Hallo Stupsi und BlackBox
Könnt ihr mal kurz in Zahlen erläutern wie ihr den Tiefpass dimensioniert?
Warum setzt ihr überhaupt einen Tiefpass ein?
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
Hallo StupsiZitat von 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.
MfG
Hellmut
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.
MfG
Hellmut
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
Berechtigungen
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