Motoren direkt an Microcontroller?

[Peter(TOO)]

Hallo fredred,

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.

OK, bei 5V und 0.1A komme ich auf .5W, da wirds noch nicht so richtig warm!

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)

[fredred]

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

[Peter(TOO)]

Hallo fredred

Im nachhinein stellt sich mich nun die Frage, warum wollte er unbedingt zum fahren erst mal 3 sehr kurze Volllastimpulse dann erst fahren.

Das Problem ist, dass der Motor auf kleinen Fahrstufen nicht anfängt zu drehen.
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)