Hallo,
ich bin kein Elektroniker und suche deshalb hier Hilfe für mein
Anliegen. Ich möchte einen 12V,DC Getriebemotor steuern. Bei Conrad habe
ich eine PWM Steuerung gekauft, die allerdings den Motor im
Teillastbetrieb (kleinen Drehzahlen) laut "singen" läßt.
Da die Steuerung den Motor überwiegend im Bereich mittlerer und kleiner
Drehzahlen steuern soll ist das keine gangbare Lösung. Hier die
Eckdaten: Motor= DOGA, Typ 11137612, 12V- DC, 5A, Max 40 Upm, geplante
Umdrehungen 10 - 26 UPM, zu schalten in 5 Kaskaden mit Zeitglied.
Hier ist auch gleich die zweite Aufgabe, die ich nicht lösen kann und um
Hilfe / Vorschläge bitte.
Die Steuerung sollte anfangs eine Drehzahl von ca. 26 UPM erzeugen (wird
erreicht bei ca.7,5V). In der Nachfolgenden Tabelle habe ich den Abfall
der Drehzahlen und die zugehörigen abgelesenen Spannungen auf meinem
Netzgerät eingetragen (Mit einem Labornetzgerät angesteuert "singt"
nichts).
Stufe Drehzahl Spannung Dauer
[UPM] [V] [s]
1 26 7,5 120
2 24 7 100
3 15 5 300
4 12,5 4 120
5 10 3,5 60
Die v.g. Werte der Spannungen erzeugen einen Strom, in der Größenordnung
von 0,6 bis max. 2,2 A.
Ich stelle mir vor, dass die "Dauer" mit Minipotis einstellbar sein
sollte im Bereich von +/- 100% der Vorgabezeit.
Als Stromversorgung für die Steuerung habe ich mir ein Schaltnetzteil DC
12V/5A zugelegt.
Vielen Dank für die Vorschläge im Voraus
Adam
Das "singen" ensteht durch das PWM Signal. Durch höhere Schaltfrequenzen kann man dies unterdrücken, aber dadurch steigen auch die Verlustleistungen am Transistor. Wie dem auch sei, deine Aufgabe würde ich mit einem AVR Mikrocontroller (z.B. Atmega8) umsetzen. An die analogen Eingänge kommen die Potis, an einen PWM Ausgang kommt ein MOSFET Transistor. Willst Du denn die Dauer einstellbar haben, die Spannungen aber fest vorgegeben? Die Drehzahl ist doch sicher Lastabhängig. Möchtesr Du nicht lieber einen Drehzahlmesser einsetzen, und die ganze Konfiguration digital vornehmen (z.B. über eine serielle Schnittstelle)? Der Elektronische Teil wird jedenfalls der einfachere sein. Die Programmierung dürfte Dich länger beschäftigen. Schau DIr mal im Wiki die Artikel über PWM und MOSFET an.
Zuerst mal ein bissl Theorie zum DC-Motor:
- Drehzahl ist ungefähr proportional zur Spannung
- Drehmoment ist ungefähr proportional zum Strom
Mit einer PWM-Motorsteuerung hast du immer 12V auf der Wicklung und
steuerst eigentlich nur den Motorstrom. Wenn du geberlos die Drehzahl
regulieren möchtest, hast du mit dieser Methode fast verloren.
Das singen deiner Wicklung kommt - wie Stefan bereits sagte - durch die
PWM-Frequenz.
Mit einer gesteuerten Spannungsquelle könntest du aber eine Spannung und
eben nicht dem Strom vorgeben. Damit hast du die Steuerung von der
Spannungsseite selbst in der Hand und kannst tatsächlich halbwegs
gezielt eine Drehzahl anfahren.
Du könntest durchaus mit einem atmega oder irgend einem kleinen µC, der
einen ADC hat, einen Step-Down-Wandler aufbauen und mit diesem deine
Zielspannung erzeugen. Aber auch das ist nicht ganz ohne.
Am besten könntest du aber entweder:
- Einen DC-Motor mit Tachogeber oder sogar Inkrementalgeber nehmen.
=> Da kannst du wieder eine ganz normale PWM-Ansteuerung als Grundlage
nehmen und über die Drehzahlrückmeldung den Moment über das
Tastverhältnis ändern
- Einen Schrittmotor nehmen. Am besten einen unipolaren.
=> Unipolare sind bei Strömen über 500mA leichter anzusteuern und die
Komponenten sind günstiger
=> Wenn 500mA Wicklungsstrom reichen, gibt es den L293D mit vier
Halbbrücken und integrierten Freilaufdioden.
Aber letztendlich kommst du nicht um eine Mikrocontroller-Programmierung
herum, wenn du unbedingt diesen Ablaufplan möchtest. Programmvorgaben
kannst du ja wieder über Potis einlesen und deinen Programmablauf davon
abhängig machen.
Danke Stefan und René für die Erläuterungen. Jetzt sehe ich endlich klar, was ich eigentlich sagen wollte. 1. Da die Spannung der Drehzahlproportional ist und ich vorgegebene 5 Drehzahlen haben will muß ich die Spannung vorgeben mit einem ...(das entsprechende Bauteil möchte ich von Euch erfahren). 2. Da ich die Stromversorgung mit einem 12V, DC Netzteil vorgebe, muß diese Spannung in 5 Schritten(7,5 - 3,5 V) mit den entsprechenden Zeitgliedern reduziert werden. 3. Ich will die ist-Drehzahl nicht messen. :-) Das habe ich bereits mit der manuellen Ansteuerung mittels Labornetzteil erledigt. Die erforderlichen Spannungen sind mir für den gegebenen Motor damit bekannt (siehe oben). 4. Die gesamte Lösung muss natürlich "ökonomisch" sein, d.h. robust und einfach sein. 5. Euer Vorschlag mit einem µC scheint mir verlockend, aber ich kann damit leider nicht viel anfangen, weil ich eher Maschinenbauer bin. Erklärt mir bitte, was ich damit einfacher machen kann UND ob ich das als "Nichtkundiger" selber bauen kann / programmieren kann. Welche HW / SW muß ich zum Programmieren des µC haben. 6. Der Plan sieht also grob folgendermaßen aus: - 12V Netzteil speißt DIE Steuerung (BB = BlackBox) - Wenn Taster "Ein" startet die Steuerung - BB reduziert im 1. Schritt auf 7,5V, für die Dauer von 120 sec. - Anschließend auf 7,0V für die Dauer von 100 sec. - usw. bis auf 3,5V für die Dauer von 60 sec. danach schaltet die Steuerung den Motor ab - nachdem das Signal für die definierte Stopposition des Motors kommt (das ist neu gebe ich zu...) Die Zeitglieder möchte ich mit micropotis anpassen (oder per SW). 7. Und wenn ein neues "Ein" Signal kommt, geht die Steuerung von vorne los. Da ich mir vorstellen kann, dass da noch einige Varianten dazu kommen können - so im Laufe der Arbeit, ist mir die Idee mit dem µC immer mehr sympathisch. Der Ball ist bei Euch ;-) Gruß Adam
René B. >Mit einer PWM-Motorsteuerung hast du immer 12V auf der Wicklung und >steuerst eigentlich nur den Motorstrom. Das glaub ich nicht! Sonst aber ein guter Beitrag! Ich würde über PWM fahren und einen Einlernmodus dazunehmen. Dann kannst du bei belasteten Motor deine gewünschten Drehzahlen abspeichern. Keine große Sache. Schöne Grüße Josef
Hallo Adam, die Betriebsblinden überlesen einfach Deine Info (Maschbau, kein E). Nenne das Conrad Teil (hoffentlich Bausatz?), dann kann in der Schaltung das PWM Frequenzbestimmende Schaltungsteil identifiziert werden. Wahrscheinlich läßt sicht durch ändern eines Widerstandes oder Kondensators die Frequenz (das Singen) auf über 20kHz anheben (wenn die Schaltung / die Anforderung nicht bis das letzte ausgequetscht ist kann dies machbar sein), zu hören ist dann nichts mehr. Die Kennlinie n=f(U)ist linear (ca.), das geht mit Poti, Timer und ein wenig schnickschnack.
Hallo B35, der Bausatz ist: Conrad 5 A Drehzahlsteller für Gleichstrom-Motoren Bausatz 9 - 16 V/DC Best.-Nr.: 196460 - 62 Deine Idee ist gut, nur solltest Du bitte wissen, dass die Kaskadenschaltung, d.h. Umschaltung von einem Spannungsniveau auf das nächste automatisch ablaufen sollte, nach Ablauf der besagten Zeitglieder... Eine manuelle Umschaltung ist nicht vorgesehen. Besten Gruß Adam
Daß ihr mit der PWM-Frequenz immer alle nach oben wollt... Bei den meisten Motoranwendungen (erst recht bei Getriebemotoren) kann man auch weit nach unten gehen, 50 bis maximal 300 Hz. Letzteres erzeugt meiner Meinung nach sogar ein recht angenehmes Summen...
Da die Drehzahl eines Motors nicht ursächlich von der Spannung abhängt (auch der per PWM gemittelten), sondern eher von der Frage wie dreckig und verschlissen die Lager sind. ist eine Drehzahlvorgabe über die Spanung eher blöd. Nimm eine DrehzahlREGELUNG statt einem DrehzahlSTELLER. Dazu musst du die reale Drehzahl natürlich messen dan kann vor oder nach dem Getriebe erfolgen.
Hallo, der Schaltplan deines Drehzahlstellers befindet sich in der Bedienungsanleitung. An R6 kannst du eine Steuerspannung anlegen, wenn du das Poti auslötest. Ein Sollwert von 9V würden der maximalen Ausgangsspannung (12V) entsprechen. Mittels eines beliebigen Controllers schaltest du verschiedene Sollwerte nach deinen Wünschen auf. Für diesen Zweck wäre sicher auch BASCOM gut geeignet. Gruß Otto
Habe hier tests mit kleinen 1A und grossen 100A motoren und 300Hz PWM gemacht (Leerlauf). Wirklich angenehmes Geräusch.
Regler ist funktional sicher besser als Steller, aber vielleicht gar nicht nötig. Ist das Lastmoment relativ klein, kann der Motor problemlos von Drehzahl Null bis Max gesteuert werden... R1, R2 und C1 sind die frequenzbestimmenden Bauelement. Es entsteht etwas einigermaßen sägezahnähnliches an Pin 2 vom 555 (Pin6, IC2), dies wird mit einer einstellbaren DC Spannung an Pin 5 von IC2 verglichen. So ensteht die PWM. Die Frequenz kannst Du aus dem Datenblatt des 555 herauslesen. R1 und R2 verkleinern, oder C1 und die Frequenz erhöht sich. Die möglichen/empfohlenen Werte/Bereiche sind auch im Datenblatt [klar kannst Du auch f erniedrigen wie von Ben vorgeschlagen, das Moment wird etwas "knackiger", die Mikroruckler halt auch]. Timer und Ringschieber kannst Du mit ein wenig ICs realisieren (Schieberegister und Monoflops etc.) oder einfach(st) per uC (endlich atmen die Spezialisten hierfür auf).
Die Mikroruckler stören nur bei kritischen Antrieben, etwa wenn irgendwas genau positioniert werden soll oder der Motor sehr klein ist (dann ist aber auch eine etwas höhere Verlustleistung durch eine analoge Regelung oder hohe PWM-Frequenz zu verschmerzen). Ansonsten ist die drehende Masse viel zu träge, als das man bei 300 Hz noch Ruckler merkt.
Höma Kollege Elektroniker! ich find' Deine und alle anderen Kommentare ja ganz interessant, besonders die mit dem 555 und dem Pin 2 auf IC2 und so weiter. Allein die helfen mir nicht, weil das keine Lösung FÜR MICH ist ;-( Ich verstehe das einfach nicht... Ich habe so heimlich gehofft, dass jemand aus dieser Comunity Mitleid mit einem Mechaniker hätte und mir so eine Schaltung bauen könnte / würde. Natürlich mit Erstattung der Kosten und Aufwendungen. Die Aufgabe ist in meinem letzten Posting hoffentlich recht klar definiert, genauso wie die vorhandenen Bauteile; das sind der Motor und die Stromversorgung. Ob eine PWM oder ein µC ist für mich nich relevant (vielleicht ist der µC doch interessanter...). Es sollte in etwa lauten: "die Spezifikation ich, die Elektronik Du" Ich bin mir nicht sicher ob so etwas in dieser Platform OK ist, aber fragen kostet bekanntlich nichts. Ist jemand dazu bereit?? Schönen Abend Adam
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