Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik 230V~ Motor Drehzahlsteuerung mit Arduino


von PA F. (pa-frosch)


Lesenswert?

Hallo liebe Wissenden!

Ich hab mich mal hier angemeldet, weil ich ein kleines Hobbyprojekt vor 
habe. Ziel der Maßnahme ist es, so etwas nachzubauen (das Grundprinzip, 
nur nicht unbedingt so viel Luftdurchsatz):

https://www.thomann.de/de/cameo_instant_air_2000_pro_b_stock.htm

Mein Gedanke: Man nehme einen Axialventilator ähnlich diesen:

https://heliosselect.de/cms/upload/bilder/hk_pdf_seite/Helios_HK_5.0_D_176_177.pdf

und ergänze einen Arduino mit Motorsteuerung. Programmierung vom Arduino 
ist soweit klar, auch DMX512-Transceiver hab ich damit schon realisiert. 
Was mir fehlt ist der Leistungsteil, weil mit einfacher PWM komm ich 
hier sicher nicht weit.

Da ich sowohl auf der Steuerungs- als auch der Motor-Seite noch völlig 
flexibel bin, wäre ich für Vorschläge dankbar. Insbesondere worauf ich 
bei der Motorauswahl achten müsste, damit die Drehzahlsteuerung nicht 
hochkompliziert und teuer wird. Die elektrische Leistungsklasse vom 
Motor hab ich mal grob mit <= 250W ins Auge gefasst. Mehr Ballett brauch 
ich eigentlich nicht am Miefquirl ;-)

Ideal wäre eine stufenlose Regelung, nicht irgendwas mit Mittelanzapfung 
am Motor und Relais.

Ein paar Links zu ähnlichen Projekten würden mir schon reichen. Beim 
Stöbern hier hab ich so manches lustige gefunden: 
Beitrag "Arduino Kondensatormotor Drehzahlsteuerung" aber so richtig weiter 
gebracht hats mich nicht.

Grüße
Froschi

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> Man nehme einen Axialventilator ähnlich diesen:

Es gibt 3 Motoren für diese Lüfter

Einphasen-Wechselstrom, 230 Volt, 50 Hz, Kondensatormotor, Schutzart IP 
54/IP 55

Drehstrom, 400 Volt, 50 Hz, Kurzschlussläufer, Schutzart IP 55

Polumschaltbar, 2 Drehzahlen

Wenn du nicht mur 2 Stufen haben willst, taugt eigentlich nur der 
Drehstrom 400V Motor zur Drehzahlregelung. Du brauchst einen FU 
Frequenzumrichter und der möchte vom Arduino eine 0-10V Steuerspannung 
sehen. Da der Arduino nur +5V produzieren kann, sollte man den FU so 
parametrisieren, dass schon bei 5V volle Drehzahl erreicht wird. Manche 
FU können auch über eine serielle RS232 oder Modbus angesprochen werden, 
dann kann der Arduino auch gleich die Parametrisierung senden.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
> Da der Arduino nur +5V produzieren kann, sollte man den FU so
> parametrisieren, dass schon bei 5V volle Drehzahl erreicht wird.

Das ist nicht nötig. Die FU haben einen +10V und/oder +24V Ausgang. Da 
kann man mit einfacher PWM die Steuerspannung erzeugen.

von PA F. (pa-frosch)


Lesenswert?

FU hab ich schon mal an anderer Stelle verbaut und mit dem Raspi 
gesteuert. Insofern stimme ich da zu. Aber eben auch ziemlich 
aufwendig/teuer für den genannten Zweck. Außerdem würde mir eine 
serielle Ansteuerung den Anschluss am Arduino belegen, den ich für die 
DMX-Anbindung brauch :-) Gut die 10V-Ansteuerung würd ich auch mit einer 
kleinen Transistorschaltung hinbekommen (der FU den ich damals verwendet 
habe war nicht auf andere Steuerspannungen parametrierbar)

Bzgl. Dreiphasenmotor: Praktisch alle DMX-steuerbaren Bühnenlüfter 
laufen mit 230V einphasig. Siehe der verlinkte Cameo:

https://www.thomann.de/de/cameo_instant_air_2000_pro_b_stock.htm

Ich möcht mir jetzt aber auch ungern so einen bestellen und sezieren um 
rauszufinden wie die das machen. Zumal die verbauten Motoren oftmals 
keinerlei Typenschilder haben.

von H. H. (Gast)


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> Bzgl. Dreiphasenmotor: Praktisch alle DMX-steuerbaren Bühnenlüfter
> laufen mit 230V einphasig.

Die haben einen 230V Drehstrommotor und einen FU.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> Praktisch alle DMX-steuerbaren Bühnenlüfter laufen mit 230V einphasig

FU geringer Leistung kommen auch mit 230V als Vetsorgung aus und machen 
daraus intern Drehstrom (z.B. Siemens Micromaster)

FU gibt es auch für Kondensatormotore, aber

PA F. schrieb:
> Aber eben auch ziemlich aufwendig/teuer

die sind nochmal ERHEBLICH teurer als FU für Drehstrom und regeln 
trotzdem nicht so gut


Was meinst du, woher der aberwitzig erscheinende Preis von 600 EUR für 
den 30 EUR Ventilator mit DMX Anschluss stammt ?

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


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> FU hab ich schon mal an anderer Stelle verbaut und mit dem Raspi
> gesteuert. Insofern stimme ich da zu. Aber eben auch ziemlich
> aufwendig/teuer für den genannten Zweck. Außerdem würde mir eine
> serielle Ansteuerung den Anschluss am Arduino belegen
Man kann einen FU wie gesagt auch mit 0..10V oder 0..5V ansteuern.

Aber ich würde hier einfach mal Versuche mit Pulspaketsteuerung über ein 
einpoliges Halbleiterrelais im Sekundenbereich durchführen. Klappt bei 
unserem Lüfter ganz gut...

von PA F. (pa-frosch)


Lesenswert?

MaWin schrieb:
>
> Was meinst du, woher der aberwitzig erscheinende Preis von 600 EUR für
> den 30 EUR Ventilator mit DMX Anschluss stammt ?

Natürlich :-) Und ist doch meistens auch genau der Anreiz zu schauen ob 
man es nicht anders auch hinkriegt... Aber nur damit wir uns nicht 
falsch verstehen: Mir gehts hauptsächlich darum, was über Motorsteuerung 
zu lernen. FU sind ja mehr oder weniger eine Blackbox.

Lothar M. schrieb:
>
> Aber ich würde hier einfach mal Versuche mit Pulspaketsteuerung über ein
> einpoliges Halbleiterrelais im Sekundenbereich durchführen. Klappt bei
> unserem Lüfter ganz gut...

Das kenne ich noch gar nicht. Muss man sich das so vorstellen als würde 
man den Motor quasi per Hand immer kurz einschalten? Also so eine Art 
"Sacktreterbetrieb"?

: Bearbeitet durch User
von H. H. (Gast)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Klappt bei
> unserem Lüfter ganz gut...

Und andere rauchen ruckzuck ab...

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


Lesenswert?

H. H. schrieb:
> Und andere rauchen ruckzuck ab...
Wie gesagt: ausprobieren.
Mancher Lüfter verlässt sich darauf, dass ausreichend Luft um seinen 
Motor strömt. Wenn man den dann soweit drosselt, dass er sich quasi 
andauernd in der Anlaufphase mit erhöhtem Anlaufstrom befindet, dann 
geht der natürlich thermisch durch.

PA F. schrieb:
> Muss man sich das so vorstellen als würde man den Motor quasi per Hand
> immer kurz einschalten?
Ja, so ist es.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

Lothar M. schrieb:
> Aber ich würde hier einfach mal Versuche mit Pulspaketsteuerung über ein
> einpoliges Halbleiterrelais im Sekundenbereich durchführen. Klappt bei
> unserem Lüfter ganz gut...

Bei einem Kondensatormotor würde ich von der Qual aber sowas von die 
Finger lassen...

von PA F. (pa-frosch)


Lesenswert?

Wenn ich das Thema FU richtig verstehe, dann ist eine stufenlose 
Drehzahlregelung von 0 bis max U/min bei Netzspannungsmotoren sowieso 
eine tricky Angelegenheit, die bis auf wenige Hertz runter geht und auch 
dort die Motoren warm werden. Dann müsste ich quasi einen Hilfslüfter in 
den Lüfter bauen, der bei niedriger Drehzahl des Hauptmotors für dessen 
Kühlung sorgt.

Ich werd die Sache jetzt mal anders angehen. Ich hol mir für wenig Geld 
so eine Windmaschine die drei Drehzahlstufen hat: 
https://www.amazon.de/dp/B07SS3DR2Q

Dann schau ich mir mal an, wie das elektrisch konstruiert ist. 
Vermutlich Mittelanzapfung, aber man weiß ja nie. Im einfachsten Fall 
wirds halt doch eine Relais-Geschichte.

Dann hat mir eben ein Bekannter den Tip gegeben, dass wir hier in der 
Nähe einen kleinen Handwerksbetrieb haben die noch Motoren 
reparieren/wickeln. Da werd ich mich mal schlau machen.

von MaWin (Gast)


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> dann ist eine stufenlose Drehzahlregelung von 0 bis max U/min bei
> Netzspannungsmotoren sowieso eine tricky Angelegenheit, die bis auf
> wenige Hertz runter geht und auch dort die Motoren warm werden

Eine Drehzahl ab 0 ist ohne Sensor sowieso nicht möglich.

Aber ein Lüfter, der langsam dreht, muss auch nur wenig Drehmoment 
bringen und wird auch bei 10% Tempo nicht überhitzen

Anders sieht das bei Motoren aus denen volles (oder etwas mehr) 
Drehmoment bei minimaler abverlangt wird, und die Lüfterflügel zur 
Eigenkühling haben.

von PA F. (pa-frosch)


Lesenswert?

Aus dem Bauch heraus würde ich sagen, dass bei so einem Miefquirl das 
Anlaufdrehmoment nicht übermäßig groß sein wird. Das Lüfterrad ist nicht 
schwer und der Luftwiderstand anfangs gering. Was ich aber nicht 
einschätzen kann ist, wie sich die Temperaturkurve bei einem 
Dauerbetrieb mit niedriger Drehzahl verhält. Bei der FU-Anlage die ich 
mal gebaut habe wurde nur zwischen 50 und 100% Drehzahl umgeschalten. Da 
war der Motor in beiden Fällen ungefähr gleich warm. Das war aber auch 
ein Dreiphaser.

von Frederic S. (frederics)


Lesenswert?

Wenn das einfach und preiswert werden soll würde ich dir einen Lüfter 
mit Universalmotor (ähnlich der Gleichstrom Reihenschlussmaschiene) ans 
Herz legen, deren Drehzahl kann man mit einer Phasenanschnittsteuerung 
bequem regeln.
Eine Phasenanschnittsteuerung kann man als 1 Kanal Dimmer mit DMX 
Steuerung und analogem potentiakgetrenntem Eingang für 80 Euro fix und 
fertig kaufen oder eine Phasenanschnittsteuerung für wenige Euro selber 
bauen. Wissen im Umgang mit Netzspannung auf Platinen vorausgesetzt, 
Stichwort Isolierung des Kühlkörper vom Triac und sichere 
Potentialtrennung!

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


Lesenswert?

PA F. schrieb:
> Dann schau ich mir mal an, wie das elektrisch konstruiert ist.

Die basieren einfach auf Schlupf. Der Motor hat Anzapfungen, die dafür 
sorgen, das er immer weniger Drehmoment hat, wenn die Wicklung 'länger' 
wird.
Das ist mit einem Ohmmeter gut zu messen. Ich regele solche Lüfter über 
die Spannungseinstellung an einem FU, auf Frequenzänderung reagieren die 
fast gar nicht.
Deckenventilatoren, die mit einem Wandschalter geliefert werden, 
enthalten meist eine Drossel im Schalter, die die Spannung des 
Ventilators durch Impedanz reduziert.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.