Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eigenen Motorcontroller für brushed Motor?


von Thomas B. (thomas_b618)


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Hallo zusammen,

ich habe für meine Nerf Minigun 
(https://www.youtube.com/watch?v=VMngCFPhtd4 ) eine eigene (& meine 
erste) Platine entwickelt. Eigentlich sollte sie nur ein paar 
Kleinigkeit machen, aber der feature-creep war unaufhaltsam....

Aktuell habe ich einen IRL3803SPbF N-LL-Mosfet, der den ESC (Motor 
controller für den brushless motor) mit Strom versorgt (ich will den ESC 
bei Bedarf an oder ausschalten können). Der Rest meiner Platine sollte 
irrelevant für dieses Thema sein.

Ich überlege jetzt ein HW-Kit meiner Nerf Minigun mit brushed Motor zu 
machen (da viel günstiger). Und das am besten ohne separaten ESC, 
sondern die Platine versorgt direkt den Motor, in PWM Taktung (nen 
Arduino ist schon auf der Platine, der sollte für die Regellogik 
ausreichen).

Nun die zentrale Frage: wieviel müsste ich auf meiner Platine noch 
ändern, um das umzusetzen? Ist das viel?

Ich würde denken, dass ich wohl noch folgendes bräuchte:
* nen anderen Mosfet brauche, der den brushed Motor besser mit PWM 
takten kann?
* evtl. noch nen treiber oder so, der vom Arduino angesteuert wird und 
den Mosfet schnell "flutet" oder wie das heisst
* und dann noch ein paar Kondensatorchen ;)

Bin ich da zu naiv?

Leider bin ich noch dabei, einen brushed Motor auszuwählen, daher lässt 
sich jetzt wohl noch nicht final Mosfets, Kondensatoren etc. bestimmen, 
richtig?

Vielen Dank!

: Verschoben durch Moderator
von F. (radarange)


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Du wirst um ein komplettes Redesign nicht herumkommen. Die 
Motorsteuerung ist jetzt nicht so wahnsinnig einfach, der Atmega328 
sollte entsprechende Peripherie dafür haben, die kostet aber Timer, 
gegebenenfalls gibt das dann Probleme mit dem restlichen Arduino-Code.
Kannst du nicht deinen zugekauften Brushless-ESC durch einen anderen ESC 
ersetzen, der deine zukünftigen Motoren direkt ansteuern kann?
Die Frage, die du verfolgst, ist aber ein wenig schräg. Sofern es sich 
nicht um eine Massenproduktion handelt, sind die Kostenunterschiede 
zwischen tatsächlich ähnlich leistungsfähigen Motoren nicht so relevant. 
So wahnsinnig komplex und langlebig wird deine Anwendung schon nicht 
sein, dass hierfür besonders leistungsstarke und tolle Motoren zum 
Einsatz kommen müssen.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Sorry OT: Was fliegt denn da vorne raus? Dartpfeile?

von Thomas B. (thomas_b618)


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genau, da kommen darts raus.

Hmm, ich hoffe das habe ich nur schlecht erklärt, ich versuche es 
nochmal ohne das drum rum:

ich habe eine Custom-Platine mit nem Arduino Nano Every drauf und ich 
möchte mit dieser Platine nen brushed Motor steuern.

Aktuell tut der Arduino bereits den ESC über nen 1khz Signal ansteuern, 
ich denke es ist kein Problem, den output auf ein X khz PWM Signal zu 
ändern.

Ich versuche einen extra brushed-ESC zu vermeiden, um Kosten zu sparen 
(ich will hunderte der HW-Kits verkaufen).

Ich war davon ausgegangen, wenn ich mir n paar Mosfets, Transistoren, 
Kondensatoren auf die Platine mache, ich mir den externen ESC sparen 
kann und somit deutlich Geld & Aufwand spare (weniger löten etc. pro 
HW-kit).

Die Frage ist, ob ich mir das zu einfach vorstelle (und ob da überhaupt 
so ein großes Einsparpotential ist..).

Ist meine Frage weiterhin schräg? :-)

: Bearbeitet durch User
von Axel R. (axlr)


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Man kann aber nichts verkaufen, wenn man keine Ahnung hat. Schon 
garnicht "hunderte Kits".

von F. (radarange)


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Thomas B. schrieb:
> ich habe eine Custom-Platine mit nem Arduino Nano Every drauf und ich
> möchte mit dieser Platine nen brushed Motor steuern.

So weit, so gut. Was heißt "steuern" in diesem Fall? Geschwindigkeit, 
Richtung, mit Rückmeldung? Wie sieht das Bremsverhalten aus? Soll der 
Motor  aktiv stoppen oder auslaufen?

> Aktuell tut der Arduino bereits den ESC über nen 1khz Signal ansteuern,
> ich denke es ist kein Problem, den output auf ein X khz PWM Signal zu
> ändern.

Das sollte funktionieren, damit kannst du jetzt aber den Motor 
ungeregelt in eine Richtung drehen lassen und er wird nach dem 
Hochdrehen langsam auslaufen. Für mehr brauchst du mehr Ausgänge und 
mehr Software.

> Ich versuche einen extra brushed-ESC zu vermeiden, um Kosten zu sparen
> (ich will hunderte der HW-Kits verkaufen).

Au weia. Wir sehen jetzt mal ganz gezielt von regulatorischen 
Anforderungen ab, über die du dich selber informieren darfst. Bei dieser 
Stückzahl würde ich nicht bei so einem komplexen Teil wie der 
Motorsteuerung sparen, sondern vielleicht deinen Microcontroller durch 
etwas ersetzen, das der Aufgabe angemessen ist. Dadurch lassen sich bei 
deinem projektierten Volumen tausende Euro an Kosten sparen.

> Ich war davon ausgegangen, wenn ich mir n paar Mosfets, Transistoren,
> Kondensatoren auf die Platine mache, ich mir den externen ESC sparen
> kann und somit deutlich Geld & Aufwand spare (weniger löten etc. pro
> HW-kit).

Du verkennst die Realität der Fertigung. Es gibt Motorsteuerungs-ICs, 
dann pack da einen auf deine Platine. Sowas selber irgendwie 
hinzubasteln aus diskreten Komponenten mit einer recht einfachen 
Vorstellung davon, was das bei der Microcontroller-Programmierung nach 
sich zieht, halte ich für wenig zielführend.

> Die Frage ist, ob ich mir das zu einfach vorstelle (und ob da überhaupt
> so ein großes Einsparpotential ist..).

Da du nicht damit rausrücken magst, was deine Kostenverteilung ist, 
welche Komponenten du einsetzt und ja nicht einmal weißt, wieviel 
weniger ein geeigneter bürstenbehafteter Motor kostet, ist es sehr 
schwierig, das zu bewerten.
Du kennst dich aus, also musst du auch wissen, ob es einfach ist. Wenn 
du das nicht weißt, hast du nicht genug recherchiert. Ich rate mal, dass 
du einen zu starken Motor benutzt, weil der bei den niedrigen 
Drehzahlen, die du brauchst, ein ausreichendes Drehmoment hat. Richtige 
Konstruktionen verwenden kostengünstige Motoren und ein entsprechendes 
Getriebe, ich glaube nicht, dass du für deinen Motor plus ESC mehr als 
10 Euro ausgeben musst. Wahrscheinlich kriegt man das auch weiter 
gedrückt. Selbstverständlich kann man da durch einen kleinen 
bürstenbehafteten Motor noch mehr sparen, der muss ja nicht elektronisch 
kommutiert werden, nur hast du dann eben ein komplettes Redesign deiner 
Schaltung und nicht einfach nur irgendwelche Transistoren und 
Kondensatoren auf die Platine klatschen. Der ESC kümmert sich um sehr 
vieles, das musst du dann eben übernehmen.

> Ist meine Frage weiterhin schräg? :-)

Ein wenig, ja.

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas B. schrieb:
> Nun die zentrale Frage: wieviel müsste ich auf meiner Platine noch
> ändern, um das umzusetzen?

Nichts.

Der Motor kommt zwischen V_LIPO und ESC_NEGATIVE und du brauchst 
ESC2_Pin3_SIGNAL und ESC2_Pin4_AUX nicht mehr, die sowieso ein grober 
Fehler waren, Steuereingänge an ein Modul dessen Masseverbindung 
unterbrochen waren können bis zur Zerstörung des uC führen.

An den Motor kommt noch eine Freilaufdiode.


ABER: Dann tut deine Schaltung auch nicht viel. Sie kompensiert nicht 
die sinkende Akkuspannung und damit sinkende Drehzahl des Motors, sie 
überprüft nicht die Stromaufnahme und damit eventuelles blockieren, und 
sie kann ihn natürlich nicht rückwärts drehen lassen.

Da du das kommerziell vertreibst und der Motor wohl den Dart 
beschleunigt, musst du technisch sicherstellen, dass die maximale 
Geschossenergie, was bei gegebenem Pfeilgewicht das Tempo bedeutet also 
die Motordrehzahl, auch im Fehlerfall nicht überschritten werden kann. 
Das könnte man natürlich einhalten wenn der Motor auch bei vollem Akku 
nicht schneller drehen kann, würde bei nachlassendem Alku aber absinken 
was man wohl nicht will

: Bearbeitet durch User
von Martin D. (martin_d69) Benutzerseite


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Hallo Thomas,

nette Idee aber vergiss es. Du wirst keine risikobeurteilung schreiben 
können, die das sicher erklärt! Du gillst nach Veröffentlichung des 
Produktes (Vorschau aus neuer MVO) als Markteinführer. Da empfehle ich 
definitiv Fortbildung um die gesetzliche Lage kennenzulernen.

Die ATSAM Hardware hat mehrere Hardware pwm Channel, auch PIC18F5xxx 
glaube ich hat Hardware PSMC oder auch BLDC womit sowas ohne CPU Last 
laufen würde.

Arduino kannst zwar als bootloader nutzen, ist allerdings zu Mainstream 
um solche Hardware frei zu konfigurieren.

Kleiner Tipp: baue es für dich selbst, wie es deine Fähigkeiten 
zulassen, die Vermarktung lass sein!

Gruß Martin

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