Stufenlose PWM und Motor Schutzschaltung

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Autor
Stufenlose PWM und Motor Schutzschaltung
Suche nach: pwm (3619) motor (30974) schutzschaltung (1724)

    







BID = 869817

GerDominator

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Beiträge: 233
 

  


Ich arbeite aktuell an einer Motorsteuerung.
Ich möchte den Motor stufenlos durch pulsweitenmodulierte Signale steuern. Zum Einsatz kommt ein PIC16F876A. Ich programmiere außerdem in Assembler. Die folgende Schaltung ist im Anhang. Über das Potentiometer P1 wird eine analoge Spannung in den PIC gespeißt. In Abhängigkeit der Höhe der Spannung wird eine bestimmte Frequenzhöhe für die PWM ge[/code]wählt.

Lässt sich die Schaltung wie sie vorliegt überhaupt praktisch realisieren? Funktioniert die H-Brücke so wie ich es mir vorstelle? Welche Frequenzen bei der PWM sind für einen Motor denn überhaupt interessant? Der Betriebsstrom des Motors beträgt 350mA und eine Betriebsspannung von 12V. Merke ich überhaupt was an der Geschwindigkeit wenn ich mit den Frequenzen in meinem Code regel?

Ist es möglich eine Motorabschaltung zu bewirken wenn der Motor blockiert wird? Wenn ja wie? Ich habe mal eine Schaltung gefunden die ist aber nur für festgelegte Ströme dimensioniert. Ich möchte meine Schaltung aber möglichst universell halten. Ist sowas auch mithilfe des Mikrocontrollers möglich?

Der Code befindet sich auch im Anhang. Es gibt 5 Geschwindigkeitsstufen. Wahrscheinlich unnötig viel Code...

Für alle Antworten bin ich sehr dankbar!!!

P.S: Ich bin auch am Überlegen wie ich verhindern kann dass durch einen Fehler des PIC beide PWM Ausgänge gleichzeitig durchschalten. Hättet ihr eine Idee wie ich das elektronisch lösen kann?


BID = 869818

perl

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Beiträge: 11110,1
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Zitat :
Funktioniert die H-Brücke so wie ich es mir vorstelle?
Nein.
Für die Sourcefolger M1, M3 reicht die Steuerspannung nicht.

BID = 869820

Racingsascha

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Beiträge: 2247
Wohnort: Gundelsheim
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Oje, da ist viel im Argen. Ich würde vorschlagen, dass du das in einem CAD-Programm wie Eagle nochmal neu zeichnest. Da kannst du dann auch gleich die Platine zeichnen, wenn der Schaltplan fertig ist. Achte dabei darauf, dass der Schaltplan eine gewisse Ordnung hat, sonst ist das verfolgen der Leitungen schwer.

Antworten auf deine Fragen:
Ja, im Prinzip kann man das so machen, aber die H-Brücke funktioniert so nicht. Die Transistoren werden nicht korrekt angesteuert. Als Frequenz reichen einige kHz völlig aus, viel schneller kann eine einfache H-Brücke sowieso nicht sinnvoll schalten. Parallel zu den Transistoren fehlen noch Freilaufdioden. Der Controller soll nicht die Frequenz einstellen, sondern die Pulsbreite. Das Programm schreiben wir dann auch noch neu, das sieht alles sehr konfus und unnötig kompliziert aus.

Motorabschaltung bei Blockierung ist kein großes Problem. Dazu brauchst du einen niederohmigen Widerstand und einen Operationsverstärker sowie ein Poti zum Einstellen des gewünschten Stromes. Darüber wird dem PIC über einen eingebauten Komparator gemeldet, dass zuviel Strom fliesst und er schaltet daraufhin ab.

Wie universell soll die Schaltung hinsichtlich Motorstrom und Versorgungsspannung sein? Davon hängt die konkrete Auslegung der Schaltung ab. Ich würde dir auch zum PIC16F690 raten, der hat genügend GPIO für diesen Zweck und zudem ein ECCP-Modul, dessen PWM-Funktion speziell für H-Brücken-Ansteuerung erweitert ist.

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Fnord ist die Quelle aller Nullbits in deinem Computer.
Fnord ist die Angst, die Erleichterung, und ist die Angst.
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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Racingsascha am 24 Jan 2013  1:05 ]

BID = 869836

GerDominator

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Beiträge: 233

Schon mal danke für die schnellen hilfreichen Antworten. Mögt ihr Windows Paint etwa nicht? Ich werde den Schaltplan nochmal neu in Eagle zeichnen. Schwebt dir schon ein bestimmter Operationsverstärker vor?

Die Schaltung soll so universell sein, dass ich sie mit 24V und 12V betreiben kann. Es sollen Motorströme bis zu 10 Ampere möglich sein.

Ich weiß jetzt wie ich die H-Brücke modifizieren muss. Danke

LG GerDominator

Edit: Ich hatte Mosfets im Auge mit einer Thresholdspannung von min. 1,3V. Wieso reichen die 5V vom PIC dann nicht aus? Den genauen Typ kann ich gerade nicht nennen, sitze im Zug. Wenn das eine Rolle spielt kann ich heute abend mal den Typ nennen.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: GerDominator am 24 Jan 2013  7:25 ]

BID = 869839

Offroad GTI

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Zitat :
Wieso reichen die 5V vom PIC dann nicht aus?
Weil das Gate (bei einem N-Kanäler) immer größere Spannung benötigt, als die anliegende Versorgungsspannung (wenn du sie in Drainschaltung hast).

Dies kann man aus deinem "Schaltplan" aber nicht erkennen. Würde die Brücke aus P- und N-Kanälern bestehen, sieht es wieder anders aus,
Aber selbst dann, darf die Betriebsspannung nur max. 5V betragen, weil die P-Kanäler sonst nicht sperren würden.

Das Internet ist ja glücklicherweise voll von H-Brücken, da wirst du schon was passendes finden

Edit: Die Potis mit den Kondensatoren am Schleifer sind auch reichlich eigenartig.


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Theoretisch gibt es zwischen Theorie und Praxis keinen Unterschied. Praktisch gibt es ihn aber.

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 24 Jan 2013  8:06 ]

BID = 869840

Offroad GTI

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Noch ein Hinweis zur Schwellspannung von MOSFETs:

Dieser Wert ist für den Schaltbetrieb vollkommen nutzlos. Denn wenn du versuchst, einen großen Strom durch den FET zu treiben, wenn gerade mal die Schwellspannung am Gate anliegt, endet das (sehr wahrscheinlich) in einer Rauchwolke.

In den Datenblättern findest du immer solch schöne Diagramme
welche Aufschluss darüber gehen, wie viel Strom der MOSFET bei welcher Gate-Source-Spannung führen kann.

Der IRL3103 wird auch mit UGS(th)=1V "angepriesen"
Aber wie du in obigem Diagramm siehst, kann er da praktisch noch keinen Strom leiten. (Diese Spannung wird ja noch nicht ein mal darin aufgeführt...)

Fazit: MOSFETs sollten immer mit möglichst großer (natürlich je nach Typ) GS-Spannung angesteuert werden. I.d.R. sind dies 10...15V bei Power-MOSFETs. Dann ist auch sichergestellt, dass sie sehr niederohmig werden (also sauber durchschalten).




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BID = 869842

Racingsascha

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Dafür gibt es Gatetreiber, seh dir mal den IR2110 an. Da kommen vier FETs mit ner Thresholdspannung von 3-4V dran, da ja mit dem Gatetreiber genug Steuerpegel vorhanden ist Die dürfen ruhig überdimensioniert sein, zb. 30A und 55Vds. Für die Strommessung bietet sich ein CA3140 an, Strommesswiderstand etwa 0,01R.

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Racingsascha am 24 Jan 2013  9:48 ]

BID = 869846

GerDominator

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Beiträge: 233

Danke für den guten Input.

Ich habe mir mal die ICs IR2110 und CA3140 angeschaut. Leider verfüge ich nicht über ausreichend Kenntnis die ICs korrekt anzusteuern.

Das Prinzip habe ich aber Verstanden.


Zitat :
Die Potis mit den Kondensatoren am Schleifer sind auch reichlich eigenartig.


Die sollen einen Soft Start Stopp ermöglichen

Ich denke wohl einfach immer zu naiv bei meinen Schaltungen -.-

Ich werde mal die Schaltung so weit wie ich komme in Eagle zu zeichnen. Wenn jemand die Schaltung dann fertigstellen könnte, wäre ich unendlich dankbar



BID = 869860

Offroad GTI

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Zitat :

Zitat :
Die Potis mit den Kondensatoren am Schleifer sind auch reichlich eigenartig.

Die sollen einen Soft Start Stopp ermöglichen

Ist ja noch schlimmer...
Damit würdes du den FET ja gerade langsam in den leitenden Bereich treiben, wobei ziemich viel Verlustleistung in ihm umgesetzt würde.

Noch ein Hinweis zu den IR2110: Dies sind Treiber, welche die oberen FETs mittels Bootstrap ansteuert. Sie können also nicht statisch schalten, sondern nur im Bereich 5..95% (nur in etwa).



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BID = 869887

perl

Ehrenmitglied



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Zitat :
Offroad GTI hat am 24 Jan 2013 08:03 geschrieben :


Zitat :
Wieso reichen die 5V vom PIC dann nicht aus?
Weil das Gate (bei einem N-Kanäler) immer größere Spannung benötigt, als die anliegende Versorgungsspannung (wenn du sie in Drainschaltung hast).

Dies kann man aus deinem "Schaltplan" aber nicht erkennen.
Doch, gerade wegen der " " , kann man das anhand der Pinbelegung erkennen.

BID = 869928

GerDominator

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Beiträge: 233

Habt ihr den PIC16F690 in eurer Eagle Library? Ich leider nicht. Google hat mir auch nicht weitergeholfen, habe zwar viele Library packages gefunden aber immer nur mit anderen PICs.

Wäre nett wenn einer kurz mal die Datei hier hochladen könnte.

BID = 869939

Racingsascha

Schreibmaschine



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Den kannst du dir in 5 Minuten selber bauen. In der Hilfe von Eagle ist das gut beschrieben.

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BID = 869967

GerDominator

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Beiträge: 233

Ok werde ich mal probieren

BID = 869968

Offroad GTI

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Dazu am besten ein bestehendes Symbol anpassen. Erspart eine Menge Zeichnerei.



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[ Diese Nachricht wurde geändert von: Offroad GTI am 24 Jan 2013 20:55 ]

BID = 870335

GerDominator

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Also im Anhang befindet sich der Schaltplan. Weiter bin ich leider nicht gekommen, ich weiß nicht wie der IR2110 beschaltet wird. Den CA3140 habe ich nicht gefunden, ich wüsste auch nicht wie ich ihn in Eagle bauen soll. Von der Beschaltung ganz abgesehen

Es ist wohl zu viel verlangt, aber könnte nicht einer von euch den Schaltplan fertigzeichnen? Für euch ist das bestimmt ein Kinderspiel

LG
GerDominator


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