Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik BEMF-Schaltung


von Murmele (Gast)


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Hi,
ich versuche gerade einen Brushless-Controller für Modellbaumotoren zu 
bauen. Bin gerade dabei die BEMF Schaltung zu studieren, aber irgendwie 
blick ich nicht ganz durch. Ich will die Schaltung so anpassen, dass bei 
12V Eingangsspannung maximal 5V an den NULL_A, NULL_B und NULL_C liegen. 
Das ist kein Problem, da dies nur einfache Spannungsteiler sind. Das 
Problem ist, das ich das mit der "virtuellen Sternspannung" nicht 
verstehe.
Kann mir einer diese erklären?

Hier habe ich die BEMF gefunden:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%C3%BCr_Modellbaumotoren

Danke für Antworten

von Hui (Gast)


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Was verstehst du den nicht?

In der dort dargestellten Schaltung wird ein Sternpunkt erzeugt damit 
dieser mit den NULL_A B und C verglichen werden kann, man könnte es wohl 
auch errechnen aber so scheint es einfacher zu sein...

Der Motor ist ebenfalls in Stern geschaltet, wenn nun die Spannung 
NULL_A zum Sternpunkt 0V ist ist es ebenfalls in Motorwicklung A der 
Fall.

von Gelöscht (kami89)


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Hallo,

Murmele schrieb:
> Das Problem ist, das ich das mit der "virtuellen Sternspannung" nicht
> verstehe.

Die induzierte Spannung (bzw. den Spannungsverlauf) an der jeweils 
freiliegenden Phase gibt ja Auskunft über die Position des Rotors. Doch 
nach dem Teilen der Spannung mit dem Spannungsteiler ist das einfach 
eine Spannung irgendwo so um die 1V bis 4V. Die Frage ist nun, wie 
erkennt man anhand dieser Spannung, wann der richtige Zeitpunkt zum 
Kommutieren ist?

Dazu holen wir uns eine zusätzliche Spannung, und zwar das Mittel 
zwischen allen dreien BEMF-Spannungen, welche übrigens fast identisch 
mit VSS/2 ist (das Teilerverhältnis mal vernachlässigt). Nun haben wir 
mit dieser Mittelpunktspannung einen Referenzwert wo wir uns dran 
orientieren können. Sobald nun nämlich die Spannung der freiliegenden 
Phase die Mittelpunktspannung kreuzt, heisst das, dass weiterkommutiert 
werden kann.

Dieser Kreuzen der beiden Spannungen kann dann ganz bequem per 
Analogkomparator detektiert werden.

Theoretisch ist das zwar noch nicht der richtige Weg, denn nach dem 
detektieren der Kreuzung, müsste man eigentlich noch eine gewisse Zeit 
warten bis man weiterkommutieren kann. Da die Kondensatoren in der 
BEMF-Schaltung aber bereits eine Phasenverschiebung verursachen, ist 
keine zusätzliche Verzögerung mehr notwendig.

Ich arbeite momentan noch an einer Variante ohne die Kondensatoren, 
dafür aber mir einer Verzögerung per Timer. Das dauert aber noch ein 
Weilchen bis das lauffähig wird, danach werde ich es im Artikel noch 
genauer beschreiben.

Ich empfehle dir, das dritte Oszi-Bild mal genau zu studieren, da sieht 
man schön die BEMF- und die Mittelpunktspannung, und wie ihre Kreuzung 
eine Kommutierung auslöst: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Datei:BLDC_Oszillogramm_BEMF_richtig.png

mfg

von Murmele (Gast)


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Urban B. schrieb:
> Dazu holen wir uns eine zusätzliche Spannung, und zwar das Mittel
> zwischen allen dreien BEMF-Spannungen, welche übrigens praktisch
> identisch mit VSS/2 ist

Also bedeuted dies, dass die Sternmittelspannung immer gleich bleibt?

von TestX .. (xaos)


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Murmele schrieb:
> Urban B. schrieb:
>> Dazu holen wir uns eine zusätzliche Spannung, und zwar das Mittel
>> zwischen allen dreien BEMF-Spannungen, welche übrigens praktisch
>> identisch mit VSS/2 ist
>
> Also bedeuted dies, dass die Sternmittelspannung immer gleich bleibt?

im mittel ja...real ist da eine sinusschwingung drauf. für den vergleich 
mit den phasenspannungen kannst du VCC/2 nehmen, ist 
stabiler&einfacher..

von Gelöscht (kami89)


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Murmele schrieb:
> Also bedeuted dies, dass die Sternmittelspannung immer gleich bleibt?

Nicht genau gleich, aber sie schwankt nur leicht um VSS/2 herum. Im 
Mittel ist es genau VSS/2.

Eine Phase ist ja jeweils auf GND, die andere auf VSS. (Den 
Spannungsteiler lassen wir für diese Betrachtung mal weg, der würde aber 
ja nur eine Teilung verursachen.) GND und VSS geben im Mittel ja VSS/2. 
Dann kommt noch die freihängende Phase dazu, welche sowieso um VSS/2 
herum liegt (Das ist dadurch zu erklären, dass durch die beiden in Serie 
geschalteten Wicklungen im Motor VSS halbiert wird [VSS -> Spule1 -> 
VSS/2 -> Spule2 -> GND]) Durch die Induktion wird diese VSS/2 Spannung 
nur noch etwas erhöht bzw. verringert, was aber symmetrisch ist und im 
Mittel also VSS/2 rauskommt.

Für das Detektieren würde also auch VSS/2 herhalten (habe ich selber 
schon in einem gekauften Regler so gesehen). Allerdings hat die 
Sternschaltung zur Gewinnung dieser Spannung den Vorteil, dass die 
Bauteiltoleranzen weniger Einfluss haben (die exakten Widerstandswerte 
sind unkritisch, es sollen einfach alle 3 Widerstände möglichst gleich 
gross sein). Will man direkt VSS/2 verwenden, muss diese Spannung sehr 
genau erzeugt werden, die Bauteiltoleranzen haben dann also durchaus 
einen Einfluss.

von Murmele (Gast)


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Vielen Vielen Dank Urban B. und Andi D. ihr habt mir sehr weiter 
geholfen!!!

von Gelöscht (kami89)


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Murmele schrieb:
> Vielen Vielen Dank Urban B. und Andi D. ihr habt mir sehr weiter
> geholfen!!!

Gerne doch :-)

Ich muss mich aber noch selbst schnell korrigieren :-)
Im letzten Post, im letzten Abschnitt, da meinte ich eigentlich nicht 
die Bauteiltoleranzen sondern die "Genauigkeit" der Widerstandsreihen.

Also für die Sternspannung kann man einfach drei gleiche Widerstände 
nehmen, ihr Wert ist unkritisch.

Will man aber VSS/2 verwenden, wobei VSS grösser als 10V ist, so dass 
sie noch zusätzlich runterteilen muss (wie in der BEMF-Schaltung die 
Widerstandsteiler), dann braucht man zwei unterschiedliche Widerstände, 
mit denen man ein möglichst exaktes Teilerverhältnis hinkriegen muss. 
Weil man aber nicht jeden erdenklichen Widerstandswert kaufen kann, muss 
man hier u.U. die Genauigkeitsanforderung etwas runterschrauben.

Ist eigentlich nicht so wichtig, wollte meinen letzten Post aber nicht 
so stehen lassen^^
Und ja, klar kann man es auch mit VSS/2 hinkriegen, aber mit der 
Sternpunktspannung ists einfacher ;-)

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