Konstante 12V aus 12V-Akku

Hallo,
die Anfrage klingt vielleicht was komisch, aber ich hätte gerne aus einem 12V-Akku konstante 12V für einen Motor. Wenn der Akku voll geladen ist, kann es per Solarladeregler schonmal ne Spannung von ca. 14V geben. Ist der Akku entladen, könnens auch mal 11,xV anfallen.

Meine Idee war nun, die Spannung erst mit einem Linearregler auf z.B: 10V zu senken und nachfolgend auf 12V zu erhöhen.

Nachdem ich eine konstante Spannung habe, kann ich den zweiten Schritt (egal ob Absenken oder anheben) mit einem DC-DC-Wandler (z.B. LM2596, 3A Step-down) erledigen.

Aber zum erzeugen einer konstanten Spannung fehlt mir ein Baustein (wie z.B. 7810, der aber leider solche Ströme nicht verträgt), der eine konstante Spannung bis 3A herstellen kann.
Der angedachte Verbraucher (Motor) soll ca. 2,5A verbrauchen.

Ich würde mich über einen Bauteilvorschlag freuen. Evtl. gibts ja auch einen DC-DC-Wandler, der das in einem Schritt erledigen kann?

Hallo Cysign,

Zitat:

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Meine Idee war nun, die Spannung erst mit einem Linearregler auf z.B: 10V zu senken..............

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Das sind bei 14>10V / 3A schon 12 Watt Verlust! :-(

Zitat:

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Nachdem ich eine konstante Spannung habe, kann ich den zweiten Schritt (egal ob Absenken oder anheben) mit einem DC-DC-Wandler (z.B. LM2596, 3A Step-down) erledigen.

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Nicht ganz richtig, das wäre dann nicht zum anheben der Spannung geeignet (10V>12V).
http://de.wikipedia.org/wiki/Gleichspannungswandler


Wenn es auch energieefizient arbeiten soll wäre ein Boost–Buck Converter die richtige Wahl.

z.B.
http://www.ti.com/lsds/ti/power-mana...-products.page

So, ich hab grade mal in meinem Sortiment nachgesehen und einen LM2596 hinter mein Labornetzteil geklemmt, um die Spannung zu senken. Danach kam dann ein LM2577, mit dem ich die Spannung wieder auf 12V angehoben habe.
Im Bereich der von mir vermuteten Spannungsschwankung scheint das zu funktionieren.
Die Frage ist jetzt lediglich, wie sich der Akku unter Last hinter diesem Konstrukt verhält.
Mit meinem Labornetzteil sehe ich zwar den enormen Mehrverbrauch, aber prinzipiell funktioniert diese Lösung.

Was ist das für ein Motor, der genau 12V braucht?

Klar funktioniert der Motor auch mit etwas weniger Saft. Aber mir ist wichtig, dass ich eine kontrollierte Kraft damit habe - und vor allem eine kontrollierte Geschwindigkeit.
Wenn der nun bei einem Spannungsabfall statt 13V nur noch 11V bekommt, macht sich das schon in der Drehzahl bemerkbar. Und genau das möchte ich vermeiden ;)
Da ich die Mechanik noch nicht habe, weiß ich allerdings auch nicht, ob evtl. generell 10V genügen. Aber selbst wenn, wüsste ich nicht, wie ich diese herstellen kann.

Der LM2596 ist stark spannungsabhängig. Sinkt die Eingangsspannung, fällt die Ausgangsspannung. Der LM2577 hingegen schafft es die Spannung in einem gewissen Bereich der Eingangsspannungsschwankung stabil auf eine vorgegebene Ausgangsspannung hoch zu ziehen ;)

Bleibt noch die Frage zu klären, ob erst hoch, dann runter, oder erst runter, dann hoch.
Ich vermute fast, erst hoch, dann runter dürfte effizienter sein. Aber ist bisher nur ein nicht durchgemessenes Gefühl :D

Dir geht es also um eine konstante Geschwindigkeit? Du weißt aber, dass Motoren auch bei konstanter Spannung ihre Drehzahl verändern können, nämlich indem man sie belastet? Kannst ja mal versuchen, die Motorwelle abzubremsen, dann hört man schon, wie die Drehzahl runtergeht. Daher macht man es normalerweise so, dass man einen Motor nimmt, der sich eigentlich zu schnell drehen würde bei voller Spannung, dann aber in eine Drehzahlregelung integriert wird. Der Motor wird dann über PWM betrieben und die PWM wird dann von einem Controller eingestellt, der zusätzlich eben auch die tatsächliche Drehzahl misst. So hätte man dann verlässlich die gebrauchte Drehzahl, auch bei Belastung und auch bei schwankender Versorgungsspannung.

Das Anlaufen unter Last ist kein Kriterium. Das Problem ist, dass ich einen relativ präzisen Anhalteweg brauche ;)

Egal welche Last dranhängt, per PWM soll der Motor langsam angefahren werden. Sollte irgendwas klemmen/schwergängig sein, wird es sich hoffentlich in dieser Zeit losreißen.
Sobald es sich bewegt, sollte ich dann eine immer gleichbleibende Geschwindigkeit einpegeln, bis ein Taster angesteuert wird. Danach wird der Motor per PWM runtergefahren. Das ist die entscheidende Strecke ;)

Hast du den Post von Geistesblitz genau gelesen? Du wirst mit einer konstanten Spannung keine konstante Geschwindigkeit haben. Je höher die Last desto niedriger die Drehzahl, egal in welcher Phase.

Wenn du eine konstante Drehzahl haben willst brauchst du zwingend eine Drehzahlregelung.

Abgesehen davon entfallen die Spannungsregler, somit hast du eine höhere Effizienz.

MfG Hannes

Das möchte ich ja versuchen damit zu umgehen, dass ich PWM-basiert die Trägheit vernachlässige und nach der Beschleunigung somit eine hoffentlich immer ähnliche Endgeschwindigkeit erhalte.
Da die Drehzahl aber annähernd proportional zur Spannung sein müsste, könnte ich vielleicht auch noch versuchen mit dem Arduino und einem Widerstand die Spannung des Motors bei Erreichen des Sensors auszulesen - um hierüber ggf. eine weitere Kompensation durchzuführen.

Auch wenn ich der Dritte bin der das schreibt (in der Hoffnung das dir das Licht aufgeht): Das geht so nicht wie du dir das erhoffst.

Die LEERLAUF-Drehzahl ist in gewissen Bereichen proportional zur Spanung. Leerlauf bedeutet zwar Drehung, aber auch keine Leistung. Und darin liegt dein Denkfehler. Ohne Regelung wirst du dein Ziel so nicht erreichen.

Hmmm...okay, also schein ich da ums Testen in meinem Anwendungsfall wirklich nicht drum rum zu kommen. Was wären denn die Möglichkeiten zur Drehzahlermittlung?
Durch die Übersetzung des Motors hoffe ich, dass sich die Laständerung nicht so stark bemerkbar machen wird (Planeten- oder Schneckengetriebe...mal sehen, wie ich da preislich hinkomme).
Aber ich denke, ich sollte mich vorher schonmal in die Drehzahlermittlung einlesen.

Links und Suchbegriffe sind herzlich willkommen ;)

Zur Drehzahlmessung gibt es mehrere Verfahren.

Früher hat man einen Tacho verwendet. Das ist einfach ein Generator an dem man die Spannung misst. Je höher die Spannung desto höher die Drehzahl. Dann gibt es noch den Bürstenlosen Tacho. Das ist ein Wechselspannungstacho mit Gleichrichter.

Dann gibt es noch die rein digitale Variante. Eine Lochscheibe / Schlitzscheibe die du mit z.B. Einer Lichtschranke auswertest. Je höher die Frequenz desto höher die Drehzahl.

Variante 3 wäre indem du die EMK des Motors auswertest. Dazu benötigst du keinen zusätzlichen Sensor.

Variante 4 gäbe es auch noch. Du könntest einen Magneten an die Welle kleben und mit speziellen Hallsensoren auswerten.

Im Hobby Bereich wird hauptsächlich Variante 2 verwendet. Variante 1 wird fleigentlich nicht mehr verwendet. Das hat man verwendet weil früher die Antriebe rein analog aufgebaut waren.

MfG Hannes

Hmm...da der Motor direkt am Getriebe sitzt, kann ich weder mit einem Magneten den Hallsensor auswerten, noch mit einer Loch-/Schlitzscheibe arbeiten. Bleibt also nur die EMK.
Hast du da vielleicht noch ein, zwei Suchbegriffe zu?

Kannst du auch auf der Rückseite des Motors nichts anbringen?
Wenn ich bei Google "drehzahlregelung EMK" eingebe kommt z.b. http://www.edaboard.de/motorsteuerun...xr-t13935.html oder http://www.google.at/url?q=http://ww...KCYqISTBuYfMDA

MfG Hannes

Sieht leider nicht so aus. Ich hab leider kein Foto von dem Motor gefunden, bei dem man die Rückseite sieht. Aber es scheint kein wirklich austretendes Ende zu geben.

Dann bleibt nur EMK. Helfen dir die Links oben?

MfG Hannes

Noch nicht so ganz. Ich bin mich aber noch am Einlesen.

Für einen Scheibenwischermotor (3 Anschlüsse> 0V[X5]_Langsam[X4]_Schnell[X3]) habe ich das mal so gemacht:

Anhang 29943

An R2 wird das PWM angelegt, an R9 kommt das "Tacho-Signal" zurück.

Hoch dynamische, hoch genaue Anwendungen wird man damit allerdings nicht realisieren können.
Das ist und bleibt eine "Krücke"!

Du wertest die Frequenz aus. Eigentlich sollte es aber reichen wenn man die Spannung auswertet (wie bei einem Tacho).
PWM kurz abschalten, Spannung messen (Generatorspannung), PWM nachstellen wenn nötig und wieder dazu schalten
Das habe ich zwar noch nicht Versucht sollte aber funktionieren.

MfG Hannes

Zitat:

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Zitat von Cysign

...da der Motor direkt am Getriebe sitzt. . . Bleibt also nur die EMK

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Wenn der Getriebemotor keine heilige Kuh ist, kann man auch das Getriebegehäuse anbohren, um in irgendeiner Weise an die Welle ranzukommen. Vielleicht genügt auch ein Zahnrad als Raster, das man per Hallsensor auswertet.

Zitat:

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Zitat von 021aet04

Du wertest die Frequenz aus. Eigentlich sollte es aber reichen wenn man die Spannung auswertet (wie bei einem Tacho).
PWM kurz abschalten, Spannung messen (Generatorspannung), PWM nachstellen wenn nötig und wieder dazu schalten
Das habe ich zwar noch nicht Versucht sollte aber funktionieren.

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Diese Technik habe ich bei älteren Motorregelungen von ELV (kleine Handbohrmaschine) im Einsatz.
Das funktioniert sehr gut auch für kleine Drehzahlen. Die PWM läuft mit kleiner Frequenz + Totzeiten und läßt somit keine 100% Ansteuerung zu.
Mit µC habe ich das auch noch nicht gebaut.

Du hast recht 100% PWM ist nicht möglich. Das ist aber auch anders nicht möglich, außer du hast eine externe Drehzahlerfassung (Tacho, Drehgeber, ...).

MfG Hannes

Also per PWM antreiben, unterbrechen, messen, weiter antreiben. Vom Prinzip her logisch. Messe ich dann quasi den Strom, den der Motor durch die Trägheit selbst erzeugt oder ist das ein Messen der Spannung, die noch durch PWM vorhanden ist?

Wenn du die PWM abschaltest kannst du die Generatorspannung des Motors messen (der Motor wirkt als Generator). Je höher die Spannung desto höher die Drehzahl, wie bei einem Dynamo. Eine weitere Möglichkeit wäre, wie die Schaltung von WL, die Frequenz auswerten. Der Motor wirkt ebenfalls als Generator, jedoch wird der Gleichspannungsteil mit C6 herausgefiltert. Durch die Segmente am Kollektor hast du eine Spannung die ausschaut wie bei einer B2U (Brückengleichrichtung) an einer Wechselspannung (ohne Elko). http://www.elektronik-kompendium.de/...lt/0201071.htm

Diese pulsierende Gleichspannung kannst du mit einem Komparator auswerten.

PS: Strom kann nur fließen wenn du einen Widerstand hast.

MfG Hannes

Ich meine diesen Regler:
http://www.elv.de/controller.aspx?cid=726&detail=33420
(ist diskret aufgebaut / ohne µC)

Zitat:

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Zitat von Cysign

Also per PWM antreiben, unterbrechen, messen, weiter antreiben...............

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Genau.
Das läuft innerhalb eines Pwm-Zyklus > z.B. 50% einschalten > 20% warten (totzeit) > 30% Motorspannung messen > [PI(D)-Regler] >50% einschalten > 20% warten ..........u.s.w.

Magst du vielleicht noch zwei Sätze zum Zeitverlauf der Generatorspannung (EMK) und der Messung sagen?
Ich habe auf die Schnelle keine Idee, wie man das EMKSignal aufbereitet, damit es zu einem Äquivalent der Drehzahl wird.

Die Zusammenhänge sind in dem ELV-Artikel beschrieben (PDF 0,49€) den ich hier nicht einstellen darf > (C).

Hier http://www.mikrocontroller.net/topic/224860 ähnliches.

Lohnt sich der Artikel? Wäre man danach ind er Lage, alles zu verstehen und ne eigene Schaltung dafür aufzubauen? ;)

Ich vermute mal, das kommt auf dein Vorwissen an.
Allerdings müsste das auch verständlich werden, wenn du dir mal das einfache Ersatzschaltbild eines Gleichstrommotors anschaust und verstehst.

Anderer Vorschlag: Muß es denn unbedingt ein Gleichstrommotor sein?
Wenn du einen Frequenzumrichter und einen Synchronmotor nimmst, kannst du die Drehzahl ziemlich exakt einstellen. Wenn du nur eine konstante Drehzahl haben willst würde jeglicher Regelaufwand entfallen, da sich der Synchronmotor selber "regelt". Der zieht einfach genug Strom, sodaß er seine Drehzahl konstant halten kann. Probleme gibts erst, wenn das Drehmoment das Kippmoment überschreitet.

Schrittmotor wäre auch eine Möglichkeit.

MfG Hannes