Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motoren testen (brushed, Gleichspannung)


von schalt (Gast)


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Hi alle, ich möchte kleine (brushed) Motoren testen und dazu 
schrittweise eine konstante Spannung von 1 - 3,8V anlegen (Max. 
5Ampere), um dann die Drehzahlkurve aufzunehmen . Wie mache ich das am 
einfachsten?

Ich habe mir gedacht, linearregler und digitalpoti am ADJ, oder geht es 
noch einfacher mit einem brushed regler? Wenn ja wie ? 7 andere Ideen?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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schalt schrieb:
> dazu
> schrittweise eine konstante Spannung von 1 - 3,8V anlegen

Da du dich schon auf eine konstante Spannung festgelegt hast, kommt ja 
PWM nicht in Frage, was normalerweise in Modellbaureglern gemacht wird. 
PWM ist natürlich viel leichter zu erzeugen und zu berechnen als ein 
Linearregler mit Digitalpoti, bei dem du ja die eingestellte Spannung 
nochmal messen musst, um reproduzierbar zu bleiben.

von schalt (Gast)


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Danke und nein, ich bin gar nicht festgelegt, hab nur aufgezählt, was 
mir eingefallen ist..

Also PWM - FET - Motor? Das wäre ja wirklich ein einfacher Aufbau.. Wenn 
ich die PWM mit 50% Tastrate betreibe, liegt dann auch die halbe 
Spannung an, bzw, ist der Spannungsverlauf im vergleich zur PWM 
einigermaßen linear?

von Matthias S. (Firma: matzetronics) (mschoeldgen)


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schalt schrieb:
> Wenn
> ich die PWM mit 50% Tastrate betreibe, liegt dann auch die halbe
> Spannung an

So isses. Die reingesteckte Energie bei 50% PWM ist die gleiche wie 50% 
Spannung und der Motor mittelt das aus, wenn die PWM Frequenz hoch genug 
ist.
Du verbrätst halt nur nicht 50% in Wärme.

schalt schrieb:
> Also PWM - FET - Motor?

Jo. Achte nur darauf, das du den FET mit dem MC auch wirklich voll 
durchsteuerst, das schaffst du am besten mit sogen. Logik Level FET.

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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> schalt schrieb:
> Also PWM - FET - Motor? Das wäre ja wirklich ein einfacher Aufbau.. Wenn
> ich die PWM mit 50% Tastrate betreibe, liegt dann auch die halbe
> Spannung an, bzw, ist der Spannungsverlauf im vergleich zur PWM
> einigermaßen linear?
Hallo,
genau das ist so nicht der Fall.
PWM hinter einen Tiefpass wäre das gleiche wie lineare Spannnung.

Zwischen halber Betriebsspannung und PWM mit 50% Tastverhältnis am Motor 
gibt es aber deutliche Unterschiede.
Bei 50% Spannung hast du auch geringeren Strom. Das erreichbare 
Drehmoment ist nur ein Bruchteil gegenüber 100% Spannung.
Spannung und Drehmoment sind stark nichtlinear.
Unter einer gewissen Spannung dreht der Motor gar nicht mehr.
Um den Motor überhaupt loslaufen zu lassen, braucht es eine noch etwas 
höhere "Losreißspannung" um das "Losreißmoment" zu überwinden.

Bei PWM gibt es noch unterschiedliche Varianten, z.B. mit Freilauf oder 
ohne Freilauf (gebremst).

Zumindest ist es erst mal so, dass mit dem Einschalten immer 100% der 
Spannung anliegt und damit auch mind. 100% Strom fließt.
Wird der Motor aber in den Tastpausen wegen Lastmoment mehr oder weniger 
abgebremst, dann nimmt die Drehzahl logisch in der Zeit ab und bei 
Einschalten wird wieder beschleunigt. Die geringere Drehzahl hat aber 
eine geringere Gegeninduktion zur Folge, weshalb der Strom sogar 
deutlich ansteigt, vor allem wenn das Lastmoment groß ist.
Es ist also gerade ein Vortel der PWM, dass sich
Funktion Drehzahl = F(Tastverhältnis)
und
Drehzahl = F(Tastverhältnis)
viel linearer zur PWM-Tastrate verhalten als bei einfacher 
Spannungsteuerung.

Im Gegensatz zu Spannungsteuerung kann man einen Motor mit PWM auch auf 
einen sehr kleinen Bruchteil der Drehzahl steuern (weit unter der 
"Losreißspannung"), weil immer das hohe Drehmoment mit 100% Spannung und 
hohem Einschaltstromstrom im Einschaltmoment zur Verfügung steht.
Probier es aus.

Ob du das aber brauchst, oder nicht, hängt davon ab was du eigentlich 
messen willst.
Willst du z.B. das Drehmoment oder Drehzahl als Funktion der Spannung, 
bringt dir PWM gar nix. Da ist ein einfaches Labornetzteil viel 
sinnvoller anzuwenden.
Da die Gegeninduktion vom Motor die Spannugsregelung vom Labornetzteil 
gerne stört, ist ein dicker Elko an den NT-Klemmen zu empehlen.
Gruß

von Dispol (Gast)


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Naja .....
Also die PWM Frequenz wählt man üblicherweise so, dass die Strom quasi 
ein Gleichstrom ist. Vielleicht 10-30% Ripple.

Ein guter Wert ist 20kHz, und somit über dem hörbaren Bereich.

Das was Du beschreibst, ist eher ein Vibrator, als ein PWM Betrieb.

Mit einem FET + Diode hast Du das Problem, dass es bei geringer Last 
oder beim Bremsen auch einen lückenden Betrieb geben kann. Die 
Klemmenspannung ist dann nicht mehr proportional zum PWM Wert.

Deshalb sollte man eine Brückenschaltung benutzen. Infineons NovalithIC 
sind zum Beispiel sehr tolle Treiber.

von User (Gast)


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Um einen Bürstenmotor zu testen möchte man vielleicht auch die 
Stromaufnahme abhängig vom Wellen-Drehwinkel messen.

von Klaus (Gast)


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U. M. schrieb:
> Zumindest ist es erst mal so, dass mit dem Einschalten immer 100% der
> Spannung anliegt und damit auch mind. 100% Strom fließt.

Na ja, eher max als mindestens . Und wenn ich eine Induktivität 
einschalte, fließt erst mal gar kein Strom. Dieser steigt langsam an, 
ist halt ein RL-Glied.

MfG Klaus

von schalt (Gast)


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Danke an alle, Ihr seid super!

User schrieb:
> Um einen Bürstenmotor zu testen möchte man vielleicht auch die
> Stromaufnahme abhängig vom Wellen-Drehwinkel messen.

Also es ist so: die Bürstenmotoren (z.B. für kleine Flugmodelle oder 
Quadrocopter) und speziell die Bürsten haben ja nicht das ewige Leben. 
Es ist aber z.B. wichtig für die Flugeigenschaften, dass die Motoren 
ungefähr "gleich gut" sind.

Wenn ich jetzt einen neuen Motor hernehme, und ich mach das so wie oben 
beschrieben mit PWM, also sagen wir mal 4 Kennwerte 25%, 50%, 75% und 
100% PWM (ok das ist dann keine mehr :-), dann resultiert daraus bei 
einem neuen Motor, den ich als Vergleich habe, jeweils eine gewisse 
Drehzahl, die ich messem will. (gleiche Drehrichtung, gleicher Propeller 
mal vorausgesetzt).

Was anderes als Wärme oder Drehzahl kann der Motor ja aus der Energie 
nicht machen,oder? - also sollte ich mit den Vergleichswerten vom neuen 
Motor auf die "gebrauchten" schließen können, und auch gebrauchte 
untereinander vergleichen können - haut das so hin, oder hab ich noch 
einen Denkfehler?

von Jonas G. (jstjst)


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von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
nach meiner Erfahrung gibt es da 2 Effekte, die einen Motor schlechter
laufen lassen. Alles darüber hinaus merkt man auch schon ohne dass man 
Spannung anlegt.

1. ausgeleierte Lager
Da läuft der Motor zwar leicht und kann hohe Drehzahlen erreichen, aber 
er vibriert stärker. Das fühlt man und man hört es auch.
Dafür braucht man nur eine konstante Nennspannung.

2. schwer laufende Lager
Da braucht es eine höhere Spannung, bis der Motor überhaupt losläuft
und im Betrieb läuft er etwas schwerer und erreicht nicht den 
Nenndrehzahl. Das hört man auch, vor allem im direkten Vergleich.

Darüber hinaus merkt man schwerwiegende Fehler auch schon ohne dass man 
Spannung anlegt.

Außerdem kann es natürlich sein, dass die Bürsten abgenuddel sind oder 
der Kollektor eingelaufen ist. Das sieht man bei einer Sichtkontrolle 
und auch während des Betriebs am Kontaktfeuer.
Mehr als ein Labornetzteil scheint mir für solche Tests nicht nötig zu 
sein.
Gruß Öletronika

> schalt schrieb:
> Es ist aber z.B. wichtig für die Flugeigenschaften, dass die Motoren
> ungefähr "gleich gut" sind.

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> Dispol schrieb:
> Ein guter Wert ist 20kHz, und somit über dem hörbaren Bereich.
das mag für manche Anwendungen ein guter Wert sein.
Es gibt aber auch genügend Fälle, für die das keine gute Frequenz ist.
Gruß Öletronika

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