Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik BEMF verstehen


von mauri (Gast)


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Ich habe mir hier die AN1130 unter den Nagel gerissen.
http://www.bdtic.com/download/st/an1130.pdf

Ich möchte verstehen, wie der Kommutierungszeitpunkt bestimmt wird über 
die BEMF. Ich verstehe das Ganze einfach nicht wie das da steht.

Hier:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_für_Modellbaumotoren

steht, dass NULL A,B und C die Werte sind, die mit Mittel verglichen 
werden sollen. (Siehe Bild SChaltung BEMF)

Auf Seite 8 steht aber auch, dass der Strom und die BEMF in Phase sein 
müssen, um maximale Effizient herauszuholen. Auf Seite 10 wird 
beschrieben, dass nach jedem zero-crossing ein delay stattfinden muss, 
damit die die Signale in Phase bleiben (Siehe Bild 
Event-Timing_diagramm). Und wenn die Geschwindigkeit sich ändert, muss 
auch das delay stets angepasst werden.

Was hier beschrieben wird, wird ja bei der Anleitung auf 
mikrocontroller.net stur angenommen und die Werte einfach dem Komparator 
zugeführt? Verstehe ich da etwas falsch oder wird das einfach ignoriert?

Wie wird ausserdem entschieden, welche Phase durch den Komparator 
ausgewertet werden muss. Gibt es da eine Schleife, die NULL A,B und C 
einfach immer durchläuft und auf ca. 0V prüft oder wie funktioniert das 
genau?

Auf Seite 12 verstehe ich ausserdem nicht, warum dem Komparator eine 
Diode vorgeschaltet wird.
Im markierten Text steht ja, dass die Thresholdspannung auf versch. 
Werte eingestellt werden kann und dass bei jeder PWM-off Phase die 
Spannung über C im eingezeichneten Fall rechts 0 wird und somit auch am 
Eingang des Komparators 0V anliegt. Bei höheren Spannungen >0.6V 
(Diodenspannung) ergibt sich laut Spannungsteiler immer eine Spannung 
von 0.6V am Eingang.

Der Komparator schaltet ja mit der Thresholdspannung 1V ja nie. Die 
Vergleichsspannung müsste ja mindestens in der Mitte (0.3V) liegen, 
damit irgend etwas passiert.

Ich bitte um Aufklärung
Danke schon mal

von mauri (Gast)


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Ist die Frage wieder zu bescheuert? :D

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Nein, sie ist durchaus nicht bescheuert und die darauf zu erwartende 
Antwort wird von weiterbildendem Charakter sein.




"Back-EMF detection consists of reading, at each step in the 
non-energised phase, the instant when the back-EMF crosses zero. To get 
maximum efficiency from the motor, the commuta- tion should take place 
when the current in a winding is in phase with the back-EMF in the same 
winding.
The control principle is about keeping the following two signals in 
phase: – Current generated by inverter in the motor windings
– Back-EMF voltage induced by the rotor flux in the motor winding"

MfG

: Bearbeitet durch User
von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> Auf Seite 12 verstehe ich ausserdem nicht, warum dem Komparator
> eine Diode vorgeschaltet wird.

Bei den Dioden handelt es sich um interne Schutzdioden, welche die 
Spannungen auf -0.6...5V begrenzen. Siehe auch Seite 12 oberhalb "Note:" 
"The voltage from C is clamped at + 5V/-0.6V"

von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> Wie wird ausserdem entschieden, welche Phase durch den Komparator
> ausgewertet werden muss. Gibt es da eine Schleife, die NULL A,B
> und C einfach immer durchläuft und auf ca. 0V prüft oder wie
> funktioniert das genau?

Der uC-Controller steuert die verschiedenen Schalter, somit kennt er den 
aktuellen Stromfluss. In Figur 8 Seite 12 fliesst der Strom durch A und 
B. Die induzierte Spannungen an A und B heben sich auf, somit verbleibt 
C. Durch den gespeicherten Zustand weiss der uC, dass es sich um den 
Nulldurchgang von C handelt.

von mauri (Gast)


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Limi schrieb:
> mauri schrieb:
>> Wie wird ausserdem entschieden, welche Phase durch den Komparator
>> ausgewertet werden muss. Gibt es da eine Schleife, die NULL A,B
>> und C einfach immer durchläuft und auf ca. 0V prüft oder wie
>> funktioniert das genau?
>
> Der uC-Controller steuert die verschiedenen Schalter, somit kennt er den
> aktuellen Stromfluss. In Figur 8 Seite 12 fliesst der Strom durch A und
> B. Die induzierte Spannungen an A und B heben sich auf, somit verbleibt
> C. Durch den gespeicherten Zustand weiss der uC, dass es sich um den
> Nulldurchgang von C handelt.

Dementsprechend muss dann am Komparator NULL C anliegen? Sprich wenn man 
es interruptgesteuert macht, um umzukommutieren, muss man darin auch 
gleich auf NULL C stellen?

Limi schrieb:
> mauri schrieb:
>> Auf Seite 12 verstehe ich ausserdem nicht, warum dem Komparator
>> eine Diode vorgeschaltet wird.
>
> Bei den Dioden handelt es sich um interne Schutzdioden, welche die
> Spannungen auf -0.6...5V begrenzen. Siehe auch Seite 12 oberhalb "Note:"
> "The voltage from C is clamped at + 5V/-0.6V"

Ja schon, aber dann verstehe ich die Schutzfunktion nicht.
1. Schutz wovor?
2. Egal welche Spannung über Spule C liegt, der Spannungsteiler mit 
Diode lässt am +Eingang doch nur 0.6V zu, oder? und bei 0V über C ist 
auch der +Eingang doch 0V..

von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> 1. Schutz wovor?
Die induzierte Spannung wird bei Nenndrehzahl annähernd die 
Betriebsspannung
erreichen.

mauri schrieb:
> 2. Egal welche Spannung über Spule C liegt, der Spannungsteiler mit
> Diode lässt am +Eingang doch nur 0.6V zu, oder? und bei 0V über C ist
> auch der +Eingang doch 0V..

Bitte beachten: Die Diode ist in Sperrrichtung eingebaut. Somit ist sie 
nur bei negativen Spannungen <-0.6 aktiv. Entweder ist es eine Z-Diode 
oder es ist eine zusätzliche Diode gegen 5V vorhanden. Hier ist das 
Datenblatt nicht so genau.

von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> Dementsprechend muss dann am Komparator NULL C anliegen? Sprich wenn man
> es interruptgesteuert macht, um umzukommutieren, muss man darin auch
> gleich auf NULL C stellen?

Die Figur 6 aus Datenblatt interpretiere ich so, dass nach dem Beendigen 
des Zustandes 6 der Interrupt mit der Schwelle für Null C scharfgestellt 
wird.

Vergleiche: Tabelle unter folgendem Link
https://www.mikrocontroller.net/articles/Brushless-Controller_f%C3%BCr_Modellbaumotoren

von mauri (Gast)


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Limi schrieb:

>
> Bitte beachten: Die Diode ist in Sperrrichtung eingebaut. Somit ist sie
> nur bei negativen Spannungen <-0.6 aktiv. Entweder ist es eine Z-Diode
> oder es ist eine zusätzliche Diode gegen 5V vorhanden. Hier ist das
> Datenblatt nicht so genau.

Ok

Wenn ich jetzt nochmals auf die in Phase liegenden Signale zurück komme.

Ich kann ja eigentlich gar nicht beeinflussen, dass die Signale in Phase 
sind.
Die PWM ist auf high und Strom fliest in den Spulen A und B.
Die BEMF für C ergibt sich dann ja dadurch einfach.

Es kann ja gar nicht sein, dass der Strom phasenverschoben zur BEMF ist!
Oder sprechen die da von Situationen und Phasenverschiebungen, wenn man 
jemand auf die Idee kommen sollte den Motor so zu kommutieren, dass er 
zB von Step 2 auf 4 springt und danach 5,6, 1 durchmacht und wieder auf 
3 springt, oder einfach gesagt nicht zur richtigen Zeit kommutiert, 
sprich ein wenig verspätet oder zu früh.

Dafür wird ja der  NULL A,B,C mit Nullpunkt verglichen

von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> Ok
>
> Wenn ich jetzt nochmals auf die in Phase liegenden Signale zurück komme.
>
> Ich kann ja eigentlich gar nicht beeinflussen, dass die Signale in Phase
> sind.
> Die PWM ist auf high und Strom fliest in den Spulen A und B.
> Die BEMF für C ergibt sich dann ja dadurch einfach.

Nach dem Nulldurchgang "BEMF für C" kann der uP warten. siehe "Delay" in 
Figure 6 im Datenblatt Seite 10

von mauri (Gast)


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Limi schrieb:
> mauri schrieb:
>> Ok
>>
>> Wenn ich jetzt nochmals auf die in Phase liegenden Signale zurück komme.
>>
>> Ich kann ja eigentlich gar nicht beeinflussen, dass die Signale in Phase
>> sind.
>> Die PWM ist auf high und Strom fliest in den Spulen A und B.
>> Die BEMF für C ergibt sich dann ja dadurch einfach.
>
> Nach dem Nulldurchgang "BEMF für C" kann der uP warten. siehe "Delay" in
> Figure 6 im Datenblatt Seite 10

und wovon hängt das Delay ab?
Wie kann ich das ermitteln? Dazu steht ja nichts.

von Limi (Gast)


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mauri schrieb:
> und wovon hängt das Delay ab?
> Wie kann ich das ermitteln? Dazu steht ja nichts.

Doch in der AN1130 auf Seite 11 in der Figure 7 findet man die Formel

DELAY = WEIGHT x Zn

In der Legende ist Zn als Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden 
Nulldurchgängen definiert. Welches WEIGHT resp. Phasenverschiebung Sinn 
macht, weiss ich nicht.

von mauri (Gast)


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Ich muss mich da mal noch weiter einlesen, damit ich genauere Fragen 
stellen kann. ;)
Ich komme nochmals darauf zurück
Vielen Dank soweit

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