Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Überstromschutz für Motorsteller


von Artem K. (der_floppy)


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Hallo,

ich entwickle zur Zeit einen mikrocontrollergesteuerten Steller für 
einen Gleichstrommotor. Der Leistungsteil ist für einen Strom bis zu 60A 
bei 48V ausgelegt. Für die Regelung ist ein PI-Regler implementiert 
worden.

Soweit so gut. Jetzt muss ich mir Gedanken bezüglich eines 
Überstromschutzes machen, da der Motor unter Umständen blockiert werden 
könnte und der Regler auf den ansteigenden Strom  nicht schnell genug 
reagiert.

Eine Hardwarelösung muss her...

Der Strom wird für die Reglung mit Hilfe eines Hallsensors 
erfasst(http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/169273/HONEYWELL/CSNF181.html). 
Das PWM-Signal wird vom µC über einen Treiber( 
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT244.pdf ) auf einen 
Optokoppler gegeben. Dieser Treiber hat einen invert. Eingang, der bei 
einem "1-Signal" den Ausgang sperrt.

Mein Gedanke ist eine Logikschaltung zwischen Sensor und Treiber 
einzubauen, um bei Überstrom den Treiber abzuschalten und damit die PWM 
für die FETs zu unterbrechen.

Leider stehe ich an dieser Stelle etwas auf dem Schaluch...
Wie kann ich hardwaretechnisch aus dem vom Sensor gelieferten Strom 
(proportional zum gemessenen 1/1000) einen Überstrom erkennen und diesen 
in ein 5V Signal wandelen. Im fhelerfreien Zustand müssen ja 0V am 
Treiber anliegen... :/

Hat jemand schon mal seotwas in der Art gemacht? Würde mich über jeden 
Tip sehr freuen!

MfG, Floppy

von batman (Gast)


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Z.B. mit einem Komparator, der die Meßspannung mit einer einstellbaren 
Referenzspannung vergleicht.

Aber so eine direkten Rückopplung brächte wohl ein unangenehmes 
Schwingen. Das würde ich anders machen: Der Controller bekommt bei 
Schwellenüberschreitung einen Interrupt und stoppt definiert. Geht ja 
auch innerhalb Mikrosekunden und ist relativ sicher.

von Artem K. (der_floppy)


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Danke für die schnelle Antwort!

An einen Komperator dachte ich auch schon, aber bei OPs bin ich leider 
nicht so fitt. Wie müsste der Komperator beschaltet sein, damit dieser 
nur 0 oder 5V liefert? Würde er nicht bei Annährung an den Schwellenwert 
schon eine gewisse Spannung liefern und evtl. den Treiber vorzeitig 
abschalten?

Die Lösung mit Hilfe des µC ist natürlich viel einfacher, habe aber 
Bedenken bezüglich der Abschaltzeit. Gibt es eine Methode diese anhand 
des Codes zu berechnen? Hast du da ein gutes Stichwort für Google, bzw 
kennst du eine gute Quelle?

von Hubert G. (hubertg)


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artem kanzler schrieb:
> Würde er nicht bei Annährung an den Schwellenwert
> schon eine gewisse Spannung liefern und evtl. den Treiber vorzeitig
> abschalten?

Nein, ein Komparator macht das nicht. Es gibt einige µC die so einen 
Komparator eingebaut haben.
Am -Eingang die Schwellenspannung anlegen, am +Eingang die Spannung vom 
Geber. Überschreitet die Geberspannung die Schwellenspannung geht der 
Ausgang von 0V auf 5V.
Ein Schwingen musst du per Software verhindern.

von Artem K. (der_floppy)


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Das klingt gut, werds mal ausprobieren.
Danke.

von Artem K. (der_floppy)


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Hubert G. schrieb:
> Am -Eingang die Schwellenspannung anlegen, am +Eingang die Spannung vom
> Geber. Überschreitet die Geberspannung die Schwellenspannung geht der
> Ausgang von 0V auf 5V.

Hab es fürs Verständnis mit einem LM741 ausprobiert. Ist einfacher als 
ich dachte und funktioniert soweit!

Zur Steuerung und Reglung benutze ich einen ATmega32, dieser besitzt 
laut Datenblatt auch einen Komperator. Jetzt könnte ich logischerweise 
diesen verwenden, um entweder per Sofware die PWM im Fehlerfall zu 
deaktivieren und/oder, wie schon erwähnt, den Treiber abzuschalten. Das 
Zweite ist einfacher und würde vermutlich auch eine schnellere 
Auslösezeit ergeben.

Aber wie du schon sagtest, muss ein Schwingen per Software vehindert 
werden. An der Stelle fällt mir kein Code ein, bei dem ich keine delays 
bzw. Schleifen für Mittelwertbildung Programmieren müsste, was meiner 
Meinung nach in dem Fall zu viel Zeit kosten würde, bis wirklich 
abgeschaltet wird...

Gibt es in der Hinsicht eine "gängige Lösung" die mir nicht einfallen 
will, oder muss ich das Ganze über einen externen Komperator nur per 
Hardware lösen? Wenn Hardware, wie bekommt man da das Schwingen in den 
Griff?

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


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Ähm? Es gibt kaum was Einfacheres als ein Befehlchen wie DDRx=0, um den 
PWM-Ausgang nach einem Takt zu trennen. Bei einer vernünftigen 
Verdrahtung wird dann auch der Motor stromlos - und kann dann auch mehr 
schwingen.

von batman (Gast)


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Korr.: ...kann dann NICHT mehr schwingen.

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