Motor "ballistisch" ansteuern? Kann da was kaputt gehen?

Tue Nov 22, 2011 8:22 am   

Ich bastele gerade die Ansteuerung eines Shutters - Gleichstrommotor mit
Blende auf der Achse, der mit links-/rechtslauf anschlägt. Die Schaltung
soll möglichst klein und einfach sein und ich kann mir noch drei
Bauteile sparen, wenn ich den Motor übersteuere. Der hat einen
Arbeitsbereich von 2.5 bis 3.5 Volt und ich will den beim Umschalten für
ein paar Millisekunden mit 5.5 V ansteuern, bis die Spannung auf 2.5 V
absinkt (also das Rechteck einfach über einen Spannungsteiler mit
Kondensator über dem "oberen" Widerstand laufen lassen). Muss ich mir da
Sorgen um den Motor machen?

Dann möchte ich mir noch die Freilaufdioden sparen - der Motor hängt
zwischen zwei OpAmps, die als Impedanzwandler mit Einheitsverstärkung
geschaltet sind. Meiner Meinung nach brauche ich da keine
Freilaufdioden, weil der Motor immer niederohmig beschaltet ist, also
seinen Strom in die OpAmps treiben kann, ohne dass eine
Spannungsüberhöhung stattfindet. Die Freilaufdioden braucht man doch
nur, wenn man den Motor wirklich hochohmig abschaltet, statt zwischen
zwei Betriebsspannungen umzuschalten? Auf dem Oszi sehe ich jedenfalls
keine Impulse, das scheint meine Theorie zu bestätigen.

Tue Nov 22, 2011 8:24 am   

Eher mechanisch/lagermäßig als elektrisch würde ich meinen. Was die
Bürstchen dazu sagen müsste man ausprobieren, wenn die für 3V auch schon
grenzwertig dimensioniert waren...


Dann prüfe Deine Theorie mal beim Abschalten von Ub während der
Ansteuerung. Rein mit den Dioden!

Tue Nov 22, 2011 10:46 am   

Am 22.11.2011 08:24, schrieb Stefan Huebner:

Ich wollte noch mal so kurz erwähnen, dass es in dem schönen Motor auf
der Achse sich ein Umschalter befindet, der sowieso ziemlich oft
schaltet. Wenn er etwas lediert ist, gibbets schön Feuerwerk und die OPs
gehen in die ewigen Jagdgründe. Howgh!

Waldemar


--
My jsme Borgové. Sklopte ¨títy a vzdejte se. Odpor je marný.

Tue Nov 22, 2011 11:47 am   

Waldemar Krzok schrieb:

Bei der minimalen Betriebsspannung des OpAmp hat der Motor gerade noch
1,3 V zur Verfügung und dann bleibt noch die Frage, ob der OpAmp auch
wirklich sofort komplett sperrt.


Warum sollten sie? Wie gesagt, sind die beide als Impedanzwandler
geschaltet (also als Spannungsquelle mit sehr geringem Innenwiderstand),
sollten solche Stromimpulse also einfach schlucken - der Motor zieht
maximal 100 mA und der OpAmp kann 1 A treiben. Den Snubber habe ich
deshalb auch gleich weggelassen. )

Ich finde in der ganzen Schaltung mit dem Oszi keine Impulse, nur glatte
Kurvenverläufe!

Und ich kann am IC interne Dioden vom Ausgang auf die
Versorgungsspannungen messen - wenn der Motor also wirklich Strom bis an
die Versorgungsspannung treibt, müssten die auch noch überlastet werden.
Das erscheint mir eigentlich recht sicher.

Zur Motor-Überlast finde ich nur Hinweise auf thermische Probleme, die
ich bei einem Impuls von 10 ms Dauer wohl auch nicht habe. Macht man das
wirklich nie, z.B. bei PWM mit etwas mehr als normaler Betriebsspannung
ansteuern?

Tue Nov 22, 2011 11:53 am   

Edzard Egberts wrote:


Siehe die Richtungsumschaltung bei Märklin-Loks: Der Fahrstrom ging
von Null bis (so um ?) 15 Volt. Durch Druck auf den Fahrtregler wurde
ein Spannungsstoß von 24 Volt gegeben, der eine parallel zum Motor
liegende Schaltwalze um einen Nocken weiterdrehen ließ.
http://www.tischeisenbahn.de/Marklin/MaeTech/MaeTech2.htm
Die Motore haben das wohl alle überstanden.

Grüße,
H.

Tue Nov 22, 2011 12:29 pm   

Edzard Egberts <ed_09_at_tantec.de> wrote:


Motoren sind durchaus regulär kurzzeitig überlastbar. Bei
kollektorlosen Exemplaren hängt es rein an der Wicklung (und
mechanisch muß er das auch abkönnen), bei welchen mit Bürsten /
Schleifern müssen diese halt auch der Mehrbelastung gewachsen sein.

Ich kenne das von elektrischen Lokomotiven, da ist gezielte zeitlich
begrenzte Überlastung gang und gäbe.


-ras

--

Ralph A. Schmid

http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de/
http://www.bclog.de/

Tue Nov 22, 2011 2:14 pm   

Edzard Egberts schrieb:


Wenn das Rucken aufgrund des kurzfristig steigenden Drehmoments
nicht stört, dann passiert da nichts.



Eben.
Wenn der Motor _im Mittel_ nicht mehr Strom bekommt, als er
verträgt, dann macht das nichts.
Allerdings darf die Periode, über die gemittelt wird, nicht zu
groß sein (1h 100% Überlast, dann 1h 0% geht nicht:-)



Wenn du nur eine stufenlose Drehzahlregelung willsst, dann reicht
eine PWM-Spannung, die der Motorspannung entspricht.
Willst du im unteren Drehzahlbereich ein Drehmoment, was höher ist,
als du es mit einer Gleichspannung (die die gleiche Drehzahl bewirken
würde) bekommen kannst, musst du die PWM-Spannung über die Motor-
spannung erhöhen.
Allerdings musst du dann noch sicherstellen, dass die PWM nie in
den Gleichstrombetrieb geht.

Für eine Auswerfermechanik betreibe ich einen 3V-Kleinstmotor mit
pulsweitmodulierten 12V.
Von der Drehzahl entspricht dieser Betrieb einer Gleichspannung am
Motor von 0,8V. Das klappt wunderbar - pfeift nur ordentlich:-)


Gruß Christian

Tue Nov 22, 2011 2:33 pm   

Also schrieb Heinz Schmitz:


Die Umschalter hatten aber recht bald einen Trennschalter integriert, der
gleich beim ersten Muckser der Schalt-24V den Motor abgetrennt hat.
Davor war das wohl unschön, dass die Loks beim Wenden immer erstmal
unrealistisch losgesaust sind... aber auch später noch musste man die
Schaltmechanik mit der Rückholfeder sauber einstellen.

Ansgar

--
Erstellt mit Operas revolutionärem E-Mail-Modul: http://www.opera.com/mail/

Tue Nov 22, 2011 2:43 pm   

Christian Müller schrieb:

Gut, das Rucken ist ja gerade Absicht - von der Haltespannung ins
Umschalten beschleunigen und dabei Schmodder, Feuchtigkeit, Rost, usw.
überwinden. Dann wieder halten.


Gut, das passt dann. Das macht auch eine guten Eindruck, klackert satt
und hält auch. Ich könnte das ja einfach mal mit 10 Hz eine Woche
durchlaufen lassen - wenn es 6 Millionen mal geklappt hat, muss ich
irgendetwas richtig gemacht haben. ;o)

Tue Nov 22, 2011 3:50 pm   

Edzard Egberts schrieb:


Ich glaube, so langsam kann ich mir vorstellen, was du gebaut hast.

Ist es tolerabel, das das, was da mit dem Motor bewegt wird, im
Augenblick des "Kondensator-Stroms" schneller/weiter bewegt wird
als im Regulärbetrieb?
Wenn nein, böte sich die PWM als doppelter Problemlöser an, denn
ein pwm-gesteuerter Motor braucht keinen seperaten "Anschubser", weil
das Anschubsen (eigentlich ein permanentes Verprügeln - aber mit Liebe)
das Prinzip der PWM ist.
Mit PWM liefe der Motor also sofort los, aber nicht schneller oder
weiter, als im späteren Lauf.
Statt der OPV würden dann FET den Motor versorgen, was die
Verlustleistung möglicherweise noch etwas senkt.



10Hz?
Das passt nicht zu den erwähnten 10ms.
Zwischen den einzelnen Überlastungen muss das System genug Zeit haben,
die Verlustwärme abzuführen.
Eine 10ms dauernde Überlastung in einem Zeitfenster von einigen Sekunden
dürfte problemlos sein.
Bei einer Überlastung von 100ms (10Hz) dürfte eine Pause von nur 100ms
wohl zu kurz sein.


Gruß Christian

Tue Nov 22, 2011 4:09 pm   

"Christian Müller" <spamalottomat_at_yahoo.de> schrieb im Newsbeitrag
news:jagctd$tid$1_at_news.albasani.net...


Hi,
das ist ein Gleichstrom-Motor, vermutlich angesichts der Spannung einer mit
Bürsten-Kommutator. Da gibts Bürstenfeuer und vermutlich auch ein
"Lagerspiel" bzw. Getriebespiel. Mit PWM würde ich da eher nicht arbeiten,
oder wenigstens mit "Sanftanlauf". Und das Problem von "Funk(en)-Störung"
bleibt...die Dioden müssen sein. Vielleicht reichen auch ein paar
(keramische) Kondensatoren direkt am Kommutator.
Jedenfalls ist uns damals so manche Brücke ausgeglüht wegen der
Generatorleistung unseres Fahrmotors. Hätte gerne Schütze genommen, aber
gegen einen Elektronikfreak redet man wie gegen Windmühlen...

--
mfg,
gUnther

Tue Nov 22, 2011 4:16 pm   

Christian Müller schrieb:

Eine Achse mit Blende, die rechts und links anschlägt, der Motor macht
nur eine viertel Umdrehung und wird dann (mechanisch) angehalten.
"Blende am Anschlag halten" ist der Hauptbetriebszustand, für den die
Motorspannung möglichst niedrig sein soll. Für "Blende umschalten"
möchte ich ein höhere Spannung haben.


Es geht um eine maximal doppelte Uberlastung von 10 ms innerhalb von 50
ms - also einmal doppelte Überlastung auf vierfache Pause. 5 Hz muss es
nur können.

Tue Nov 22, 2011 4:34 pm   

On 22.11.2011 16:16, Edzard Egberts wrote:

Dann könntest du ja sogar die Bürsten ausbauen und die Leitungen direkt
am Kommutator anlöten. Ggf. den Stator richtig hindrehen. Das würde die
Lebensdauer sicher um einiges steigern...

Gruß Andy

Tue Nov 22, 2011 4:56 pm   

Andreas Weber schrieb:

Das ist ein Zylinder von 10x4 mm, da bin ich froh, wenn ich den Motor
sehen kann - Bürstchen ausbauen ist da eher nicht angesagt. ;o)

Tue Nov 22, 2011 5:59 pm   

Edzard Egberts wrote:


Kannst Du keinen billigen CMOS Treiber (digital) nehmen? Da sind die
Dioden schon von Natur aus "eingebaut" :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com/