Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Freilaufdiode am Motor bei Drehrichtungsumkehr


von Matthias Peters (Gast)


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Hallo Leute,

ich steuere mit meinen Mikrocontroller einen 12 V Gleichstrommotor mit 
Drehrichtungsumkehr an.
Der Mikrocontroller startet leider ständig neu (Absturz) wenn der Motor 
angesteuert wird, oder aber, wenn das Programm z.B auf eine Eingabe 
wartet, und ich dann die Motoren von Hand überbrücke, wird wie von 
Geisterhand irgendeine Zahl eingelesen.

Ich schätze, dass irgendwelche Spannungen bei der Beschaltung auftreten, 
die nicht auftreten sollten und das die Beschaltung der Freilaufdioden 
am Motor (GRÜN) falsch ist.

Die Lösung ist auch nicht ideal, aber der Kollektorstrom wäre für die 
direkte Beschaltung des Motors zu groß gewesen und das Relais direkt mit 
den µc ansteuern geht auch nicht, da zu wenig Strom. Leider hatte ich 
dann auch nur 1x Wechsler Relais, so dass ich zwei benötigt habe.
Ach ja in Grundstellung (Motor Aus) liegt natürlich links und rechts am 
Motor immer Masse, so dass immer nur ein Relais angesteuert wird.


Bei google hatte ich damals zur Beschaltung bei Drehrichtungsumkehr nur 
ein Ergebnis gefunden (GRÜN). Wenn ich mir das so anschaue, bezweifel 
ich, ob das funktioniert, da egal ob der Motor nach Links oder 
Rechtslauf gestoppt wird, dann eine auftretene Spannung darüber nicht 
abfliessen kann, da ja beide Seiten sperren! ?

Der Fehler muss auf jeden Fall mit den Motor zusammenhängen, da 
ansonsten das Programm ohne Probleme durchläuft. Versorgungsspannung 
bricht bei Motorlauf auch nicht ein.

Grüße Matthias

von Matthias Peters (Gast)


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edit:

dann eine auftretene Spannung darüber nicht
abfliessen kann, da ja beide Seiten sperren! ?

ich meine den abfliessenden Strom.

von MaWin (Gast)


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Deine Schaltung ist Unsinn. Je eine Diode von jedem Motoranschluss nach 
plus und nach Masse, in Sperrichtung.

von Falk B. (falk)


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@Matthias Peters (Gast)

>die nicht auftreten sollten und das die Beschaltung der Freilaufdioden
>am Motor (GRÜN) falsch ist.

Ja. Bei einer H-Brücke braucht man 4 Freilaufdioden. Schau mal ins 
Datenblatt des L293D. Außerdem braucht es auch einen ausreichend großen 
elko an der Versorgungsspannung, um die rückgespeiste Energie 
aufzunehmen. Gem mal mit 1000uF ins Rennen.

Motoransteuerung mit PWM

>Ach ja in Grundstellung (Motor Aus) liegt natürlich links und rechts am
>Motor immer Masse, so dass immer nur ein Relais angesteuert wird.

Dann zeichne das auch so!

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


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So wie im Anhang sollte das klappen. Den dicken Elko dicht an die 
Relais, und die Diode auch.

von MaWin (Gast)


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Matthias S. schrieb:
> So wie im Anhang sollte das klappen.

Natürlich nicht. Die Schaltung der 1 Diode bringt nichts. Die 
Freilaufdiode sollte eigentlich die Kontakte des Telais schützen, dafür 
braucht man schon 4.

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


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MaWin schrieb:
> Die Schaltung der 1 Diode bringt nichts.

Oh doch, sie schützt den Rest der Schaltung, und das wurde vom TE 
bemängelt:

Matthias Peters schrieb:
> Der Mikrocontroller startet leider ständig neu (Absturz) wenn der Motor
> angesteuert wird, oder aber, wenn das Programm z.B auf eine Eingabe
> wartet
Die Relaiskontakte müssen die Gegen EMK schon aushalten.

: Bearbeitet durch User
von Matthias Peters (Gast)


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Hallo und vielen Dank für Eure bisherigen Antworten.


Matthias S. schrieb:
> So wie im Anhang sollte das klappen. Den dicken Elko dicht an die
> Relais, und die Diode auch.

Ist das von der Funktion so, dass die Spannung, die beim Abschalten 
entsteht durch die Diode auf ca 12,7 V begrenzt wird, wenn man als 
Versorgungsspannung z.B 12 V hat ?

Ich habe bei der Sache Verständnisprobleme, würde ja wenig bringen, wenn 
ich das einlöte, es funktioniert aber ich es nicht verstanden habe.

von Matthias Peters (Gast)


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Wenn ich mich dazu entscheiden würde, diese Beschaltung zu nehmen um die 
Schaltung zu schützen, wären die beiden Dioden oben doch überflüssig 
oder nicht ?

von MaWin (Gast)


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Matthias Peters schrieb:
> wären die beiden Dioden oben doch überflüssig

Nein, die müssen da sein, man weiss ja nicht, welcher Umschaltkontant 
tatsächlich als erster trennt.

von Matthias Peters (Gast)


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Aber es ist ja immer nur ein Umschaltkontakt geschaltet.
In Grundstellung sind beide wie auf den Bild.

Bei Rechtslauf ist z.B linker Kontakt geschaltet ( nach oben ) und der 
rechte bleibt so wie er ist.

von Matthias Peters (Gast)


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Achso moment verstehe. Ich habe vergessen zu erwähnen, dass zwischen der 
Drerichtungsumkehr eine Pause ist.
Jetzt verstehe ich auch was du meintest. Ja, dann macht es Sinn, wenn 
beide Kontakte "gleichzeitig" schalten.

von Matthias Peters (Gast)


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Also das Problem der Abstürze lässt sich durch die Schutzbeschaltung 
(1000 µF Kondensator und Diode zwischen + und Gnd nicht lösen)

Die Beschaltung mit 4 Dioden an den Kontakten wäre auch nur Blödsinn, da 
zwischen der Drehrichtungsumkehr eine Pause ist. So das es zwangsläufig 
nicht dazu kommen kann, dass eine hohe Spannung entshet, da beide 
Motorpins bei Motorstopp ja auf Masse liegen bzw. derjenige der bei 
Motorlauf auf Masse liegt, gar nicht erst verändert wird.

Wenn ich die Motoren abklemme, läuft der Mikrocontroller problemlos.
Ich habe mal etwas gegooglet und es könnte vielleicht an einen 
unerwünschten Schwingkreis liegen, welcher durch die Induktivität und 
den anderen Schaltungsbauteilen besteht.

Ich versuche jetzt die Anregung durch plötzliche Schaltvorgänge zu 
vermeiden, indem ich ein RC-Glied parallel zum Schaltkontakt einbaue, 
obwohl ich den Erfolg bezweifel, da die Abstürze auch beim 
Einschaltvorgang auftreten.

von F. F. (foldi)


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MaWin schrieb:
> Matthias S. schrieb:
>> So wie im Anhang sollte das klappen.
>
> Natürlich nicht. Die Schaltung der 1 Diode bringt nichts. Die
> Freilaufdiode sollte eigentlich die Kontakte des Telais schützen, dafür
> braucht man schon 4.

Natürlich klappt das so!
Seit vielen Jahren z.B. im R60.

von Teo D. (teoderix)


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Matthias Peters schrieb:
> Ich habe mal etwas gegooglet und es könnte vielleicht an einen
> unerwünschten Schwingkreis liegen, welcher durch die Induktivität und
> den anderen Schaltungsbauteilen besteht.

Am beste Du zeigst uns mal Dein Kunstwerk.

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


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F. F. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Matthias S. schrieb:
>>> So wie im Anhang sollte das klappen.
>>
>> Natürlich nicht. Die Schaltung der 1 Diode bringt nichts. Die
>> Freilaufdiode sollte eigentlich die Kontakte des Telais schützen, dafür
>> braucht man schon 4.
>
> Natürlich klappt das so!
> Seit vielen Jahren z.B. im R60.

Macht auch jeder Curtis DC-Controller so (und da reden wir von z.B. 5kW 
Motoren). Die Freilaufdiode liegt direkt über dem Controller und das 
Polwenderelais wendet den Motor ohne zusätzliche Dioden.

Das Problem des TE wird sein, das er ohne jegliche Vorrichtung zum 
Anlauf den Motor auf die vollen 12V legt. Das macht man heute nicht mehr 
so, sondern startet den Motor mit Sanftanlauf.

@TE: Schau dir mal sowas an:
https://www.mikrocontroller.net/attachment/283744/RC_Servo.png
Der Artikel dazu:
Beitrag "RC-Servoelektronik für DC-Motor"

von Matthias Peters (Gast)


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Hallo nochaml,


Matthias S. schrieb:
> @TE: Schau dir mal sowas an:
> https://www.mikrocontroller.net/attachment/283744/RC_Servo.png
> Der Artikel dazu:
> Beitrag "RC-Servoelektronik für DC-Motor"

Vielen Dank, ich schaue mir das heute Abend mal in Ruhe an.
Ist für mich so erstmal nicht zu durchschauen!

Ich bin "anderweitig" etwas weiter gekommen.
Ich lasse mir im Programm die Betriebsspannung anzeigen (ca 12 V) indem 
ich an einen Spannungsteiler eine Spannung abgreife und diese den 
analogen Eingang zuführe. Wenn ich den Draht vom Analogen Eingang 
abklemme, läuft alles Problemlos, da kann ich die Motoren so oft ein- 
und Ausschalten wie ich will.

Also wenn durch die abprubten Spannungsänderungen beim Ein-und 
Ausschalten ein Schwingkreis angeregt wird, der für den Krempel 
verantwortlich ist, dann habe ich jetzt die Möglichkeit die Ursache, 
also entweder durch Sanftanlauf, oder wenn es klappt RC-Glied parallel 
zum Schaltkontakt dieses zu verhindern.

Alternativ die Wirkung (weniger schön) zu bekämpfen, indem ich auf den 
Analogeingang verzichte. Da kann ich aber nicht.

Hat jemand eine Idee, was man an den Analogeingang machen könnte ?
Ist jetzt vielleicht eine blöde Sache, aber das mit den Sanftanlauf 
lässt sich in Kürze kaum realisieren und RC-Glied parallel zum 
Schaltkontakt ist blöd, weil ich kein Platz mehr auf der Platine habe 
und selbst dann ist die Frage ob es Abhilfe schafft.

von Falk B. (falk)


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Du hast wahrscheinlich ein Problem mit dem zu großen Anlaufstrom des 
Motors, der dir deine Stromversorgunng kurzzeitig einbrechen läßt. Oder 
du hast unzureichend Abblockkondensatoren an deinem Controller, auch am 
Reset sollte man sowas platzieren.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Kondensator#Entkoppelkondensator

Weiterhin kann die Masseführung falsch sein, wenn die Motorströme, 
gerade beim Einschalten, über die Logikmasse fließen.

Ein Bild des realen Aufbaus wäre hilfreich. Bitte die Bildformate 
beachten.

: Bearbeitet durch User
von batman (Gast)


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Ein großer Widerstand zwischen Motor und Analogeingang, ein Pullup + 
Kondensator am Reset-Pin?

von Matthias Peters (Gast)


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Hallo,

Falk B. schrieb:
> Du hast wahrscheinlich ein Problem mit dem zu großen Anlaufstrom des
> Motors, der dir deine Stromversorgunng kurzzeitig einbrechen läßt. Oder
> du hast unzureichend Abblockkondensatoren an deinem Controller, auch am
> Reset sollte man sowas platzieren.

Vielen Dank für die Infos mit den Abblockkondensator. Wäre durchaus 
möglich, dass dort das Problem liegt,bzw. beim Ausschalten des Motors 
aufgrund der  Stromaufrechterhaltung der Induktivität irgendwie Strom 
aus den Analogen Eingang abgezweigt wird,(wenn das überhaupt geht), der 
dann fehlt ?

Die Spannungsversorgung bricht jedenfalls nicht ein, zumindest laut 
Oszilloskop nicht.

Aber:

batman schrieb:
> Ein großer Widerstand zwischen Motor und Analogeingang

Das hat doch TATSÄCHLICH geklappt !
Ich habe einen 470 kOhm Widerstand dazwischengeschaltet.
Jetzt läuft das Programm problemlos!
Einzig, das 1.8 TFT Display hat beim Ein- und Ausschalten des Motors 
etliche Pixelfehler.

Die Schaltung an sich ist ein ziemlicher Induktionsherd

von MaWin (Gast)


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F. F. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> Matthias S. schrieb:
>>> So wie im Anhang sollte das klappen.
>>
>> Natürlich nicht. Die Schaltung der 1 Diode bringt nichts. Die
>> Freilaufdiode sollte eigentlich die Kontakte des Telais schützen, dafür
>> braucht man schon 4.
>
> Natürlich klappt das so!
> Seit vielen Jahren z.B. im R60.

Da kannst du noch so oft mit dem Fuss aufstampfen wie du willst, diese 
eine Diode verhindert keine Abreissfunken am Relais und die damit 
einhergehenden Funk-Störungen), sondern höchstens eine Verpolung der 
Betriebsspannung (falls die Quelle nicht stärker ist als die Diode) und 
als Z-Diode an der Stelle ein Ansteigen der Betriebsspannung beim 
Bremsen des Motors über die Z-Dioden-Spannung.

Matthias S. schrieb:
> Macht auch jeder Curtis DC-Controller so (und da reden wir von z.B. 5kW
> Motoren). Die Freilaufdiode liegt direkt über dem Controller und das
> Polwenderelais wendet den Motor ohne zusätzliche Dioden.

Dort schaltet das Polwnederelais aber nur., wenn der PWM-Motorcontroller 
den Motor schon ausgestellt hat und der Motor steht. Das kann Matthias 
P. Schaltung aber nicht, weil dort die Relais immer an Betriebsspannung 
liegen, ohne MOSFET zum regeln und abschalten.

Leute, Grundlagen der Physik, ist das denn so schwer ?

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Matthias Peters schrieb:
> Aber es ist ja immer nur ein Umschaltkontakt geschaltet.
> In Grundstellung sind beide wie auf den Bild.

Du denkst und planst für eine ideale Welt, die es nicht gibt. In der 
realen Welt schalten Relaiskontakte nicht instantan.

Stell dir einfach mal vor, du schaust dir deine Relaiskontakte mit einer 
Zeitlupenkamera an, die alles Faktor 1 Million verlangsamt. Dann ist 
ganz klar, daß beim Umschalten eines Kontakts der Motoranschluß für eine 
gewisse Zeit in der Luft hängt.

In dieser Zeit kann sich jetzt eine Spannungspitze am Motor aufbauen, 
weil der Strom unterbrochen ist, die Induktivität der Motorwicklung den 
Strom aber weiter fließen lassen will.

Und genau dann kommen die Freilaufdioden ins Spiel. Je nachdem, in 
welche Richtung der Kontakt umschaltet (und in welche Richtung damit die 
Induktions-Spannungsspitze auftritt) übernimmt entweder die eine oder 
die andere Freilaufdiode und leitet den Strom aus der Motorwicklung in 
die Betriebsspannungsleitung ab. Und damit diese Stromspitze nicht die 
Betriebsspannung anhebt, muß da der Elko ran.

Sobald der Relaiskontakt wieder geschlossen hat, fließt der Strom über 
den Kontakt und die dann entstandene Kurzschlußstrecke zum anderen Ende 
des Motors. So lange bis die Energie aus dem Magnetfeld abgebaut ist 
(verheizt im ohmschen Widerstand der Motorwicklung).

: Bearbeitet durch User
von Matthias Peters (Gast)


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Axel S. schrieb:
> Matthias Peters schrieb:
>> Aber es ist ja immer nur ein Umschaltkontakt geschaltet.
>> In Grundstellung sind beide wie auf den Bild.
>
> Du denkst und planst für eine ideale Welt, die es nicht gibt. In der
> realen Welt schalten Relaiskontakte nicht instantan.
>
> Stell dir einfach mal vor, du schaust dir deine Relaiskontakte mit einer
> Zeitlupenkamera an, die alles Faktor 1 Million verlangsamt. Dann ist
> ganz klar, daß beim Umschalten eines Kontakts der Motoranschluß für eine
> gewisse Zeit in der Luft hängt.
>
> In dieser Zeit kann sich jetzt eine Spannungspitze am Motor aufbauen,
> weil der Strom unterbrochen ist, die Induktivität der Motorwicklung den
> Strom aber weiter fließen lassen will.
>
> Und genau dann kommen die Freilaufdioden ins Spiel. Je nachdem, in
> welche Richtung der Kontakt umschaltet (und in welche Richtung damit die
> Induktions-Spannungsspitze auftritt) übernimmt entweder die eine oder
> die andere Freilaufdiode und leitet den Strom aus der Motorwicklung in
> die Betriebsspannungsleitung ab. Und damit diese Stromspitze nicht die
> Betriebsspannung anhebt, muß da der Elko ran.
>
> Sobald der Relaiskontakt wieder geschlossen hat, fließt der Strom über
> den Kontakt und die dann entstandene Kurzschlußstrecke zum anderen Ende
> des Motors. So lange bis die Energie aus dem Magnetfeld abgebaut ist
> (verheizt im ohmschen Widerstand der Motorwicklung).

Vielen dank für die ausführliche Antwort.
Es ist aber so, hatte ich oben zwischendurch mal erwähnt:

Beide Relaiskontakte sind erstmal auf GND. Ein Kontakt wird nun 
geschaltet.
Der Motor dreht sich. Genau dieser Kontakt wird dann wieder 
abgeschaltet, also zurück auf Masse gelegt. Nun kann der Strom wollen 
was er will. Beide Anschlüsse sind auf Masse und der Strom fliest ab.

Ich hatte oben ja bereist erwähnt, das ich den Motor zwar in beiden 
Richtungen laufen lasse, aber niemals direkt umschalte, sondern mit 
einer Pause zwischendurch. Deshalb brauche ich auch keine Dioden mehr.

Ja das mit den Elko mach ich noch, das kann ja nicht schaden.
Ich hoffe, das stimmt jetzt so wie es gesagt habe und war verständlich.

Trotzdem danke für die Antwort. Wenn ich falsch liege, weist mich drauf 
hin.

Grüße Matthias

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Matthias Peters schrieb:
> Vielen dank für die ausführliche Antwort.
> Es ist aber so, hatte ich oben zwischendurch mal erwähnt:
>
> Beide Relaiskontakte sind erstmal auf GND. Ein Kontakt wird nun
> geschaltet.
> Der Motor dreht sich. Genau dieser Kontakt wird dann wieder
> abgeschaltet, also zurück auf Masse gelegt.

Und was genau ändert das? Der Kontakt schaltet den Anschluß des Motors 
eben nicht instantan zurück auf GND. Das war genau mein Punkt.

Du hast nichts begriffen

von MaWin (Gast)


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Matthias Peters schrieb:
> Beide Relaiskontakte sind erstmal auf GND. Ein Kontakt wird nun
> geschaltet.
> Der Motor dreht sich. Genau dieser Kontakt wird dann wieder
> abgeschaltet, also zurück auf Masse gelegt. Nun kann der Strom wollen
> was er will. Beide Anschlüsse sind auf Masse und der Strom

Man hat es versucht dir 3 x zu erklären, aber dein Gehirn will einfach 
nicht.

Ein KOntakt ist nicht "sofort" umgeschaltet, sondern erst mal offen. In 
deinen Fall also ein Kontakt der bisher nach plus verbunden hat. Der 
Strom will über den öffnenden Kontakt weiterfliessen, und as macht er in 
dem die Spannung ausreichend steigt damit der Funke die Luftstrecke 
überwinden kann, auch mit Spannungen deulich über plus. Eine 
Freilaufdiode über dem Kontakt nach plus begrenzt die Spannung auf 
plus+0.7V, damit der Kontakt nicht leidet und die Funkstörungen klein 
blieben.

Es sei denn man ist ignorant und glaube alles besser zu wissen und 
Ratschläge in den Wind zu schiessen ohne sie verstanden zu haben.

von Matthias Peters (Gast)


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upsala, dann sollte ich wohl besser aufhören zu basteln und besser alles 
verkaufen mit einen so schlechten Gehirn.

Ich hatte nur immer gelesen, dass wenn sich z.B hinter den Motor ein 
Transitsor befindet, am Kollektor z.B die Spannung aus den o.g Gründen 
ansteigt und dieser dann u.U zerstört wird. Dass das eben auch davor 
genauso ist, also in Richtung Zuleitung war mir bis grade noch unklar.

Das man da natürlich nicht sofort drauf kommt, wenn mehrere Leute sich 
hier selber nicht sicher sind, was denn jetzt genau stimmt kann ja nur 
am schlechten Gehirn liegen.

Zum Schluss wurde es aber gut erklärt, also Danke.

Vielleicht können wir es ja dabei belassen, wenn keiner mehr 
Beleidigungen o.ä austeilen möchte.

von batman (Gast)


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Ein geratener 470k kann funktionieren aber wenn du ein Oszilloskop hast, 
solltest du mal den Spike, der offenbar am Analogpin aufläuft, für 
optimale Gegenmaßnahmen vermessen. Einmal links, einmal rechts vom 
Widerstand, Amplitude gegen GND, dann kannst du auch den Störstrom 
abschätzen, der durch die Portschutzdioden will.

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