Spannungen Regeln und Messen

Hallo Leute,
ich wollte mal nachfragen, ob es möglich ist, mit einem Atmega8 Spannungen zu Messen und zu regeln. :-s Beim Regeln hatte ich mir gedacht, das ich einen leistungstransistor anklemme und damit den Strom regele. Nur weiss ich einfach nicht, wie man unter Bascom (Ich kann nur Basic, da ich sonst nur C64 programmiert habe) die spannungen Regeln kann.
Kann mir jemand erklären wie das geht. Und vielleicht auch, wie man dann den strom reglen kann. Ich wollte mir nämlich einen regler für Flugzeugmotoren bauen, hab auch schon gegoogelt, finde aber leider nichts konkretes. Erstmal wollte ich Bürstenmotoren und dann Bürstenlose Motoren Regeln.
Ich bedanke mich schon mal in Voraus ür eure Antworten. =D>
hunni

Spannungen messen ist über den ADC-Eingang beim Mega8 kein Problem.
Den Strom für Bürstenmotoren regelt man über PWM.
Bürstenlose Motoren lassen sich ohnehin nur mit µC regeln.

Super, das ha t mich jetzt schon mal weitergebracht.
Wie kann ich jetzt aber diesen AD Wandler messen und spannungen regeln, das habe ich immer noch nicht so ganz verstanden.

Spannung messen kann der ADC-Eingang des Mega8.
www.roboternetz.de/wissen/index.php/ADC
www.mikrocontroller.net/articles/AD-Wandler

Den Strom für die Motoren regelst du über PWM
www.roboternetz.de/wissen/index.php/PWM
http://www.mikrocontroller.net/artic...itenmodulation

Hallo,

ich kann die Drehzahl eines bürstenlosen Lüfter also auch nicht über PWM begrenzen? Hilft mir dabei vielleicht das dritte, weiße Kabel am Lüfter? Vermutlich nicht. Ich dachte, damit signalisiert der Lüfter nur, ob er läuft.
Ich nahm an, mit Hardware PWM ginge das.

Grüße tob

Diese Lüfter kann man nur eingeschränkt mit der Spannung regeln, PWM mögen sie in der Regel nicht.

Na gut. Habs mit PWM getestet, der Lüfter wird zwar langsamer, dreht sich aber leicht quietschend. Das scheint wirklich nicht ideal zu sein. Gibts denn eine bessere Möglichkeit?

Grüße tob

Du könntest noch versuchen die PWM gleichzurichten und mit einem Elko zu glätten.

Gelichrichten braucht man das PWM Signal nicht, nur glätten. Entweder mit RC oder LC Filter. Beim LC filter aber unbedingt an die Leerlaufdiode denken. Nur ein Kondensator geht nicht, dass gibt sehr hohe Stromspitzen und fast maximale Spannung.

Ok, danke. Soweit ich das bisher herausgefunden habe, besteht ein LC-Filter aus Kondensatoren, Widerständen und Dioden und gleicht den ursprünglich abprupten Wechsel von Strom und "kein Strom" einer Sinusschwingung an.
Bisher habe ich aber noch keine Anleitung gefunden, die beschreibt, wie groß die Bauteile je nach gewünschtem Ergebnis sein müssen.
Und ich bin mir auch noch nicht sicher, ob die Drehzahl bei Einsatz eines LC-Filters noch beliebig oder verändert werden kann. Ich vermute nicht. Oder kann ich die Pulsweite bzw. Frequenz durch einen Mikrocontroller (z.B. Tiny13) noch steuern? Oder ist mögliche Drehgeschwindigkeit durch die Wahl der Bauteile, aus denen ich den LC Filter zusammensetze festgelegt?

Grüße tob

Statt den Widerständen sollten es Spulen sein.
Die Größe richtet sich nach dem max. Strom des Lüfter und nach der PWM-Frequenz.
Der induktive Widerstand sollte etwa gleich groß sein wie der Widerstand des Lüfter. Bei 100kHz PWM und 50 Ohm für den Lüfter wären das 100µH für die Spule und 100µ für den Kondensator. Als Diode am besten eine schnelle Schottky-Diode.

Danke. Also die hier http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA...b1df82cb707e81 ?
Das heißt also, die PWM Frequenz und damit die Drehgeschwindigkeit des Motors wäre festgelegt, ich kann sie also nicht mit dem Tiny13 ändern, ohne auch die Größe der Spule zu ändern. Richtig?

Grüße tob

Du siehst die PWM falsch, schau noch mal hier www.roboternetz.de/wissen/index.php/PWM
Nachdem du am Motor nahezu Gleichspannung haben solltest, regelst du diese mit der PWM und zwar mit der Impulsbreite. Die PWM-Frequenz bleibt unverändert.

Wenn man einen Bürstenlosen Motor regeln will, dann sollte man sich Überlegen ob man nicht gleich die ganze Motorsteuerung mit dem Controller macht. Man kann dann auch die Drehrichtung wählen, und hat viel mehr Regelbereich. Das ist zugegeben von der Software deutlich aufwendiger.

Das per Software zu regeln stelle ich mir zumindest störungsunanfälliger vor. Andererseits hat hier http://www-home.htwg-konstanz.de/~le...ten.htm#Dufner jemand seine Diplomarbeit zu dem Thema verfasst. Scheint also doch sehr komplex zu sein und eine Anleitung dazu konnte ich auch nicht finden. Ich kann mir darunter auch wenig vorstellen. Also bleib ich mal lieber bei der Variante mit den Spulen.

Wie vermutet ist es gar nicht so schwer was an Brushless motor Controller zu finden. Der erste brauchbare Treffer bei mir war:
http://www.technologie-entwicklung.d...lmc__ger_.html

Vielen Dank. Und ein wenig komplexer als der LC Filter sieht es wirklich aus, für meine Anwendung doch schon überdimensioniert. Ich brauch ja nur eine ungefähr einstellbare Drehzahl bei ruhigem Lauf, keine Richtungsänderung. Aber danke für den Link, interessant finde ich es schon, wenn man mehr Optionen benötigt.

Du musst auch unterscheiden ob du einen Brushless-Motor ohne Elektronik hast und dafür eine brauchst, oder einen Brushless-Lüfter mit integrierter Elektronik hast.

Ok, hab ja einen Lüfter. Dann erübrigt sich das mit der externen Motorsteuerung sowieso.

Aber ich könnte das auch mit einem RC-glied machen, oder? Widerstände und Kondensatoren hab ich nämlich in größerer Auswahl da. Spulen müsste ich bestellen, was ja wieder dauert und und wär auch ganz neu für mich.

Reicht da ein einfaches RC-Glied, wie hier http://de.wikipedia.org/wiki/RC-Glied oben abgebildet oder wird es komplexer?

Mein Lüfter hat einen Widerstand von 2,7 kOhm. Welche Frequenz ich brauche muss ich wohl experimentell ermitteln. Oder sind 100 kHz in der Praxis in Ordnung? Leider weiß ich aber auch hier nicht, welche Formel in meinem Fall relevant ist. Gibts dazu nicht schon praktische Anwendungen bzw. Beispiele, von denen jemand weiß, die ich aber noch nicht gefunden habe?

Grüße tob

Den Widerstand kannst du nicht mit dem Ohmmeter messen, die Elektronik verfälscht den Wert. Du musst den Strom messen bei max. Spannung und dann umrechnen.
Wenn du ein R/C Glied verwendest ist die Frequenz der PWM nicht so tragisch, da kannst du auch 10kHz nehmen. Funktionell ist es natürlich nicht so gut wie ein L/C-Glied.

Ja, böse Falle. Er zieht 0,5 A bei 12 V, hat somit 24 Ohm.
Dürfte ich noch mal um eine kurze Anleitung bitten, wie ich nun zu einem passenden R/C Glied komme? Und um ehrlich zu sein, kann ich auch nicht nachvollziehen wie du bei deinen fiktiven Ausgangswerten oben auf 100µH für die Spule und 100µ für den Kondensator kommst. Ich hab versucht die Herleitungen hier http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefpass zu verstehen, aber komme da mit Schulphysik und rudimentärem autodidaktischem Elektronikbastelwissen nicht weiter.
Und bei einem L/C Glied ist ein externer Quarz auch Pflicht, da die Frequenz der PWM exakt sein muss, oder? Andererseits benötigt der wieder dauerhaft zusätzlichen Strom, was ich möglichst vermeiden möchte.
Scheint wohl so, als würde ich ganz schön viele Fragen stellen. Werde mich auch revanchieren, sobald es hier doch mal wieder jemanden gibt, der noch weniger weiß :)

Ich habe gerechnet das der Vorwiderstand den gleiche Widerstand haben soll wie die Last.
Bei 100kHz, 24 Ohm, wäre das für die Spule etwa 38µH, der nächst größere Wert ist 50µH. Sie muss natürlich auch den Strom aushalten.
Für den Kondensator rechnet man 1000µ je Ampere. Ich hatte mit 100mA gerechnet.

Hallo Tobias,
du bist schon fast fertig. Die Leistung kannst du ja inzwischen mit der PWM-Breite regeln. Was du noch brauchst ist eine Schaltung die aus der Rechteckspannung eine annähernde Gleichspannung macht, der von dir genannt Tiefpass.
Lies dir http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html durch. Du brauchst den Stepdown wandler. Die Schaltung solltest du verinnerlichen und verstanden haben :)
Dann kannst du dich an die Dimensionierung wagen. Unter http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html findest du den passenden Rechner dafür. Beachte dass die Frequenz in kHz angegeben wird. Die Spule kann ruhig etwas zu groß sein, das macht hier nichts aus.
Du kannst ja mit Spulen die du zu Hause rumliegen hast etwas ausprobieren. Diese Spulen findest du z.B. in alten Energiesparlampen (dort die gelbe verwenden), in Schaltnetzteilen für den Computer und in so gut wie allen "intelligenten" Geräten (router, switch, laptop, mainboard, graka).


Das war die LC-Methode. ALternativ kannst du einen RC-Filter basteln und damit einen Längsregler (Transistor) ansteuern.

Hallo avion,
Danke für die Links, bin dabei mich reinzulesen und hab auch schon ein paar Spulen gefunden. Hab außerdem noch das hier http://www.mikrocontroller.net/attac...2/PWM_FAN3.jpg gefunden. Sieht auch vielversprechend aus. Da ist noch ein Optokoppler eingebaut um den Atmel nicht zu irritieren. Da ich wegen Pinmangel meinen MOSFET mit Lüfter an Pin 6 des Tinys anschließen muss, ihn aber auch als MISO zur ISP brauche, könnte das ganz gut sein, glaube ich. Bei "Bedarf" gibts hier http://www.mikrocontroller.net/topic/22791 auch den dazugehörigen Thread. Da scheint jemand, abgesehen von der Doppelbelegung PWM & MISO, ein ähnliches Problem gehabt zu haben wie ich. Kennst du dich da vielleicht auch ein wenig aus, und hast evtl. Einwände?

Grüße tob

hallo zusammen.

Ich glaube ich habe eine ganz eindfache lösung, wie man brushless motoren regeln kann. also man muss einfach nur einen atmel prozessoren nehmen und zwei pwm signale erzeugen. das eine signal fängt mit clear up, das andere mit clear down an.

beispiel:



$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 4000000

Config Portb.1 = Output
Config Portb.2 = Output

Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Compare A Pwm = Clear Down , Compare B Pwm = Clear Up , Prescale = 1

Do
Compare1a = 205
Compare1b = 205
Loop

End

man sollte es nur noch ein bisschen modifizieren.

Hallo hunni,

klingt ja interessant. Hast du das schon ausprobiert? Auf den Tiny13 lässt es sich nicht ganz übertragen, da er Probleme mit Compare hat. Aber wenns prinzipiell funktioniert, könnte man es ja auch umschiffen. Geht ja wohl nur um die PWM Frequenz und das kriegt er dann dann noch hin.
Meine Lösung ist mittlerweile ähnlich einfach: Bei 4.8 MHz Crystal und Prescale = 64 reicht ein 470 µF Kondensator und eine 1N4004 Diode. Läuft zumindest bis jetzt absolut ruhig. Aber auch nur bei dieser Frequenz, kommt also Dummenglück schon erschreckend nahe. Beim RC-glied hatte ich einen starken Spannungsverlust und habs dann mal blauäugig ohne R versucht und es hat doch funktioniert. Ju.hu.

Danke für Eure Hilfe!

tob

Hallo Hubert (und die, die es nun auch lesen),
ich hatte ja geschrieben, dass ich auch ohne Spule und nur mit einem Elko auskomme. Das hat sich jetzt leider doch als Trugschluss herausgestellt. Die Frequenz der PWM scheint meine ADCs zu beeinflussen. Und ohne LC-Glied lässt es sich leider nicht beheben. Ich hoffe, dass eine Spule Abhilfe schafft.
Wäre das hier http://www.reichelt.de/index.html?;A...ch;OFFSET=1000
das Bauteil, das mein Problem endlich lösen könnte? Sie ist ja auch bis 1,5 A belastbar.
So wie ich es verstanden habe, wäre eine 38µH Spule ideal. Im Notfall etwas größer, was dich zur 50µH Spule gebracht hat.
Bin leicht verunsichert, da es hier http://www.reichelt.de/?;ACTION=3;LA...h;OFFSET=1000;
ja auch eine mit 40µH gibt. Ist die nun besser?
Muss man das überhaupt so genau nehmen? Und macht es Sinn, ein paar, die sich in diesem Wertebereich bewegen zu bestellen um zu experimentieren?
Und vielleicht die wichtigste Frage: Sind Funkentstördrosseln denn das, was ich überhaupt brauche? Bin darauf gekommen, weil sie ziemlich hohe Ströme aushalten. Und ich bräuchte etwa 0,75 A.

Grüße tob

Naja hast du mal das Datenblatt angeschaut? Das Problem hatte ich auch vor kurzen und hab mich nach Spulen umgeschaut. Leider haben die alle die angegebene Induktivität bei 1Mhz. Bei 100kHz schauts da ganz anders aus.
Beim Conrad bin ich (ich arbeite mit 16kHz PWM Frequenz) fündig geworden.
hier Ich hoffe der Link geht. Conrad hat gerade rumgezickt.

Mir ist gerade aufgefallen, dass die angegebenen 65µH unter Umständen nicht stimmen. Im Datenblatt wurde 40µH bei 1 kHz (Wahrscheinlich unter deiner Frequenz) angegeben. Ich weis nicht wie es dann bei über 10kHz ausschaut.

So genau muß man das mit der Spulengröße nicht nehmen. Selbst eine 10-fach größere Induktivität sollte noch gehen, die regelung wird dann nur etwas langsamer und es wird dann nur schwieriger eine mit genügend Belastbarkeit zu finden. Die Induktivität bei 100 kHz wird nur wenig von der bei 1 Mhz abweichen, und eher etwas größer sein. Das sollte also kein Problem sein. Wenn die Indiktivität größer ist, kann man die Frequenz verkleinern, muss es aber nicht.

Die Funkentspördrosseln sollten gehen, allerdings beforzugt solche mit geschlossen Kern (Ringkern), die geben weniger Störungen nach außen ab.
Die 1N4004 ist als Diode allerdings kaum geeignet (viel zu langsam), besonder mit einer großen Induktivität. Da sollte man wirklich eine Shottky-diode nehmen (z.B. SB140).

Danke.
Der Link zu Conrads Spule funktioniert leider nicht. Ist immer noch zickig. Hast du evtl. die Bestellnummer bzw. den Artikelnamen zur Hand?

Ist denn ein Ringkern, so wie ich ihn als pdf angehängt habe schon isoliert genug, oder müsste ich noch eine Schale hinzubestellen? Ich bräuchte ja schon einige davon und befürchte letzteres.

Ich bestells wohl einfach mal und probiers aus.

Könnte meine lagsame Diode auch ein Grund für die Störung des ADCs sein, oder schade ich nur der Diode?

Gruß tob

Hier der neue link http://www.conrad.de/goto.php?artikel=534439

Ist das http://www.conrad.de/goto.php?artikel=501911 die Drossel mit geschlossenem Ringkern, die du meinst, Besserwessi?

Gruß tob

Der Conrad Link ist eine Stromcompensierte Drossel. Die sind nicht ohne weiteres geignet. Die Stromangabe bezieht sich da nämlich auf gegenläufige Ströme und nicht auf die Sättigung des Kerns. Außerdem ist das Kernmaterial hier eines mit hoher Permeabilität und damit eher schneller Sättigung.

Die Spule aus dem PDF File von reichelt geht. Das steht als Anwendung auch Drossel für Schaltnetzteile mit drin. Ein extra Isolierung braucht man in der Regel nicht, wenn man keine hohen Spannungen hat.

Die langsame Diode kann zu zusätzlichen Störungen führen. Die Diode und der MOSFet werden etwas wärmer als nötig, denn beim Einschalten des MosFets leitet die Diode noch eine kurze Zeit und Verusacht dabei fast einen Kurzschluß. Bei der 1N4004 sind das ein paar Millisekunde bei einer Shottkydiode ein paar ns. Bei 100 kHz Taktfrequenz bringt das natürlich den Regler völlig durcheinander.

Ok, klingt gut, danke. 12 Volt würdest du ja nicht als hoch bezeichnen, oder?
Nur um sicher zu gehen, dass die nächste Reichelt-Lieferung die richtige ist: Ich hab jetzt IRL3803 als Mosfet. Der ist überdimensioniert, macht aber keine erkennbaren Probleme. Der sollte für die Störungen des ADCs ja nicht verantortlich sein, wenn er per PWM angesteuert wird, oder?

Grüße tob

Wie ist es eigentlich, wenn ich nun eine PWM-Frequenz von 1 Mhz habe, bei einem Motor-Widerstand von 24 Ohm? Kann ich da auch die Spule mit ca 50 µH nehmen, wie für die 100 Khz bei 38 Ohm?

Zitat:

---

Zitat von Hubert.G

Ich habe gerechnet das der Vorwiderstand den gleiche Widerstand haben soll wie die Last.
Bei 100kHz, 24 Ohm, wäre das für die Spule etwa 38µH, der nächst größere Wert ist 50µH. Sie muss natürlich auch den Strom aushalten.
Für den Kondensator rechnet man 1000µ je Ampere. Ich hatte mit 100mA gerechnet.

---

Ich hab nun diese f=1/(2*pi*Wurzel(L*C)) gefunden. Die Formel rechnet aber gar nicht mit dem Widerstand des Motors. Und wenn ich sie umstelle und die WErte einsetze die Hubert genommen hat, komme ich auch nicht auf sein Ergebnis sondern auf 2,533 * 10^-8.
Das scheint also leider der falsche Weg zu sein.



Edit: Ok, ich habs. Tut mir Leid. Steht ja in RN-Wissen. https://www.roboternetz.de/wissen/in...8Elektronik%29
Also L = R/(2*pi*f)
Was mich jetzt noch verunsichert, ist, dass in diese Formel die Spule völlig unabhängig vom Kondensator bestimmt. Und im besagten RN-Wissen Artikel taucht auch kein Tiefpas auf der Spule und Kondensator kombiniert. Nur ein Bandpass. Aber dazu passt die Formel wieder nicht und die Anwendung ist ja auch eine andere.


Benötige ich eigentlich bipolare Elkos für den Tiefpass, oder geht es auch mit normalen Elkos? Bipolare gibts ja bei Conrad und Reichelt auch nur bis 100 µF. Oder brauche ich riesige Folienkondensatoren?

Edit: Für den, der mal das gleiche Problem haben sollte: Bipolare Elkos mit bis zu 1000 µF gibts bei rsonline.de

Dennoch die Frage: Brauch ich denn bipolare?

Wenn der MOSfet direkt vom Controller gesteuert wird, würde ich nicht so hoch mit der Frequenz gehen, vor allem wennd er FET etwas überdimensioniert ist. Ein großer Fet schaltet nämlich langsamer und das geht nur gut bei niedrigen Frequenzen. Ich würde bei 20-50 kHz bleiben und lieber mehr Verlust in der Spule in kauf nehmen.

Der Motor geht hier gar nicht direkt in die Rechnung ein, der ist nur für den Stromverbrauch zuständig. Beim Schaltnetzteil hat man auch keinen normalen LC Filter, obwohl das schon ein Ansatz ist. Die Frequenz als LC Filter solle deutlich unter der Betriebsfrequenz liegen, aber das ist nicht die einzige Bedingung.
Die Spule sollte so gewählt sein, das der Strom in der Einschaltphase nicht zu weit (zu schnell) ansteigen kann. Also mehr nach U = L dI/dt oder L = U / I / f . Für die genaue Berechnung müßte man in Datenblättern zu Schaltreglern nachsehen. Mit 50-100 µH sollte man danach etwa richtig liegen.

Der Kondensator am Ausgang sollte kein ungepolter Elko sein. Man sollte eventuell einen mit niedriegem ESR nehmen, oder lieber 2 kleinere Parallel. Ein kleinerer Folien oder Keramik Kondensator parallel kann auch nicht schaden, muß aber nicht. Die 1000µF / Ampere sind mehr für 50/100 Hz gedacht. Bei einem Schaltnetzteil kann man da am Ausgang weniger nehmen. Wichtger kann da die Strombelastbarkeit der Elkos sein. Damit das Ganze auch noch zusammenhängt, hängt die Strombelastung von der Wahl der Spule ab: je größer die Induktivität, desto kleiner die Strombelastung für die Elkos. Also lieber die Spule etwas größer. Wegen des Stromes der Elkos lieber 2 x 100 µF paralell nehmen.

Vor dem Regler ist das mit 1000µF/A schon die richtige Größenordnung, jedenfalls bei 10 - 50 V.

Hallo Besserwessi,
ich hab mich bisher auf den Step-Down-Wandler http://www.sprut.de/electronic/switch/schalt.html#down bezogen. Beziehst du dich auch darauf? Meinst du also, ich soll statt der 1000µF/A zwei kleinere parallel geschaltete Kondensatoren (2 x 100µF) nehmen, weil sie besser geeignet sind?
Und wie klein sollte der Folienkondensator sein, den ich parallel zu den beiden 100µF Elkos schalte? 100nF?
Und ohne vorlaut klingen zu wollen: Ich soll ganz sicher keine bipolaren Elkos nehmen. Die werden extra für Frequenweichen angeboten. Ist nicht so, dass ich unbedingt welche haben will. Macht mich nur stutzig. Entschuldigung.

Die Seite von Sprut ist schon ganz gut, ich hatte mich aber nicht speziell darauf bezogen.

Die 1000 µF/A kommen von der Glättung an einem Gleichrichter für 50 Hz Spannung. Die braucht man also, wenn man die Versorgungsspannung (12-15V ?) mit Trafo und Gleichrichter erzeugen will. Wenn die Spannung sowieso von einem PC Netzteil oder so kommt, kann man da auch weniger nehmen (z.B. 2 x 100 µF). Das Pralleschalten ist wegen dem Rippelstrom an den Elkos. Ein großer kann weniger ab als 2 kleine parallel. Der Strom je Elko ist begrenzt. Bei den 100µF typen sind das ca. 100-200mA. Weil das nur der überlagerte Wechselstrom ist, reicht das für ca. 200-400mA an mittlerem Strom je Elko. Etwas Reserve ist da noch drin, wenn man die Schaltung nicht grade auf über 60 Grad heitzt, so wie auf einen PC Motherboard.

Der kleine Keramik/Folienkondensator ist ähnlich wie die Abblockkondensatoren für die richtig hohen Frequenzen. Die 100 nF sollten etwa richtig sein. Mehr um zu verhindern das HF-Störungen weiter verteilt werden als nötig.

Ok, danke. Ich versuche mit dem LC-Glied ja eigentlich nur die Störfrequenzen, die durch die PWM am Motor erzeugt werden, vom ADC fernzuhalten. Der Motor selbst läuft ja auch mit einem 470µF, alternativ auch nur mit einem parallel geschalteten 1000µF Elko und langsamer 1N4004 Diode ruhig. Ideal ist das sicher nicht, ich will es nicht rechtfertigen, nur verdeutlichen 8-[
Wäre es da nicht einfacher mit einem Optokoppler den Motor und zugehörigen MOSFET vom ADC des Atmels zu trennen um so die Störungen vom ADC fernzuhalten? Etwa so http://www.mikrocontroller.net/attac...2/PWM_FAN3.jpg ?
Oder ist eine Kombination aus LC-Glied und Optokoppler besser bzw. eher passend?