PWM Motor pfeift

Hallo,

ich habe hier einen 24 Volt Motor den ich mit einer C-Control per PWM in der Drehzahl regeln möchte.
Problem ist, das der Motor dabei relativ laut pfeift....
Hab hier im Forum schon so einiges gelesen,und auch getestet, bin aber noch zu keinem brauchbaren Ergebnis gekommen.

Wie muss so ein Filter für die Lastseite aussehen...vor allem was für eine Spule muss das sein.
...hab mit einer Spule auf einem Ferritring schon einen MOSFET gekillt!!!!

Motor: 24 Volt 3 Ampere Nennstrom (was er wirklich zieht müsste ich erstmal messen)

Danke für eure Hilfe

Mr.B

Normalerweise sollte ein Ferritering so ohne weitere keinen MOSFET killen können, außer er sorgt dafür das eine schaltung die ohnehin schon an der Grenze ist, zu schwingen anfängt. Ist denn da ein Widerstand vor dem gate um solche HF Schwingungen zu verhindern ?

Viele Motoren Pfeifen, wenn die PWM Frequenz zu niedrig ist. Bei einer höheren Frequenz werden aber auch die Schaltverluste höher. Bei 3 A sollte das aber kein Problem sein, wenn der FET nicht zu groß ist.

Schon mal ein RC-Glied nachgeschaltet?
Sollten die Verluste nicht bei niedrigeren Frequenzen höher sein?

Zitat:

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Schon mal ein RC-Glied nachgeschaltet?
Sollten die Verluste nicht bei niedrigeren Frequenzen höher sein?

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Besser ein LC-Glied. Sonst geht ja der schöne Vorteil den PWM bietet - nämlich die geringeren Verluste weil man den Strom eben nicht in einem Widerstand verheizt - wieder teilweise flöten.

Und zum 2. Punkt: Nein, die Verluste am FET steigen mit der Frequenz.
Bei jedem Umschalten dauert es ja eine gewisse Zeit bis das Gate umgeladen ist und in diesem Zeitraum fährt der DS-Widerstand von nahe 0 auf praktisch Unendlich oder umgekehrt - und verursacht dabei jedes mal Verluste.
Je öfter das pasiert, desto mehr mittlere Verlustleistung ergibt sich.

Gruß und guten Rutsch,

Cairol

Hallo,

@ B.
fehlt dir da etwa die Freilaufdiode?

Die Freilaufdionde soll
1. die Elektronik schützen aber hier auch
2. die im Magnetischen Feld gespeicherte Energie dem Motor nützlich zuführen und
3. den Motor leiser machen, in dem er mit geglätter Spannung betrieben wird.

@ niki
die Frage ist dir im andren Thread schon beantwortet woren, wo genau hängst du eigentlich mit deinem Verständnis? Präzisiere einfach deine Frage, anstatt sie nur zu wiederholen. Möglicherweise versuchst du Massnahmen, die in einem Hochohmigen Kreis sinnvoll sind, auf einen niederohmigen Leistungskreis zu übertragen, wo sie dann nicht sinnvoll sind und erhebliche Verluste erzeugen.

@Cairol
mit LC - Glied bin ich mir da nicht so sicher.
LC - Glied ist bei ohmschem Verbraucher ideal.
Bei einem Motor kann man doch dessen eigene Induktivität auch nutzen, den C weglassen und nur L und Motor in Serie schalten. Dann wird wird die Induktionsspannung des Motors beim Abschalten nicht dazu verwendet, den Kondensator um zu laden, sondern trägt zu Stromfluss durch den Freilaufkreis bei. Das ist ein Beitrag zur Antriebsleistung.

grüsse,
Vohopri

Moin,
ich hatte dieses Problem auch schon mal, und zwar beim PWMen eines Gehäuselüfters. Abhilfe schaffte eine Kapazität parallel zur Last, bei mir waren es 10µF bei 0,5W (also ca 50mA an 12V). Bei grösseren Lasten benötigt man entsprechend grössere Kapazitäten und dann evtl auch noch einen Widerstand der den Maximalstrom durch den Transistor begrenzt, da die leere Kapazität ja wie ein Kurzschluss wirkt.

Gruss Timo

@vohopri

Hallo.

Wo ich mit meinem Verständnis hänge ist , wegen dem was Besserwessi schrieb.

Zitat:

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Wenn man den Filter als LC filter baut, wird das zu viel an Spannung in der Spule genutzt, um ein Magnetfeld aufzubauen. In der Ausphase des PWM Signals wird dann die Energie aus der Spule genutzt um den Strom weiter fleißen zu lassen.

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Ich verstehe nicht ganz was er hiermit gemeint hat . Wenn du so nett wärest und das präzisieren könntest. O:)

Und das mit dem RC Filter war ein Lesefehler den ich habe mich beim letzten Thread verlesen. Und darin könnte mein Fehler auch gewesen sein . Ich hab die ganze Zeit geglaubt das ihr dort von einem LR - Filter redet. Und da hat es mich gewundert warum ein LR Filter verlustffreier ist als ein RC- Filter ist.

Mfg niki1

Hallo,

erstmal danke für die rege Beteiligung.

Muss das ganze erstmal studieren und schauen was ich davon selbst schon getestet habe.

Werde auch mal ne kleine skizze der Schaltung einstellen

Hallo,

@ Timo
wie du selbst schreibst, wird bei der "Kondensatormethode" 2x unnötig Energie verheizt. Einmal im Kondensator durchs Umladen und weiters durch die Strombegrenzung beim Umladen. Darum wird ja hier die Filterung mit Drossel empfohlen.
RC Filterung ist was für hochohmige Signalverarbeitung und sollte nicht in einem niederohmigen Motorkreis angewendet werden. Die Gründe stehen schon in diesem Thread.

@niki
Anscheinend ist dir noch nicht wo richtig klar, was eine Induktivität ist und was sie bewirkt, sonst hättest du beim Lesen der Threads bemerkt, dass das alles schon recht ausführlich erklärt wurde. Vielleicht hats aber einen anderen Grund, dass die Erklärungen, die schon da stehen, nicht ankommen. Hier wird der Teilaspekt der Energiespeicherung nochmals recht gut erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Schutzdiode
Informiere dich mal selbst über dieses Thema. Da gibt es viele gute Artikel die das ausführlicher und besser erklären als das in einem kurzen Forenbeitrag möglich ist.

grüsse,
vohopri

Hallo.

Danke für den Link. Jedoch ist das ein Wiki-Eintrag über Schutzdioden.

Mfg

Ein Gleichstrommotor wirkt hier nicht nur als Lastwiderstand, sonder auch als Induktivität. Manhat also hier PWM mit einer induktiven Last. Die zusätzliche Induktivität in Form einer Ferriteperle oder kleinen Spule dient dazu die Induktivität zu vergrößern, besonders dann wenn man zur Funkentstörung einen kleinen Kondensator am Motor hat.

Bei den Lüftern im PC handelt es dich um einfache elektronisch kummutierte Motoren, die nicht direkt mit eine PWM Signal angesteuert werden können. Die normalen DC Motoren vertragen dagegen eine stark schwankende Spannung von der PWM Steuerung. Der Strom bleibt durch die Induktivität des Motors selbst ziehmlich konstant, wenn die PWM Frequenz hoch genug ist.

Einige Motoren können aber halt relativ viel Schall abgeben, wenn die PWM Frequenz im Audio bereich ist. Man kann zum Teil sogar Musik / Sprache noch verstehen wenn man ein echtes Audiosignal anlegt. Eher leise, aber immerhin.

@ wessi
full ack, das kann man nicht oft genug erzählen.

@ Niki
Es macht anscheinend nicht viel Sinn, dir einen Artikel zu empfehlen. Ich hätte eher erwartet, dass du den Inhalt studierst und dir aneignest. Stattdessen beginnst du die Überschrift zu diskutieren. Dieses Verhalten von dir pass gut damit zusammen, dass du immer wieder die selben Fragen stellst, nachdem die Antworten schon in den Threads stehen.

Wenn ich Antworten und Artikelempfehlungen gebe, die dann nicht gelesen werden, dann langweilt mich das mit der Zeit so, dass ich dann damit aufhöre.

grüsse,
vohopri

Hallo,

...hier nun der Schaltplan...aufs wichtigste begrenzt (Relais,AD1....)

Wie zu sehen ist auch eine Freilaufdiode vorhanden (hoffe das sie sie noch OK ist).
Wie schon gesagt...mit einer Spule (Ferritring) in Reihe und einem Kondi par. zum Motor nach dem Relais habe ich schon einen BUZ 11 gekillt, die Spule gab dabei das gleiche pfeifen von sich.

Ein Versuch mit ner alten Trafowicklung zeigte geringe Wirkung....

Ein Versuch mit Kondi par. zum Motor lässt den Motor hoch drehen...

Die PWM Frequenz liegt bei ca.2kHz und lässt sich bei der C_Control
leider nicht ändern....

Wo liegt der Fehler, bzw wie lässt sich das Problem lösen?

...ein anderer Motor ist nicht möglich da der in einen Torantrieb
eingebaut ist.


danke für eure Hilfe


Mr.B

Hallo B,

Zitat:

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.... Freilaufdiode vorhanden ... mit einer Spule (Ferritring) in Reihe ..

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was schreibst du da? Freilaufdiode mit Spule in Reihe? das ist sicher originell und führt zu unerwarteten Effekten.

Aber dein Schaltplan enthält nicht das, wovon du schreibst. Die Spule und der Kondensator sind nicht zu sehen. Bevor ich da jetzt auf ein Rätselraten eingehe, schlage ich vor, poste einen Schaltplan, der darstellt, WAS SACHE IST.

Bei einer Freilaufdiode hofft man nicht, dass sie in Ordnung ist, sondern misst das nach.

bis dann,
vohopri

Hallo

@ vohopri

1.Freilaufdiode wie im Plan!!!
2.Plan mit "Pfeifen" !!!
3.Experimente mit Spule, Kondi, usw. kein Plan

* Spule Nach dem Relais "in Reihe mit dem Motor"
* Kondensator parallel zum Motor
* Freilaufdiode sollte OK sein...hab´s jetzt extra gemessen!!!!!

Es geht eigentlich nur darum wie so ein Filter auf der Lastseite aussehen muss, bzw, dessen Dimensionierung (PWM=1953Hz,24Volt,Nennstrom3A) !!!

Ich habe erst herausgelesen, es geht ums Durchbrennen vom buz.

Wenn die Freilaufdiode wirklich richtig geschaltet sein sollte (mangels Schaltplan weiterhin im Ungewissen), dann hat ihn ja nicht die Induktionsspannung hingerichtet, sondern eine Überlastung. Umgebracht wird so einer ja nicht durch den Nennstrom, der im Datenblatt steht, sondern durch den Anlaufstrom. Darüber wissen wir aber nix. Also vermuten wir darüber auch nix. Die Nächste Frage, die sich stellen würde, bringt ihn die Leistung um? Da seh ich jetzt auch kein Oszillogramm über Strom und Spannung am Buz in der Anlaufphase bis zum Nennbetrieb. Wenn der aus irgend einem Grund zu langsam durchschaltet, dann überschneiden sich Strom und Spannung und die Leistung ist schnell über dem erlaubten Wert. Wird der buz warm? Wissen wir alles nicht, also vermuten wir auch nix. Kann eigentlich ausgeschlossen werden, dass unter Last, das Relais umpolt? Ich sehe keine Vorkehrung dagegen.

Also bei der Fehlerbeschreibung würde man in unserer Region sagen: "Joo meii des ko ois sei odar a nix, Klump wiad hoit hii". Ich erspare mir die Übersetzung des lokalen Idioms.

Fehlende Fehlerbeschreibungen machen nicht wirklich neugierig.

grüsse,
vohopri

Mit einem Filter auf der Lastseite hat man dann praktisch einen Schaltregler (oder bessser Steller, denn geregelt wird ja nichts). Den Filter sollte man zwischen FET und dem Relais haben. Die Induktivität sollte so bemessen sein das bei 50% PWM der Strom in rund 0,25 ms auf etwa die Hälfte sinkt. Also ungefähr L = U/ dI * dt = 12 V / 2 A * 0.25 ms = 1,5 mH. Wegen der niedrigen Frequenz ist das leider ein ziehmlich große Induktivität. Das sollte schon was mit nem recht handfesten Kern werden. Eine Trafowicklung ist zwar schon gut gedacht, aber leider ist man da in der Regel zu schnell in der Sättigung. Da müßte man schon etwas zusätzlichen Lufspalt in den Kern kriegen. Nicht umsonst nimmt man bei Schaltreglern gerne höhere Frequenzen damit man nicht so unhandliche Spulen braucht.

Wenn man deutlich weniger Induktivität hat, darf der Kondensator nur noch eher klein sein, mehr sowas zur Funkentstörung (100 nF bis 1 µF).

Bei Passender Spule könnte der Kondendensator kann dann ein low ESR Elko sein, vermutlich so rund 1000 µF, schon wegen der Strombelastbarkeit.

Es würde wirkllich wesentlich einfacher, wenn die Frequenz etwas höher wäre.

Hallo wessi,

die Dimensionierung ist klar und gut nachvollziehbar. 100n zur Funkentstörung ist auch klar.
Aber eine Frage hab ich noch:
Was wird mit den eventuellen 1000µ parallel zum Motor bezweckt? Nach meinem Verständnis vernichtet der Kondensator die Induktionsspannung des Motors, so dass sie nicht mehr über den Freilaufkreis zurückgewonnen werden kann.
Ich habe Empfehlungen in beide Richtungen gelesen, und versuche jetzt die Hintergründe zu erfahren.

grüsse,
vohopri

Hallo,

@ vohopri

die Freilaufdiode sitzt vor dem Relais, da ja das Relais im"STILLSTAND"
die Drehrichtung des Motors ändert!!!
...hoffe mal die ist nicht zu "weit weg"
...der BUZ wird nicht warm!!!
...gekillt hat ihm der Einsatz der besagten Spule!!!

...LASS ES EINFACH !!!!! (Besserwessi hat das Problem erkannt!!!)


@Besserwessi

Du hast das Problem erkannt!!!! DANKE!!!!!

Werde mal ein bisschen rechnen und testen.
Eine höhere Pwm Frequenz ist mit der C-Control leider nicht möglich(schade).

Werde den Filter mal zwischen FET und Relais setzen... (Elko Problem???)
Wo sollte dann die Freilaufdiode hin, vor oder hinter den Filter???

nochmals Danke für Deine Ausführung

mfG

Mr.B

Nagut, wenn eine vollständige Problembeschreibung soo viel Mühe bereitet, will ich dich weiter belasten. Am Rätselraten darüber, was du so ohne Plan zusammengestrickt hast, bin ich ohnehin nicht interessiert.

Wessi empfiehlt ja völlig richtig eine Spule, und eine Spule schiesst dir auch bei richtig gestaltetem und dimensionierten Freilaufkreis den Buz nicht ab. Ein häufiger Fehler besteht darin, dass man eine Spule in ungeeigneter Weise hinzufügt, den Freilaufkreis nicht entsprechend anpasst und vielleicht die Diode zu langsam ist. Das ist dann schädlich und die Ursache wird oft irrtümlich der Spule zugeschrieben.

viel Spass und Erfolg,
vohopri

Die Freilaufdiode muß immer direkt am FET sein. Der Filter vor dem Ralais war deshalb, weil man dann einen Elko nehmen kann, was die 1000µF einfacher macht. Das Problem wird aber wirklich sein eine Passende Spule zu finden, die wird ganz schön groß.

Der Elko ist nicht unbedingt wichtg für die Funktion, der Motor dreht sich auch ohne. Nur das Piepen wird dann kaum weggehen, höchstens etwas weniger werden.

Eine Alternative wüßte ich noch, die dann aber etwas extra Hardware braucht: Man macht aus dem PWM Signal erst mal ein DC Signal und nimmt dann einen analogen Spannungs/PWM Wandler, der mit etwas mehr als 2 KHz arbeitet. Könnte trotz allem einfacher sein als so eine unmöglich große Spule.

Zitat:

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Zitat von Mr.B

Problem ist, das der Motor dabei relativ laut pfeift.

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am einfachsten PWM frequenz zu erhöhen (ab 22 kHz)
oder kleiner zu machen (bis 10 Hz) - dies ist am besten für dein Torantrieb.

..ähm ... die "Etnwicklern" von C_Control haben mit 2kHz für Motoranwendungen leider scheisse gebaut ... :(

da habe ich noch mal dein schaltplan angeschaut:
falls du einen Oszi hast - schau mal die Impulsform am Motor und an R2...

wie währe es mit richtigen MOSFET treiber für BUZ11 ? ... z.B. TC4427 o. Ähnl....

noch was: wie lang sind die Leitungen zw. REL1 und Motor ?

Die Steuerung des Gates ist ziehmlich langsam. Das ist wirklichnichts für mehr als die 2 KHz. Da müßte man auch was ändern. Das sollte aber fast nichts am Fiepen ändern.
Wenn die Leitung zum Motor recht lang ist, sollte man zur Funkeentstörung noch ne Spule und einen kleinen Kondensator habe.

Ist ja richtig, aber er hat ja nicht nur das Pfeifen als Problem beschrieben, sondern auch, dass er einen buz gekillt hat. Ein Oszlillogramm der entsprechenden Ströme und Spannungen hab ich ihm ja gestern schon vor geschlagen, aber das übersteigt anscheinend sein Verständnis und seine Möglichkeiten.
Das Pfeifen und die Durchschaltgeschwindigkeit kann man auch nicht sinnvoll getrennt sehen, denn die beiden Probleme hängen zusammen. Gegen das Pfeifen geht man mit der Frequenz hinauf, bei höherer Frequenz braucht er aber ein flottes Durchsteuern.
Bei jeder Verbesserung scheint er sich neue Probleme ein zu handeln. Aber das ist oft so, wenn ein Entwurf nicht fertig durchdacht ist. Da wäre noch einiges an Entwicklungsarbeit zu tun.

vohopri

Zitat:

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Zitat von vohopri

Ist ja richtig, aber er hat ja nicht nur das Pfeifen als Problem beschrieben, sondern auch, dass er einen buz gekillt hat. Ein Oszlillogramm der entsprechenden Ströme und Spannungen hab ich ihm ja gestern schon vor geschlagen, aber das übersteigt anscheinend sein Verständnis und seine Möglichkeiten.
Das Pfeifen und die Durchschaltgeschwindigkeit kann man auch nicht sinnvoll getrennt sehen, denn die beiden Probleme hängen zusammen. Gegen das Pfeifen geht man mit der Frequenz hinauf, bei höherer Frequenz braucht er aber ein flottes Durchsteuern.
Bei jeder Verbesserung scheint er sich neue Probleme ein zu handeln. Aber das ist oft so, wenn ein Entwurf nicht fertig durchdacht ist. Da wäre noch einiges an Entwicklungsarbeit zu tun.

vohopri

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Moin moin allerseits,

Auf Grund dieses Threads habe ich gestern mal etwas mit dem Prescaler
meiner PWM herumgespielt. Darauf haben meine beiden Motore heftig
Musick gemacht, "grauenhafte" Geräusche! Ich habe jetzt wider den
Prescaler = 1 eingestellt und die Motoren laufen schön leise. :-)

Obwohl der RN Dualmotortreiber laut Datenblatt eh nur 20 KHz kann?
Warm wird auch NIX, allerdings habe ich auch noch keinen Dauerbetrieb
getestet.

Gruß Richard