Hi Leute,
mal eine ganz kurze Frage:
ist es Ratsam motoren direkt an den Microcontroller(in meinem Fall Arduino) ohne Transistor, aber natürlich mit freilaufdiode anzuschließen?
Danke schonmal im vorraus :)
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Hi Leute,
mal eine ganz kurze Frage:
ist es Ratsam motoren direkt an den Microcontroller(in meinem Fall Arduino) ohne Transistor, aber natürlich mit freilaufdiode anzuschließen?
Danke schonmal im vorraus :)
Die Ausgangsleistung von Mikrocontroller Ausgängen ist zu gering um normale Motoren betreiben zu können. Allenfalls spezielle Motoren, z.B. Antriebe für Analoguhrwerke oder ähnliches sind machbar.
Hallo ,
mach es mit ein I²C IC-Poti.
Nur ein Transistor als Stromtreiber am Ausgang .
Ist viel sauberer als PWM.
Habe die aller besten Erfahrungen mit diesen gemacht. Egal ob Motoransteuerung oder was.
Mit freundlichen Grüßen
fredred
ok, vielen Dank
PWM ist schon der Richtige Weg für die Motorsteuerung, es sei denn man super hohe Anforderungen an die Störungsfreiheit (also etwa ein 24 Bit AD oder es kommt auf Spannungen unter 1 µV an während der Motor läuft). Die lineare Steuerung braucht mehr Strom und Produziert mehr Abwärme.
Direkt am µC geht nur bei sehr kleinen Strömen bis etwa 10 mA und produziert viel Störungen am µC. Die Minimallösung ist ein MOSFET direkt am µC Pin und die Freilaufdiode dazu. Mit Kondensatoren / Elkos und ggf. einer Drosselspule kriegt man auch die Störungen in den Griff.
Kann ich die Motoren denn von der gleichen stromquelle wie den Arduino saugen lassen?
Motoren brauchen 6 V
Die Motoren können aus der gleichen Stromquelle versorgt werden. Allerdings sollte man darauf achten, dass die Spannung am µC nicht bei hohem Stromverbrauch des Motors einbricht. Dafür wäre ggf. so etwas ein extra Elko für den µC und ggf. eine Diode hilfreich.
ok, danke für die antworten
Hallo Besserwessi,
dein Hinweis mit „super hohe Anforderungen an die Störungsfreiheit“ verstehe ich nicht so richtig. Ist zwar in der Digitaltechnik das A und O diese zu vermeiden. Aber je besser die Glättung je träger wird der Signalfluss. Auch die Anzahl der PWM Ports ist bei den meisten Controllern auf 2 begrenzt. Somit bin ich auf Digitalpotis umgestiegen. Wollte ja nur meine Erfahrung mitteilen.
Als kleines Beispiel: Habe für ein Motelbauer eine Funksteuerung für sein Track mit Allrad (4 Motoren) aufgebaut. Am Empfänger mit Controller Mega32 und 2
I²C Digitalpotis (DS1803-010 DIP ) auch noch am Bus angeschlossen. Somit 4 getrennte Potis.
Jeder IC hat zwei die nur mit einem Befehl als Tandem funktionieren somit absolut Synchron und sehr schnell von Null auf Max. (Software mit Bascom)
Natürlich muss man sein Projekt im Ganzen sehen.
Der DS1803 hat „nur“ 8Bit bei 5 Volt sind die Spannungsschritte somit 20mV .
Vorteil keine Außenbeschaltung und für ca. 3 € pro Stück ,finde ich, dies Lösung für viele Anwendungen als optimal.
Zur Anfrage ob man ein Motor direkt vom Controller speisen kann, rate ich grundsätzlich ab.
Die Controller können zwar 10mA bei L liefern bei H wird es schon gefährlich. Sind im Fusse die Einstellung für Reset auf 4,7 Volt eingestellt , führt ein kleiner Spannungseinbruch schon zum Programmablaufproblem „ man sucht sich Dumm und Dämlich“ warum geht’s mal dann wieder nicht.
Mit freundlichen Grüßen
fredred
Ein Digitalpoti ist im Vergleich zu einer PWM (sinnvoller weise natürlich mit einem Motortreiber) eine ziemlich schlechte Option, da man dabei die überschüssige Leistung verfeuert. Um noch mal alles zusammenzufassen (insbesondere ob man Motoren direkt am Pin betreiben kann): Ja man kann Motoren direkt an einem mC Pin betreiben solang diese nicht mehr als 20-40 mA (Abhänging vom Controller) ziehen. Man muss natürlich an die passenden Leerlaufdioden denken, um sich nicht den Port zu grillen. Ansonsten ist die Lösung mit einem stinknormalen Motortreiber in der Regel vorzuziehen es sein denn man baut gerne Heizungen.
Hallo fredred,
De Variant mit dem Digi-Pot ist einfach und macht wenig EMV-Probleme.
Allerdings gibt e auch Nachteile, gegenüber PWM:
1. Die lineare Lösung verheizt einen Teil der Energie. Somit braucht man recht schnell Kühlkörper um die Wärme wegzuführen.
2. Die verheizte Energie kommt aus dem Netzteil. Bei Akku-Betrieb läuft der Motor mit PWM einfach länger, als mit einer linearen Ansteuerung, zumindest wenn der Motor nicht mit voller Spannung betrieben wird.
MfG Peter(TOO)
Braucht man für die Digitalpotilösung nicht auch zwei Ports - wenn man ne Drehrichtungsumkehr möchte? Einmal Drehrichtung rechts und einmal links?Zitat:
... Digi-Pot ist einfach ... wenig EMV-Probleme ... auch Nachteile, gegenüber PWM ...
Zur Genauigkeit schon einer 8Bit-PWM hätte ich wenig Sorge: die Motörchen haben - wenn die Fahrzeuge nicht grad mikroskopisch sind - mechanische Zeitkonstanten von zehn und mehr Millisekunden aufwärts - als Zeitkonstante im kompletten System. Da kann ne Regelung im 100Hz-Raster ne gute Genauigkeit ins System bringen. Ich denke mal z.B. ans Auto: wenn ich bei 250 theoretischer Spitze auf 1 kmh genau fahren will - das kriegt kaum ein Autofahrer gebacken. Ein PID schaffts locker und wenns noch genauer sein soll müsste man einen Beobachter mit Vorhersagefunktion basteln.
Hallo,
Der vorgeschlagene DS1803 hat ein IIC-InterfaceZitat:
Zitat von oberallgeier
Der DS1803 hat auch 8 Bit. Und mit 400kHz Bustakt bekommt man die Daten auch mit 100Hz da rein.Zitat:
Zitat von oberallgeier
MfG Peter(TOO)
Guten Tag Forum,
Hallo shedepe
freue mich grundsätzlich wenn ein Thema diskutiert und eigene Meinungen veröffentlicht werden. Mann kann ja nur dazu lernen.
Deshalb meine Frage an Dich.
PWM erzeugt in Abhängigkeit des Digitalwertes eine pulsierende Gleichspannung die der Controller direkt liefern muss.
Mit IC Digitalpoti wird auch nur der Digitalwert umgesetzt, nur mit dem Unterschied, die saubere Gleichspannung wird direkt vom Netzteil bezogen. Somit stellt sich mich die Frage „ wo baue ich gerne Heizungen“ Ob Controller z.B. 2 Volt liefert oder das Poti.
Wer oder was erzeugt die Verlustleistung (Heizung) in meiner Variante die Motoren oder die I²C IC ?
Im erwähnten Projekte wird nichts warm. Außer die Motoren wenn diese mit Volllast ca. 1 Watt ihre Leistung nicht in ein Drehmoment abgeben können.
Ist doch physikalisch so oder nicht?
Leerlaufdioden ist ein Muss aber wichtiger ist eine Drossel am Motor. HF sollte nicht vernachlässigt werden.
PWM Nachteil diese Drossel beeinflusst bedingt die nachgeschaltet „Glättung“.
Noch was: Sollten am Controller 2 PWM Ports für 2 Motoren mit Max 40 mA den Strom liefern müssen und noch andere Abnehmer an Ports hängen, könnte dieser bald im „Siliziumhimmel“ sein.
Schlimm für Anwender die ein fertiges AVR Industriebord nutzen.
Zu beachten: Wir diskutieren hier um die Ansteuerung eines normalen Gleichspannungsmotor
ansonsten habe ich das Thema verfehlt und Entschuldige mich vorab.
Mit freundlichen Grüßen
fredred
Bei der Lösung mit Digitalpoti und Transistor dahinter wird ggf. der Transistor heiß: nicht so sehr bei voller Geschwindigkeit, vor allem bei etwa halber bis 2/3 des Maximums. Aber selbst bei maximalem Tempo geht etwa 1-2 V am Transistor verloren. Das maximal mögliche Tempo ist also begrenzt. Je nach Digitalpoti kann die Motorspannung auch nicht höher als die des digital-Poti sein.
Bei der PWM Lösung mit MOSFET kann der Spannungsverlust bei vollem Tempo dagegen bei etwa 0,2 V bleiben. Auch bei Zwischenwerten der Geschwindigkeit gegen nur etwa 0,2 V am MOSFET bzw. etwa 0,5-0,7V an der Freilaufdiode verloren - im Mittel also eher 0,5 V. Dazu kommen eher geringe Ummagnetisierungsverluste im Motor. Die Restliche Leistung wird einfach gar nicht aus der Quelle entnommen. Der Witz bei der PWM Regelung ist, das der Motor mehr Strom bekommen kann als im Mittel aus der Versorgung entnommen wird. Die Motoren können auch aus einer höheren Spannung (etwa der Akku ungeregelt) versorgt werden.
Die Freilaufdiode ist bei der Lösung mit Digitalpoti tatsächlich nicht einmal so wichtig - im Prinzip kann das in der Schaltung auch der Transistor auffangen - wird dabei aber natürlich etwas warm. Schaden tut die Freilaufdiode natürlich nicht, aber ein Ersatz für eine HF Entstörung ist sie sowieso nicht. Da ist eher die Frage Drossel oder Kondensator oder ggf. beides. Die Drossel am Motor ist für den PWM Betrieb kein Problem, sondern sogar eher hilfreich - problematisch ist da die Entstörung nur mit einem Kondensator.
Noch mal kurz: Die Heizung ist in deinem Fall dein Digitalpoti. Irgendwo muss die Spannung ja abfallen, wenn du langsamer fahren willst.
Hallo,
Fragen ohne Ende, möchte ja was dazu lernen.
Benötige eine Erklärung warum dies nicht linear ist und somit zu extreme Verluste führt.
Der Verwendete IC hat (10 k Ohm gesamt) werden durch int. Multiplexer pro Schritt ca. 40 Ohm gegen GNC zugeschalten
(„Schleifer" = Ausgang) Wo liegt mein Denkfehler wo die Verluste herkommen sollen denn bei 5 Volt und diesem Widerstand können doch nur max. 0.5 mA fließen???
Trotz alledem hier mein Testcode in Bascom.
' Achtung: nicht mehr aktuell und nicht noch mal getestet
Für ein I²C Digitalpoti DS1803-10 erst wird Poti1 „hochgedreht“ dann Poti 2 und zum Schluss beide als Tandem zurück drehen.
'*********** war mein erster Test mit disen IC's *****************************
'* *
'* ist die Poti-Demo zum kennen lernen wie die 2 Potis angesprochen werden. *
'* für Test alle Werte auf Terminal ausgeben *
'* *
'************************************************* ****************************
'!!!! Regfile natürlich anpassen !!!!
$regfile "m32def.dat"
$crystal = 16000000
$hwstack = 32
$swstack = 32
$framesize = 40
$baud = 19200
'gibt den Erstellungszeitpunkt im europäischen Format DD-MM-YY hh:nn:ss aus
Print "Erstellt am " ; Version(1)
Waitms 100
'+++ Ist Hardware Variante +++
$lib "i2c_twi.lbx"
Config Twi = 100000 'Bus-Takt = 100kHz
'+++++++++++++++++++++++
'**** Variablen für IC-Poti ****
Dim Poti0 As Byte 'ist Daten Variable Poti0
Dim Poti1 As Byte 'ist Daten Variable Poti1
Dim Potix As Byte 'ist Daten Variable tandem Poti
Dim W0 As Single 'Echtwert
Dim W1 As Single 'Echtwert
Do
For Poti0 = 0 To 255 'Poti0 = Zähler. Später durch Ereignis ersetzen
I2cstart
I2cwbyte &B01010000 'control-byte(=IC "Addr"für schreiben)
I2cwbyte &B10101001 'ist Poti0
I2cwbyte Poti0 'Byte-Wert schreiben
I2cstop 'Bus frei geben
'ab hier Umrechnung in Volt
'abgleichen da ein Transistor npn als Stromtreiber nachgeschaltet ist.
W0 = 0.018 * Poti0
Print "Volt-P0 = " ; W0
Next
'zweites Poti
For Poti1 = 0 To 255 'Poti1 = Zähler. Später durch Ereignis ersetzen
I2cstart
I2cwbyte &B01010000 'control-byte
'hier kommt der Unterschied
I2cwbyte &B10101010 'ist Poti1
I2cwbyte Poti1 'Byte-Wert schreiben
I2cstop
'ab hier Umrechnung in Volt
W1 = 0.018 * Poti1 'abgleichen
Print "Volt-P1 = " ; W1
Next
'beide Potis gleichzeitig abregeln
Print "beide Potis gleichzeitig abregeln"
For Potix = 255 To 0 Step -1 'Potix = Zähler. Später durch Ereignis ersetzen
I2cstart
I2cwbyte &B01010000 'control-byte
'hier kommt der Unterschied
I2cwbyte &B10101111 'Potix = Poti0 und Poti1= Tandempoti
I2cwbyte Potix 'zu schreibende Werte
I2cstop
W0 = 0.018 * Potix 'Nur Test
W1 = 0.018 * Potix
Print "Poti0 " ; W0 ;
Print " Poti1 " ; W1
Next
Wait 5
Loop
'********* End Test *********
- - - Aktualisiert - - -
Hallo ich bin’s noch mal,
habe mal auf der Schnelle ein kleines Projekt aufgebaut und den I²C Digital ein MOSFET statt Transistor als Stromtreiber nachgeschaltet. Bitte beachten die Spannung ist führend Strom liefert in Abhängigkeit der Spannung der MOSFET.
Als Verbraucher ein 12 Lüfter 6 Watt.
Ergebnis er läuft sehr sauber an und dreht auch sauber Hoch/Herunter und nichts wird warm . Somit bin ich mich fast sicher, wenn keine Leistung „verbraten“ wird, ist alles OK
Wenn der Verbraucher nur so viel Spannung bekommt und somit nur soviel Strom ziehen kann ist es doch Optimal
Oder nicht ??
.
Mit freundlichen Grüßen
fredred
@fredred
Mich würde interessieren ob du das mit dem Digipot schon mal praktisch gemacht hast. Ich kann mir das nicht so recht vorstellen.
Wenn ich das Datenblatt den DS1803 richtig gelesen habe, dann ist der Wiper-Current max. 1mA (das 1MA im Datenblatt ignoriere ich mal).
Wie willst du damit einen Motor ansteuern?
fredred hat schon noch geschireiben, dass hinter dem Digipoti ein Transistor kommt. Allerdings ist hier die Schaltung nicht ganz klar.
Bei dem Transistor müsste es sich für genügend Stromverstärkung vermutlich um einen Darlington handeln. Bedingt sinnvoll wäre da der Emitterfolger, um eine Definierte Spannung zu erhalten, auch wenn die Spannung dann maximal etwa 3,5 V (bei 5 V für den Digital Poti) erreichen kann. Den Transistor in Emitterschaltung würde in Grenzen gehen, erlaubt aber keine vernünftige Regelung der Geshwindigkeit sondern allen falls eine eher schlechte Einstellung des Stromes - an / Aus geht da ganz gut, aber das geht auch per Digitalem Port.
Mit dem MOSFET wird es ganz komisch - ein MOSFET mit sehr kleiner Schwellspannung könnte ggf. noch als Sourcefolger gehen - mit normalen MOSFETs verliert man da aber viel zu viel. Einfach nur mit Steuerung über die gate Spannung gibt es eine begrenzt variable Strombegrenzung - eher schelcht zur Motorregelung. Es sein denn man hat so viel Störungen drauf, dass man unbeabsichtigt damit eine analog angesteuerte PWM Schaltung mit 50 oder 100 Hz bekommt.
Darum wollte ich wissen ob und wie er es gemacht hat und welchen Motor er verwendet hat.Zitat:
Zitat von Besserwessi
Der Aufwand mit Digitalpoti ist im Verhältnis zum direkt mit PWM angesteuerten FET wesentlich höher.
Guten Tag,
zur Frage wie die Motoren in dem erwähnten Projekt (Track) direkt gespeist werden muss ich erst mal passen.
Meine Vorgabe war nur eine Spannung von min 0,5 Volt bis max 5 Volt und wichtig bis max 100 mA und Spannung in kleinen Schritten zu Verfügung zu stellen.
Da Ihr mich nun richtig gefordert habt, werde ich den Modellbauer(kein Elektroniker) bitten mich mal die genauen Daten der Antriebe mitzuteilen.
Zum Stromtreiber für Digitalpoti kann ich folgendes Sagen.
Am „Schleifer“ ein 47k auf Basis eins BC546 Transistor in Kollektorschaltung, somit Ausgang am Emitter.
(Wie wollen ja nur eine Stromverstärkung)
Auf die Frage Vor- oder Rückwährst, wird eine sogenannte Wendeschützschaltung mit Miniaturrelais verwendet.
Mit freundlichen Grüßen
fredred
Damit wirst du aber nicht auf die 100mA kommen. 47k sind 0,1mA Basisstrom, selbst bei einer Verstärkung von optimistischen 200 würden das nur 20mA ergeben. Die maximal erreichbare Spannung ist ca. 4,2 V. Probiere das mal auf einem Steckbrett aus, zum testen geht ja ein normales Poti.Zitat:
Zitat von fredred
Hallo Hubert.G
Dein Rechenbeispiel ist völlig korrekt aber wir diskutieren hier nicht um ein fertiges Projekt.
Mit der Transistorbeschreibung wollte ich doch nur erklären wie der IC nicht überlastet wird.
In Echthardware folgt natürlich noch ein ULN 2803l Leistungstreiber usw.
Mit meiner Teilname an diesem Thema wollte ich doch nur meine Variante darlegen.
Einige Anfragen im RC- Bereich(hab damit keine Erfahrung) Ports reichen nicht usw.
Konnte ich nur empfehlen benutzt den I²C , habe vielen Beispiele in Bascom erstellt.
Leider nicht in diesem Forum.
Somit noch mal vielen Dank und verbleibe in Freundschaft
fredred
Mit so etwas wie dem ULN2803 bekommt man allerdings wohl kein Analoges Signal mehr, sondern nur noch was Digitales - den Digitalen Poti braucht man dann eher nicht.
Wenn man es schon mit einem Analogen Poti machen will, wäre eher so etwas wie der Digitalpoti und dann ein Leistungs-OP passend, etwa ein L272 oder AD8531. Ggf. auch noch eine Sizlaki-Schaltung (NPN+PNP ähnlich einem Darlington).
Hallo fredred,
OK, bei 5V und 0.1A komme ich auf .5W, da wirds noch nicht so richtig warm!Zitat:
Zitat von fredred
Also, nehmen wir mal an Stelle des Motors einen Widerstand, mit Motor wirds nicht linear und eine riesen Rechnerrei :-(
Gegeben 5V und Rl= 50 Ohm.
1. Last direkt an 5V, es fliessen 0.1A und in der Last ist P = 0.5W
2. Geschaltet über einen Transistor:
Am Transistor fallen, im Idealfall 0.2V ab, an der Last liegen also 4.8V an:
= 96mA durch die Last P = 0.4608W
= 96mA durch den Transistor, Verlsute im Transistor P=0.0192W
3. Nur 2.5V an der Last:
= 50mA durch den Zweig.
Die Last und der Transistor tragen je 0.125W
Die Energieaufnahme aus dem Netzteil beträgt also 0.25W obwohl in der Last nur 0.125W verwendet werden.
4. PWM.
Da haben wir den Fall wie unter 2., aber der Transistor ist nur zeitweise angeschaltet.
Um jetzt wieder die 0.125W an der Last zu haben, beträgt das Tastverhältnis 1:2.6864
Die Verluste im Transistor betragen dann 0.00520W.
Die Leistungsaufnahme der Schaltung liegt also bei 0.130W, was einiges weniger als die 0.25W unter 3. sind.
Der mittlere Strom beträgt dabei 26mA.
Mit PWM kannst du also die Last fast doppelt so lange mit 0.125W an einem Akku betreiben, wie mit der linearen Lösung.
Wenn du jetzt das Ganze noch für andere Zwischenwerte berechnest, siehst du, dass das für die Poti-Lösung nicht linear ist.
Wenn fast nur Vollgas gefahren wird, hast du praktische keinen Unterschied zwischen Poit und PWM. Bei hauptsächlichem Betrien bei Teillast, sieht die Rechnung dann anders aus.
Das war jetzt für eine Ohmsche Last.
Bei einem Motor sieht das noch etwas besser aus.
Damit sich der Motor dreht, ist nicht der Strom ausschlaggebend, sondern das Magnetfeld, welches durch den Strom erzeugt wird!
Bei Induktivitäten ist es nun aber so, dass sich das Magnetfeld nur langsam aufbauen kann. Ebenso, verschwindet es nicht sofort wieder, wenn der Strom abgeschaltet wird, sondern muss sich erst wieder abbauen. Wie schnell sich das Magnetfeld auf und abbauen kann, entspricht der Induktivität.
Beim Abbauen des Magnetfeldes, treibt dieses aber den Motor weiterhin an.
Somit kann man praktisch das Tastverhältnis noch etwas grösser wahlen, also die Stromaufnahme noch etwas verringern, ohne die mechanische Leistung an der Motorenwelle zu verkleinern. Wie viel da dann drin ist, hängt von der Bauart des Motors ab.
Was die Verlustwärme angeht, kann man das bei 100mA max noch vernachlässigen. Wenn der Motor aber 1A oder noch mehr aufnimmt, sieht es dann ganz anders aus!
MfG Peter(TOO)
Hallo Peter(TOO),
erst mal Vielen Dank für Deine aufwendige und lehrreiche Beschreibung.
Na klar liegen zwischen ohmschen und induktive Lasten Welten.
Mein Nachteil ist, dass ich das erwähnte Modelfahrzeug nicht kenne und nur nach Vorgaben eine kleine Platine erstellt habe.
Der gewünschte Einbau des IC ULN2803 sollte vielleicht nur als Pegelanpassung dienen. (Wendeschützschaltung oder was auch immer)
Leider habe ich den Code nicht mehr, den ich auf den Controller „gebrannt“ habe, ist schon ein paar Jahre her.
Wichtig war für mich, er war sehr zufrieden mit Hard- Software.
Im nachhinein stellt sich mich nun die Frage, warum wollte er unbedingt zum fahren erst mal 3 sehr kurze Volllastimpulse dann erst fahren.
Mein Versuch den Modelbauer zu erreichen war bis Dato erfolglos. Bleibe aber dran.
Macht mich nun ganz wuuuschig was er für eine Motorsteuerung hat.
Nun bedanke mich für alle Hinweise und muss feststellen wenn man nicht selbst ein fertiges Projekt
erstellt, sondern nur eine kleine zuarbeite zum Projekt geliefert hat , sollte keine voreilige Meinung
ob Gut oder Nicht geäußert werden.
Die Praxis ist endscheidend nicht die Theorie wir sind doch keine Politiker!
Ich wünsche, Glück und Erfolg für das Jahr 2014
Mit freundlichen Grüßen
fredred
Hallo fredred
Das Problem ist, dass der Motor auf kleinen Fahrstufen nicht anfängt zu drehen.Zitat:
Zitat von fredred
Wenn man das Spannungs-Drehzahl-Diagramm aufzeichnet kommt in etwas folgendes heraus:
Wenn man die Spannung langsam erhöht, dreht der Motor bis zu einer gewissen Spannung gar nicht. Liegt unter anderem daran, dass die Haftreibung grösser ist als die Gleitreibung und irgendwie muss die Masse auch erst mal in Schwung kommen.
Ab diesem Punkt gehts dann wie erwartet weiter.
Geht man nun mit der Spannung langsam zurück, dreht der Motor noch lange unterhalb der Anlaufspannung weiter.....
Mit den 3 Impulsen bekommt der Motor auf alle Fälle genügend Leistung um wirklich anzufahren, auch wenn er unterhalb der Anlaufspannung betrieben wird.
MfG Peter(TOO)