die Sicherung begrenzt.
Bei mehr als 20 A ist ein Kühlkörper notwendig. Bauteilepreis komplett ca. 100 Euro.
Aufbau auf Lochrasterplatte gut möglich.
Bild 1: 2 Module mit Außenverdrahtung
Bild 2: Bestückungsplan
Dieses ist ein erster Entwurf, es fehlt noch die Ansteuerung (vielleicht reicht ein AT90S2313 oder sowas), die Analogauswertung und Schutzschaltungen.
Wie man sieht, ist die Leiterplatte recht voll geworden; ich bin gerade dabei, die Bauteile und den Preis zu halbieren. Das wäre dann eine Ausführung auf 15V begrenzt. Für nux wäre das ja ausreichend. Für diese Ausführung suche ich noch ne gute Idee, die Sicherung als Shunt zu nutzen. Leider sind sog. Current-sensing-ICs dafür zwar praktisch, aber schwer beschaffbar und ziemlich teuer (den MAX471 habe ich nicht unter 10 Euro gesehen) Tipps dafür sind immer willkommen.
Sieht ja in der Tat voll aus! Gibt es denn die Bauteile auch überall?
15 V wäre als Begrenzung sicher ok! 100 Euro ist noch zu teuer!
Ich denke den großen RNBBUS kannst du in dem Fall weg lassen um Platz zu sparen. Ich glaube auch nicht das allzuviele so einen starken Treiber am rnbfra anschließen wollen. Wir sollten uns da auf einen etwas kompakteren Stecke rfür Motortreiber einigen. Ich hab es ja hier schon mal vorgeschlagen https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=1572
Dino Dieter
16.05.2004, 21:30
Leider sind sog. Current-sensing-ICs dafür zwar praktisch, aber schwer beschaffbar und ziemlich teuer (den MAX471 habe ich nicht unter 10 Euro gesehen) Tipps dafür sind immer willkommen.
Hallo
Sieht doch schonmal Klasse aus. Werde ich mir die Tage mal "entschärft" aufbauen.
Den MAX 471 habe ich bei Kessler für 6.64 Euro gekauft.
Der IR2184 liegt bei denen bei 3.59 Euro
BUK7508 bei 3,06 Euro
http://www.kessler-electronic.de
MFG
Dieter
Hallo zusammen,
Frank: alle Preise hab ich aus dem C-Katalog, (es kann nur günstiger werden.) dort gibt es auch alle Teile. Hier die Signale für einen externen Controller, die das Board gut gebrauchen könnte.
Einen Vorschlag für die Schnittstelle hab ich als Excel-Datei angehängt.
Wenn ein Kontroller eingesetzt wird, geht natürlich auch I2C oder RS232.
Nux : welche Ansteuerung hättest du gerne?
Ich hab mal einen Entwurf einer kleineren Version mit 15V (Bild) gemacht:
Das rote Ding im Bild ist der Sicherungshalter. Die Transistoren benötigen ein Kühlblech 60x30x5 mm. Der Motoranschluß ist über das Kühlblech mit Kabelschuhen möglich. Die Stromerfassung mit dem MAX ist recht teuer, ich habe erst mal eine Stromerfassung über das Betriebsspannungs- Kabel vorgesehen, hab aber keine Erfahrungen damit.
Die Kosten dieser Version sind auch in der Excel-Tabelle. Richtig billig wird es nicht. es sind 83 Euro, alles C-Preise. Wenn’s richtig billig werden soll, geht nur die Lösung mit einem Wende-Schütz und ein- oder zwei FETs. Kijon hat mal so einen Vorschlag gemacht.
Dino: was ist denn an dem Ding so scharf, das man es entschärfen muß?
Stupsi
Hi,
ich hätte noch einen Verbesserungsvorschlag zu der Steckerbelegung:
1. - 8. egal
9. GND
10. +5V
Damit wäre es bis auf die analogen "Strom"Ausgänge kompatibel mit dem STK500 Steckern...
Ansonsten sieht die Schaltung aber sehr gut aus...
geht nur die Lösung mit einem Wende-Schütz und ein- oder zwei FETs
Was ist denn ein "Wende-Schütz" ?? Hmm, was hatte ich denn da vorgeschlagen ??
MfG Kjion
erstmal vielen dank, stupsi.
Also als Ansteuerung währe mir der LPT oder RS232 am liebsten. Damit habe ich keinen Ärger und ist leicht zu proggen.
15V reichen vollkommen aus.
Du hast geschrieben, das es 83€ kostet, in der Excel-Tabelle kommst du auf 33,40€. Habe ich da was übersehen?
EDIT 1:
Ich glaube auf der Rechnung fehlt die Platine ;-)
Dino Dieter
17.05.2004, 16:17
Hallo Stupsi
Ich hatte mir gedacht, ich baue erstmal 4 MOSFET ein. Brauche so hohe Ströme nicht.
Wieso werden bei den meisten H Brücken alle 4 oder 8 MOSFET per PWM getaktet ?? Die oberen könnte man doch nur zum umschalten der Drehrichtung schalten und mit den unteren MOSFET die PWM machen.
Sollte doch billiger werden, so einen einfachen MOSFET Treiber für die unteren. Oder liege ich da so falsch?
Damit wäre doch einer der oberen immer durchgeschaltet und hätte damit doch fast keine Verlustleistung.
MFG
Dieter
PS.: Wären 4 zusätzliche Freilaufdioden nicht noch sinnvoll ??
Wieso werden bei den meisten H Brücken alle 4 oder 8 MOSFET per PWM getaktet ?? Die oberen könnte man doch nur zum umschalten der Drehrichtung schalten und mit den unteren MOSFET die PWM machen.
Die Alternative wird mit Begründung zur Auswahl im Datenblatt des 297 beschrieben.
(Es wurde schon ab und zu nach der Funtkion des "control" Signals bei dem Baustein gefragt.)
Hi Stupsi, ich weiß auch noch nicht so genau wie du von 33 auf 83 kommst? Vielleicht kannst du das nochmal erläutern. Was hast Du für Platine berechnet?
Zum Steckervorschlag:
Ich stimme Kjion zu, Pin 9 und 10 sollten wir genauso wie beim STK500 und den bisherigen STeckern definieren.
9. GND
10. +5V
Da beim STK500 Port für Port auf die anderen 8 Pin´s gelegt wird, ergibt sich beim Mega16/32 das zwei PWM-Ports immer auf Pin 5 und 6 liegen. Daher schlage ich vor das wir auch das übernehmen.
Somit könnte man es so machen:
Pin 1 Freigabe beide Motoren/TTL
Pin 2 Richtung1
Pin 3 Richtung2
Pin 4
Pin 5 PWM1/TTL
Pin 6 PWM2/TTL
Pin 7
Pin 8 Bremse?
Pin 9 GND
Pin 10 +5V
Was macht Bremse? Kannst du da snoch erklären?
9 Strom1 1V=10A
10 Strom2 1V=10A
9 und 10 sind wohl Eingänge um Strom zu messen, oder? Die sollte man vielleicht getrennt führen, oder? Man könnte statt dessen noch 2 Taktleitungen drauf bringen TTL, um auch Schrittmotoren ansteuern zu können. Dann kann man später über den gleichen Stecker unterschiedliche Motortreiber anschließen. Was meint ihr?
Hallo zusammen,
kjion, ich habe solch einen ähnlichen Schaltungsvorschlag mit Relais vor Kurzem hier im Netz gesehen, ich dachte er kam von dir. Den Ausdruck "Wendeschütz" gebrauchen wir im Anlagenbau, solche Teile schalten die Drehrichtung von DS-Motoren um.
Gerade ist alles schiefgegangen, hier die richtige Exel-Liste.
Die Freigabe/ schaltet alle 4 FETs hochohmig; die Bremse schaltet die massenahen FETs niederohmig und die oberen hochohmig, schließt also den Motor kurz. Das hat die Verknüpfungslogik mit ausgeworfen, man muß es nicht verwenden. Die Stromausgänge funktionieren ähnlich wie beim L298 als Meßausgang. Hier ist der Pegel einstellbar z. B. entspricht 5V=25A.
Die Schnittstelle hab ich schon aktualisiert.
Stupsi
Ein Bild der Platine gibt es leider nicht, ich habe mein upload-Quota leider erreicht
schicks mir per mail, ich lade es hoch.
schweigerstefan@gmx.de
Hallo
Ich hab Upload-Quota für registrierte User gerade erhöht. Auch das Limit für Bilder im Album hab ich erhöht.!
Wie hast du denn nun Schnittstelle geändert? Hast DU zwei Pins für Schrittmotorentakt frei gelassen? Bremse find ich schon ganz gut!
Schaltung würde mich ja auch interessieren. Wenn sich ein paar Abnehmer finden könnte ich die Platine etwas günstiger, für 10 Euro, produzieren lassen. Aber müsste vorher gut getestet sein weil ich dann gleich mehrere machen lassen müsste. Wenn man Prototyp anfertigen läßt wirds teuer.
Allerdings wäre Schaltung dann leider immer noch relativ teuer, wenn man bedenkt das es dieses MD22 auch für ca. 75 Euro gibt (allerdings glaub nur bis 5A)
Danke für den Speicherplatz. Ich habe schon ältere Bilder gelöscht und werde beizeiten weiterlöschen.
Hier die derzeitige Ansicht des Boards und der auch momentane Schaltplan.
Die Schnittstelle sieht im Moment so aus:
RN-Steckerdefinition Motortreiber
Pin Bez. Text
1 Freigabe TTL
2 Richtung1 TTL
3 Richtung2 TTL
4 Takt1
5 PWM1 TTL
6 PWM2 TTL
7 Takt2
8 Bremse TTL
9 GND
10 +V5 0,1A Hilfsspannung
zu den Preisen:
Das Board entspricht fast ( 12V) dem MD20, kann aber 20A zum gleichen Preis. Wenn man am Einkauf arbeitet, kann man noch etwas reduzieren. Immerhin sind alles C - Preise!!; alle Anderen sind weitaus billiger.
Die Schaltung ist übrigens vollständig auf Lochraster aufbaubar. Einem Prototyp steht deshalb nichts im Wege. nux?
Mein größtes Problem wird es sein, die Kontrollersoftware dafür zu schreiben, die ähnlich dem MD20 laufen soll. Da werd ich Hilfe gebrauchen.
Stupsi
Bei der Software würde ich gerne mitmachen, da mich die Platine auch sehr interessiert...
@stupsi
könntest du mal die aktuellen Eagle Dateien hier reinstellen, dann kann man ( zumindestens ich ;-) ) schneller das Ganze nachvollziehen.
Achja, die Schaltung mit Relais kam nicht von mir, könnte mich jedenfalls nicht daran erinnern.
MfG Kjion
Hallo Kjion, Find ich gut, das du bei der Software mitmachst. Wir können gleich mit der Controllersuche anfangen. Der MEGA8 ist etwas groß, der 2313 hat nur 1x PWM. In der AVR-Liste gibt es einen ATiny26, vielleicht ist der richtig?
Die Layouts sind noch so sehr im Rohzustand, das eine Veröffentlichung nicht sinnvoll ist? aber schau mal in deiner Mail...
mfg Stupsi
Hi,
Mail hab ich bekommen. Danke schön...
Es gibt eigentlich nur die beiden Möglichkeiten ATmega8 und ATTiny26. Wobei der ATTiny halt keine serielle Schnittstelle hat, dafür aber kleiner ist. Das stellt aber eigentlich kein großes Problem dar, da man einfach die Hardware I2C Schnittstelle ( USI heißt sie da ) benutzten kann.
Man hätte allerdings nur ein 8-Bit PWM Signal, während man bei ATmega8 den 16-Bit Timer benutzten kann. Man müsste halt mal ausprobieren ob das was ausmacht...
Was ich noch ganz sinnvoll fände wären zwei Quadratureeingänge bei dem Controller. Dann könnte man daran einfach Radencoder anschließen und so den Motorcontroller die ganze Regelung machen lassen ( ich hätte da schon ein paar gute Ideen in Richtung PID-Regelung ;-)).
MfG Kjion
Hi,
finde das Projekt sehr interessant. Ein wenig habt ihr mein als nächstes geplantes Projekt damit vorweg genommen ;-) Na nicht ganz, ich wollte nämlich ziemlich das gleiche machen, allerdings mit etwas geringerer Stromstärke bis ca. 2A und Mega8. Na könnte sich ja immer noch ergänzen, wenn wir gleiche Schnittstellen haben.
Also die Belegung von der 10pol Motorbuchse die du zuletzt gepostet hast find ich so schonmal recht gut. Ein I2C Port wäre auch schön. Da könnte man auch bequem Daten für eine Strombegrenzung etc. übermitteln, falls das mit der Schaltung geht.
Vielleicht könnt ihr mich da auch auch dem laufenden halten damit wir später ähnlich Funktionen / Befehle benutzen.
Zusätzliche Anschlüsse für Radencoder wäre auch schön, aber damit dürfte Software schon etwas aufwendiger werden.
Gruß Frank
Hallo
Ich würde auch einen MEGA 8 empfehlen. Auch halte ich eine I2C und RS232 Schnittstelle für sinnvoll.
Schön wären auch 2 oder 3 Status LEDs. ( Power, Strombegrenzung,???).
Tiny26 geht auch, aber man muß sich entscheiden RS232 oder I2C über die USI. Oder man muß eine Schnittstelle zu Fuß programmieren.
machen.
Auch hat man in einem Mega8 etwas mehr Speicher und SRAM.
Ein Debug Modus über RS232 wäre auch sinnvoll. Auch könnte man so Grenzwerte einfach einstellen. ( Stromstärke).
Ein analog Eingang zum ansteuern sollte auch nicht die Aktion sein.
Man muß sich halt mal einigen, was muß und was kann.
Welche Sprache würdet ihr den bevorzugen? Würde für WINAVR tendieren.
Eine 8 Bit PWM sollte reichen
MFG
Dieter
gute Idee, hoffentlich bleiben genug Ports frei, sonst müssen wir uns auf Frequenzeingänge beschränken. Also bleibt auch der ATmega8, sonst werden die Ports knapp. Ich werd mich erstmal an die Verteilung der Ports machen.
Die Schnittstelle würde pro Motor aussehen:
1 A
2 A\
3 B
4 B\
5 +
6 GND
Die 6-polige Buchse sitzt dann neben den Klemmen.
... und es kostet nix extra...
Stupsi
Gut, also ATmega8. Ich hab hier leider noch ein bißchen was zu tun, danach könnte ich aber auch mal eine Pinbelgung machen...
MfG Kjion
PS: Ich wäre auch für AVR-GCC ;-)
Dino Dieter
19.05.2004, 10:03
Hallo
Hätte Lust an der Software mitzuwirken.
Wenn Bedarf besteht, kurz melden.
MFG
Dieter
Hallöchen, es gibt eine gute und eine schlechte Neuigkeit zum Motorsteuerung:
Zuerst die schlechte:
Das vorgestelle Projekt macht Probleme; der P-Kanal-FET wird zu heiß!!
(es sind rechnerisch ca. 250°C) Die Wärme läßst sich auf dem kleinen Board auch nicht gut abführen. Ich habe das Projekt sterben lassen.
Jetzt die gute:
ich hab mein großes Board auch mal entschärft. Alles auf das Notwendige reduziert und siehe da, es ist jetzt auf 63 Euro reduziert. Bei günstigem Einkauf kann man 50 Euro erreichen.
Mit diesem Board hat man mehr Freiheiten; ich habe es jetzt für 12-24V / 20A ausgelegt.
Das sollte für nux reichen.
Das Board ist recht eng bestückt, deshalb interessiert mich eure Meinung, ob sowas bestückbar ist?
Die Transistoren werden an 5mm dicken Alu-Winkeln angeschraubt; die Aluwinkel sind gleichzeitig Motoranschluß.
Hier ein Bild vom neuen Board
@Dino Besten Dank für das Angebot, ich werde drauf zurückkommen.
mfg Stupsi
Ist die neue Steuerung für 2 Motoren?
Wie kann ich das Steuern?
Baut es mir einer zusammen ????
Was solls dann kosten?
Ich bin jetzt erst einmal rund 10 Tage in Urlaub, also nicht meinen ich habe das Interesse verloren.
Also vielen Dank für eure Hilfe und ruhig weiterwerkeln.
Grüße
Nux
Ja, sie ist für 2 Motore 12-24V, 20A. Die Steuerung erfolgt durch RS232 oder I2c oder manuell. Ein richtig kleiner, kräftiger Alleskönner. Kannst du nicht selber löten? Bis das Ding fertig ist, werden bestimmt mehr als 10 Tage vergehen. Ich hoffe auf deine Geduld.
Schonen Urlaub, Stupsi
Hi,
sieht gut aus, wenn auch mächtig voll! Aber ob es gut zu bestücken ist ist eh nicht so sehr von der packungsdichte der Bauteile abgängig. Wichtiger wäre das die Lötpads genügend Abstand zu anderen Lötpads etc. haben. Wenn dann noch Lötstopplack genutzt wird sollte das ganze doch gut aufzubauen sein.
Das Ding ist komlett im Raster 2,54 mm geroutet und ich habe die dicken Eagle- Lötpads durch Runde ersetzt. Damit sollte es keine Probleme geben.
Die Spannungsfestigkeit vom FR4- Materal ist so gut, das man erst ab 60V besonders aufpassen muß.
Schau dir mal die mittleren Bohrungen an. Das RN-definierte Loch sitzt ein wenig schief. Da könnte es schnell zu Kurzschlüssen kommen, wenn eine Schraube hineinfällt.
Klingt gut! Normalerweise gibts da mit Eagle auch kaum Probleme. Ich hab nur schon Boards gesehen da sind die Masseflächen so na an den Pin´s, das man echt aufpassen muss.
Was heißt das RN-Loch ist schief. Ein Loch ist doch rund kann demnach garnicht schief sein ;-) Ich weiß, du meinst es ist nicht haargenau in der Mitte. Das stimmt, aber es ist nur ganz geringe Abweichung die nicht so sehr ins Gewicht fällt. Kurzschlüsse kann es nicht geben, man sollte die Lochposition ja beim Layout berücksichtigen. Für die Lochposition wurde das Raste 2,54 herangezogen (bei gedrehter Platine). Da aber das Europaformat nicht ganz genau diese Rasterbreite besitzt, ergab sich diese kleine Abweichung von der Mitte.
Falls möglich, wäre es deshalb aus Sicherheitsgründen günstig wenn du deine Leiterbahn am Loch etwas verschieben könntest.
Schrauben sollten übrigens bei so einem gepacktem Board sowieso nicht bei Spannung drauf fallen, da ist schon wegen der vielen IC Beinchen Gefahr vorhanden
Dino Dieter
19.05.2004, 18:08
Hallo Stupsi
Kanst du vielleicht mal den Schaltplan der neuen Schaltung als gif hochladen??
MFG
Dieter
@Dieter
Der Leistungsteil steht schon fest. Hier meine "entschärfte" Version. Es kommen andere FETs hinein. Beim C habe ich von IR Fets mit 8 mOhm für 1,11 € und 3,8 mOhm für 1,67 € gesehen. Der Rest ist noch ungeprüft. Ich suche z.B. gerade einen Fehler in der Ansteuerlogik.
...Ich werd mal ne Simulationssoftware für einfache Logik-Gatter suchen....
@Frank
Meine unscharfe Ausdrucksweise ist angeboren. (Ich komme aus dem Emsland, dort lernt man erst ab Gymnasium deutsch...und ich war in der Realschule???) Ich würde die Bohrung gerne in die Mitte ziehen, oder ich nehmere dünnere Alu-Winkel. Ist verdammt eng an der Stelle.
mfg Stupsi
Dino Dieter
19.05.2004, 21:11
Hallo
Da bin ich auch gerade bei. Meiner Meinung nach geht das so mit den NOR Gattern nicht. PWM = 1 und Richtung = 0 --- > Kurzschluß.
Habe mir gerade die hier runter geladen.
http://www.sbbh.de/productions/edigsi/index.htm
MFG
Dieter
@stupsi: Wenn es denn unbedingt sein muss kannst du Bohrung bis zu 0,2mm nach links ziehen. Dies läßt ja die Toleranz der Bohrlöcher zu (3,2mm bei 3mm Schrauben). Aber weiter wäre übel, denn damit wäre es nicht mehr konform mit den bisherigen Platinen. Notfalls kann man da ja Plastikabstandsbolzen verwenden.
Was hälst du von einem L-Profil als Kühlung. Du könntest es doch so montieren das die waagerechte Fläche oben ist und über die anderen Bauteile hinweg geht! Spart Platz!
Ich hab Thread mal etwas umbenannt und in das Projektforum verschoben. Denke ist übersichtlicher!
@ Dino-Dieter in deinem Profil fehlt die Email.
Dino Dieter
20.05.2004, 20:52
@Stupsi
OK
Habe das geändert und dir eine privat Mail geschrieben.
MFG
Dieter
Die Teamarbeit von Stupsi,Kjion und Dieter geht gut voran. Da man sich im Zuge der Entwicklung besser per Mail austauscht, ist der Thread etwas stiller. Aber es wird geworkt. Hab den ersten Entwurf sehen dürfen, sieht gut aus.
Übriegns das Loch kannst du ruhig mittig plazieren. Hab es mal praktisch ausgetestet, das verträgt sich noch mit älternen Platinen. Das Eagle-Script hab ich eben angepaßt.
Noch eine Anregung zur Motorsteuerung. Falls ihr noch ein Pin übrig haben solltet, dann könnt ihr da einen Anschluss für einen Modellbauempfänger vorsehen (benötigt nur eine Datenleitung, halt Servoanschluss 3 PIN´s).
Durch geeignete Softwareunterstützung könnte man dann eure Platine auch als Fahrtenregler im Modellbau verwenden. Da dort solche hohen Ströme sogar öfters vorkommen, sicher ganz sinnvoll.
Gruß frank
Wenn er auch als Fahrtenregler genutzt werden soll dann bitte an die Mittelpunktjustierung der Fernsteuerung denken
Servoansteuerung für die Motorsteuerung ist bestimmt schön und macht das Board universeller. Die Anschlüsse werde ich vorsehen, wenn der Platz es zulässt. Vorerst wird es aber keine Softwareunterstützung geben.?
Bei www.robot-power.com gibt es ein ähnliches Projekt namens osmc. hineinschauen lohnt sich!
Das "Loch in der Mitte" freut mich, somit ist eine Symmetrie wieder gegeben und man kann die Zeichnungen mit europäischen Maßen bearbeiten.
Gruß Stupsi
..."Die Symmetrie ist die Kunst der Dummen"... (stammt nicht von mir)
und an die energie rueckfuehrung beim verwenden der motorbremse. d.h. beim bremsen wird mit der erzeugten energie der akku geladen
hört sich nett an, hrrh
aber es wird nicht soviel energie zurückkommen, das sich das rückspeisen lohnt. dazu gehört eine ordentliche Schwungmasse, die genug Energie gespeichert hat. Die Bremse dient dazu, das der Roboter nicht wegrollt.
das macht bei einem roboter wenig sinn (auser bei bergabfahrten) .bei einem modellauto macht das mehr sinn, weil die schneller sind und dadurch mehr wenergie gespeichert wird und zudem auch nicht selten bergab faren
Nach langer, langer Zeit ist der Entwurf der Motorsteuerung soweit fortgeschritten, das ich Ihn hier vorstellen kann:
Es ist eine recht komfortable Motorsteuerung für 2 Motore auf einer 80x100mm Leiterplatte nach dem RoboterNetz-Standard geworden.
Das Board besteht aus 2 Stück MosFet-Vollbrücken für 2 Motore, Strommessung, Schutzschaltungen, interne Stromversorgung und AT-MEGA8- Steuerung mit I2C- oder RS232- Anschluß.
Kurzbeschreibung der Motorsteuerung:
- Eingangsspannung 6 bis 24V
- Ausgangsstrom bis 20A und höher je nach FET und Sicherung
- PWM- Frequenz ca. 7,5 kHz
- Bis 15A ohne ext. Kühlkörper verwendbar
- Ext. Kühlkörper seitlich oder von oben anschraubbar
- Keine Hilfs- Spannungsversorgung notwendig
- Ohne AT-MEGA8 über ext. Motorsteuerung bedienbar
- Mit AT-MEGA8- Controller intern bedienbar über:
- RS232-Steuerung z.B. mit PC oder ext. Controller
- 4- Pol Serielle Schnittstelle 5V (RS232 mit ext. Pegelwandler)
- I2C- Steuerung über ext. Controller
- I2C- Eeprom 8K
- Software- Stromregelung
- 2x Drehgeber- Encoder
- Status- und Störungs-LED
- Als RC- Fahrtregler nutzbar (optional, z.zt. nicht unterstützt)
interne Schutzmaßnahmen:
- Sicherung 20A
- Temperaturüberwachung des Leistungskreises
- Ausgangsstrombegrenzung ( software )
- Ausgangs-Stromabschaltung 25A
- Batteriespannungsüberwachung möglich
Der Bauteilepreis liegt etwas über 50 Euro.
:^o Bei dem Bild habe ich etwas geschummelt: dir roten Blöcke stellen die Sicherungshalter dar, als Anschlußklemmen sind Cache-Klemmen vorgesehen und ein kleines Kühlblech kommt hinter die Transistoren.
Die Elkos sind recht nahe an den Leistungswiderständen und den Kühlblechen, aber es ist ja ohne hin alles recht kompakt.
Es ist mir nur gerade aufgefallen als ich "Temperaturüberwachung des Leistungskreises" gelesen habe.
Man könnte beim Lasttest einen Blick darauf werfen wie warm die Elkos werden, sie sind im allgemeinen etwas temperaturempfindlicher als die Transistoren.
Manfred
wie kann man solche bilder machen?! ich kenne naemlich keine software fuer sowas :( das bild ist gut gelungen
Das Bild ist mit Eagle3d erzeugt worden.
Auch bei den 4 Widerständen hab ich geschummelt bzw. das Bauteil aus der Eagle3d-Bibliothek in der Eagle-lib nicht gefunden. Die Widerstände sind Zementwiderstände und liegen auch am Kühlkörper an. Die Elkos werden bestimmt warm, ich habe 110°- Typen vorgesehen. Bei dieser Temperatur müssen sie nach 1000 Betriebsstunden ausgewechselt werden...???
Ich gehe davon aus, das solch ein Gerät nicht so viele Betriebsstunden erreicht. Falls doch, sollte man externe Elkos vorsehen.
minderwertige bauweise! ein geraet soll meier mintung nach auch noch in mindestens 10Jahren laufen wie am ersten tag ohne dass man bauteile getauscht hat. wird hat leider nur selten so gebaut, aber einige geraete ueberleben auch 50 Jahre werkstatteinsatz (hochwertige technik) ohne groessere wartungsarbeiten.
Kommt halt auf die Betriebsstunden an. Mein Rasenmäher wird vielleicht auch 10 Jahre, aber im Dauerbetrieb wäre er vermutlich nach 3 Monaten hin gewesen.
Na jedenfalls sieht Platine und Features ja echt gut aus. Auch schön kompakt das ganze. Dürfte aber noch gut lötbar sein. Wenn ich es richtig sehe dann hast du die freien Lötflächen aber ganz schön nahe an die Leiterbahnen mit Kupfer gefüllt. Ich hab da bei Löt-Einsteigern immer etwas bedenken und gebe bei Egale ein höheren Isolationswert ein (abstand der Kupferflächen von fremden Signalen).
Gruß Frank
@hrrh: Geräte mit einer Lebensdauer von 50 Jahren haben selten Elkos eingebaut! (gab es die zu der Zeit schon???)
Die Elkos werden bestimmt warm, ich habe 110°- Typen vorgesehen. Bei dieser Temperatur müssen sie nach 1000 Betriebsstunden ausgewechselt werden...???
.....Das ist bei Standard- Elkos die normale Lebensdauer. Natürlich werden die Elkos in der Motorsteuerung nicht so heiß!!!
Aber nun zur Motorsteuerung:
hier eine sehr grobe Abschätzung der Elko- Lebensdauer:
Gute Standard- Elkos haben eine Lebensdauer von 2000 Stunden bei 85°C (bei maximaler Wechselstrombelastung). Je 9°C Temperaturreduzierung verdoppelt sich die Lebensdauer.
Durch die Strahlungswärme der Widerstände (sie werden über einen Kühlkörper gekühlt) sowie durch die eigene Strombelastung erwärmt sich der Kondensator auf ca. 45°C (bei 25°C Umgebungstemperatur).
Somit kommt man auf eine Betriebszeit von 16000 Stunden oder knapp 2 Jahren bei voller Belastung der Motorsteuerung. Eingebaut in ein Fahrzeug wie z.B. einem Elektro- Rollstuhl mit einer mittleren Geschwindigkeit von 10 km/h ergibt es eine Laufleistung von 160.000 km bis zum nächsten Service-Einsatz. Ist doch eine ordentliche Leistung für ein solches Billigteil auf einer halben Eurokarte. oder?
Ich werde die teuren 110° Elkos nicht einbauen.
mfg Stupsi
..........Und das alles nur wegen der Elkos für 2,20 Euro...........
BlackBox
20.06.2004, 21:21
@Stupsi
Gibt es dazu auch irgendwo die Schaltung oder habe ich die übersehen?
Mich interessiert vor allem, wie Du die Strombegrenzung realisiert hast.
BlackBox
PS: Ich suche schon eine ganze Weile nach Literatur zum diesem Thema, wäre nicht schlecht, wenn mir da jemand ein paar Seiten zur Theorie der Motoransteuerung, vor allem in Bezug auf PWM und Strombegrenzung nennen könnte.
@Stupsi
Gibt es dazu auch irgendwo die Schaltung oder habe ich die übersehen?
Mich interessiert vor allem, wie Du die Strombegrenzung realisiert hast.
BlackBox
Das Schaltbild auf der vorherigen Seite:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=443
BlackBox
21.06.2004, 12:28
OK, da hatte ich wohl doch Tomaten auf den Augen. Das ist aber immer doch nur der damalige Entwurf und nicht die aktuelle Schaltung.
BlackBox
@ blackbox
Die Strombegrenzung kann nur von der Software des MEGA8 realisiert werden, weil die PWM auch von Ihm kommt.
Der uC bekommt ein Abbild des Stromes und verringert die PWM, wenn der Strom einen Maximalwert überschreitet bzw. sperrt die PWM. Somit wird der Maximalstrom nie überschritten und schützt so den Motor vor Überlast. Ich hoffe, es funktioniert so gut, das ein Kurzschluss asn den Motorausgängen möglich ist, ohne die Sicherung zu zerstören.
Etwas komfortabler wird es, wenn man eine Stromregelung programmiert. Dann ist es z. B. möglich, das Antriebsmoment konstant zu halten. Das geht in etwa so:
prt.fernuni-hagen.de/lehre/ PRAKTIKUM/ONLINE/DOWNLOAD/prt4.pdf
Es gibt auch einen aktuellen Schaltplan. Die Spannung über dem Shunt wird nur für den uC verstärkt, der 2te OP dient zum Schutz der Hardware (falls der uC sich mal verrechnet).
@ frank
ich hab wenig Erfahrung mit Strömen von 25A auf Leiterplatten. Deshalb hab ich versucht, im Leitstungsteil soviel Kupfer wie möglich zu nutzen. Bin wahrscheinlich zu ängstlich, aber nach der Tabelle "Strombelastung von Leiterbahnen" wird es eng.
Ich habe einen Isolationswert von 20mil = 0,5mm eingestellt, lt. Kennlinie gut für >200V.
Was würdest du für einen Isolationswert empfehlen?
BlackBox
21.06.2004, 19:23
Hi Stupsi,
danke für die Erläuterungen.
Ich arbeite gerade an einer einfachen Endstufe (brauche nur LOW-Side) für einen Fahrtenregler. Bzgl. der Strombegrenzung habe ich um relativ schnell zu sein die Strombegrenzung nur über einen Comperator realisiert. Also den Strom über dem Shunt mittels 10k/10nF Tiefpass ausgekoppelt und auf den Comperator gelegt (also so wie du im Prinzip auch). Den anderen Comperatorausgang zum Test auf 100mV (10A Strombegrenzung bei 10mOhm Shunt). Der Ausgang des Comperators schaltet direkt die PWM vom Controller und damit den Fet ab. Funktioniert bei angeschlossenem Motor ausgezeichnet. der Mittlere Strom beträgt so ziehmlich genau 10A. Der resultierende maximale Motorstrom beträgt dabei im Blockierzustand 20A.
Nur Kurzschlussfest ist das ganze nicht. Bevor die Spannung hinter dem Tiefpass entsprechend angestiegen ist, ist der FET (übrigens auch 1405) Schrott. Ich muss noch mal testen, ob ich den Kurzschlussfall abblocken kann, indem ich bei der ersten Auslösung der Überstromsicherung das PWM-Signal bis zum Ende des Duty-Cycle abschalte. Bin mir aber nicht sicher ob die Software schnell genug reagiert um den Fet wirklich im Kurzschlussfall zu schützen.
Bzgl. der Sicherungen, was setzt du da für welche ein? Zu schnell darf die ja auch nicht sein, da im Einschaltmoment recht hohe Ströme fliesen können, aber auch nicht zu langsam, da sonst evtl. der Fet (Kurzschluss) Schaden nehmen könnte.
Danke für den Link, den führe ich mir gleich mal zu Gemüte.
BlackBox
BlackBox
21.06.2004, 20:57
Noch eine Zusatzfrage,
gibt es irgendeine Faustformel, wie groß man die Pufferelkos auslegen sollte? In deiner ersten schaltung hattest Du 2.200µ.
BlackBox
@ frank
ich hab wenig Erfahrung mit Strömen von 25A auf Leiterplatten. Deshalb hab ich versucht, im Leitstungsteil soviel Kupfer wie möglich zu nutzen. Bin wahrscheinlich zu ängstlich, aber nach der Tabelle "Strombelastung von Leiterbahnen" wird es eng.
Ich habe einen Isolationswert von 20mil = 0,5mm eingestellt, lt. Kennlinie gut für >200V.
Was würdest du für einen Isolationswert empfehlen?
Ich bin kein Experte in Sachen Kupferflächen. Aber mir schien 0,032 inch (also 32mil) bei Isolation ein ganz guter Kompromiss zu sein. Man braucht da nicht Angst haben das jemand beim Löten Probleme oder Angst bekommt und dennoch paßt noch einiges an Kupfer auf die Platte. Insbesondere wenn man beide Seiten mit Masseflächen füllt und an einigen Stellen durchkontaktiert.
Ja das mit deinen 25A ist natürlich schon ein Extremfall. Aber vielleicht bin ich halt bei der Isolation etwas übervorsichtig.
hi, blackbox,
da hast du ein wichtiges Thema angesprochen, die Kurzschlußfestigkeit.
Ich habe "Gürtel und Hosenträger" eingebaut:
1) Eine übliche KFZ-Sicherung Typ FK2 / 25A mit einem Schaltvermögen von 700 A²s (Wickmann).
2) Überstromabschaltung über IC7A direkt zur Impulssperre SD\.
Mit Switchercad teste ich gerade die Zeitkostanten, um mit dem Komparator unterhalb
des Sicherungswertes zu bleiben. Bei 700A Kurzschlußstrom schalte ich in ca. 30us ab,
Die Hysterese gibt die Impulse nach ca. 15ms wieder frei.
Der Controller bekommt auch die Info und kann die Pulse dauerhaft sperren.
Das sollte ausreichen, um den IRF1405 und die Sicherung am Leben zu lassen.
Höhere Kurzschlußströme darf es nicht geben, dann schmelzen die Bonddrähte im IRF1405.
Für deinen Fall würde ich das Stromabbild 2 stufig auswerten. Eine Stufe mit Hysteresis und Zeitglied
gegen Kurzschlüsse zusätzlich zu deiner Strombegrenzung.
Zur Elko- Auswahl:
hab keine Ahnung, da muss ich mich auch schlau machen. Die max. Wechselstrombelastung sollte
nicht überschritten werden. Es hängt wahrscheinlich vom Innenwiderstand der Spannungsquelle ab.
Auch diesen Bereich muss ich simulieren. Ich denke sogar daran, die Elkos wegzulassen.?????
BlackBox
22.06.2004, 15:17
Hi Stupsi,
danke für die Infos.
Bzgl. der Abschaltung muss ich noch etwas schneller sein. Meine PWM-Periode ist nur 18µs lang. Mit den oben genannten Werten (10k, 10n) hatte ich eine Reaktionszeit von ca. 2µs (habs nicht mehr genau im Kopf, müsste ich noch mal nachmessen) bei eingestellter Schwelle von 10A (100mV am Comperatorausgang). Bei dem Comperator lässt sich ja nun schlecht eine Hysterese einbauen, deswegen wollte ich das per Software lösen. Den Fet hat es wahrscheinlich zerschossen, da die Hysterese noch nicht mit eingebaut ist. Vom Umschalten des Comperators bis zum Abschalten des Fets per Software brauche ich auch noch mal so 1,5..2µs. Wenn der IRF das 30µs aushält, dann sollte sich das mit einer Stufe lösen lassen.
Da werde ich mal noch etwas rumprobieren.
Bzgl. der Elkos habe ich schon alles mögliche gesehen. Mal mit und mal ohne. Evtl. helfen die das Überschwingen im PWM-Einschaltmoment zu reduzieren. Ich bin gerade dabei eine ordentliche Testplatine fertig zu machen (bei der Lochrasterplatine hats des öfteren mal gefunkt, daher hat Frank wahrscheinlich Recht bzgl. der Isolationsabstände). Dann kann ich mal ein paar Messungen aufnehmen.
BlackBox
PS: Ist schon komisch, man findet zu dem Thema so gut wie keine Quellen im Internet. Jedenfalls nicht zur Theorie des Ganzen.
Bei 60 Khz Schaltfrequenz kannst du mit dem RC- Glied am Shunt kleiner werden. Meine Dimensionierung im Schaltplan gilt für 8 khz.
Wenn dein Controller in 1,5..2µs am A/D-Wandler reagieren kann, ist das schon sehr schnell. was für einen controller setzt du ein?
zur den Leiterbahnabständen: für den Kurzschlussfall werden die Abstände nicht reichen. Der Lichtbogen beim Kurzschluß mit großen Strömen ionisiert die Luft und die Lichtbogenstrecke hat dann einen Spannungsabfall von ca. 5-15 V. Der Lichtbogen hält sich dann bis zu mehreren mm aufrecht und wird nur durch Stromunterbrechung gelöscht.
Somit ist auch deine Leiterplatte nicht vor Brandlöchern geschützt...
Das Beste wäre, die Batterie oder die Motoranschlüsse zu verdrosseln.
forschen wir mal weiter
Gruß Stupsi
BlackBox
23.06.2004, 16:13
Hi Stupsi,
Ich verwende nicht den AD-Wandler, sondern den internen Comperator eins PIC´s. Der bringt ca. 400ns Verzögerung. Die 1,5..2ms sind die Zeit vom Interupt bis zur Abschaltung.
Per AD-Wandler wäre ich bei weitem nicht so schnell. Da würde ich mindestens 7µs für eine Wandlung brauchen.
BlackBox
Hallo Stupsi und BlackBox
Könnt ihr mal kurz in Zahlen erläutern wie ihr den Tiefpass dimensioniert?
Warum setzt ihr überhaupt einen Tiefpass ein?
BlackBox
23.06.2004, 18:14
Hallo Frank,
im Einschaltmoment der PWM kommt es zu starken Überschwingungen mit relativ hoher Frequenz. Der Tiefpass blendet diese im Prinzip aus. Ohne würde die Hardwarebegrenzung sofort bei jedem PWM-Puls zuschlagen. Zur Dimmensionierung müsste ich mal wieder ein paar Bücher rauskramen aber Stupsi hat die mit Sicherheit schneller parat.
BlackBox
Hallo Blackbox,
danke, das klingt interessant. Dazu hab ich leider noch keine näheren Infos Fakten gefunden. Vielleicht hat Stupsi ja ein gutes Buch!
@Stupsi: Kannst du das durch ein paar Zahlen ergänzen. Mich würde schon die genauere Grundlage für die Dimensionierung interessieren. Schon deshalb da ich in Kürze ähnliches ja auch per Software regeln will.
Wie kommst du auf deinen 1K und 100 nF Widerstand? Wäre fein wenn das mal hier etwas genauer durchleuchtet würde!
Gruß Frank
@ Frank zum Tiefpass:
Beschreibung des Stromverstärkers anhand des aktuellen Schaltplans
Voraussetzungen:
Der PWM- Modulator arbeitet mit einer Periode von 120 us.
Der Einstellbereich soll von 1% bis 99% gehen, die kürzeste Pulsdauer ist dabei 1,2 us.
Für die PWM soll ein DC- Mittelwert erzeugt werden, der vom AD- Wandler ausgewertet wird.
Das Stromsignal wird mit dem Shunt von 0,005 Ohm erzeugt.
Bei 20A haben wir daran 0,1 V.
Durch den Tiefpass von der Größe einer Periodendauer (100us mit R12 (1K) /C6 (100n)) wird das Signal von Spannungsspitzen befreit. Es entsteht eine genaue Mittelwertbildung mit ca. 5% Brummanteil.
Um eine hohe Genauigkeit zu erzielen, soll der Messbereich des AD-Wandlers gut genutzt werden.
Mit einer Verstärkung von 20 erreichen wir 2V bei 20A.
Der LM358 kann ab 0V Eingangsspannung verstärken, der Spannungshub am Ausgang beträgt ca. VB-1V, bei 5V Betriebsspannung also maximal 4V. Mit einer Verstärkung von ca. 20 haben wir 2V für 20A.
Also steht das Poti auf ca. 20 kOhm. (Eingestellt mit R23/C11).
Mit 100nF (C11) ist die Zeitkonstante R23/C11 2ms für Stromimpulse von max.0,12ms. Die Mittelwertbildung also >12fach. Dabei hat der Gleichspannungswert einen Brummanteil von ca. 1%.
Dieser Wert ist für einen AD-Wandler im AVR sehr gut geeignet und der Zeitverzug von 2ms für eine Regelung nicht störend.
Der nachfolgende OP ist durch die Diode am Ausgang zum Komparator mit Open Collector ausgeführt:
An Pin 3 steht im H-Status die Refenzspannung von ca. 4V an.
Übersteigt der Pegel an Pin 2 die Referenz an Pin 3, schaltet der Ausgang SD/ auf Low. Die Pulse werden gesperrt und durch den Hysteresewiderstand R18 hat die Refernz im L-Status nur noch 0,5V. Erst wenn an Pin 2 0,5V (entsprechend 5A) unterschritten werden, wird die PWM über SD/ = High wieder freigegeben.
Diesen Teil habe ich mit LTSpice (SwitcherCad) simuliert und die Screenshots beigefügt:
bild 1 links zeigt die ideale Spannung am Shunt,
Bild 1 rechts zum Vergleich mit einem realen Shunt, die rote Kurve ist die reale Spannung am Shunt. Diese muss so gefiltert werden, das alle Störnadeln verschwinden und der Mittelwert nicht verfälscht wird.
Bild 2 zeigt die Signale an der kompletten Auswerteschaltung
Gruß Stupsi
Durch den Tiefpass von der Größe einer Periodendauer (100us mit R12 (1K) /C6 (100n)) wird das Signal von Spannungsspitzen befreit. Es entsteht eine genaue Mittelwertbildung mit ca. 5% Brummanteil.
Hallo Stupsi
Danke für deine ausgiebige Schilderung. Also wenn ich es richtig verstehe nimmst du eine PWM-Frequenz von 10Khz. Aber kanst du mir mal sagen nach welcher Formel du berechnest das du dann mit 100nF und 1K genau auf die Mittelwertbildung kommst?
Gruß
Frank
Die Formel vom Tiefpass ist
T=R*C = 1K*100n = 100us
PWM-Frequenz von 10Khz = 100us Periode
genaueres in: http://www.ife.tugraz.at/LV/Skripten/est1_s15.pdf
Hi Stupsi,
danke, genau das wollte ich wissen. Aber da hast du mich mit dem Begriff Tiefpass etwas verwirrt. Ich glaub nicht das dies als Formel für den Tiefpass bezeichnet werden kann. Es ist ja mehr eine Formel mit der man die Entladezeit eines Kondensators berechnet. Ist indirekt natürlich ein Tiefpass, aber nicht die Tiefpass Formel die man im Formelbuch unter Tiefpass findet.
Aber wie auch immer die heißt, soweit ist es nu klar. Thank
Gruß Frank
Hallo
wir im Schiffsmodellbau verwnden Regler bis 500W. Kürzlich wurde das Thema Kühlung besprochen. Dabei kam heraus das Die Rennboote weniger Probleme mit der Kühlung haben, da diese zwar hohe Belastungen haben, jedoch relativ kurze Zeit betrieben werden, da dann die Akkus leer sind. Bei den "Pöten", also z.B. Schlepper, Marineschiffen, usw. , die laufen länger da sie größere Akkus an Board habe. Hier stellt man in der Praxis immer wieder fest das nach 1 Std. Betriebsszeit die Boote stehen bleiben, Temperaturschutzschaltung spricht an, und erst nach dem Abkühlen wieder bewegt werden können. Ich vermute im Roboter Einsatz dürften bei Motoren mit 10A Dauerstrom sehr schnell Temperaturprobleme anfallen. Im Schiffsmodellbau wird dann neben Wasserkühlung auch Kühlkörper und Lüfter aus dem PC-Bereich eingesetzt. Sollte nur zur Info sein.
Hallo Freunde
Wenn ich dem Thread richtig verstanden habe müßten die Motorsteuerung fertig sein. Gibt es eine Möglichkeit an ei´n fertiges Board oder eine Platine zu kommen? Ich bräuchte für mein Segelboot 3 dieser Karten in der "starken"Fassung. Danke.
Hallo Hellmut und alle,
tja, das Board hätte schon fertig sein sollen. Es hat eine gravierende Änderung in der RN- Schnittstelle für Motortreiber gegeben. Das habe ich zum Anlass genommen, die Motorsteuerung noch einmal zu überarbeiten.
Hier ein kleiner Statusbericht zum Board RN-Power-24V-20A:
Die alte Schnittstelle hatte Signale, die einer Funktion (PWM, Richtung, Bremse, Freilauf) zugeordnet waren.
Die neue Schnittstelle hat Signale, die die einzelnen Gegentaktendstufen direkt treiben. Die Logik muß der Controller machen.
Das hat den Vorteil, das das Board über diese Schnittstelle einen L293 oder L298 hoher Leistung emuliert. Jetzt kann man auch einen Schrittmotor treiben, wenn es denn solche großen Steppermotore gibt. Weiterhin kann man über diese neue Schnittstelle Routinen im Controller nutzen, die für den L293 oder L298 ausgelegt sind. Weil ich gerade dran bin, will ich auch noch die verlustarme Stromerfassung mit dem Zusatz-FET einbauen. Das spart ca. 8W Verlustleistung auf dem Board, die nicht abeführt werden müssen. (siehe dein Kühlungs- Beitrag)
Ich denke, in ca. 4 Wochen werden die ersten Leiterplatten kommen. Dann kommt eine Woche Testphase im Kleinsignalverhalten, danach die Software. Ich würde mich sehr freuen, wenn du das Board im Großsignalverhalten mittesten könntest, da mir leider seit kurzer Zeit die Testmöglichkeiten mit kräftigen Motoren fehlen. Natürlich wäre dann auch die Anpassung an 40V- Motore möglich.
Gruß Stupsi
Hallo Stupsi
sehr gerne stehe ich voll zur Verfügung und denke dran das ich dann selber mehrere dieser Boards abnehmen werde. Egal in welcher Form, als bausatz oder fertig. Sobald ich ein funktionierendes Muster habe werde ich dieses im Schiffsmodellbauerforum anpreisen.
Eine Frage hätte ich noch. Meine Motoren haben die 3 Signale für den Inkrementalwertgeber. 3 Impuls-Signale kommen vom Motor, sync, Kanal a + B. Die elektrischen Daten zu den Impulsen habe ich hier schon mal genannt, kann sie aber gerne auch selber suchen und hier wieder bereitstellen. Ist auf deinem Board eine Möglichkeit diese Signale an den mega8 zu liefern um eine von mir zu erweiternde Software mit diesen Signalen zu verknüpfen? Sprich Positionsbestimmung!
Betreff 40V Motoren, ich würde in diesem Fall einen Boostregler, oder equivalent in geeigneter Form "piggybacken".
Auf dem Board befinden sich auch je Motor eine Schnittstelle für Inkrementalgeber mit TTL- Pegel. Sie verarbeitet A und B, aber kein Sync. Man kann aber die Analog / RC- Schnittstelle auch für den Nullpunkt (Sync) verwenden, sofern man die Eingänge frei hat, oder die LED-Ports. Das ist nur eine Sache der Software.
zu den 40V: Es könnte auch möglich sein, das Board als Schaltnetzteil zu betreiben, wenn man anstatt eines Motors einen Trafo anschaltet und sekundär gleichrichtet..?? (nur so eine Gedanke)
Gruß Stupsi
Ich halte die Lösung mit Fets für sinnvoll, oder die Anwendung elektronischer Lastrelais, wobei bei diesen eine PWM Ansteuerung (glaube ich) nicht möglich ist. Bei Fets hält sich die Verlustleisung allerdings in Grenzen, da der Transistor ja über ein elektrisches Feld angesteuert wird.
Gruß Jens
Volker-01
19.09.2004, 16:32
Hallo,
@Stupsi: Kannst du mal einen Ausschnitt mit dem zusatz-FET schicken ? Würde mich interessieren, wie du das gmeint hast ?
MfG Volker
Hallo Volker,
Die Frage mit dem Zusatz-FET hab ich in diesem Thread detaillierter gestellt (letzter Artikel): https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=1638&start=22
ich freue mich auf jeden Kommentar dazu.
In der Spice-Simulation sieht es gut aus, deshalb hab ich die Schaltung in der Version V2 vom RN-Power-Board realisiert und auch schon Leiterplattenmuster bestellt.
Gruss Stupsi
Volker-01
19.09.2004, 19:33
Ah ja, sehr ähnlich zu meiner Schaltung. Hab bei meinen Tests damit nur gute Erfahrungen gemacht. Das von dir befürchtete Problem mit den Schaltspitzen konnte ich bei mir nicht beobachten. Ein Problem habe ich jedoch zur Zeit noch, beim Einschalten benötigen meine Motoren kurzzeitig etwa 35-40A, was zum Auslösen meiner Überstromabschaltung führt. Ich werde wohl meinen Verstärkungsfaktor noch etwas herunter nehmen müssen, so das erst bei 40-45A eine Abschaltung erfolgt. Werde mir wohl mal noch etwas dazu überlegen müssen.
MfG Volker
Dann haben wir das Rad 2x erfunden. Es beruhigt und freut mich, das du von guten Erfahrungen schreibst.
Die Schaltspitzen kommen erst bei langen Anschlußleitungen über 50cm auf.
Ein dicker Eingangs-Elko kann Probleme gering halten.
Bei kurzzeitigen Überströmen habe ich auch überlegt, was man da machen könnte. Bei der vorgegebenen Dimensionierung schaltet die das Gerät bei ca. 120A²s auf Störung. Die Sicherung kann 180 A²s. Damit schalte ich kurz vor dem Auslösen der Sicherung auf Störung.(im Kurzschlußfall gesehen).
Der Abschaltwert im Überstromfall liegt bei ca. 40A Dauerstrom. Das hält die Sicherung auch ein paar Minuten aus.
Alles Theorie, ich brauche noch ca. 1-2 Wochen, bis ich das testen kann.
Zusätzlich kann die Software was machen, einen Softstart oder eine Strombegrenzung vorsehen, dann kommst man gar nicht erst
in diese Situation.
Gruß Stupsi
Volker-01
19.09.2004, 23:38
Den Sanftanlauf habe ich eingeplant für den "normalen" Betrieb. Nur bei feststellung, das der Robbi das kippen anfängt, möchte ich die Motoren sofort vom Vorwärts in den Rückwärtsbetrieb umschalten können (und umgekehrt). In diesem Fall (Emergency Reverse) jedoch fliessen eben die 35-40 A. Hab schon daran gedacht, dann einfach den Interrupt für die Überstrombegrenzung kurzzeitig abzuschalten und nach z.B. 1 sec. wider zu aktivieren. Oder beim Stop-Befehl. Finde eigentlich nur, das diese Lösung nicht gerade sehr "sauber" ist.
MfG Volker
@Volker
Die 35-40A sollten einen Motortreiber dieser Größenordnung nicht aus der Ruhe bringen. Die Strombegrenzung solltest du (ähnlich wie ich) bis 50A auslegen. Der Controller kann ruhig mit Totzeiten spielen, denn kurzzeitige Überlasten kann die Elektronik ja verkraften und gegen Zerstörung wirkt ja die hardware-Abschaltung, die liegt bei mir bei ca. 100A. Falls du dein Gerät nicht thermisch überlastet, isst deine Idee also "sauber".
gruß Stupsi
Hallo,
bin neu hier im Forum. Das Projekt hört sich toll an - würde auch zwei Bausätze oder fertige Boards nehmen.
Hallo,
so ganz blick ich noch nicht durch. Bin eben erst seit kurzem auf das Forum gestoßen und noch nicht soviel mitbekommen. Könnte mir jemand sagen ob es das Board schon zu kaufen gibt?
Ist es das RN-Motor Board?
MfG
Horst
Nein, RN-Motor ist das hier (http://www.robotikhardware.de/motoransteuerung.html)
rn-Motor ist für bis 2 A ausgelgt.
Stupsi´s Board ist für größere Motoren ausgelegt. Er verbessert gerade noch ein wenig die Platine. Nach neusten Infos soll die dann spätestens im November fertig ausgereift und getestet sein.
Kurze Info zur "großen Motorsteuerung":
Die ersten Tests laufen mit einem RN-Control als Signalgeber. Das Flachbandkabel entspricht der definierten Schnittstelle "ext. Motortreiber nach RN-Spezifikationen". (Bild1)
Der PWM-Betrieb funktioniert. Der Motor läuft allerdings erst bei ca. 30% PWM los, und das etwas ruckelig. Bei 40-99% PWM ist der Lauf sehr sauber. Bei 100% PWM schaltet der Motor aus!!!??? Der Grund liegt sicher in der fehlenden Gatespannung für die Highside-MOSFETs. Ich suche noch einen Trick, diese Gatespannung dauerhaft zu halten. Die Stromerfassung habe ich auch noch nicht ordentlich untersucht.
Im Schaltplan sind viele Fehler enthalten, unter Anderem ist die Pinbelegung vom IR2184 fehlerhaft. Es war nicht einfach, den Musteraufbau zu korrigieren. (Bild2)
Muss wohl demnächst die hier veröffentlichten Schaltplanauszüge aktualisieren!
Da ein Re-Design fällig ist, werden für eine fehlerfreie Version noch ein paar Wochen in Land gehen. Zur Optik gibt es dann noch eine Überraschung.
Gruß Stupsi
1) Was genau ist der IR2184 eigentlich? "Nur" ein Treiber für die MOSFETS? Neben den MOSFETS selber ist der ja der dickste ($) Einzelposten.
2) Ich hab Motoren mit 6V 6-7A, also zu groß für das RN-Motor. Diese 20A Schaltung hier ist aber wieder ein wenig überdimensioniert. Kann man da was abspecken? Am besten ohne das Layout zu ändern.
Wahrscheinlich würde ich sonst RN-Motor nehmen und zusehen, dass ich je ein L298 pro Motor nutze, also 2x4A hätte. 2 L298 parallel zu betreiben wird wohl nicht gehen ...
ciao .. b
@ bhm
zu 1)
Der IR2184 ist leider "nur" ein (teurer) Treiber für Mosfets. Der Baustein kann 2x N-Kanal- Mosfets für eine Gegentaktendstufe treiben. Leider kann er das nur dynamisch bis zu einer PWM- Pulsdauer von ca. 90%. Wenn er PWM 0... 100% verarbeiten könnte, wäre er das Geld wert.
Die Schaltung auf 10A zu reduzieren ist nicht sinnvoll, man spart dadurch nur wenige Euro für billigere MOSFETs. Da ist es viel preiswerter, eine Schaltung wie z. B. das "PWM-Relais" (im Downloadbereich) zu nehmen.
zu 2)
Die Parallelschaltung am L298 ist eine Möglichkeit. Man könnte alle 4 Kanäle des L298 parallel schalten. Beim RN-Motor ist das mit einigen internen Drahtbrücken machbar. Zu bedenken ist, das der L298 ca. 2,5V der Betriebsspannung für den Eigenbetrieb benötigt, die Stromerfassung beim RN-Motor benötigt nochmal ca. 1V. Dein 6V- Motor sollte also für volle Leitsung an einem 9,6V Akku betrieben werden.
Am RN-Motor könnte man auch alle Kanäle parallel betreiben, weil die Strommeßwiderstände großzügig gewählt sind und damit eine Symmetrie der internen Leistungstransistoren möglich ist. Dazu müsste nur die PWM- Ansteuerung für alle Eingänge gebrückt werden und die Strommessung am Mega8 etwas modifiziert werden. (vielleicht testet Frank das mal aus)
@alle:
Ich suche seit einiger Zeit nach einer Idee, diese 100% (siehe oben) zu erreichen.
Die Problematik besteht darin, das die Bootstrap-Funktion des IR2184 ab ca. 90% PWM zu wenig Ansteuerleistung für die Highside-Mosfets bereitstellt.
Bis auf 2 unbefriedigende Lösungen ist mir noch nichts eingefallen.
1) jedes IC wird mit einer zusätzlichen Ladungspumpe versorgt (zu aufwendig)
2) man nimmt ein Treiber-IC "TD340" , das IC scheint aber schwer beschaffbar zu sein. (ansonsten ein schönes IC)
Daher verzögert sich das Projekt ein Wenig.
Ohne technische Lösung müsste man die PWM im MEGA8 auf 90% begrenzen, ähnlich wie beim MD03; das finde ich aber nicht so schön.
Gruß Stupsi
Hi,
zu 2) Ja das mit dem parallelschalten werde ich noch austesten. Es steht ja noch das Betriebsystem für die Getriebemotorsteuerung aus, bin einfach noch nicht dazu gekommen. Allerdings mit mehr als zwei Motoren mit jeweils 3 A würde ich RN-Motor dann nicht verwenden. Alle 4 parallel wird das Betriebsystem vermutlich vorerst nicht unterstützen.
Aber wer Lust hat, kann ja eigenes Betriebsystem dafür schreiben, der Schaltplan ist ja offen gelegt, so das dies für ein wenig geübte AVR Programmierer nicht allzu schwer ist.
Eine Motor-LowCost Lösung von 10A-15A könnte ich nu selbst für meine Scheibenwischermotoren gebrauchen. Werde auch mal schaun ob man da nicht doch noch was günstiges findet um die Lücke zwischen rn-motor und Stupis Projekt zu schließen.
zu 2)
Die Parallelschaltung am L298 ist eine Möglichkeit. Man könnte alle 4 Kanäle des L298 parallel schalten. Beim RN-Motor ist das mit einigen internen Drahtbrücken machbar.
Wobei laut Schaltplan SEN_B nicht über den Messwiderstand läuft. Da müsste man etwas tricksen.
Zu bedenken ist, das der L298 ca. 2,5V der Betriebsspannung für den Eigenbetrieb benötigt, die Stromerfassung beim RN-Motor benötigt nochmal ca. 1V. Dein 6V- Motor sollte also für volle Leitsung an einem 9,6V Akku betrieben werden.
hmmm, die 2.5V bezieehen sich auf die VS_min=2.5V+V_IH im Datenblatt? Bei 5V Logikspannung wären das dann 7.5V, die 1V Sensingspannung addiert do nicht dazu, oder?
Dann käme man vielleicht mit einem 7.2V Akku aus, insbesondere, wenn man die Logik auf 4.5V runterdreht....
Ach, nee, der fällt dann ja auch bis 6V am Ende ab. Also doch besser etwas mehr.
Am RN-Motor könnte man auch alle Kanäle parallel betreiben, weil die Strommeßwiderstände großzügig gewählt sind und damit eine Symmetrie der internen Leistungstransistoren möglich ist. Dazu müsste nur die PWM- Ansteuerung für alle Eingänge gebrückt werden und die Strommessung am Mega8 etwas modifiziert werden. (vielleicht testet Frank das mal aus)
Würde das bedeuten, dass je ein L298 einen Zweig der H-Brücke darstellt?
Das ergibt, rein rechnerisch, 8A?
ciao ... bernd
... Allerdings mit mehr als zwei Motoren mit jeweils 3 A würde ich RN-Motor dann nicht verwenden. Alle 4 parallel wird das Betriebsystem vermutlich vorerst nicht unterstützen.
öhm, es geht doch ohnehin maximal 4 Motoren à 2A, oder bei Parallelschaltung 2 Motoren à 4A (oder, der Vollständigkeit halber, 1 Motor 4A, 2 Motoren 2A), oder bin ich da brushless gewickelt?
Aber wer Lust hat, kann ja eigenes Betriebsystem dafür schreiben, der Schaltplan ist ja offen gelegt, so das dies für ein wenig geübte AVR Programmierer nicht allzu schwer ist.
Werde ich sowieso machen (müssen), weil ich gerne noch Drehgeber auswerten möchte (was ich immer alles machen möchte ...)
ciao ... bernd
Hi Stupsi,
Ohne technische Lösung müsste man die PWM im MEGA8 auf 90% begrenzen, ähnlich wie beim MD03; das finde ich aber nicht so schön.
FYI, beim MD03 ist der max. duty cycle ca. 95% (120us on, 7us off).
Viele Grüße
Jörg
öhm, es geht doch ohnehin maximal 4 Motoren à 2A, oder bei Parallelschaltung 2 Motoren à 4A (oder, der Vollständigkeit halber, 1 Motor 4A, 2 Motoren 2A), oder bin ich da brushless gewickelt?
Hi,
bei Parallelschaltung wären 4A nur theoretisch denkbar wenn sich der Strom völlig gleichmäßig auf beide verteilt. In der Praxis ist das nicht immer der Fall und bei RN-Motor wird zudem nur bei zwei Motoren der Strom über einen Lastwiderstand gemessen. Daher würde ich auf Nummer sicher gehen und dies dann nur mit 3A belasten.
Wenn jemand ein weitere Betriebsystem zu RN-Motor geschrieben hat, kann er dies gerne hier im Download-Bereich unter Codeschnipseln posten.
Gruß
Frank
@bdm
stimmt, die fehlenden Widerstände 0,5 Ohm an SEN_B müssen nachgerüstet werden. Dazu gehören auch die 1000 ohm- Widerstände ähnlich R2, R9, die man am Kondensator C3, C8 zusammenführen kann.
Der Spannungsverlust im L298 ist auch höher als 2,5V. Im Datenblatt auf S 4/12 in Figure 1 stehen die Werte für Vsat bei 1,6A: (6,4A bei 4x Parallelschaltung)
Eigenbedarf: VsatL = 1,4V + VsatH=1,6V = 3,0V + 1V vom Shunt = 4,0V
Verluste der ICs: 3,0V * 6,4A = 20W
Kühlkörpertemperatur: 20W * 3,6°/W + 25°C = über 100°C
Sowas sollte man nicht machen. Parallelschalten mit dem L298 ist also doch keine Lösung. Sorry für mein dummes Geschwätz von oben.
@ Joerg
danke für die Info. Ich habe auch 120us Periodendauer gewählt. Bei mir reichen 7us Offzeit nicht aus, brauche mindestens 9us für das saubere Durchschalten der FETs. Mal sehen, was man an der Stelle noch optimieren kann.
Gruß Stupsi
stimmt, die fehlenden Widerstände 0,5 Ohm an SEN_B müssen nachgerüstet werden. Dazu gehören auch die 1000 ohm- Widerstände ähnlich R2, R9, die man am Kondensator C3, C8 zusammenführen kann.
Wäre nicht nötig, nach Fig 7 im Datenblatt werden SEN_A und SEN_B auf einen Widerstand gelegt. Muss ja auch, weil die Summe der Strom durch den Motor ergibt. Notfalls einfach Pin 15 kürzen und auf der Bestückungsseite mit 1 verbinden. Nicht schön ginge aber.
Der Spannungsverlust im L298 ist auch höher als 2,5V.
Eigenbedarf: VsatL = 1,4V + VsatH=1,6V = 3,0V + 1V vom Shunt = 4,0V
Verluste der ICs: 3,0V * 6,4A = 20W
Kühlkörpertemperatur: 20W * 3,6°/W + 25°C = über 100°C
hmm, ich lese aus dem Datenblatt sogar ca. 4V bei 2A (Nicht-Parallel-Schaltung), plus shunt. D.h. bei einem 6V Motor und 2A verbrate ich die Hälfte der Leistung in der Elektronik! Schon heftig.
Vielleicht sollte ich doch was mit Relais machen ...
ciao ... bernd
Noch so ne Idee zur Strombegrenzung / Hochlastwiederständen/Motorlastregelung
...Glühlampen ... in Serie mit einem Motor
Das sind Kaltleiter ... solange sie nicht glühen lassen sie viel Strom durch (der Motor läuft also gut an), sind relativ "billig", haben kein Problem die Wärme abzuführen und sind in "allen" Größen verfügbar. Notfalls kann man mehrere Lampen parallel schalten um kleinere Wiederstände zu bekommen.
Außerdem macht sich das bei einem boter auch ganz gut wenn er Augen bekommt und sich seinen Weg ausleuchtet.
Ich hab jetzt in eine rSchaltung ein N-Kanal FET gesehen. Der wurde praktisch immer voll durchgesteuert. Die daran abfallende Spannung wurde zum messen des Stromes über 1K Widerstand an analogen Port geführt.
Was spricht gegen diese Lösung?
mal prinzipell einige Fragen:
1) Warum nimmt man MOSFETs und keine Bipolar-Transistoren? (ich hab noch 'ne Tüte 2N3055 rumliegen :-) )
2) warum braucht man einen Treiber um einen MOSFET zu schalten? Der Gateeingang zieht doch keinen Strom (außer beim Schalten), also müsste das doch an einem TTL-Ausgang gehen. Ich brauch doch nicht mit MHz pulsen. 1kHz sollte schon reichen, oder?
3) 100% PWM heist doch DC. Warum ist das für den Treiber ein Problem?
Fragen über Fragen ...
ciao ... bernd
@bhm
a) kurz noch zu den Shunts im RN-Motor: Wenn Pin 1 und 15 zusammengeschaltet werden, sind die Transistoren im L298 direkt parallel geschaltet. Dadurch entfällt die Symmetrierung. Es ist besser, Pin 1 und 15 an je einen Shunt zu legen, auch wenn das Datenblatt es nicht vorschreibt.
b) Zur Verlustleistungsrechnung: Rechne mal alles mit 2A pro Kanal durch und kontrolliere zum Schluß die Junction-Temperatur.
c) schau dir nochmal das "PWM-RElAIS" im Downloadbereich an. Die Kombination aus :
- Relais zum Umpolen des Motors
- N-Kanal-FET zur PWM-Steuerung
- dicke Schottky-Freilaufdiode (oder FET)
bietet alles, was eine gute Motorsteuerung bei höchstem Wirkungsgrad braucht, und es bleibt die billigste Steuerung. Nur schelles Umschalten zwischen Vorwärts und Rückwärts (Beispiel: balancierender Roboter) sowie Motorbremse (beide Motorwicklungen kurzgeschlossen) ist nicht möglich.
zu 1) Transistoren haben ein UCE-sat von ca. 0,5-1V, also hohe Verluste und hohe Steueröleistung bei hohen Strömen. siehe die Darlingtons im L298
zu 2) Einen Treiber braucht man nicht unbedingt. Es gibt "Logic-Level-FETs", die kann man ganz gut mit 1 Khz direkt am uc-Port betreiben.
zu 3) Beim IR2184 werden die High-Side-FETs mittels einer Bootstrap-Schaltung gespeist. Diese Bootsrap- Schaltung holt sich bei jedem Takt ein wenig energie aus dem Leistungskreis. Der Takt fehlt bei 100%, also ist keine Energie zur Anst4euerung der Highside-FETs mehr vorhanden.
@frank
Eine Mosfet als Shunt ist möglich. Ein IRF530 hat ca. 0,16 Ohm und ist preiswert, bringt natürlich nur eine kleine Meßspannung (hier 0,16V/A) an den Port. Das verringert die Störsicherheit und mindert die Auflösung des Ports. Aber dagegen hilft ein kleiner Verstärker, und dann kann man einen 4mOhm- FET (IRF1404) nehmen. Der leichte Temperaturgang der Mosfets schadet in diesem Bereich nicht.
Beispiel für 10A Motorstrom:
IRF530 = 16W Verluste
IRF1404 + Verstärker = 0,4W Verluste
Der leichte Temperaturgang der Mosfets schadet in diesem Bereich nicht.
Gruß Stupsi
Sag mal Stupsi, kannst du auch einen N-Kanal FET empfehlen der sich als Shunt eignet und etwas mehr Strom verträgt. Sagen wir mal 30A oder besser 35A. Aber es sollte schon etwas Spannung abfallen, da ich auf Verstärker gerne verzichten will
rechnen wir mal denm IRF1404 für 35A aus:
Verlustleistung bei 35A: P = I² * R = 35²A²*0,004 Ohm = 4,9W
Spannung bei 35A: U = I * R = 35A * 0,004 Ohm = 0,14V oder 4mV/A
5W Verlustleistung im Shunt sind schon großzügig bemessen, dafür ist ein Drittel Kühlkörper in der Größenordnung von RN-Motor sinnvoll.
Wenn man die Referenz vom Analogport auf 0,2V legt, würde die Auflösung des AD-Wandlers ausreichen. (geht das überhaupt?) Und ob bei 4mV/A noch eine Störsicherheit gegeben ist, ist fraglich. Es kommt auf den Versuch an. Da ist meiner Ansicht ein Verstärker für Ströme ab 10A sinnvoller.
Die Strommessung (Powerfet-Hilfsfet-Verstärker) in meiner Motorsteuerung funktioniert übrigens im Versuchsaufbau sehr sauber; kann ich nur empfehlen.
siehe hier: https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=1638&start=22
Gruß Stupsi
Hi Stupsi
Ja stimmt, 4mV pro A ist schon etwas mager. Das wäre mir auch zu unsicher. Einen etwas größeren Widerstand müsste der FET schon haben. Eine etwas höhere Verlustleistung würde mich weniger stören, da ich eigentlich nicht davon ausgehe das an der Motorsteuerung Motoren mit 20 oder 30 A Dauerlast hängen.
Ich denke bei den meisten düfte die Dauerlast deutlich unter 10A liegen, vielleicht im Schnitt bei 5A. Nur in bestimmten Phasen beim Anlauf oder überwinden einen Hindernisses dürften mal hohe Ströme auftreten. Natürlich auch wenn der Motor mal blockieren sollte.
Von daher wäre für die meisten Fälle eine Schaltung ausreichend die einen Strom von 20A nur Sekunden oder bestenfalls 2 Minuten aushält.
Dafür sollte die Schaltung aber so preiswert und einfach wie möglich aufgebaut werden. So ein Operationsverstärker kostet zwar nicht viel aber es kleckert sich alles zusammen und zudem braucht Platz. Je einfacher desto besser.
So ganz verstehe ich dein Schaltbild nicht:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/stromerfassung1.gif
In der Schaltung soll wohl der abfallende Strom an T4 gemessen werden. Welchen Sinn und Zweck hat hier T5 überhaupt?
Welchen Sinn und Zweck hat hier T5 überhaupt
T5 schaltet den Spannungsabfall an T4 nur dann an die Auswertung durch , wenn auch T4 (wie T5) leitend ist.
Sonst wird auch der Spannungsabfall im gesperrten Zustand, nämlich die Versorgungsspannung an den Tiefpass geschaltet und übersteuert die Auswertung reichlich.
Manfred
Ach so, stimmt - hatte noch an meine Schaltung gedacht, da ist das ja anders gelöst.
Wie wäre es wenn T5 weggelassen wird und dann beide Brücken in der gemeinsamen GND Leitung über einen immer durchgeschalteten FET geleitet werden. Dann könnte man dort den Spannungsabfall messen. Wäre einfacher und man könnte in beiden Perioden den Strom messen.. Ich denke das hätte Vorteile.
über einen immer durchgeschalteten FET
Den Fet könnte man dann aber durch einen Shunt ersetzen. Ein niedriger Widerstand von der Qualität eines FET ist keine Kunst, wenn er nicht abschaltbar sein soll.
Der Trick mit dem FET ist ja nur, jeden unnötigen Spannungsabfall zu vermeiden.
Manfred
Hi
Aber Stupsi setzt doch eh einen OP-Verstärker ein, die geringe Verlustleistung die dann an einem niedrigen Shunt abfällt sind doch auch nicht so tragisch.
Wie bastelst du denn einen definierten Shunt von beispielsweise 0,05 oder 0,01 Ohm? Mit Konstantandraht?
nimm doch aus den Widerstand aus dem RN-RN-Motor- Teilesatz. Er hat folgende techn. Daten:
R = 0,5 Ohm; P=5W; Rth= 40°/W; Th_max = 350° (Datenblatt VitrOhm)
Beispiel: 5 Stück parallel:
Der Block hat dann einen Wärmewiderstand von ca. 10°/W.
Bei 5A Dauerstrom des Motors haben die Widerstände 2,5W, werden also 50° warm.
Bei 5A werden sie ca. 50°C warm
Bei 10A werden sie ca. 125°C warm (Widerstände dürfen heiß werden!)
Bei 20A / 1 min werden sie ca. 400°C warm (so heiß sollten sie nicht werden!)
Bei 30A > 10 sec werden sie wahrscheinlich schwarz.
Wenn du 10 Stück ( für 50 mOhm) parallel schaltest, sieht es besser aus:
Der Block hat dann einen Wärmewiderstand von ca. 5°/W.
Bei 5A bleiben sie kalt.
Bei 10A werden sie ca. 50°C warm
Bei 20A werden sie ca. 125°C warm
Bei 30A / > 10 sek werden sie ca. 250°C warm
Der Aufbau muß so erfolgen, das alle Widerstände gute Konvektion haben!
Der Aufbau ist nicht geeignet für PWM > 10 kHz wegen der Anschlußinduktivitäten; die stören die Messung.
Es bringt thermische Vorteile, die Widerstände auf einen Kühlkörper zu setzen. Das erhöht die Kurzzeitige Überlastungsfähigkeit. Dann könnte auch die Parallelschaltung von 5 Widerständen überleben.
Gruß Stupsi; (...hoffentlich hab ich mich nicht verrechnet...)
Hi Stupsi,
das parallel schalten nimmt mir aber viel zu viel Platz weg. Du weißt doch das es auf den Board´s immer sehr eng zu geht, da wäre eine duchgeschalteter FET doch einfach besser.
Mich würde doch interessieren ob Manfred da noch an was anderes gedacht hat.
Ich gehe von 1mV Genauigkeit aus und vom einer Anforderung den Strom auf 100mA genau zu bestimmen, also etwa 10mOhm.
Bei 10A 1W Verlustwärme entsprechend 4W bei 20A.
Parallele Widerstände sind sicher Vorteilhaft.
Es geht ja bald schon in Richtung eines Kupferdrahtes. Bei Drähten wie Konstantan sollt man die Lötstellen und Pads breit genug machen damit sie nicht schmelzen.
Sonst habe ich keine spezielle Idee, nur ein Fet als Meßwiderstand ist meiner Meinung nach nicht sehr genau weder im absoluten Wert noch über der Temperatur.
Es gibt natürlich Shunts für alles aber der Preis ist spielt sicher auch eine Rolle.
Manfred
Zur Info, habe gerade einen recht kleinen 0,082 Ohm 5Watt bei Reichelt gefunden. Damit kann man schon was anfangen, insbesondere wenn man zwei parallel nimmt. Das ist glaub der kleinste bei Reichelt. Platzbedarf hält sich dann auc in Grenzen. Preis ohnehin, kostet nur ca. 30 Cent.
mit etwas Verspätung ..
c) schau dir nochmal das "PWM-RElAIS" im Downloadbereich an. Die Kombination aus :
- Relais zum Umpolen des Motors
- N-Kanal-FET zur PWM-Steuerung
- dicke Schottky-Freilaufdiode (oder FET)
bietet alles, was eine gute Motorsteuerung bei höchstem Wirkungsgrad braucht, und es bleibt die billigste Steuerung. Nur schelles Umschalten zwischen Vorwärts und Rückwärts (Beispiel: balancierender Roboter) sowie Motorbremse (beide Motorwicklungen kurzgeschlossen) ist nicht möglich.
Sieht sehr vernünftig aus. Allerdings sind die FETs für max 3A angegeben, während die Realis schon 6A können.
Kann man
a) mehrere FETs parallel schalten? Die würde ich dann extern auf einen Kühlkörper schrauben.
oder
b) die FETs aus deinem Projekt nehmen (IRF1404)?
ciao .. bernd
@bhm
schau dir mal den Schaltplan an; es ist der IRF1404 eingesetzt. Und das Relais kann 8A schalten, daher der Arbeitsbereich 12V / 8A. Die Schaltleistung des Relais wird hier aber nicht genutzt, weil es ausreicht, das Relais bei Impulssperre zu schalten. Wenn man kurzfristig mal 10 oder 15A zieht, geht auch noch nichts kaputt.
Mit richtigem Kühlkörper und kleinen KFZ-Relais sind höhere Ströme auch möglich.
Das Projekt soll ja nur als Anregung dienen, wie man mit billigen, handelsüblichen Bauteilen Motore steuert.
Bei Interesse könnte ich die Funktions-Beschreibung noch erweitern.
Gruß Stupsi
schau dir mal den Schaltplan an; es ist der IRF1404 eingesetzt.
hmm, ich hab zur Sicherheit nochmal die aktuelle Anleitung von RN-Relais geholt, und da stehen IRF540 drin. Der Strom ist mit max 3A angegeben und das Datenblatt sagt, moment ... ,oh! 28A! Wahrscheinlich nur unter supergünstigen Umständen, aber 10A sollten auch normal drin sein, oder?
Und das Relais kann 8A schalten, daher der Arbeitsbereich 12V / 8A. Die Schaltleistung des Relais wird hier aber nicht genutzt, weil es ausreicht, das Relais bei Impulssperre zu schalten.
stimmt natürlich
ciao .. bernd
Ja der kann schon einiges mehr schalten. Bei RN-Relais wurden absichtlich niedrigere Grenzen angegeben um 200 prozentig sicher zu gehen ;-) auch bezüglich der Leiterplattenbelastung. Auch die Relais können eigentlich mehr schalten als angegeben, aber hier muss man berücksichtigen das diese bei RN-Relais mit geringfügiger niedrigerer Spannung angesteuert werden. Man muss also immer auch das Umfeld betrachten.
Hallo Freunde
Was macht das Projekt? Komme langsam dahin so einen Fahrtregler zu brauchen. Gerade die Möglichkeit durch Einspeisen der Impuls des Inkrementalwertgebers die Position ermitteln zu können macht ihn einzigartig! Nachdem ich inzwischen an der Mechanik gearbeitet habe, müßte ich jetzt die von mir bevorzugten 24V Motoren erwerben um diese dann im System zu Testen, bzw. die Software für die Positionsbestimmung und Ansteuerung des Fahrtreglers beginnen.
Gleichfalls die Frage, es war mal die rede eine "opensource" Fahrtregler Software zu entwickeln, was hat sich da getan? Auch Frank sprach davon einen Fahrtregler mit einem neuen IC zu entwickeln, dessen Leistungsdaten oberhalb der RN-Motor liegen?
In Absprache mit Stupsi hab ich bereits einige Platinen gefertigt. Die müssen in den nächsten Wochen aber noch ausgibig getestet werden. Den Begriff "Fahrtenregler" würde ich nicht so gern verwenden, der Begriff wird eigentlich nur im Modellbau verwendet und trifft das ganze nicht richtig. Nennen wir es einfach eine stärkere Motorsteuerung RN-Power mit verschiedenen Schnittstellen.
Es harkt derzeit nur an der Software und den ersten Test. Mir fehlt es momentan noch an der Zeit für Software Experimente, ich werde das dann zusammenlegen wenn ich die Rn-Motor Getriebesteuerung mache. Kann aber noch etwas dauern das ich selbst momentan kein Motorboard brauche. Aber Stupsi und Kjion arbeiten bereits an einer Firmware.
Wenn alles ausgetestet ist wird Stupsi das Teil sicher vorstellen. Der neue Motortreiber Schaltkreis von dem ich sprach ist in RN-Power bereits integriert.
Gruß Frank
BlackBox
16.03.2005, 22:30
@Stupsi
Hast Du eigentlich das Problem mit den 100% Duty-Cycle in den Griff bekommen?
Im Datenblatt habe ich dazu übrigens keine Hinweise gefunden. Bis zu welchem Duty-Cycle funktioniert die High-Side Ansteuerung eigentlich?
Ich bin gerade auf der Suche nach einem Half-Bridge Treiber, habe aber bis jetzt noch keinen mit integriertem Oszilator für die Spannung des High-Side Treibers gefunden, der Power Fets mit mindestens 1A schalten kann.
MfG
Ja, ich hab mir das Leben einfach gemacht. Ich hab mich vom IR2184 gelöst und nutze jetzt ein Vollbrücken-IC von ST, den VNH3SP30.
Es gibt aber auch hier eine Lösung für das Duty-Cycle-Problem aus diesem Thread:
http://www.irf.com/technical-info/designtp/dt92-4.pdf
Gruß Stupsi
BlackBox
16.03.2005, 23:02
Danke für die Info.
Zwei treiber wollte ich eigentlich nicht einsetzen aber so wie es aussieht gibt es keine Half-Bridge Treiber ohne dieses Problem für höhere Ströme.? Ist eigentlich irgendwie unlogisch. Arbeiten denn alle H-Brige Treiber für Power-Fets nur mit Duty-Cycle <100%?
Hallo alle zusammen,
ich komme selbst aus der Ecke Roboterbau, allerdings ein paar Nummern größer und mit einem etwas anderen Ziel. Deshalb sind wir hier vermutlich nicht so gerne gesehen, aber mit der interessanten Problematik der Motorsteuerung/Speedcontroller beschäftige ich mich auch und dachte es könnte nix schaden meinen Senf dazuzugeben:
* Endstufe
Wir haben etwas höhere Ströme, nämlich zwischen 50 - 250A bei 24V/36V für die großen Maschinen, und sind daher gezwungen mehrere FETs zu FET-Bänken zu parallelisieren. Wir nehmen dafür meistens IRF1405... Das funktioniert solange wie man die Spannungs Spikes unter Kontrolle hat. Entweder durch ausgeklügelte Software oder per Hardware. Wir nehmen dafür Transildioden zur Sicherheit und dicke Low ESR Elkos um die Spitzen einigermaßen zu filtern. Wenn ein Regler draufgeht, dann meistens weil ein FET durch ne Spannungsspitze das Zeitliche gesegnet hat...
* Brückentreiber
Für diese Anwendung hier ist sicher der TD340 gar nicht so übel und von der Treiberleistung her ausreichend (1 FET pro Zweig). Leider ziemlich seltenes Teil und extrem schwer beschaffbar (Zumindest für den Hobbyeletroniker wie mich, von daher wenn jemand eine Quelle kennt, bitte mal melden O:) )
Früher verwendeten wir IR2110, ein Halbbrückentreiber mit 2A Peak Schaltleistung für die FETs. Soweit so gut, aber das Problem mit der 90% PWM und dem Bootstrap kennen wir auch. Allerdings kamen wir mit dem Baustein an die 97% wenn ich mich recht erinnere...
Im Moment habe ich HIP4081A von Intersil vor mir. Interessante Teile, Vollbrückentreiber mit 2,5A Treiberleistung und kompatibel mit bis zu 80V an der Powerseite und einstellbarem Turn-On Turn-Off Delay. Wie genau sich die verhalten versuche ich gerade herauszufinden. Ein Nachteil ist aber schon mal ganz klar: Leider irre teuer....
* Strombegrenzung
Sehr wichtiges Teil, sollte stets vorhanden sein. Diese Lösung hier hatten wir auch schon, zumindest so ähnlich. Leider bei uns etwas träge. Das mag hier kein Problem sein, aber unsere Motoren sind niederohmiger und der Stromanstieg beim Anlaufen oder im Stall somit verdammt zügig. Hier gilt es für mich immer noch das ultimative Konzept zu finden. Ansatz ist über den Hardware Komperator der AVRs die dann einen INT auslösen. Die Strommessung machen wir übrigens auch über die Low Side FETs, einen Shunt im Zweig können wir uns gar nicht erst leisten...
* Software
Eine Nullpunktkorrektur ist eigentlich ein muss, genauso wie eine, naja ich nenns mal SlewRate. Ein zu rascher Anstieg bei der Ansteuerung bringt unweigerlich ekligere Spikes hervor. Dazu kommt noch, dass es der Motor mit einer verkürzten Lebenszeit danken wird. Das Funkenfeuer an den Kollektoren wird recht schnell unschön... Ich weiß ich weiß, kein Problem wenn der Motor nur 1,95 € bei Pollin kostet, aber wenn ein 2kW Motor mit 295€ zu Buche schlägt wird es ganz schnell schmerzlich...
So, just my 2 cents...
Achja, schöne Ostern noch ;-)
BlackBox
28.03.2005, 11:07
Hallo Seth,
schön zu lesen, dass jemand mit Erfahrungen auf dem Gebiet mit hier ist.
Bzgl. der Strombegrenzung verwende ich einen PIC18F4320. Der hat ein sog. Enchanged CCP-Module. Bei einem Event am internen Comperator des PIC wird der aktuelle Duty-Cycle automatisch unterbrochen. Egal, was ich ausgebe, der maximale Duty-Cycle ist nur so lang, wie die Strombegrenzung erlaubt. Messen tue ich aktuell den Strom durch den Fet. Eine Messung des Motorstromes im Motorkreis wäre da evtl. besser.
MfG
Servus Blackbox,
nun, von PICs hab ich leider null Ahnung, ich bin mehr der Vertreter der anderen Seite... O:)
Ich werde wahrscheinlich so vorgehen, dass sich die Strombegrenzung quasi adaptiv herantastet. Also z.B. bei Überstrom zuerst auf 50% Duty Cycle drosseln, wenn dann immer noch zu hoch, dann wieder um die Hälfte drosseln usw...
Zur Messung des Stroms gibt es tatsächlich noch eine bessere Lösung, da hast du recht. Des Rätsels Lösung lautet meiner Ansicht nach HAL Sensor und Ferritring durch den eine Motorleitung durchgeht. Man könnte damit eine echte Regelschleife basteln und immer am Drehmoment Limit des Motors bleiben ohne diesen "umzubringen". Nachteile: Shot Thru's, Kurzschlüsse und andere Leckereien die nichts mit dm Motor zu tun haben, entgehen der Strombegrenzung in dem Fall...
BlackBox
28.03.2005, 16:32
Servus Blackbox,
nun, von PICs hab ich leider null Ahnung, ich bin mehr der Vertreter der anderen Seite... O:)
Ich wollte dich auch nicht bekehren O:) . Hat Atmel da nichts vergleichbares? Mit so einem Hardware-Modul lässt es sich recht gut arbeiten. Ich muss vor allem den Anlaufstrom begrenzen. Das funktioniert alles automatisch, ohne Softwareaufwand.
Mal eine andere Frage zum Thema, mit welchen Frequenzen arbeitet Ihr?
Wenn Ihr mehrere Fets parallel verwendet schaltet Ihr die mit einem Treiber über separate Gatewiderstände oder setzt Ihr pro Fet einen eigenen Treiber ein?
Mit einem IRF1405 hatte meine Anwendung zwar recht gut funktioniert aber die Wärmeentwicklung bei 16kHz war mir noch zu hoch. Problem war unter anderem, dass mir die Spannung des Fet-Treibers zusammengebrochen war und mir die Zuleitungen Probleme bereitet haben. Eine ordentliche geblockte Versorgung für den Treiber und ein Low-ESR Elko, wie du schon angesprochen hast, an die Spannungsversorgung und die Probleme waren größtenteils weg.
Jetzt will ich mal versuchen mittels Halbbrückentreiber und einem (bzw. mehreren) Fet(s) als Freilaufelement das ganze so weit zu bekommen, dass ich keinen Kühlkörper mehr benötige. Mal sehen, ob 2 parallelgeschaltete IRF1405 bei 20A durchhalten. Als Treiber habe ich den LM2100 vorgesehen.
Ich wollte dich auch nicht bekehren Angel . Hat Atmel da nichts vergleichbares? Mit so einem Hardware-Modul lässt es sich recht gut arbeiten. Ich muss vor allem den Anlaufstrom begrenzen. Das funktioniert alles automatisch, ohne Softwareaufwand.
Bekehren lass ich mich so schnell auch nicht... ;-) Wie gesagt, die Atmels haben einen Onboard Komperator der einen INT auslösen kann. D.h. Ein kleines Stückchen Software zumindest in der ISR ist nötig um die PWM abzuwürgen...
Mal eine andere Frage zum Thema, mit welchen Frequenzen arbeitet Ihr?
Wenn Ihr mehrere Fets parallel verwendet schaltet Ihr die mit einem Treiber über separate Gatewiderstände oder setzt Ihr pro Fet einen eigenen Treiber ein?
Mit rund 4 kHz bei 4 parallelen IRF1405, bzw. 2 kHz bei 8 IRF1405 und dann den Treiber Chip mit selbstklebenden DIL Kühlkörper. Wenn man höher geht als 4 kHz kommt man ganz schnell das Problem dass für ein knackiges Ein/Ausschalten der Gates der Treiberstrom nicht mehr reicht...
dass mir die Spannung des Fet-Treibers zusammengebrochen war und mir die Zuleitungen Probleme bereitet haben. Eine ordentliche geblockte Versorgung für den Treiber und ein Low-ESR Elko, wie du schon angesprochen hast, an die Spannungsversorgung und die Probleme waren größtenteils weg.
Grundsätzlich gibt es zwei Konzepte: Empfänger + Steuer Elektronik + Treiber an einen extra Akku oder eben alles aus dem Hauptakku versorgen. Wir haben bisher immer Variante 2 verfolgt. Der FET Treiber bekommt eine eigene Stromversorgung abgeleitet aus der verseuchten Hauptspannung. Am Anfang waren das billige 7815er, die sind jedoch gestorben wie die Fliegen. Später waren das LM2576 3A Schaltregler und pro Treiber IC direkt nochmal ein 220uF Energiereservoir ganz nah am IC. Dies sollte unter anderem bei gekappter oder zu niedriger Spannung am Akku zumindest ein sicheres Abschalten der Maschine ermöglichen indem alle Gates der FETs noch ausgeräumt werden können...
Jetzt will ich mal versuchen mittels Halbbrückentreiber und einem (bzw. mehreren) Fet(s) als Freilaufelement das ganze so weit zu bekommen, dass ich keinen Kühlkörper mehr benötige. Mal sehen, ob 2 parallelgeschaltete IRF1405 bei 20A durchhalten. Als Treiber habe ich den LM2100 vorgesehen. Nich böse sein, aber einen FET ohne Kühlmaßnahme zu betreiben halte ich für ungesund. Selbst bei kleinen Schaltern um die 5A rum sehe ich zumindest einen kleinen Kühler vor... Schon zuviel zerstörtes in der Richtung gesehen :-)
Achja, Geräte vom Nessel, egal in welcher Form, davon würde ich abraten. Sein bester und stärkster Regler, der Togro, hatten Kollegen von mir binnen Minuten gegrillt... Nach dem Schock was einem seiner Regler alles passieren kann hat er eine verstärkte Variante davon herausgebracht, extra für uns... O:)
BlackBox
28.03.2005, 19:29
Hi Seth,
das Foto sieht ja gut aus.
Eine ganze Platine hab ich noch nicht zum Schmoren gebracht aber Fets musste ich leider schon einige begraben.
Zum Kühlkörper, die Fets werden im Endeffekt zur Sicherheit auch immer mit Kühlkörper verbaut. Allerdings sollte dieser eben nur als Sicherheit da sein. Unter Umständen sind die Einbaubedingungen so schlecht, das auch ein großer Kühlkörper nicht genug abführt. Also will ich so wenig wie möglich Verlustleistung erzeugen.
Bei der Version mit den Spannungsproblemen war ein ICL7667 ohne Gatewiderstand an einem IRF1405 im Einsatz. Ein 10µ Tantal direkt am Treiber hat da zum Glück gereicht. Damit steuere ich aber auch "nur" einen 250W Motor. Evtl. werden dämnächst bis zu 1kW aktuell. Da werde ich deine Hinweise berücksichtigen. Betrieben wird auch alles an einem Hauptakku.
Der Strom wird sich dann im Bereich von 50..60A maximal (Anlauf- und Betriebsstromstrombegrenzung) bewegen. Mit 4 Fets (IRF1405) sollte sich das doch bewerkstelligen lassen oder? An die 16kHz bin ich leider gebunden. Da wird ein Treiber pro Fet wohl die beste Variante sein oder wie würdest Du das sehen? Damit habe ich auf jeden Fall genug Reserven zum schnellen Durchschalten und vermeide die Schwingungsproblematik bei direkt parallel geschalteten Fets.
Auf jeden Fall schon mal danke für die Infos. Leute, die mit großen Strömen arbeiten sind aber entweder wirklich so rahr gesät oder sie behalten ihr Know How lieber für sich. So konkrete Aussagen habe ich bisher jedenfalls noch nicht bekommen.
Der Strom wird sich dann im Bereich von 50..60A maximal (Anlauf- und Betriebsstromstrombegrenzung) bewegen. Mit 4 Fets (IRF1405) sollte sich das doch bewerkstelligen lassen oder?
Mit 4 Stück parallel im Zweig? Jo, sicher sehr gut machbar. Wenn es bloß einer im Zweig ist und du 4 für die ganze Endstufe meinst, dann wirds happig. Der Drainstrom des IRF1405 ist zwar mit 169A angegeben, aber das ist das was der die kann. Meistens steht unten was kleingedrucktes wie : limited to 75A by package. Das vergessen die meisten. Wir gehen von einer Belastbarkeit der IRF1405 von maximal 40-50A aus. Alles darüber wird schon fast grob fahrlässig...
An die 16kHz bin ich leider gebunden. Da wird ein Treiber pro Fet wohl die beste Variante sein oder wie würdest Du das sehen?
Bei 50-60A würde ich zu 2 FETs parallel im Zweig raten. Damit dürfte das mit den 16 kHz auch noch gehen bei Verwendung eines einzigen IR2110 (oder ähnlichen starken Treibern) pro Halbbrücke...
Auf jeden Fall schon mal danke für die Infos. Leute, die mit großen Strömen arbeiten sind aber entweder wirklich so rahr gesät oder sie behalten ihr Know How lieber für sich. So konkrete Aussagen habe ich bisher jedenfalls noch nicht bekommen.
Null problemo :) Man kann mich allerdings nur als kleinen Fisch bezeichnen der von nix ne Ahnung hat, ich bin zwar ein ziemlich gestörtes Exemplar, aber wenn andere einen alten Passat vom Benziner zum Elektroantrieb umrüsten, dann geht das ja gerade noch so mit meiner Gestörtheit... O:)
Achja, was mir gerade einfällt: Wie löst du deine Probleme mit der Hochstromleitung? Bei 50-60A ist das ja schon ein Thema. Wir versuchten in der letzen Release alles von der Platine wegzubekommen, ging aber nicht weil man ja zumindest ein Beinchen der FETs im Hochstrompfad hat. Also wir haben das großzügig mit Blödzinn gelöst. Das ist aber nicht so wirklich ideal, deshalb muss ein neuer Ansatz mit Kupferschienen her. Aber das sind dann schon die Details in der Hochstromtechnik... :)
BlackBox
28.03.2005, 21:03
Ich meinte natürlich 4 Fets parallel in einem Zweig. Also insgesammt 8 Stück für die Halbbrücke. Die woche baue ich mal ein Testmuster mit je zwei Fets auf. Mal sehen, was die Messungen ergeben.
Das mit der Trennung von Hochstrompfad und dem Rest ist so ein Problem. Platz habe ich nicht evig, also muss alles auf eine Platine. Wenn eine Trennung möglich wäre, dann würde ich die Trennung vor dem Fet-Treiber vornehmen. am besten per Optokoppler.
So sehe ich zu, dass ich möglichst kurze Verbindungen von den Zuleitungen bis zu den Fets habe. Das Kabbel zum Motor z.B direkt neben dem Fet-Anschluss. Masse für Logig und Leistungsteil natürlich schön getrennt und die hochstromführenden Verbindungen ebenfalls weg vom Digitalteil. Werdet ihr aber auch nicht anders gelöst haben. Um eine großzügige Verzinnung kommt man bei extremen Strömen selbst bei doppelseitigen 70µ-Platinen nicht drum rum. Ich denke mal wichtig ist auch noch den Rest der Leiterbahnen (also bis auf den schmalen Kontaktsteg zum Fet) so großflächig wie möglich zu machen, damit man die Wärme durch die Verlustleistung, die in schmaleren Bereichen zwangsläufig abfällt, abzuführen. Eine speziell gefertigte Kupferschiene, die im Prinzip auf das Layout passt wäre da wohl die einfachste Lösung.
Die Idee ist aber nicht schlecht. Bei meiner Anwendung würde ein gefräster Streifen aus 0,8mm Kupfer ausreichen. Muss ich mal ausprobieren.
Mich quält momentan aber noch ein anderes Problem. Die optimale Anordnung der Fets auf der Leiterplatte wäre hintereinander, damit alle Verbindungen möglichst kurz bleiben. Nur wie diese thermisch, möglichst ohne große Überganswiderstände, koppeln und auf den Kühlkörper führen? Was Fertiges habe ich noch nicht dafür gefunden. Ich bin am Überlegen mir dafür extra Aluteile fräsen lasse.
Die Fets abzusetzen wird nichts. Hab ich mal probiert aber bei den steilen Schaltflanken ist jeder cm Leitung zu viel.
Die Idee ist aber nicht schlecht. Bei meiner Anwendung würde ein gefräster Streifen aus 0,8mm Kupfer ausreichen. Muss ich mal ausprobieren.
Wohl dem der die Möglichkeit zum Fräsen hat... Am besten noch die Kupferöberfläche so glatt wie möglich...
Mich quält momentan aber noch ein anderes Problem. Die optimale Anordnung der Fets auf der Leiterplatte wäre hintereinander, damit alle Verbindungen möglichst kurz bleiben. Nur wie diese thermisch, möglichst ohne große Überganswiderstände, koppeln und auf den Kühlkörper führen? Was Fertiges habe ich noch nicht dafür gefunden. Ich bin am Überlegen mir dafür extra Aluteile fräsen lasse.
Sehr richtig, optimale Anordnung vernichtet gute Kühlleistung und umgekehrt... Beides kann man scheinbar nicht haben...
Die Fets abzusetzen wird nichts. Hab ich mal probiert aber bei den steilen Schaltflanken ist jeder cm Leitung zu viel.
Wohl war... Sogar das "L" das sich als Leiterbahn ergab macht sich als Induktivität bemerkbar...
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