Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Brushless Motoren wie Schrittmotoren betreiben ?


von Hermann E. (hermann_e)


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Hm, wuerde gerne mal die Profis um Hilfe bitten.

Fuer mein Projekt (Heliostat HS) ueberlege ich mir gerade ob
ich Brushless Motoren verwenden soll. Der Grund ist der
dass der HS mit Solarpanels betrieben werden soll so dass
der Energieverbrauch moeglichst gering gehalten werden soll.
Soweit ich es beurteilen kann sind Schrittmotoren und deren
Elektronik reine Stromfresser, daher die Ueberlegung Brushless
Motoren mit Hall Sonden einzusetzen (hoher Wirkungsgrad und keine 
Abnutzung der Buersten). Leider scheint dieser Motortyp relativ
stiefmuetterlich behandelt zu werden, so dass man zwar viele
Erklaerungen zur Wirkungsweise aber kaum Schaltungen findet.
Mir brennen dabei vor allem zwei Fragen unter der Haut:

Wuesste jemand ob diese Motoren (wie gesagt mit Hall Sensoren)
effektiv wie Schrittmotoren gefahren werden koennten - so dass
man sowohl langsam (Schritt fuer Schritt)  fahren koennte und auch weiss
wieviel man gefahren ist - also die Schritte zaehlen kann.
Vom Prinzip her scheint mir das moeglich.

Die zweite Frage ist dann die Elektronik: Ich habe den HA13441
entdeckt (laeuft auf 12V = Autobatterie) aber ausser 
Beitrag "HA13441 - Brushless Regler"  dazu
nichts relevantes gefunden. Daher: Hat von euch jemand damit
praktische Erfahrung i.B. im Hinblick auf zuvor genannte Fragen ?

Waere Prima wenn mir jemand weiter helfen koennte.

Danke:  Hermann

von Lehrmann M. (ubimbo)


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Hallo,

Hermann E. schrieb:
> Wuesste jemand ob diese Motoren (wie gesagt mit Hall Sensoren)
> effektiv wie Schrittmotoren gefahren werden koennten - so dass
> man sowohl langsam (Schritt fuer Schritt)  fahren koennte und auch weiss
> wieviel man gefahren ist - also die Schritte zaehlen kann.
> Vom Prinzip her scheint mir das moeglich.

das kann man ganz schlicht mit einem NEIN beantworten. Ein 
Schrittmotor ist ein Schrittmotor und ein BLDC ein BLDC. Schau dir doch 
mal auf Wikipdia die entsprechenden Einträge an und vergleiche, oder 
google mal. Es finden sich gute Websites mit fundierten Vergleichen 
aller Motoren gegeneinandern. Das ist einfach vom Aufbau her so bedingt 
...

Hermann E. schrieb:
> Ich habe den HA13441
> entdeckt (laeuft auf 12V = Autobatterie) aber ausser
> Beitrag "HA13441 - Brushless Regler"  dazu
> nichts relevantes gefunden.

Das Datenblatt liefert alle relevanten Informationen.

Hermann E. schrieb:
> Hat von euch jemand damit
> praktische Erfahrung i.B. im Hinblick auf zuvor genannte Fragen ?

Das erübrigt sich wohl ...

von Art Ickel aus W. (Gast)


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Ich sehe das anders. Beide sind ähnlich aufgebaut. Ein Schrittmotor ist 
doch nichts anderes, als ein extrem hochpoliger BLDC/EC Motor.

Deshalb hat ein Schrittmotor eine geringe Drehzahl und dafür ein hohes 
Drehmoment.

Wenn man beide vergleicht, dann müsste man eher ein Schrittmotor ohne 
Getriebe mit einem BLDC Motor mit nachgeschaltetem Getriebe vergleichen.

Und - nein - ein Schrittmotor ist kein Stromfresser. Er wird lediglich 
mit einem hohen Haltestrom betrieben, während man bei einem (BL)DC Motor 
dann eher die Position nachregeln würde, also nur so viel Strom 
bereitstellt, wie zum Halten notwendig ist.
Wenn Du aber ein BLDC Motor im Schrittbetrieb betreibst, ohne Regelung, 
dann kommst Du wahrscheinlich wieder auf ähnliche Werte.

von Klaus (Gast)


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Hermann E. schrieb:
> Wuesste jemand ob diese Motoren (wie gesagt mit Hall Sensoren)
> effektiv wie Schrittmotoren gefahren werden koennten - so dass
> man sowohl langsam (Schritt fuer Schritt)  fahren koennte und auch weiss
> wieviel man gefahren ist - also die Schritte zaehlen kann.
> Vom Prinzip her scheint mir das moeglich.

Aber sicher. Die Hall-Sensoren braucht man dazu aber nicht. Es sind dann 
Schrittmotore mit sehr großem Schrittwinkel. Dieser Betrieb wird gerne 
verwendet, um sensorlose Motore anlaufen zu lassen, bis die Steuerung 
via Gegen-EMK funktioniert. Sie haben dann aber die gleichen Probleme 
wie Schrittmore, hoher Stromverbrauch und niedrige Drehzahl. Du hast 
also nichts gewonnen.

MfG Klaus

von Hermann E. (hermann_e)


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Ihr seit Klasse Danke fuer die schnellen Antworten !

Was die Schrittweiten angeht ist dies fuer meine Anwendung ziemlich 
egal,
die Untersetzung ist gut genug das ein Schritt= 1/3 Umdrehung immer noch
fein genug waere.
Der Punkt ist jetzt der, dass ich im Grunde zwei Funktionsweisen habe:

A) Normalbetrieb: Alle paar Sekunden ein paar Schritte um der 
Sonnenbewegung zu folgen ( = Schrittmotorbetrieb)

B) An und Rueckfahren aus/in die Park-Position, dort soll der Motor
schnell und mit hoher Leistung gefahren werden. (hier scheinen Brushless 
besser da kein Drehmomentabfall bei hoehen Drehzahlen).

Haltestroeme sind nicht notwendig da die Mechanik (Azimut,Elvation) 
bewusst mit Schneckenantrieben konzipiert ist.

An Michael Lehrmann: Nach deinem Beitrag zu schliessen vermute ich dass 
du das Datenblatt verstanden hast. Wuesstest Du daher wie der Motor am 
HA13441 an welchem Pin ueber welches Signal (per PWM, Puls per Schritt 
oae.) angesteuert wird ? Mir ist dies nicht klar und ich kann auch diese 
Info nicht finden.

Ach ja: auf die Sache mit den Hall Sensoren hab' ich deshalb so 
bestanden weil ich mir gedacht habe dass man diese vielleicht zum 
Auslesen der Schritte (vorausgesetzt man kennt den Drehsinn) verwenden 
koennte.

Nochmals Danke:  Hermann

von Michel (Gast)


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Hermann E. schrieb:
> B) An und Rueckfahren aus/in die Park-Position, dort soll der Motor
> schnell und mit hoher Leistung gefahren werden.

Da brauchst du eigentlich nichts zu überstürzen. Zumindest zum 
Rückfahren hast du viele Stunden Zeit ;-)

von Hermann E (Gast)


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Stimmt schon,

dies ist eher wenn ein Sturm/Gewitter kommen sollte,
die Teile sollen immerhin mit 4m2 grossen Spiegelflaechen
versehen werden.Ich wohn' in den Bergen und da geht das
oft verdammt schnell ...

von Klaus (Gast)


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Hermann E schrieb:
> dies ist eher wenn ein Sturm/Gewitter kommen sollte,
> die Teile sollen immerhin mit 4m2 grossen Spiegelflaechen
> versehen werden.Ich wohn' in den Bergen und da geht das
> oft verdammt schnell ...

Ich denke, du läufst in die falsche Richtung. Der HA13441 ist für 
Festplattenmotore gebaut. Die liefern eigentlich "garkein" Drehmoment. 
Wenn ich mir auf der anderen Seite die Windlast von 4m² in den Bergen 
auch ohne Gewitter vorstelle, passt das nicht zusammen. Egal wie das 
Getriebe aussieht, ein zu dem Baustein passender Motor wird noch nicht 
einmal anlaufen. Du solltest erstmal durchrechnen, wieviel Leistung du 
brauchst, deine Spiegel auch gegen den Wind in die Parkposition zu 
fahren. Dabei nicht die Getriebeverluste bei -20° kaltem Öl und Eis auf 
den Lagern vergessen.

MfG Klaus

von Hermann E (Gast)


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Danke Klaus,

ueber die Reibung durch kalte Schmierung hab ich zwar nachgedacht aber 
wohl nicht in ihrer vollen Tragweite. Die Grundueberlegung war:

Die BL-Motoren will ich nur fuer die Drehung um die vertikale Achse 
verwenden so das eigentlich nichts zu heben ist und ich nur 
Reibungsverluste ausgleichen muesste. (Die horizontale Achse hat einen 
Aktuator der mehrere 100kg heben kann). Der Wind  kann zwar kraeftig 
druecken, die Kraefte sind aber im Zeitmittel Null da das Geraet um die 
vertikale Achse spiegelsymmetrisch  ist. (ausser ich hock direkt in 
einer Leewalze).
Nun der Motor hat 15W und 68% Wirkungsgrad = ungefaehr 10W real. Mit 
Untersetzungsverlusten daher geschaetzte konservative 1W Minimum am 
Ausgang.
Die 10W kann der HA13441 liefern. 1W heben 0.1kg in einer Sec 1m hoch dh 
10kg 1m in 100 sec. Dies war meine Abschaetzung fuer das Aequivalent an 
Reibungsverlusten.

Dennoch, ich denke Du hast Recht, wenn die Schmierung zu kalt ist 
schafft er es wahrscheinlich nicht mal durch die erste Getriebestufe. 
Ich werd' mir mal den MC33035 genauer anschauen, und ihn wenn moeglich 
(so ich ein Schaltbild finde) mit externen MOSFETS bestuecken die ich 
dann an die real benoetigte Leistung anpasse.

Gruesse:  Hermann

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