Zitat : I-need hat am 19 Dez 2020 23:44 geschrieben :

... habe noch nie mit so aktiven System gearbeitet wie einem Raspberry. Bis jetzt sind mir nur Mikrocontroller untergekommen. ...

Ein Raspi ist auch nur ein Microcontroller mit GPIOs.

Ich muss mich nochmal korrigieren: Die GPIOs kann man von Anfang an gegen Einstrahlungen und leitungsgeführte Störungen schützen. Widerstand, Kondensator und Schutzdiode reichen. Vor allem, wenn die Signale nicht schnell sein müssen, ist das unkritisch.

Muss der Motor in beide Richtungen drehen? Ansonsten bräuchte man keine H-Brücke.

Ich hab mal sowas gebaut. Das war eine Art Karussel, das verschiedene Tafeln in einen Messstrahl geschwenkt hat. In klein hab ich das mit einem Modellbauservo gemacht und in groß mit einem Scheibenwischermotor. Der Motor konnte schnell, langsam (PWM) und in beide Richtungen drehen und hat beim Loslassen des Tasters langsam die nächste gültige Position gesucht. Das einzige EMV-Problem hatte die ewig lange Leitung zum Taster. Klappferrit drüber und das Problem war gegessen.

Bei dem Scheibenwischermotor ist wichtig, dass der keinen Schaden anrichten kann, wenn jemand mit den Fingern hinein kommt oder etwas klemmt. Bei mir war das dreifach abgesichert. Der Antrieb war ein Reibrad, das nur geringe Drehmomente übertragen konnte, das Reibrad selbst hatte eine Rutschkupplung und das Netzteil nicht genug Leistung.

Die H-Brücke war mit zwei Profets als Highside-Schalter und N-Kanal-MOSFETs als Lowside-Schalter. Die Profets haben integrierte Strombegrenzung und Schutz.


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„Schreibe nichts der Böswilligkeit zu, was durch Dummheit hinreichend erklärbar ist.“
(Hanlon’s Razor)

Zitat : Ltof hat am 19 Dez 2020 12:55 geschrieben :

Das ist Stochern im Nebel.

@Ltof: Danke fürs zurückpfeifen/erinnern. Ich weiß, dass ich manchmal etwas übers Ziel hinausschieße und sehr "akademisch" werden kann. Ich gelobe Besserung.

@I-need: Nur weil jemand etwas im Internet vorschlägt muss man es nicht gleich nachmachen.
Kurzversion: Mach die Masseverbindung "Sternförmig" und die Schutzwiderstände zwischen TTL-Treiber und H-Brücke rein. So sollte der RasPi genug geschützt sein und der Rest ist Try-n-Error.
(Wenn man anfängt eine "ASIL D"-fähige Elektronik zu basteln wird man als Ein-Mann-Team ein paar Monate/Jahre beschäftigt sein. Ab irgend einem Punkt und besonders hier geht probieren über studieren.)

Zitat : I-need hat am 19 Dez 2020 10:40 geschrieben :

Sehr sehr interessant! Ich habe den Filter (T) vor dem Raspi aufgebaut und nicht vor der H-Brücke.

Kann man auch machen. Es ist eher eine Philosophie-Frage. Schütze ich nur meine "MCU" oder unterdrücke ich potentielle Störungen an der Quelle? Ein Filter vorm RasPi würde auch nicht schaden, insbesondere wenn das 5V-Netzeil irgendein China-Knaller mit viel HF-Rauschen ist.
Eine wirkliche Emfehlung kann man ohne "Messen" nicht aussprechen.
(Solange das Hobby-Projekt nicht läuft und es zu massenhaften Fehlern kommt, darf man den Vorschlag gerne ignorieren.)

Zitat :

Ich dachte ich filtere den Motor separat, auch wenn ich noch nicht genau weiss wie. Der Wischermotor hat ja GND auf dem Gehäuse, da kann ich also keine Kondensatoren hinbasteln, wie das sonnst üblich ist bei DC-Motoren.

Das verstehe ich jetzt nicht. Wo GND von dem Motor anliegt ist doch egal, oder? Man muss es ja nicht verbinden. Bzw. die Masse nur für HF über einen Kondensator auf Masse/PE lege?

Zitat :

Vor allem, wenn Perl schreibt: Zitat : Störspannungen bis hin zur Beschädigung von Bauteilen auftreten können. Ich habe keine Zeit und nerven die Hardware zu reparieren, nur weil ich ein schlechtes Design aufgebaut habe.

Mach die Schutzwiderstände zwischen H-Brücke und Treiber rein und sorge für gute Verbindungen zwischen H-Brücke und Motor. Dann probiere es mal aus. Solange der Motor nicht als Generator arbeitet (angetrieben wird) werden kaum gefährliche Spannungen für den RasPi entstehen.
Um den Motor anzuhalten würde ich empfehlen beide Low-Side MOSFETs (n-Kanal) anzusteuern und jegliche Induktionsspannung einfach kurzzuschließen.

Ich bin schlicht überwältigt über das unglaubliche Engagement mir und anderen zu helfen. Das finde ich echt fantastisch. An dieser Stelle mal ein grosse Dankeschön

Zitat :

Zitat : Ich dachte ich filtere den Motor separat, auch wenn ich noch nicht genau weiss wie. Der Wischermotor hat ja GND auf dem Gehäuse, da kann ich also keine Kondensatoren hinbasteln, wie das sonnst üblich ist bei DC-Motoren. Das verstehe ich jetzt nicht. Wo GND von dem Motor anliegt ist doch egal, oder? Man muss es ja nicht verbinden. Bzw. die Masse nur für HF über einen Kondensator auf Masse/PE lege?

Verstehe ich jetzt auch nicht. Also ich kenne bei DC Motoren einfach, dass man von den beiden Anschlüssen je ein Kondensator auf das Gehäuse des Motors lötet. Bei diesen Motoren sind die Anschlüsse aber auch getrennt von dem Gehäuse, anders als beim Wischermotor, wo GND direkt über das Gehäuse fliesst. Aber ich kann deinem Vorschlag schon folgen und von den Anschlüssen am Motor Kondensator nach PE legen, auch wenn ich dann nicht genau weis, was mit der Netztrennung so passiert. So bin ich bis jetzt als Bastler immer gerne allen möglichen Netzbezug aus dem Weg gegangen, auch weil mir noch niemand erklärt hat. Habe allerdings schonmal hier vor ein paar Monate gefragt, ob man Betriebsmasse auf PE legen sollte oder nicht. siehe Hier:
Aber diese Diskussion möchte ich eigentlich nicht nochmals neu aufsetzten, das ist ja nicht mehr, um was es in erster Linie in diesem Thread ging.

Ich warte noch auf das Antreffen meiner Bestellung, dann werde ich mal etwas löten gehen und melde mich dann ob es klappt oder nicht


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Zitat : I-need hat am 20 Dez 2020 14:36 geschrieben :

... Bei diesen Motoren sind die Anschlüsse aber auch getrennt von dem Gehäuse, anders als beim Wischermotor, wo GND direkt über das Gehäuse fliesst. ...

Das hatte mein Motor auch (hab noch ein Exemplar davon hier). Wenn ich mich recht erinnere, hab ich den geöffnet und GND separat und isoliert vom Gehäuse herausgeführt.

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Zitat : BlackLight hat am 20 Dez 2020 13:13 geschrieben :

... Wenn man anfängt eine "ASIL D"-fähige Elektronik zu basteln wird man als Ein-Mann-Team ein paar Monate/Jahre beschäftigt sein. ...

Ich nehme an, dass ASIL D ungefähr äquivalent zu SIL 4 ist. Jedenfalls muss die SIL-Fähigkeit und EMV-Maßnahmen nicht zwingend korrelieren. Mir sind schon Elektroniken begegnet, die sowohl SIL 4 als auch alle EMV-Tests bestanden haben und dennoch erstaunlich schlicht in den EMV-Maßnahmen waren. Teilweise so, dass ich mich das nicht mal für Privatpfusch trauen würde.

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Getestete H-Brücken gibt's für kleines Geld hier.
*** click mich ***

Der Schaltplan und Source ist auch immer dabei.

Für faule, wie mich gibt's auch ein passendes Shield dazu.

*** click mich ***
oder
*** click mich ***
oder
*** click mich ***

Wenn Du Fragen zu den bestückten Bauteilen hast, dann kann ich nachsehen.
Ich habe ein paar Click Board's da. ...so ca. >700.


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0815 - Mit der Lizenz zum Löten!

[ Diese Nachricht wurde geändert von: nabruxas am 21 Dez 2020  1:50 ]

Offtopic :

Zitat : Ltof hat am 20 Dez 2020 16:07 geschrieben : Ich nehme an, dass ASIL D ungefähr äquivalent zu SIL 4 ist. Jedenfalls muss die SIL-Fähigkeit und EMV-Maßnahmen nicht zwingend korrelieren. ASIL D entspricht laut dem englischen Onlinelexikon sogar nur SIL 3. Zur Korrelation mit EMV wollte ich nichts sagen. Mir ging es um "Ich habe keine Zeit und nerven die Hardware zu reparieren, nur weil ich ein schlechtes Design aufgebaut habe.". Wollte auf folgendes hinaus: Wenn man jeden Fehler oder Fehlbedienung abfangen will, braucht man mehr als nur vier FETs und ein TTL-Treiber. Da war SIL das nächste was mir eingefallen ist. Hat vermutlich keiner verstanden, also bitte vergessen.

Zitat : I-need hat am 20 Dez 2020 14:36 geschrieben :

Also ich kenne bei DC Motoren einfach, dass man von den beiden Anschlüssen je ein Kondensator auf das Gehäuse des Motors lötet. Bei diesen Motoren sind die Anschlüsse aber auch getrennt von dem Gehäuse, anders als beim Wischermotor, wo GND direkt über das Gehäuse fliesst.

Aso, Du meinst die beiden Kerkos direkt an einem Bürstenmotor. Ich würde einfach einen Kondensator von "Plus" ans Gehäuse legen.
In nullter Näherung sind die beiden Kondensator nur eine Reihenschaltung (und damit ein Kondensator) zwischen den beiden Motor-Polen. Genauer betrachtet wird es aber komplexer.

Offtopic :

Zitat : Habe allerdings schonmal hier vor ein paar Monate gefragt, ob man Betriebsmasse auf PE legen sollte oder nicht. siehe Hier: Wie ich da sagte, es kommt rauf an was man will. Gibt da mehr als eine sinnvolle Lösung.

Offtopic :

nabruxas hat am 21 Dez 2020 01:45 geschrieben : Getestete H-Brücken gibt's für kleines Geld hier. *** click mich *** Der Schaltplan und Source ist auch immer dabei. Du Spaßbremse! Cool, was es nicht alles gibt. Die Seite merke ich mir. Hab mir mal die "H-BRIDGE 6 CLICK" angeschaut. Der ST VNHD7008AY hat praktisch alles was man braucht: - Integrierte HS-FETs - "Cross current protection" - "Shoot through protection" - Ladungspumpe für einen N-Kanal-Verpolungsschutz-FET Ich glaube ich muss mir mal Muster oder direkt so eine Platine zulegen.

Leider rennt die Zeit, Weihnachtsgeschenke wollen ja auch noch gebaut werden.
Ich melde mich, sobald ich weiter gekommen bin. Bis dahin, DANKE an alle und frohe Festtage!

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Ich hatte endlich etwas Zeit zum Weiterarbeiten. Die H-Brücke habe ich so einfach wie möglich halten wollen und deshalb die Gates zusammengefasst. Das Resultat davon ist ein Shoot through von 1.45A für etwa 6.4us lange. (siehe Bild 1)
Interessanterweise verringert sich der Strom auf 0.86A wenn ich unmitelbar vor der H-Brücke ein C mit etwa 100uF hin tue (Bild 2). Das ist mir irgendwie anti logisch, da ohne C würden ja die Anschlussdrähte als Induktivität dienen und sollten mir den Strom eher drosseln.

Generell zur Frage: Stören diese kurzen Umschaltströme? Den Mosfets sollte dies völlig egal sein, da sogar der kleine Sot23 PMOS repetitiv -18 A verkraftet(siehe Datenblatt).

Das Einzige, welches mir bedenken machen könnte ist, dass ich deswegen kurze einen Spannungseinbruch von ca. 1V auf der Lastseitigen 5V habe (Bild 3). Das T-Filter entkoppelt mir dies aber wunderbar. Der kleine Einbruch kann ich kaum richtig messen.

Die H-Brücke mit einem Motor versehen und mit 1kHz angesteuert zeigt, dass ich jegliche Induktive Spikes mit meiner paranoid ausgelegten Schutzelektronik völlig abschneide. Wäre interessant mal zu wissen wo. Ob das parallele C oder die Freilaufdioden oder die Z-Diode zuerst greift.

Also, soll ich da noch weiter daran rumtüfteln oder so sein lassen?










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Zitat :

Das Resultat davon ist ein Shoot through von 1.45A für etwa 6.4us lange.

War zu erwarten. Wird es besser, wenn man zwischen 100 Ohm und FET-Gates einen Kondensator von 1-10 nF (nach Masse) anschließt?
Ich würde hoffen, dass die FETs so langsamer schalten. Evtl. sperrt der eine schon bevor der andere aufgeht. Wobei, bei 5 V könnte es den Shoot-Through eher noch verlängern.

Zitat :

Interessanterweise verringert sich der Strom auf 0.86A wenn ich unmitelbar vor der H-Brücke ein C mit etwa 100uF hin tue (Bild 2).

Hast Du den Strom weiterhin in der Versorgungsleitung per Shunt gemessen? Dann würde es ja passen, da ein Teil des Shoot-Through-Stroms vom Elko gestellt wird.
Den Strom in der H-Brücke messen ist selbst mit dem passendem Equipment nicht ganz trivial.

Zitat :

Generell zur Frage: Stören diese kurzen Umschaltströme?

Das musst Du sagen.
Der Knackpunkt ist eher, halten die FETs bzw. das Netzteil das "dauerhaft" aus, wenn z.B. die Software verrückt spielt/hängen bleibt?
Deshalb nimmt man ja so gerne fertige Bausteine mit eingebauter Shoot-Through Protection, ganz trivial ist das nicht.

Zitat :

Die H-Brücke mit einem Motor versehen und mit 1kHz angesteuert zeigt, dass ich jegliche Induktive Spikes mit meiner paranoid ausgelegten Schutzelektronik völlig abschneide. Wäre interessant mal zu wissen wo. Ob das parallele C oder die Freilaufdioden oder die Z-Diode zuerst greift.

Probiere es aus und nimm die Z-Dioden mal raus.
Wenn die FETs richtig geschaltet werden, sollte der Freilaufstrom über die parasitäre Body-Diode/externe Diode vom komplementären Schalt-FET fließen.

Hier ein Gif auf Wiki: Vierquadrantensteller-Rechtslauf-Beschleunigen
Bzw. wer keine Gifs mag:
Rot der Strompfad während der An-Phase. In grün, wenn der HS-FET sperrt.

Zitat :

Also, soll ich da noch weiter daran rumtüfteln oder so sein lassen?

Kommt auf Deinen Zeitplan drauf an. Wenn Du weiter machen willst, würde ich vorschlagen zur Vermeidung von Shoot-Throughs die vier FETs getrennt anzusteuern.

Offtopic :

Weil mir die VNHD7008AY-Platine mit Versand zu teuer war, habe ich mir eine H-Brücken-Platine basierend auf dem BTS7960 geschossen. Muss die aber erst noch in Betrieb nehmen.

Zitat :

Das Resultat davon ist ein Shoot through von 1.45A für etwa 6.4us lange. (siehe Bild 1)

Sehr unschön!

Zitat :

Das ist mir irgendwie anti logisch, da ohne C würden ja die Anschlussdrähte als Induktivität dienen und sollten mir den Strom eher drosseln

Ja, und wenn die Zuleitungen lang genug sind, bringt die beim Abschalten des Kurzschlusses entstehende Spannungsspitze u.U. die Transistoren oder den CMOS um.
Dort, also direkt an die Speisespannungsanschlüsse der Brücke, gehört der Kondensator hin, der die gespeicherte Energie aufnimmt.
Die Zenerdioden kannst du dann wieder in die Vorratskiste tun. Die sind sowieso kontraproduktiv, denn sie verhindern, dass man die Schaltung auch mal mit 12V laufen lassen kann.
Den 1µF Kondensator am Motor solltest du ebenfalls entfernen.
Falls der zur Funkentstörung des Kollektormotors gedacht ist, sind keramische 10nF besser, weil die Resonanzfrequenz höher ist.

Zitat :

Also, soll ich da noch weiter daran rumtüfteln oder so sein lassen?

Bei einer Fahrstuhlsteuerung würde ich das nicht so lassen, denn dann müsste an jedem Wochenende der Kundendienst ausrücken um gefangene Personen zu befreien, weil die Elektronik verreckt ist.

Zitat :

Ich würde hoffen, dass die FETs so langsamer schalten. Evtl. sperrt der eine schon bevor der andere aufgeht. Wobei, bei 5 V könnte es den Shoot-Through eher noch verlängern.

Die Hoffnung stirbt bekanntlich als letztes. Vorher sind die Transistoren dran.

Zitat :

Evtl. sperrt der eine schon bevor der andere aufgeht.

Das kann man auch sicherstellen, indem man dafür sorgt, dass die Transistoren verzögert einschalten und unverzögert abschalten.
Wie?
Nun, man legt in jede Gateleitung eine Kleinsignaldiode (1N4148 oder so), die mit einem Widerstand von ein paar kOhm überbrückt ist.
Die Diode liefert den hohen Gatestrom fürs Abschalten, während der Widerstand zusammen mit der Eingangskapazität des MOSFET das verzögerte Einschalten bewirkt.

P.S.:

Zitat :

Der kleine Einbruch kann ich kaum richtig messen.

Weil bei deiner Schaltung dadurch auch die Speisespannung des CMOS zusammenbricht, und dieser dann weniger Strom liefert.
Ausserdem ahne ich, dass dein Messverfahren verbesserungsfähig ist.






[ Diese Nachricht wurde geändert von: perl am 10 Jan 2021  1:06 ]

Zitat :

Der Knackpunkt ist eher, halten die FETs bzw. das Netzteil das "dauerhaft" aus, wenn z.B. die Software verrückt spielt/hängen bleibt?

Also das Netzteil bringt 3A und die Fets halten solche Spitzenströme eigentlich aus. Solange ich nicht gleich mit mehreren 10KHz das Umschalten fordere. (bin nicht so erfahren im Datenblatt lesen)

Zitat :

Hast Du den Strom weiterhin in der Versorgungsleitung per Shunt gemessen? Dann würde es ja passen, da ein Teil des Shoot-Through-Stroms vom Elko gestellt wird.

Guter Einwand, aber nein, der Shunt misst den Strom nach dem C, also wirklich der Strom durch die Brücke.

Zitat :

Die Zenerdioden kannst du dann wieder in die Vorratskiste tun. Die sind sowieso kontraproduktiv, denn sie verhindern, dass man die Schaltung auch mal mit 12V laufen lassen kann.

Die ganze Platine wird eh nie mit mehr als 5V betrieben werden dürfen.

Zitat :

Den 1µF Kondensator am Motor solltest du ebenfalls entfernen. Falls der zur Funkentstörung des Kollektormotors gedacht ist, sind keramische 10nF besser, weil die Resonanzfrequenz höher ist.

Der Kondensator ist keramischer Natur.

Zitat :

Nun, man legt in jede Gateleitung eine Kleinsignaldiode (1N4148 oder so), die mit einem Widerstand von ein paar kOhm überbrückt ist. Die Diode liefert den hohen Gatestrom fürs Abschalten, während der Widerstand zusammen mit der Eingangskapazität des MOSFET das verzögerte Einschalten bewirkt.

Der Platz auf der Platine geht mir aus, aber für das könnte es noch reichen.

Zitat :

Weil bei deiner Schaltung dadurch auch die Speisespannung des CMOS zusammenbricht, und dieser dann weniger Strom liefert. Ausserdem ahne ich, dass dein Messverfahren verbesserungsfähig ist.

Bestimmt. Wer misst, misst Mist, nicht ...? Das DSO ist auch nicht mehr das neuste. Gemessen habe ich, indem ich die Versorgungsspannung AC mässig einkoppelte, und den Trigger auf eine negative Flanke bei -10 mV gestellt habe. Und ja ich messe schon einen kleinen Eibruch, aber kaum der Rede wert.

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Ich konnte es doch nicht sein lassen. Habe jetzt den Vorschlag von Perl umgesetzt und der Shoot-Through ist zwar noch nicht ganz weg, aber mit 0.4A sehr reduziert, dafür dauert er etwas länger (Bild 4).
Finde ich jetzt zwar immer noch nicht ganz optimal aber es lohnt sich wohl nicht mehr weiter auf dieser Platine zu basteln. Die sieht jetzt schon unglaublich sch**e aus und für bessere Resultate müsste dann wohl eine richtige Totzeitbeschaltung her.
Aber immerhin habe ich etwas gelernt und werde mir nächstes Mal evt. einfach eine Fertige H-Brücke kaufen^^

Das Rätsel um den Kondensator habe ich mittlerweile auch gelöst, und zwar hatte ich den im Test falsch positioniert(so, dass er der Shunt überbrückte).
Richtig platziert ändert er nämlich nichts am Shoot-Through verhalten.

Vielen Dank euch allen für die Tolle Hilfe! Macht echt Spass so.

Der vollständigkeitshalber der überarbeitete Schaltplan noch hier und bevor sich einer Fragt, weshalb die Gatewiderstände nicht identisch sind beim P und NMOS, ... die beiden Mosfets haben recht unterschiedliche Gatekapazitäten.





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