Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Gleichstrommotortreiber


von Markus (Gast)


Lesenswert?

Hallo

Aus Hobbygründen habe ich vor in nächster Zeit mit recht spartanischer 
Elektronik mir einen Quadrocopter aufzubauen. Dazu habe ich mir folgende 
Hardware gegönnt:

1x Arduino Uno Board
4x DC-Motoren: 
http://www.pollin.de/shop/dt/NjA1OTg2OTk-/Motoren/Gleichstrommotoren/Gleichstrommotor_Johnson_30037.html
4x VNH3SP30 Treiberchip auf eine Platine (470µF an Spannungsquelle)

Das Ganze habe ich zusammengebaut und ich bekomme jeden einzelnen Motor 
auch dazu das er sich dreht. Bei einer geringen Drehlzahl liegt dabei 
der gemessene Strom bei allen Motoren bei etwa 400mA. (16%PWM bei 
14V)Wenn ich einen 2. Motor anschalten will geht das Netzgerät aufeinmal 
in Anschlag (2,5A) und ein Motor geht aus. Manchmal auch beide. Auch 
wird dabei ein Chip unglaublich warm, was eigentlich bei 2,5A noch nicht 
passieren dürfte. Warum ist das so?

Folgende Lösungen hatte ich mir überlegt:
1. Der Anlaufstrom der Motoren ist zu groß?
Das kann nicht sein da ich eine Zeitdifferenz beim Einschalten eingebaut 
habe. Es passiert dasselbe.
2. Der Chip VNH3SP30 ist eine Standard Motorbrücke. D.h. bei 
Durchschaltung sind bei Motoren quasi parallel zur Spannungsquelle 
geschaltet. Dadurch entsteht ein halbierter Widerstand. Der Widerstand 
eines einzelnen Motors liegt bei etwa 6 Ohm. Das allerdings 3 Ohm ein 
Problem darstellen kann ich mir irgendwie nicht vorstellen.

Gibt es dahingehend noch weitere Ideen bzw direkt Lösungen? Oder muss 
ich später 4 Akkus benutzen um die Motoren anzusteuern?

Danke im vorraus

Schöne Grüße

Markus

von Floh (Gast)


Lesenswert?

Ich denke, da greift einfach immer kurzzeitig die Strombegrenzung.
Bei 14V und 2 Motoren mit je 6 Ohm gibt das
14V / 3 Ohm = 4,66 A

Hast du das ganze mal mit Akkus (und Sicherung) getestet?

von Markus (Gast)


Lesenswert?

Bisher habe ich noch keine Akkus getestet. Da fehlen mir noch die 
Stecker. Habe ich aber die Tage noch vor. Ich hab aber noch ein Netzteil 
vor Ort (20A) mal schauen was das so macht.

Aber zu der Rechnung:
14V/6Ohm = 2,3A Und da hatte ich ja nur 400mA an Stromfluss?
Alleine das verstehe ich schon nicht...

von René B. (reneb)


Lesenswert?

Schau mal bitte mit einem tRMS Gerät nach dem maximalen Strom. Die 400mA 
werden wahrscheinlich nur ein gewichteter Wert sein, der an einer PWM 
nur ungefähr den mittleren Stromverbrauch wiedergibt.

Wenn du zwei Motoren Parallel schaltets und nur 16% Leistung per PWM 
abrufen möchtest, ist es geschickter die PWM zeitversetzt zu takten. 
Bisher ist es wahrscheinlich so, dass beide Motoren mit einer PWM 
getaktet werden, die zum selben Zeitpunkt anschaltet und dann 
ausschaltet. Im Mittel zwar immer noch nur 16%, aber eben im Gleichtakt. 
Da holst du dir Stromspitzen rein mit denen dein Netzteil nichts 
anfangen kann. Versetzt takten oder Frequenz anheben.

Der Treiberbaustein an sich ist für DC Motoren gar nicht schlecht. Du 
solltest aber deine PWM unbedingt über die 5kHz heben, am besten eben 
auf  10kHz, weil die laut Datenblatt der IC gerade noch mitmacht.

Du kannst auch mal mit einem "normalen" Multimeter auf den Strom 
schauen, wenn du das Szenario über Akkus fährst. Nimm dann mal zum 
Vergleich einen Shunt und guck mit einem Oszi drauf. Der muss zwar recht 
groß sein und sehr schnell heiß werden damit man was mit dem Oszi sieht, 
aber du musst ja nur kurz draufschaun.

Andere Ansatz: Verpasse den Motoren mal künstlich einen Vorwiderstand 
mit Hilfe von parallel geschalteten 1Ohm Widerständen und schau dir dann 
das Verhalten an.

Soviel zu meinem guess, deine Auswahl an Bauteilen für einen 
Quadrocopter zu kritisieren überlasse ich dann mal den anderen Usern...

von Markus (Gast)


Lesenswert?

Hatte den Dutycyle vergessen, aber selbst dann hätten zwei Motoren mit 
dem gleichen Duty nur 800mA ziehen dürfen oder?

von René B. (reneb)


Lesenswert?

800mA bzw 400mA im Mittel oder? Kannst du die Höhe der kurzzeitigen 
Stromspitzen ermitteln? Und genau die treten dann im Gleichtakt auf.

von Markus (Gast)


Lesenswert?

Jap das mit dem Zeitversetzen ist auch ein guter Ansatz.
Mhh Spitzenströme. Wie hantiert man mit soetwas?

Zu den Widerständen: Ich glaube das sich das Verhalten nicht ändern 
würde. Denn die Leistung wird doch dann in den Widerständen verbraten. 
Korrigiere mich wenn ich falsch liege.

Zu den QuadKomponenten: Jap billig ist halt billig :P Ich wollts halt 
mal damit probieren :P

von René B. (reneb)


Lesenswert?

Ok, dann korrigiere ich mal:

Wicklung ist quasi DC-Kurzschluss. Mit Vorwiderstand wird der maximale 
Strom begrenzt. Die Spannung über Widerstand und Spule bleiben natürlich 
gleich, aber der Strom geht runter. Leistung=Spannung*Strom -> daher 
sinkt also der Strom und die Leistungsaufnahme. Kabelbruch ist ja auch 
nichts anderes als ein sehr hoher Widerstand. Die Spannung an beiden 
Enden ist gleich hoch, aber der Strom nahezu null -> keine Leistung wird 
verbraten.

Der Vorschlag mit den Vorwiderständen ist nur zum Testen und wird den 
maximalen Strom an den Spulen begrenzen (RL-Glied).

von Markus (Gast)


Lesenswert?

Hi

Nachdem ich mich heute morgen wieder an die Motorwen gesetzt habe lief 
irgendwie nichts mehr...
Entweder habe ich mir gestern alle Treiber zerschossen oder ich habe 
keine Ahnung was jetzt passiert ist.
2 Treiber machen garnichts mehr.
Die Eingangssignale sind immernoch vorhanden und richtig.
Die Treiber die noch "funktionieren" laufen auf höchster Leistung egal 
welche PWM ich einstelle. Ich kann diese allerdings mit dem L/R Eingang 
ein bzw ausschalten.
Falls ich mir jetzt wirklich alle Treiber zerschossen haben sollte, 
meine nächste Frage: War das eine Induktive Last? Wie kann ich so ein 
Problem beim nächsten Mal umgehen? Sicherungen einbauen? Kondensator?

von flip (Gast)


Lesenswert?

Schonmal mit Freilaufdioden Probiert?  Zudem
A. Reicht ein Popeliger fet für dc Motoren anzusteuern. Die vollbrücke 
macht nur unnötige aufwände und verlustleistung. Rückwärts müssen die 
motoren nie laufen.
B: Schonmal Überlegt, auf billige Brushlessmotoren mit fertigen treibern 
umzusteigen? Hobbyking.com o.Ä

C: Wenns einfach bleiben soll: Schau dir das Quadcopterboard von QC 
copter an. Darauf sind dann alle sensoren intergriert, du kannst 4 fets 
für gleichstrommotoren drauflöten oder später auf einfache 
China-Brushless upgraden. Insgesamt nicht viel mehr als 50 eur und du 
kannst auch mit einem vorprogrammiertern atmega das teil zum arduino 
machen, falls du wirklich mal selbst software programmieren willst. für 
den ersten test kannste getrost die fertige von tido nehmen.

von Flip B. (frickelfreak)


Lesenswert?

und falls du dich anmeldest kann dir vll. besser geholfen werden.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.