Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PWM mit positivem und negativem Ausgang


von Klaus S. (klaus_steuer)


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Hallo
Habe da eine für mich unlösbare Aufgabe und suche Hilfe.
Der Schaltplan zeigt einen PWM für die Modellbahn.
Dieser liefert +9V am Ausgang des Transistors. Soweit perfekt.
Nun möchte ich, dass ab Mittelstellung am Poti das Signal am Ausgang 
negativ wird.
Also soll die Bahn in der Mitte stehen bleiben und dann z.B. nach links 
-9V und nach rechts +9V

Sollte dazu ein zweiter PWM nötig sein, ok. Aber nur ein Poti!
Kann man das machen?
Wenn ja, wie?

Gruß
Klaus

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus S. schrieb:
> Nun möchte ich, dass ab Mittelstellung am Poti das Signal am Ausgang
> negativ wird.
Bezogen worauf? Was soll da gegenüber wem negativ werden?
Ein PWM-Signal kann eigentlich per Definition nur eine einzige Polarität 
haben...

> Also soll die Bahn in der Mitte stehen bleiben und dann z.B. nach links
> -9V und nach rechts +9V
Hast du auch eine negative Versorgung?

: Bearbeitet durch Moderator
von Klaus S. (klaus_steuer)


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Hallo Lothar
Bei der aktuellen Schaltung kommen +9V am Gleis an gegen GND
Zur Richtungsumkehr der Lok, ohne Umschalter, müsste nun -9V am gleichen 
Ausgang gegen GND sein. Aber nur mit einem Poti. Mitte Poti = 
Stillstand. Nach links +9V und nach rechts -9V

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


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Wenn du einen Gleichstrommotor ohne Relais umpolen möchtest, dann 
benötigst du eine Endstufe vom Typ H-Brücke.
Der Motor liegt dann im 'Querstrich' des H, und die beiden senkrechten 
Striche sind Halbbrücken aus je 2 Halbleitern.

https://en.wikipedia.org/wiki/H_bridge
https://de.wikipedia.org/wiki/Vierquadrantensteller

Dir bleibt freigestellt, die jeweils diagonal gegenüberliegenden 
Endstufen mit PWM anzusteuern. Soll der Motor in die andere Richtung 
laufen, steuerst du die beiden anderen Endstufen an.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Klaus S. schrieb:
> Zur Richtungsumkehr der Lok, ohne Umschalter, müsste nun -9V am gleichen
> Ausgang gegen GND sein.
Ja, das war meine Frage:
Hast du diese -9V zur Verfügung?

> Aber nur mit einem Poti. Mitte Poti = Stillstand.
Das ist Nachrangig und leicht lösbar, wenn die obige Frage geklärt ist.

Matthias S. schrieb:
> Der Motor liegt dann im 'Querstrich' des H
Ich würde hier jetzt erst mal keine H-Brücke ansetzen, sondern eine 
bipolare Versorgung anstreben...

von m.n. (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> Sollte dazu ein zweiter PWM nötig sein, ok. Aber nur ein Poti!
> Kann man das machen?
> Wenn ja, wie?

Die zweite Schaltung mit L6203 macht soetwas. Das Programm dazu ist ein 
wenig weiter unten zu finden.
Beitrag "Drehzahlregler für DC-Motor, ATmega48-328"

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Die Stromversorgung kommt von einem 12V= Steckernetzteil. Dann zu einem 
Spannungsregler (7809). Ich könnte einen zweiten benutzen, der dann -9V 
mit gleichem GND aus den 12V generiert.

Das mit dem L298 sieht gut aus

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Zur Schaltung mit dem ATmega:
Die Frequenz sollte ca 50Hz sein
Die max Spannung am Ausgang sollte 9V nicht überschreiten

von Joachim B. (jar)


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Klaus S. schrieb:
> Die Stromversorgung kommt von einem 12V= Steckernetzteil. Dann zu einem
> Spannungsregler (7809). Ich könnte einen zweiten benutzen, der dann -9V
> mit gleichem GND aus den 12V generiert.

das klappt nicht, gleicher Bezugspunkt!

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Joachim, wie kann ich denn sonst aus 12V DC +/-9V DC erzeugen mit 
gleichem GND?

von asdf (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> Joachim, wie kann ich denn sonst aus 12V DC +/-9V DC erzeugen mit
> gleichem GND?

Mit einem DC/DC-Konverter zum Beispiel. Die gibts auch mit +/- Ausgang.
Die andere Möglichkeit: Du gehst nicht von 12V= aus, sondern du nimmst 
12V~

von Wandler (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> Joachim, wie kann ich denn sonst aus 12V DC +/-9V DC erzeugen mit
> gleichem GND?

Mit einem DC/DC-Wandler mit +- Ausgang.

von Klaus S. (klaus_steuer)


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RSO-1212DZ
sowas...nur bräuchte ich eine Version mit min 0,5A

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Lothar, wie würdest Du denn nun eine solche Schaltung aufbauen?

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus S. schrieb:

> Nun möchte ich, dass ab Mittelstellung am Poti das Signal am Ausgang
> negativ wird.

Das ist grundsätzlich lösbar, aber aufwändig. Wesentlich einfacher
ist ein Schalter oder Relais als sog. Polwender. Auch bei der echten
Bahn dürfte ein Fahrtregler der sich stufenlos von vorwärts nach
rückwärts einstellen lässt, eher unüblich sein.

von asdf (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Das ist grundsätzlich lösbar, aber aufwändig. Wesentlich einfacher
> ist ein Schalter oder Relais als sog. Polwender. Auch bei der echten
> Bahn dürfte ein Fahrtregler der sich stufenlos von vorwärts nach
> rückwärts einstellen lässt, eher unüblich sein.

Einfach die PWM nicht zwischen GND und +V laufen lassen, sondern 
zwischen -V und +V. Wenn das Tastverhältnis 1:1 ist, steht der Zug. Und 
wenn es niedriger oder höher als 1:1 ist, fährt er vorwärts oder 
rückwärts. Wo ist das Problem? :-)

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Harald, schon klar...das ist die aktuelle Version.
Jetzt kommt das ABER:

Bei der Spur Z analog, wird...wenn man zwei Trafos verwendet, ein Gleis 
mit dem GND beider Trafos verbunden.
Ein "Plus" des einen Trafos an die andere Schiene und das "Plus" des 
anderen Trafos an die Oberleitung.
So kann man unabhängig voneinander 2 Loks fahren lassen, egal in welche 
Richtung...es passiert nichts, da (Trafobedingt) ja +/-9V jeweils 
getrennt sind und einen gemeinsamen GND benutzen.

Mit einem Polwender geht das nicht...klar!

Die Idee ist nun ähnlich wie zwei Trafos, zwei PWM zu benutzen mit 
gemeinsamem GND. Einmal +9V und einmal -9V über EIN Poti ersetzen dann 
EINEN Trafo.

Oder eine andere Schaltung...

Gibt es da keine Lösung für?

von ArnoR (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> Der Schaltplan zeigt

einen Kondensator an der Basis des BD440, der den Transistor für eine 
gewisse Zeit unkontrollierbar einschaltet, wenn man die Betriebsspannung 
anlegt. Dieser Kondensator verlangsamt im normalen Schaltbetrieb den 
Transistor und erhöht dessen Verluste. Willst du das?

Der Schaltplan zeigt außerdem einen Kondensator am Kollektor des BD440, 
der den Transistor bei jedem Einschalten auf einen Kurzschluss schalten 
lässt. Dieser Kondensator führt im normalen Schaltbetrieb zu erhöhten 
Verlusten im Transistor. Willst du das?

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Harald, kannst Du mir das mal aufskizzieren bitte?

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Die Schaltung habe ich nicht entwickelt. Es ist ein im Netz frei 
verfügbarer Schaltplan eines PWM, der echt gut funktioniert bei der 
Spurgröße Z

von Harald W. (wilhelms)


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Klaus S. schrieb:

> Harald, kannst Du mir das mal aufskizzieren bitte?

Bei Google "Polwender" eingeben.

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Arno, Die Schaltung habe ich nicht entwickelt. Es ist ein im Netz frei
verfügbarer Schaltplan eines PWM, der echt gut funktioniert bei der
Spurgröße Z

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Wie man einen Polwendeschalter anschließt weiß ich schon....das habe ich 
nicht gemeint!

von ArnoR (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> Die Schaltung habe ich nicht entwickelt. Es ist ein im Netz frei
> verfügbarer Schaltplan eines PWM, der echt gut funktioniert bei der
> Spurgröße Z

Es spielt doch gar keine Rolle, ob du die entwickelt hast oder nicht, 
die Frage war, ob du diese Eigenschaften haben willst.

asdf schrieb:
> Einfach die PWM nicht zwischen GND und +V laufen lassen, sondern
> zwischen -V und +V. Wenn das Tastverhältnis 1:1 ist, steht der Zug. Und
> wenn es niedriger oder höher als 1:1 ist, fährt er vorwärts oder
> rückwärts. Wo ist das Problem? :-)

Das Problem dabei ist, dass der Motor auch im Stillstand viel Strom 
zieht und knurrt. Es wird ja gleichlang positive wie negative Spannung 
an den Motor gelegt.

von Klaus S. (klaus_steuer)


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Arno...ok, aber was ist denn nun eine brauchbare Lösung?

von ArnoR (Gast)


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Klaus S. schrieb:
> was ist denn nun eine brauchbare Lösung?

Liest du deinen Thread nicht? Dir wurden div. Lösungen genannt.

von klaus_steuer (Gast)


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....doch, aber nichts produktives dabei:


Autor:  Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite

Datum: 02.02.2016 09:04
Klaus S. schrieb:
> Zur Richtungsumkehr der Lok, ohne Umschalter, müsste nun -9V am gleichen
> Ausgang gegen GND sein.
Ja, das war meine Frage:
Hast du diese -9V zur Verfügung?

> Aber nur mit einem Poti. Mitte Poti = Stillstand.
Das ist Nachrangig und leicht lösbar, wenn die obige Frage geklärt ist.

WIE? Da ja diese Frage nun geklärt ist!

Matthias S. schrieb:
> Der Motor liegt dann im 'Querstrich' des H
Ich würde hier jetzt erst mal keine H-Brücke ansetzen, sondern eine
bipolare Versorgung anstreben...

Wie?

Es sind immer nur Bruchstücke, die für mich kein ganzes Bild ergeben.

Gruß
Klaus

von ArnoR (Gast)


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klaus_steuer schrieb:
> Es sind immer nur Bruchstücke, die für mich kein ganzes Bild ergeben.

Du möchtest also eine fertige Lösung auf dem Silbertablett serviert 
bekommen. Der normale Weg ist aber, dass du Lösungsvorschläge bekommst:

H-Brücke mit unipolarer Versorgung
einfache Brücke mit bipolarer Versorgung
Normale PWM mit Motorumpolung

und du dich dann selbst mit der Materie beschäftigst und den besten 
Ansatz für dich auswählst. Dann kannst du mit weitergehenden Fragen hier 
wieder antreten.

von klaus_steuer (Gast)


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Hallo
Die Ansätze enden immer damit, dass es eine "Umpolung" ist.
Was ich suche ist, den Motor an GND einseitig und die andere an +/-9V
Somit wäre sichergestellt, dass eine Gleisseite immer an GND ist. Damit 
kann man dann einen zweiten Regler (GND an die gleiche Gleisseite) 
anschließen und über die Oberleitung fahren...ohne Kurzschluss.
Also das übliche Trafoprinzip.
Hat jemand dafür einen Lösungsansatz?
Gruß
Klaus

von ArnoR (Gast)


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klaus_steuer schrieb:
> Was ich suche ist, den Motor an GND einseitig und die andere an +/-9V

Auch das wurde dir schon vorgeschlagen:

ArnoR schrieb:
> einfache Brücke mit bipolarer Versorgung

Da ist der Motor einseitig fest an GND und die andere Seite an 
+9V...0V...-9V. Kann man ganz einfach analog oder aufwendiger mit PWM 
machen.

von klaus_steuer (Gast)


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Arno:

> einfache Brücke mit bipolarer Versorgung

Da ist der Motor einseitig fest an GND und die andere Seite an
+9V...0V...-9V. Kann man ganz einfach analog oder aufwendiger mit PWM
machen.

Kann mir jemand bitte eine kleine Skizze machen, wie ich meinen PWM in 
eine solche Brücke bekomme? Wäre echt sehr nett, da ich wirklich nicht 
weiß, wie ich das machen muss.

Gruß
Klaus

von Alfred B. (alfred_b979)


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klaus_steuer schrieb:
> kleine Skizze machen

Leider nein. Ein Hinweis: Guck Dir nochmal an, was dabei herauskommt, 
wenn man eine Halbbrücke am oberen Drain mit +, am unteren Source mit - 
versorgt.

Und den Motor an einer Seite mit dem Mittelpunkt der Halbbrücke, an der 
anderen mit dem Mittelpunkt der beiden Koppelelkos (welcher bei +/- 
Halbbrücken ja auf Nullpotential liegt) verbindet.

"Klick"?

von ArnoR (Gast)


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Alfred B. schrieb:
> Leider nein. Ein Hinweis: Guck Dir nochmal an, was dabei herauskommt,
> wenn man eine Halbbrücke am oberen Drain mit +, am unteren Source mit -
> versorgt.

Das war damit nicht gemeint, sondern im Prinzip ein komplementärer 
Emitter- (Source-) Folger für die analoge Variante.

von W.A. (Gast)


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Die Erzeugung eines bipolaren Digitalsignals kann man sich in jedem 
DCC-Booster abgucken. Und natürlich kann man da statt eines seriellen 
Datensignals auch ein PWM Signal draufgeben.

Der o.g. L6203 nimmt einem z.B. einiges an Verschalterei ab.
http://www.opendcc.de/elektronik/booster/booster.html

von Alfred B. (alfred_b979)


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ArnoR schrieb:
> Das war damit nicht gemeint

Hab mich unklar ausgedrückt - aber NU:

Klaus, baue oder beschaffe passende +/- Spannungsquelle. Bau eine 
Halbbrücken-Stufe, passend für U und I Deines Bedarfs. Klemme den Motor 
an einer Seite an die Brücke, an der anderen an GND zw. den Elkos.

PWM-Erzeugung abgucken von (simpelst möglichem) Klasse-D-Verstärker. 
Poti mit Widerständen zw. d. Rails einpassen, um am Mittelabgriff ne 
begrenzte Ausgangsspannung, passend zum "Musik EIN" des D-Amp bei 
Vollaussteuerung, zu bekommen.

So, dachte ich, würde das funzen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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klaus_steuer schrieb:
> Hallo
> Die Ansätze enden immer damit, dass es eine "Umpolung" ist.
> Was ich suche ist, den Motor an GND einseitig und die andere an +/-9V
> Somit wäre sichergestellt, dass eine Gleisseite immer an GND ist.

...und warum machst Du Deine Gleisverbindung nicht nach dem
Umpolrelais? Das würde die Schaltung sehr vereinfachen. Oder
bevorzugst Du möglichst komplizierte Lösungen?

von Alfred B. (alfred_b979)


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Alfred B. schrieb:
> PWM-Erzeugung abgucken

Bipolare PWM, wohlgemerkt. Um bei Stillstand Brummen sowie unnötige 
50/50 Duty-Cycle zu vermeiden.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Ich hab noch nicht ganz begriffen, wofür bei dieser Anwendung PWM 
benötigt wird ...

Ist das ein "digitaler Hack", damit man keine richtigen linearen 
Spannungen braucht?

Ansonsten würde ich einfach einen 12V nach +/-9V DCDC-Wandler nehmen, 
ein Poti zwischen +9V und -9V anschließen und per Spannungsfolger 
(Operationsverstärker) das einfach verstärken ...

Damit wär alles erschlagen und das wär supereasy und sogar 
potentialgetrennt.

Wofür also PWM? Ich vermute für die Geschwindigkeit, aber in den 
Motörchen wird das vmtl einfach nur gemittelt und da würds eine richtige 
analoge Spannung auch tun, oder?

*edit*: und bei Mittelstellung wär auf den Gleisen sogar 0V, so wie es 
intuitiv sinnvoll ist ...

: Bearbeitet durch User
von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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Falls die Motoren direkt vom analogen Ausgangssignal getrieben werden 
sollen, wär ein symmetrisches Netzteil mit Trafo, einem Gleichrichter, 
einem 7809, einem 7909 und das übliche Vogelfutter wie 100n-Cs die beste 
Wahl ...

Als OP könnte man doch einfach einen Audio-Verstärker-IC verwenden ...

Ich schätze, PWM deshalb, weil die sich den Aufwand einer linearen 
Endstufe (und deren Kühlung) sparen wollten ...

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