Motorsteuerung ueber Gegen-EMK und IxR

Es würde mal unfrei was in meiner Hauspostille geben, einstweilen kann ich aber nur Literatursammlung dafür rauswühlen:

Linear Technology: Chronicle November 1998 "A tachless Motor-speed Regulator" Application Note 11 "Tachless Motor Speed Controller Datenblatt LF198 ( sample & Hold )

National Semiconductor AN-292 für den LM3524 ( kann ich scannen wenn sie NS nichtmehr hat )

Zetex Design Note 26 "D.C. Motor Speed Control using the ZTX450"

Datenblätter einschlägiger ICs z.B.

MfG JRD

Hallo Olaf,

Es geht auch nur mit I und U, was Du vermutlich auch meinst. rsatzschaldbild eines Motors: ___ ___ / \

--|___|-----| M |------ M = idealer Motor Ri \___/

Die Leerlaufdrehzahl ist bei einem Motor abgesehen von seiner Auslegung nur spannungsabhängig. Sie ist proportional zur Spannung.

Wenn man den Motor nun belastet, geht die Drehzahl runter. Warum geht sie runter? Weil über Ri eine Spannung abfällt und der Motor somit weniger Spannung erhält.

Kennt man nun den Strom durch den Motor kann man ausrechnen wieviel Spannung an Ri abfällt (Ri ist ja auch bekannt). Dann hat man auch die Spannung am idealen Motor, nämlich Uges - U_Ri. Und wenn man die Spannung am idealen Motor hat, dann hat man auch seine Drehzahl.

Die Drehzahl ist also

k * (Ubat - U_Ri) k * (Ubat - I * Ri)

k ist eine Konstante und motorabhängig. In der Praxis setzt man obige Formel um und probiert Werte für k und Ri aus, bis die Regelung gut funktioniert.

Was noch fehlt ist die Temperatur der Wicklung, die man leider nur schlecht messen kann, die sich aber erheblich auf Ri auswirkt.

Michael

Ich vermute mal das ist identisch mit dem hier: (ab Seite 93)

Alles klar. Das erklaert es ganz gut.

Kein Problem:

Internet machts moeglich. :-)

Olaf

Olaf Kaluza schrieb:

Um was für einen Motor geht's überhaupt? DC-Reihenschlussmotor? Da sind Drehzahl und Drehmoment sehr nichtlinear miteinander verknüpft, was einen einfachen P(ID)-Regler überfordert.

Günstiger ist ein Nebenschlussmotor, und wenn du die Erregerwicklung auch noch getrennt an eine feste Spannung anklemmen kannst, ist das für eine Regelung der Idealfall.

Mit freundlichem Gruß

Jan

Naja manches ist im Fundus nur auf Papier:

Googlebegriff wäre glaube ich "tachless motor*".

Das 3. Verfahren ist bei DC-Motoren mit Edelmetallkontakten den Strom-Ripple durch Kontakte abgreifen. Benötigt mitlaufendes Filter da man viel Rauschen und durch Polfühligkeit noch eine tiefere Frequenz hat.

MfG JRD

Rafael Deliano schrieb:

wenn denn Google '*' unterstützen würde.

Nicht mal Altavista kann das noch... Bei Seekport und Exalead geht's.

Servus

Oliver

Interessant. Ich dachte schon fast ich haette die Idee den Stromspiegel einzusetzen (auf Seite 6) um die Spannung tiefer zu bekommen, selber erfunden. :-)

Allerdings gibt es eine Sache die mich an dieser Schaltung wundert. Wenn ich den Motor mit PWM betreibe dann sollte ich doch den Strom idealerweise nur dann messen wenn der Leistungstransistor auch eingeschaltet ist. Sonst bekomme ich doch eine leistungsabhaengige Fehlinformation in mein IxR Signal da die Integration im Kondensator auch von der gerade aktuellen PWM-Breite abhaengt.

Mich wuerde mal interessieren was eigentlich machbar ist. Oder anderes gesagt. Koennte man einen Motor der normalerweise mit 10000rpm laeuft bei voller Leistung mit 1rpm laufen lassen? Ich vermute mal da gibt es irgendwo Grenzen was in der Praxis realisierbar ist. Weiss jemand wo die so liegen?

Olaf

Es dürfte wohl um kleine DC-Motoren gehen:

Wird wohl an Haftreibung im Getriebe scheitern.

Sich die Kataloge von Faulhaber und Maxon schicken lassen ( oder auf deren Webseite suchen ), die haben gute technische Einführung ( insbesondere Faulhaber ) und auch entsprechende Daten zu ihren Motoren. Die meisten handelsüblichen Motoren haben aber wenig Datenblatt- angaben und sind im Verhalten wohl auch weniger ideal. Es gäbe allerdings Schaltungen Kennwerte zu messen. Trotzdem wird das wohl nie auf Genauigkeit kommen wie man sie z.B. von Spice gewohnt ist.

MfG JRD

Die abgegebene Leistung ist Drehmoment * Winkelgeschwindigkeit. Ersteres ist proportional zum Strom. Der ist durch den Innenwiderstand, bzw. angelegte Spannung oder thermische Leistung begrenzt.

Oha, bei einem Bürstenmotor 1:10000 als Bereich ist schon ehrgeizig. IMHO ohne Tachogenerator, vorzugsweise digital, hast Du keine Chance. Auch die dazugehörigen Regler sind nicht trivial. Du regelst eigentlich das Bürstenfeuer, an eigentlicher Ankerspannung ist eh fast nix mehr da.

Ein 24V/10kUpm Motor hat dann theoretisch 2,4mV Ankerspannung, an den Bürsten kann locker 100..1000mV abfallen (IIRC).

Das Getriebeproblem sehe ich eigentlich nicht so, das sollte der unterlagerte Stromregler packen.

Als ich das vor 30 Jahren mit einem Scheibenläufer (3000UPMnenn bei 48V) annäherungsweise gemacht habe, kam ich auf 1:30000 (0,1UPM, der Sekundenzeiger einer Uhr hat 1UPM!) Für den geforderten optischem Rundlauf und auf 1:6000 (0,5UPM). Die Regeldynamik war bei 0,1UPM unter aller Sau :-) und bei 0,5UPM auch nicht viel toller.

Als Steuergerät diente eine kreisstrombehaftete Doppelbrücke. Pfui Deibel, möchte ich heute auch nicht mehr unbedingt machen.

Damals alles noch analog Technik. Heute sollten adaptive Digitalregler das besser hinbekommen.

War übrigens für den Längssupport einer Wellenschleifmaschine, so konnte man vom Eilgang (3000UPM) auf bis zu 0,5UPM runter, ohne Schaltgetriebe. Angeblich war das so billiger und besser. Naja, hat mich genug Nerven gekostet :-)

Saludos Wolfgang

Ich hab diese Zahl ja auch einfach mal genannt um euch echte Infos aus der Nase zu ziehen. :-)

Ich geh dann mal davon aus das man 1:10000 als aeusserstes schaffen kann wenn man viel Aufwand reinsteckt, und 1:1000 kein groesseres Problem sein sollte.

Olaf

Olaf Kaluza :

Hmm. Das bekommst Du vielleicht im Leerlauf hin (die Beispiele der Andren hier erwähnen Volllast nicht). Meiner Erfahrung nach solltest Du bei einfachen Motoren (mit 2 Bürsten) von 1:5 oder 1:10 ausgehen - bei fast vollem Drehmoment. Der Motor hat Totpunkte - schon rein magnetisch gesehen. Kurz vor dem Umschalten der Polarität stehen doch die Spulen sehr ungünstig zum Magnetfeld - und können nur noch wenig Kraft erzeugen.

M.

Jan Kandziora schrieb:

Diese Kleinmotoren mit Edelmetallbürsten und ev. eisenlosen Ankern sind ja Permanentmagnetmaschinen und damit "automatisch" Neben- schluss. Die gehen für die einfachen IxR Kompensationstricks ganz prima. (Ältere Kasettenrekorder, nicht klavierfest ;-], eine echte Verbesserung zu Fliehkraft-"Reglern").

Olaf Kaluza schrieb:

Kommt auf den Motor an, hat Wolfgang schon geschrieben. Die Permanentmagnetmotoren haben ja Nebenschlusscharakter. Die regeln ihre Drehzahl schon von selber. Unangenehm ist dabei, dass der Drehzahlabfall bei einer bestimmten Belastung einen bestimmten Betrag hat, so irknwie eben gemäss I * Ri. Also z.B. von 10'000 auf 9'000 rpm oder von 1'000 auf, äh, eben, da ist das Problem. Mit einfachen Ri-Kompensations- schaltungen kommt man schon weit, wenn man _irgendwie_ gegensteuern will und nicht exakt gleiche Drehzahl halten muss. Wegen diverser Effekte muss man allerdings bei höheren Drehzahlen stärker kompensieren. Irgendwo hab ich noch eine einfache Schaltung aus Elo oder so. Ich hab das mal mit einem einfachen Spielzeugmotor getestet, Nennstrom war 2.5 oder 4 A, vergessen. Die Drehzahlvariation, die vernünftig lief, war sicher weniger als 1:1000. Lustiger- weise konnte man durchaus sehr tiefe Drehzahlen, 50rpm oder so (tief für so ein Motörchen), stabil hinkriegen bei erstaunlichem Drehmoment. Interessant und überraschend war, dass man auch stabil Drehzahlen "unter null" regeln konnte, also definiertes Rückwärtsrollen am Berg, oder wie man dem sagen soll. Natürlich ohne Energierückgewinnung :-))