Motoren direkt an Microcontroller?

[fredred]

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

[shedepe]

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.

[fredred]

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

[Besserwessi]

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.

[shedepe]

Noch mal kurz: Die Heizung ist in deinem Fall dein Digitalpoti. Irgendwo muss die Spannung ja abfallen, wenn du langsamer fahren willst.

[fredred]

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)
Print
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 *********

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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

[Hubert.G]

@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?

[Peter(TOO)]

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)

[oberallgeier]

... Digi-Pot ist einfach ... wenig EMV-Probleme ... auch Nachteile, gegenüber PWM ...

Braucht man für die Digitalpotilösung nicht auch zwei Ports - wenn man ne Drehrichtungsumkehr möchte? Einmal Drehrichtung rechts und einmal links?

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.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Braucht man für die Digitalpotilösung nicht auch zwei Ports - wenn man ne Drehrichtungsumkehr möchte? Einmal Drehrichtung rechts und einmal links?

Der vorgeschlagene DS1803 hat ein IIC-Interface

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.

Der DS1803 hat auch 8 Bit. Und mit 400kHz Bustakt bekommt man die Daten auch mit 100Hz da rein.

MfG Peter(TOO)