Nochmal: Regelung von DC-Motoren

Rafael Deliano wrote: ...

Soweit ich verstanden habe, handelt es sich um einen Hauptschlussmotor. Dort ist IMHO die EMK klein bis undefiniert und man lebt von irgendwelcher Remanenz. Wie gut da diese Art Regelung überhaupt funktioniert, keine Ahnung.

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mfg Rolf Bombach

Am Wed, 23 Jun 2004 19:16:25 +0200, meinte Rafael Deliano :

Nach Anschubsen ja.

Da hat er in der Tat ein Problem. Aber dabei hilft doch auch die Regelung.

Hat er das? Aha ....

Nein, das paßt schon. Ich habe den Motor zu Beginn mit einem geregelten Lokdekoder getestet (das ist, wenn wunderts, die einzige DC-Motorregelung, die mir zugänglich ist). Und damit läßt er sich wunderbar mit und ohne nachfolgender Mechanik auf sehr niedrige Drehzahl bei absolut gleichmäßigem Lauf einstellen (PWM- Frequenz ca.

18 kHz). Leider sitzt die Regelung zusammen mit der anderen Funktionalität in einem PIC bzw. uC und das Ding hat leider keinen Eingang, um die Steuerspannung für die gewünschte Drehzahl einzustellen. Also muß ich es selbst machen ...

Beste Grüße

Dr. Michael König

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    RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
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Am Thu, 24 Jun 2004 19:55:59 +0200, meinte Rolf Bombach :

Nein, es geht auch um einen DC-Motor - aber wenn diese Regelung als solche gut fusioniert ist es ja egal, ob der Ist:-Wert die bemfv des Motors ist oder der Ausgang eines Tachogenerators, d.h. mit Tachogenerator o.ä. ist die Schaltung auch für Motoren ohne auswertbare bemfv geeignet.

Beste Grüße

Dr. Michael König

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Ein bipolarer OP wie der LM324 will niederohmige Beschaltung wegen Offset durch hohe Biassströme. Der Edel-Bipolar LT1013 kann da besser sein. Wirklich gut ist nur JFet oder CMOS.

Da ist die Prosa von Jim Williams vage. Richtig ist: wenn man den 3,3M zieht wird A2 Verstärkung

1 haben. Damit kann man manuell anhand der Steuerspannung den Regelbereich durchfahren und in Tabelle Eingangsspannung und EMK-Spannnung am Motor aufnehmen. Der Zusammenhang sollte linear sein. Damit kann man die Verstärkung von A2 neu dimensionieren.

Ohne den 68nF-Folienkondensator an A2 wird die Schleife schwingen. A2 ist der P-Regler und muß durch den Tiefpaß noch langsamer als der Motor incl. PWM-Umsetzer gemacht werden.

------------- < ------------ | | -> A2 -> A1 -> Motor - Regler PWM

Der gehört zu A1. A1 ist wie gesagt die übliche OP/KOP-Oszillatorschaltung:

GND---C1---+--R1-----+ | | -|- \ | | >--+--- -|+ / | | | Vcc/2--- R2--+---R3----+

Die würde ein Rechtecksignal mit ca. 50% Tastverhältnis machen. Beim LM324 hat man schon leichten Fehler weil der Ausgang nicht rail-to-rail geht sondern bei Vcc=5V nur 0 - 4V. Man braucht in dieser Anwendung einen Oszillator der abängig von der Steuerspannung an R2 das Tastverhältnis ändert und damit eine Umsetzung Spannung auf PWM macht. Der Widerstand parallel zum 470nF verschiebt den Arbeitspunkt etwas, wohl günstig für den jeweiligen Regelbereich

Die ursprüngliche Lösung von Williams ist der Transistor Q2: der induktive Spike wird durch die 1N4001 bei -0,8V gestoppt. Bei der Spannung wird der Transistor leitfähig und sein Kollektor liegt bei -0,65V. Das wäre mehr als die -0,3V die der CD4016 mag und wegen des geringen Stroms macht eine Si-Diode auch nicht 0,8V sondern nur 0,6V sodaß er zwei in Serie geschaltet hat:

-----+-- 82 Ohm | R1 verschlampt | CD4016 ---+-- 68nF -- GND A C1 K | A K |

Mit den -1,8V wird allerdings der Eingang des Analogschalters Probleme haben.

Besser die 1N4001 durch eine SB120 Schottky ersetzen die bei

-0,4V klemmt. Simple Monoflop-Schaltung vor den Steuereingang des CD4016 die bei steigender Flanke verzögert folgt und bei fallender Flanke sofort schaltet z.B. so:

-+-R1-+---+-- CD4016 | | | +-KA-+ C1 | GND

MfG JRD

Am Fri, 25 Jun 2004 10:40:48 +0200, meinte Rafael Deliano :

Da ich eh keinen LT1013 zur Hand habe werde ich es mal mit dem Oldie

324 ausprobieren ... Versuch mach kluch ...

Ja, eben ...

Zieht? An welchem Anschluß? ;-)

Ähh - versteh ich nicht. Was kann man tun? Warum?

Mit dem 3M3 - oder was?

Aha. Und das heißt? Bei Verkleinerung des 3M3 auf 33k den 68n auf 680n vergrößern?

Und bewirkt was?

Sage ich doch. Das übliche, egal ob mit Dreieck und Kompator oder VC-duty-cycle.

Sorry, aber das war jetzt nicht speziell auf diese Schaltung bezogen sondern generell. Grds. wird dieser Spike ja durch die übliche reverse Löschdiode auf deren Spannung, also 0,7V reduziert. Das ändert aber nicht an der Gegeninduktion als solcher, so daß ob mit oder ohne Diode für deren Dauer die PWM-Pausen-bemfv nicht gemessen werden kann.

Beste Grüße

Dr. Michael König

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Der Regelkreis wird mangels für den neuen Motor passender Dimensionierung erstmal nicht/gut funktionieren. Man kann ihn allerdings auftrennen indem man den 3,3M entfernt und dann per Steuerspannung aus z.B. Poti den Motor manuell auf verschiedene Geschwindigkeiten einstellen. Die Steuerspannung ( Poti am Eingang ) und die EMK-Spannnung am Motor ( entspricht später der Spannung nach S&H ) sollte man sich notieren.

A2 ist ein invertierender Verstärker dessen Verstärkung durch den 6,8M und den 3,3M einstellbar ist. Während man manuell steuert macht er nichtinvertierend Verstärkung 1. D.h. Steuerspannung = Ausgangsspannung. Anhand der Tabelle kann man ja leicht ausrechnen welche Verstärkung passt. Da man Sollausgangsspannung von A2 und die entsprechende Eingangsspannung ( = EMK ) auf dem Papier vor sich hat.

Den Folienkondensator soweit vergrössern, das die Schleife nicht schwingt. Wenn man ihn zu groß macht regelt die Schleife halt langsam aus, in vielen Anwendungen ist das nicht kritisch. Bei solchen Schaltungen ( d.h. OP mit nachgeschalteter Endstufe&Last, dann erst Abgriff für Rückkopplung ) muß der OP langsamer sein als das was er sonst noch in der Schleife hat. Selbst der LM324 wird eine Transitfrequenz

1 MHz haben und ist damit schneller als ein Motor mit 10 Hz. Hier wird die Bandbreite des OP künstlich durch den Tiefpaß abgesenkt.

MfG JRD

Stell Dir mal vor, Du treibst mit dem Motor eine Schwungscheibe (oder ein 'relativ' träges System) an. Normale Regelungsschaltungen sind meist einfache P-Regler, d.h. wenn eine (Geschwindigkeits-)Abweichung detektiert wird, dann schieben sie entsprechend viel Strom in den Motor rein. Bloß das wird bei einem trägen System nicht reichen - bis der Motor die Schwungscheibe bei einer Drehzahlabweichung wieder auf Nenndrehzahl gebracht hat, wird einige Zeit vergehen.

Wenn das System im Vergleich zur Rotormasse des Motors wenig 'träge' ist, dann reagiert es natürlich schneller auf eine Nachregelung.

Daher wurde zusätzlich ein differentieller Regelanteil eingeführt. Dieser reagiert nicht auf die Größenabweichung an sich, sondern auf deren 'Steilheit'. D.h., bei 'plötzlichen' (steilflankigen) Abweichungen wird mehr 'nachgeschoben' als bei langsamen (schleichenden) Abweichungen (die man auch mit einem reinen P-Regler in den Griff bekommen würde).

Ist schon richtig - ein 'richtiger' Regler sollte die o.g. Grundkomponenten enthalten. Bei der Regleranpassung wird tatsächlich viel über Probieren gemacht, da in vielen Fällen die Systemgrößen nicht genau bekannt sind.

Dazu müßten die Regelungsschaltungen entsprechend genau beschrieben sein. Wenn dies der Fall ist, kann man sicher die P- und D-Anteile entsprechend hindrehen.

Winfried Büchsenschütz

Am 29 Jun 2004 00:38:15 -0700, meinte snipped-for-privacy@web.de (Winfried Buechsenschuetz):

Danke für die Erklärungen - ändert aber nichts daran, daß ich die mechanischen Eigenschaften nicht beschreiben kann und diese Daten nicht habe.

Ja eben. Davor will ich mich ja gar nicht drücken.

Und so schließtlich sich der Kreis: Nämlich die Frage nach geeigneten und erprobten Regelungsschaltungen.

Beste Grüße

Dr. Michael König

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Am Mon, 28 Jun 2004 09:11:18 +0200, meinte Rafael Deliano :

Ahhh. Zur Abwechselung mal nicht trial&error sondern "exakte" Messungen. Also soll die Verstärkung so eingestellt werden, daß die bemfv in etwa der notierten Steuerspannung entspricht?

o.k.

Alles klar, verstanden. Danke.

Beste Grüße

Dr. Michael König

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Der D-Teil reagiert auch im gewissen Sinne auf mögliche Überschwinger des P-Teils. Der Regler wird u.a. deswegen schneller/besser, da man mit D den P mehr aufdrehen kann.

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mfg Rolf Bombach