Hallo! Ich entwickel gerade eine einfache Platine die mit 24V Versorgungsspannung Arbeitet und im wesentlichen mit einem uC vier PWM Motortreiber steuert. Die PWM Frequenz beträgt rund 50KHz und die DC-Motoren ziehen je max. 1A. Soweit kein Problem, aber das ganze hängt an einem 15m langen Kabel und nun stellt sich mir die Frage wie ich den Stromripple auf der 15m Versorgungsleitung möglichst klein halten kann. Reicht ein dicker Elko auf der Platine oder gibt es eine bessere Methode? Lg A.B
A. B. schrieb: > nun stellt sich mir die Frage wie ich den Stromripple auf der 15m > Versorgungsleitung möglichst klein halten kann. Warum? Den Motoren werden die Ripple herzlich egal sein. Und der µC läuft sicher nicht direkt mit den 24V, sondern besitzt einen Spannungsregler davor. Das solltest du also klären. Du kannst natürlich immer eine Entkopplungsdiode und einen Ladeelko vor die Versorgung von µC und Motorsteuerung setzen. Ob das irgendwem hilft, hängt von den Komponenten ab.
Moin. Durch das Kabelschlepp laufen auch noch Datenleitungen und ich dachte dass es besser wäre wenn auf der Leitung kein 24V 50khz Rechtecksignal zu haben.
Welcher Stromrippel? Bei 50kHz ist da je nach Motorinduktivität evtl. kaum noch Rippel übrig. Und wenn, aus welchem Grund willst du den unterdrücken?
Ich denke, der Elko schadet erstmal nix. Und parallel dazu ein Kerko schadet idR. auch nix. Damit hälst Du in der Tat schon eine Menge Störungen von Deiner Zuleitung fern. Und nach diesen Massnahmen: Aufbaun, Anschliessen, Messen. Also z.B. auf Seite der Speisung mal das Oszi dranklemmen und sehen, wieviel der 50 kHz Du sehen kannst wenn die Motoren stehen und wenn sie laufen, so bei Halb- und Vollast. Auch die Einkoppelung in die parallelen Datenleitungen kannst Du ja messen. Aber sieh Dir vor allem die Versorgung des µC genau an. Ein Problem, das ich vorhersehe ist, dass die Motorleistung über die Versorgungsstrippe einen Spannungsabfall bewirkt, den Dein Regler für den µC ausregeln muss. Das ist zwar keine Rocket Science, aber da habe ich schon "interessante" Effekte erlebt, grad in Verbindung mit raschen Lastwechseln. Wie immer gilt: "das Experiment ist eine annerkannte wissenschaftliche Methode zum Erkenntnisgewinn". hase
Sind die Signale auf den Datenleitungen Massebezogen? Du kannst nämlich über den Spannungsabfall an der Leitung durch die Motorströme einen Masseversatz bekommen. Lösung: Eine Schnittstelle mit differentiellen Signalen benutzen z.B. RS-485, oder eine eigene Masseleitung für die Datenleitungen UND dann am µC eine galvanische Trennung (z.B. durch Optokoppler). Um kurzzeitige Spannungseinbrüche zu vermeiden sollte die Versorgung des µCs durch eine Diode und nachfolgenden Elko entkoppelt werden. Das kann bei 24V Versorgung ja vor dem Spannungsregler erfolgen.
> Ein Problem, das ich vorhersehe ist, dass die Motorleistung über die > Versorgungsstrippe einen Spannungsabfall bewirkt, den Dein Regler für > den µC ausregeln muss. Ja genau, das ist der zweite Effekt vor dem ich mich fürchte. Für die 5V Versorgung wollte ich einen Schaltregler nehmen. Die Datenübertragung erfolgt über RS422, so gesehen also "immun" gegenüber Störungen und auch keinen Massebzug. Zum Thema Stromripple: https://www.youtube.com/watch?v=ia6fhChu9xY Gruss A.B
A. B. schrieb: > Die Datenübertragung erfolgt über RS422, so gesehen also "immun" > gegenüber Störungen und auch keinen Massebzug. Natürlich hat so eine RS422-Schnittstelle einen Massebezug. Guck dir mal die erlaubten Eingangsspannungen bezogen auf Masse an.
Hartmut S. schrieb: > Ich denke, der Elko schadet erstmal nix. > Und parallel dazu ein Kerko schadet idR. auch nix. Hä? Ich dachte es geht hier um PWM. Natürlich schadet ein Elko der dann 50.000x pro Sekunde umgeladen werden soll. Zum PWM-Glätten muss es zumindest ein LC-Glied sein, womit man im Endeffekt einen Tiefsetzsteller gebaut hätte. Wenn sich die Drehrichtung auch umkehren soll, kommt man mit einem (1) Elko auch nicht mehr ans Ziel.
A. B. schrieb: > Reicht ein dicker Elko Eine 15m Doppelader mit 1mm Durchmesser und 3mm Leiterabstand hat gerade mal 10uH, da muss der Kondensator gar nicht so gross sein, um den wegen der Induktivität erst verspätet auf den Spannungsabfall nachfliessenden Strom zu puffern. 47uF reicht oft. Interessanter ist Spannungsabfall bei 1A Dauerstrom, eventuelle EMV Störungen wegen 50kHz.
was schrieb: > Wenn sich die Drehrichtung auch umkehren soll, kommt man mit einem (1) > Elko auch nicht mehr ans Ziel. Hier geht es NICHT um den Motorstromkreis, sondern um die Betriebsspannung.
Wenn Du das Kabel auf einen nicht zu großen Eisenkern wickelst, solte das den Ripple reduzieren.
Percy N. schrieb: > Wenn Du das Kabel auf einen nicht zu großen Eisenkern wickelst, > solte das den Ripple reduzieren. Ähm: A. B. schrieb: > Durch das Kabelschlepp laufen auch noch Datenleitungen
MaWin schrieb: > Interessanter ist Spannungsabfall bei 1A Dauerstrom, eventuelle EMV > Störungen wegen 50kHz. Übrigens knapp 0.7V bei gegebenem Kabel und 1A.
Kabelschlepp nicht Kabel. Es gibt ein Datenkabel und ein Stromkabel die aber räumlich eng beiander verlaufen.
Percy N. schrieb: > Wenn Du das Kabel auf einen nicht zu großen Eisenkern wickelst, > solte > das den Ripple reduzieren. Gibt es da ein Stichwort zu?
habe bisher noch keine Anwendung gesehen wo mehrere kHz über 15m Kabel geführt werden. Man setzt die Motortreiber in die nähe der Motoren und die Befehle übermittelt man mit CAN, RS-485...... Eine PWM (Rechteck) zu entstören würde ja heißen man macht eine stabile Gleichspannung draus.
Thomas O. schrieb: > Man setzt die Motortreiber in die nähe der Motoren und die Befehle > übermittelt man mit CAN, RS-485...... Also meine Motorsteuerungen (naja ok es sind FU) sitzen im Schaltschrank und nicht am Motor.. Aber vielleicht machen wir das auch seit Jahrzehnten falsch... Aber da gibt es ja noch die Sache mit den geschirmten Kabeln ;)
A. B. schrieb: > Für die 5V Versorgung wollte ich einen Schaltregler nehmen. Der bereits einen C-R-C Filter und einen Spannungsregler enthält. Fall erledigt.
Thomas O. schrieb: > habe bisher noch keine Anwendung gesehen wo mehrere kHz über 15m > Kabel > geführt werden. > > Man setzt die Motortreiber in die nähe der Motoren und die Befehle > übermittelt man mit CAN, RS-485...... > > Eine PWM (Rechteck) zu entstören würde ja heißen man macht eine stabile > Gleichspannung draus. Deshalb führt der TO die Stromversorgung über 15m Kabel. A. B. schrieb: > Stromripple auf der 15m Versorgungsleitung Dazu die Daten über ein paralleles Kabel. A. B. schrieb: > Durch das Kabelschlepp laufen auch noch Datenleitungen Keiner hat behauptet, dass die PWM über 15m laufen sollen. Im Gegenteil: A. B. schrieb: > ich dachte dass es besser wäre wenn auf der Leitung > kein 24V 50khz Rechtecksignal zu haben. Thomas O. schrieb: > die Befehle übermittelt man mit CAN, RS-485...... A. B. schrieb: > Die Datenübertragung erfolgt über RS422 Alle Fragen geklärt, Thomas? ;-)
Wolfgang schrieb: > Natürlich hat so eine RS422-Schnittstelle einen Massebezug. Guck dir mal > die erlaubten Eingangsspannungen bezogen auf Masse an. Würde mich mal interessieren. Wo finde ich denn diese Informationen. In der Norm-Beschreibung (https://www.ti.com/lit/an/snla044b/snla044b.pdf) als auch in einem Klassiker (https://www.ti.com/lit/gpn/sn75176b) konnte ich jetzt auf die schnelle nichts finden.
Stefan ⛄ F. schrieb: > Der bereits einen C-R-C Filter und einen Spannungsregler enthält. Fall > erledigt. Sorry, ich wollte C-L-C Filter schreiben.
alle Fragen geklärt. Spendiere den Motortreiber ausreichende Elkos und wie vorgeschlagen Kerkos. Bei 1A Strom dürfte sich auch eine Spule finden lassen. Ich denke du kannst da einen fertigen LC-Filter z.B. für Autoradios nehmen und ggf. die Elkos gegen spannungsfestere wechseln.c
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Manuel X. schrieb: > Also meine Motorsteuerungen (naja ok es sind FU) sitzen im Schaltschrank > und nicht am Motor.. Die produzieren aber hoffentlich einen annähernden Sinus mit << 1kHz, kein 15 kHz PWM, oder? Völlig andere Baustelle. Manuel X. schrieb: > Aber da gibt es ja noch die Sache mit den geschirmten Kabeln ;) Der Schirm müsste bei 15kHz mehrere Millimeter dick und ferromagnetisch sein um gegen die induktive Einstreuung zu helfen. On topic: Wenn es hier um die Versorgungsleitung der Motorelektronik geht, ist die Sache ja tatsächlich klar, das haben ich falsch verstanden. Dann hilft ein dicker Elko natürlich, ohne geht's wohl kaum, wie soll man sonst eine stabile Spannungsversorgung für den µC sicherstellen?
Ich finde Rechteck mit 1A ueber 15m ein absolutes No-go. Diese Stoerungen wird man nie mehr los. Besser die PWM am anderen Ende erzeugen. Wenn man Kommunikation hat, kann man die PWM nach der Kommunikation erzeugen. Oder man kann DC uebertragen. Es sind ja DC Motoren
Joggel E. schrieb: > Ich finde Rechteck mit 1A ueber 15m ein absolutes No-go. npn schrieb: Hier geht es NICHT um den Motorstromkreis, sondern um die Versorgungsspannung: A. B. schrieb: > die Frage wie ich den Stromripple auf der 15m > Versorgungsleitung möglichst klein halten kann
Ein LC Filter hört sich gut an. Wie kann ich die beiden Komponten pi*daumen Dimensionieren?
https://electronicbase.net/de/tiefpass-berechnen/ Du musst die Grenzfrequenz festlegen, den maximalen Innenwiderstand der Spule, und die Stromstärke, die sie aushalten muss. Bedenke, dass die Grenze der Frequenz ein fließender Übergang ist. Wenn du sie mit 15 kHz festlegt, kommen die immer noch hinten raus, nur mit halber Spannung. Selbst 10 kHz wären hinter so einem Filter immer noch deutlich zu sehen. Also lege die Grenzfrequenz lieber großzügig unter die Frequenz, die du nicht mehr sehen willst.
Holger D. schrieb: > Wolfgang schrieb: >> Natürlich hat so eine RS422-Schnittstelle einen Massebezug. Guck dir mal >> die erlaubten Eingangsspannungen bezogen auf Masse an. > Würde mich mal interessieren. Wo finde ich denn diese Informationen. In > der Norm-Beschreibung (https://www.ti.com/lit/an/snla044b/snla044b.pdf) "10.1 Receiver Input Impedance ... The input impedance of a RS-422 receiver is assured from −10V to +10V, which is the operating range for RS-422 receivers. The 10V is equal to the 7V common mode voltage plus 3 V offset voltage." > als auch in einem Klassiker (https://www.ti.com/lit/gpn/sn75176b) konnte > ich jetzt auf die schnelle nichts finden. "7.2 Recommended Operating Conditions ... VI or VIC Voltage at any bus terminal (separately or common mode): min. -7, max. 12V" Diese Spannungen beziehen sich auf GND, damit hast du den Massebezug. Es wird zwar die Differenz zwischen den beiden Signalen A und B ausgewertet, aber sie dürfen nicht zu weit von GND entfernt sein (Gleichtaktbereich). Die Folge ist: die GNDs von Sender und Empfänger dürfen zwar unterschiedliche Potenziale haben, aber die Differenz muss begrenzt sein.
Ich würde die Filterfrequenz pi*Daumen+Fensterkreuz auf ein Zentel deiner Schaltfrequenz auslegen. Also bei 15kHz auf etwa 1,5kHz. Ich würde auch auf der Eingangsseite auch etwas Kapazität spendieren. Nicht wegen ihrer Filterwirkung, sondern daß es keine Überspannung gibt wenn im laufenden Betrieb der Stromkreis aufgetrennt wird.
Manuel X. schrieb: > Also meine Motorsteuerungen (naja ok es sind FU) sitzen im Schaltschrank > und nicht am Motor.. Aber vielleicht machen wir das auch seit > Jahrzehnten falsch... > > Aber da gibt es ja noch die Sache mit den geschirmten Kabeln ;) FUs haben aber genaue Vorgeben zur max. Kabellänge, Schirmung des Kabels und ggf. zu benutzende aufwändige Motorfilter.
Sinnvollerweise verwendet man stromgekoppelte Trafos als Induktivitaeten auf beiden Seiten.
Dietrich L. schrieb: > Die Folge ist: die GNDs von Sender und Empfänger dürfen zwar > unterschiedliche Potenziale haben, aber die Differenz muss begrenzt > sein. Moin, vln Dank!
A. B. schrieb: > Reicht ein dicker Elko > auf der Platine oder gibt es eine bessere Methode? u.U. kannst Du auch mit Software etwas machen: die 4 PWM-signale könnten jeweils um 25% (5us) versetzt starten. Dadurch reduziert sich der maximale Stromripple ebenfalls. Gruß Anja
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