30 Arduino Selbstbauprojekte Pdf 15
Jemima Babicke
Viele Selbstbauprojekte sind besonders dadurch reizvoll, weil sich ferngesteuert oder computerkontrolliert etwas bewegt. Da werden Fahrzeuge gesteuert, mittels Pumpen Blumen gegossen oder Cocktails gemixt und Maschinen drehzahlgeregelt. In den...
Das dort beschriebene Messprinzip mittels Bestimmung des Motorstroms scheint mir aufgrund des hohen Stroms nicht praktikabel, denn bei 30A und ca. 7,4V bruchte es einen Messwiderstand mit einer irrsinnig hohen Nennleistung.
Welchen Zweck haben D9 und D6?
Die anderen 4 Dioden: Schottky Dioden, wenn's denn Disoden sein sollen (Kennlinie beachten). Ev. MOSFET als ideale Diode einsetzen, Link z.B. "Ideale" Diode mit MOSFET - Mikrocontroller.net
Damit M1 und M2 gesteuert werden knnen mu eine Spannung zwischen Gate und Source gelegt werden. In diesem Fall ist das Spannungspotential an Source nicht genau definiert. Das Potential wird durch die Collektor-Emittorspannung von Q1 bzw Q2 und dem Spannungsabdfall an D7 bzw D10 bestimmt. und ist keinesfalls 0V der GND.
Die Antworten auf die Fragen von zwieblum und von uwefed hngen zusammen. Soweit ich die Erklrungen bei AB-026: Sensorless Speed Stabiliser For A DC Motor - Precision Microdrives verstanden habe, ist die Idee wie folgt:
M1 ist durchlssig, wenn das PWM-Signal in1 high ist. D.h., wenn am Motor in dem Bild links ber die H-Brcke "+" (7,4V) und rechts "-" anliegt, dann ist M1 ON und schaltet somit den D6-C1-R10-Zweig gegen 0, damit der Kondensator C1 nicht durch die am Motor von der H-Brcke anliegenden Spannung geladen wird. Erst wenn der PWM Puls low ist und sich Back-EMF aufbaut, ist auch M1 nicht mehr geschlossen und der Kondensator C1 wird nur durch die Back-EMF geladen. Bei ansteigender Flanke ab PWM-Signal in1 wrde ich dann den Wert EMF_on_in1 im arduino auslesen.
@uwefed:
Das Spannungspotential zwischen Gate und Source an M1 sollte, wenn ich das richtig verstanden habe, der am Motor anliegenden Spannung entsprechen (abgesehen vom Spannungsabfall an den Dioden). Es sei denn, der ganze Zweig ist wegen D5 + D7 "abgeschaltet", weil die Drehrichtung des Motors sich ndert (in1 dauerhaft low und in2 pwm pulse), also im Bild links am Motor "-" und rechts "+". Dann greift die sample&hold Schaltung auf der rechten Seite im Bild.
Tomato0815:
@uwefed:
Das Spannungspotential zwischen Gate und Source an M1 sollte, wenn ich das richtig verstanden habe, der am Motor anliegenden Spannung entsprechen (abgesehen vom Spannungsabfall an den Dioden). Es sei denn, der ganze Zweig ist wegen D5 + D7 "abgeschaltet", weil die Drehrichtung des Motors sich ndert (in1 dauerhaft low und in2 pwm pulse), also im Bild links am Motor "-" und rechts "+". Dann greift die sample&hold Schaltung auf der rechten Seite im Bild.
Du steuerst M1 mit 0V und +5V gegen GND. Ist das richtig?
Das ist dann die Spannung am Gate.
Welches ist dann die Spannung am Source an M1? nicht GND.
Welches ist dann die Spannung zwischen Gate und Source? nicht 0 bzw 5V
M1 wird am Gate mit 0V und 3.3V (nicht 5V) gegen GND gesteuert.
Ich habe aber das von dir angesprochene Problem des nicht eindeutigen Spannungspotentials verstanden (denke ich). Ich habe die Schaltung angepasst und nehme statt dem zweiten Pol am Motor jetzt GND. Somit ist auch in der in1 LOW Phase das Spannungspotential eindeutig (siehe neuer Anhang).
Ich habe auerdem R10 (und quivalent den WIderstand im anderen Zweig) durch einen Spannungsteiler ersetzt, der aus den maximal 8.4V (abzglich Spannungsabfall durch die Dioden) auf Arduino-vertrgliche 3V (3.3V Arduino Version) senken sollte.
Als MOSFET habe ich z.B. den hier gefunden: SSM3K15AFU
Soweit ich das sehe, sollte der ab 2.5V sicher schalten. Die Drain-Source Spannung wird nicht berschritten und auch der max Drain-Source-Strom reicht locker aus, wenn ich mich nicht verrechne.
Spricht etwas dagegen, R9 auf sagen wir mal 10k zu senken? Dadurch ldt doch C1 schneller auf und kann auch bei hohem Duty Cycle an in1 die Back-EMF schneller erfassen, oder nicht? Der maximale Strom fr M1 liegt dadurch ja immer noch bei unter 1mA, oder stimmt meine Rechnung da nicht?
Letztendlich sind R9 + C1 doch ein RC-Tiefpass, wenn ich mir das richtig angelesen habe. Ich habe auch diverse Rechner dafr gefunden, verstehe aber die Thematik einfach nicht ausreichend, um die zu bedienen. Ich mchte natrlich so nahe wie mglich an die 100% Duty Cycle rankommen. Natrlich kann man bei 100% nichts mehr messen, weil keine Pulspause fr die Back-EMF mehr existiert, aber mal so ber den Daumen bis 95% Duty Cycle wrde ich gerne erfassen knnen. Bei ca. 2kHz PWM Frequenz habe ich eine Pulslnge von 500us. Bei 95% Duty cycle, bleiben 5%, also 25us mit Back-EMF, wobei sich diese ja auch erst noch aufbauen muss, also erst ca. im letzten Drittel dieser Zeit wirklich anliegt (ca. 8us).
Wie gesagt handelt es sich um einen 380er Brstenmotor, der mit maximal 8,4V betrieben wird. bei ca. 8V zieht dieser unter Volllast (Bockade) ca. 30A.
Was wren denn sinnvolle Werte fr R9 und C1 (und quivalent im zweiten Zweig), um in meinem Fall die Back-EMF zu messen?
C1 soll nicht ber M1 entladen werden, sondern ber R10+R13.
M1 ist dafr da, dass C1 nicht geladen wird, whren eine Spannung am Motor anliegt, also whrend in1 H und ln2 L, so zumindest habe ich die Erklrung in diesem Abschnitt "Switching Mode Analogue Speed Controller verstanden"
Ok, das verstehe ich. Also muss mein M1 zwar gegen GND gehen, damit dieser auch wirklich abschaltet, wenn der negative Pol des Motors kein Massepotential hat, aber C1 muss gegen den negativen Pol des Motors gehen, richtig?
Wie sieht es denn hierbei mit der Anbindung meiner EMF-Messschaltung aus? Knnte das ganze so funktionieren?
Knnte zustzlich bitte einer von euch nochmal auf die Fragen zu den Gren der Widerstnde und Kondensatoren aus meinem letzten Post gucken?
IMO wurde das alles schon gelst, bei Schrittmotorsteuerungen mit Stromeinprgung. Dort wird ein Shunt nach Masse benutzt, der den aktuellen Strom liefert der dann zur PWM Steuerung benutzt wird. Man mu nur noch den Soll-Strom vorgeben, ab dem die Regelung zu macht.
Das funktioniert so nicht.
Du willst einen 1F Kondensator ber einen 47 kOhm Widerstand laden (R9) wo ein Widerstand von 10,7 kOhm (R10 und R13) ihn entldt. Da hast Du nie die Motorgeneratorspannung.
DrDiettrich:
IMO wurde das alles schon gelst, bei Schrittmotorsteuerungen mit Stromeinprgung. Dort wird ein Shunt nach Masse benutzt, der den aktuellen Strom liefert der dann zur PWM Steuerung benutzt wird. Man mu nur noch den Soll-Strom vorgeben, ab dem die Regelung zu macht.
Das will er ja nicht. Er will den Motor in den PWM Pausen als Generator nutzen und die Leerlaufspannung messen, die proportional zur Drehzahl ist. Also anstatt einen Servogenerator am Motor zu haben alles mit dem gleichen Motor machen.
Gre Uwe
Da ist es doch weit einfacher, den Strom zu messen, der durch den Motor fliet. Aufgrund seiner Induktivitt ist der Strom ziemlich konstant, egal ob er von der Stromversorgung oder dem Motor als Generator kommt. Und wie das Diagramm zeigt, ist die Drehzahl umgekehrt proportional zum Strom, whrend die Generatorspannung von der externen Beschaltung abhngt.
@DrDiettrich
Danke fr den Hinweis bezglich Schrittmotorsteuerungen mit Stromeinprgung, das scheint mir aber tatschlich, wie von uwefed angemerkt, etwas anderes zu sein.
Macht die Ableitung der Drehzahl ber die Strommessung nicht eventuell Probleme? Ich konnte nicht ganz nachvollziehen, wie ich damit unterscheide, ob aus dem Stromfluss eine hhere Drehzahl resultiert oder ob nicht einfach nur ein hherer mechanischer Widerstand den hheren Stromfluss hervorruft.
@zwieblum
Ich habe die Konstruktion mit MOSFET gegen GND so von hier: Switching Mode Analogue Speed Controller bernommen. Das habe ich zumindest verstanden, auch wenn es mit ebenfalls etwas umstndlich erschien. Da die Transistor / MOSFET Ansteuerung einfasch nicht in mein Hirn rein will, habe ich bei den wechselnden Potentialen in den Low-Phasen des PWM Signals und bei Richtungswechsel des Motors nicht mehr folgen knnen.
Geht es denn auch direkt mit dem MOSFET, wie von dir vorgeschlagen? Dann kann ich den aber nicht mehr mit den 3,3V schalten, sondern brauche noch ein Step-Up vornedran, oder?
@uwefed
Ok, das leuchtet ein. Wie geschrieben habe ich mit der Dimensionierung von dem ganzen Probleme. Welche Werte wren denn fr R9, R10, R13 und C1 praktikabel? Wie gesagt geht es um eine 2kHz PWM Frequenz zur Steuerung der nominal 7,4V (2s LiPo, also 6,6 bis 8,4V) Antriebsspannung, bei der ich gerne auch bei nur noch sehr kurzen LOW-Phasen (falls realistisch gerne bis ca. 95% Duty Cycle) die EMF erfassen mchte. Das Verhltnis fr den Spannungsteiler basiert auf dem max 3,3V Inputs am Arduino. C1 soll zwar schnell genug (bzw. berhaupt...) geladen werden knnen in den ggf sehr kurzen Back-EMF Phasen, muss aber ja auch wieder entladen werden (bzw. etwas an Ladung verlieren), falls sich die Drehzahl verringert und die Back-EMF des nchsten Intervalls geringer ausfllt.
Im Moment versuche ich an dem sehr stark verklebten ESC mit teilweise unkenntlich gemachten IC-Beschriftungen noch herauszufinden, ob das PWM Signal tatschlich die High-Side steuert und die Low-Side das Permanent-Signal bekommt, oder ob es andersrum geschaltet ist. Wre das ein Problem, wenn der Motor im Generator-Betrieb mit M1 (bzw. M3 bei der anderen Richtung) noch nach Vdd durchgeschaltet wre und nur die Verbindung zu GND "pulst"?
b37509886e