da es offenbar keine ready-for-use-IC-Lösung dafür gibt: Ich suche eine möglichst wenig aufwendige Schaltung für die Regelung von kleinen DC-Motoren (ca. 500mA) mittels PWM (Frequenz einige kHz) mit unipolarer Spannungsversorgung. Dabei ist es egal, ob die Ist-Drehzahl durch Auswertung der Gegen-EMK-Spannung, Tachogenerator, Lochscheibe/Lichtschranke oder wie auch immer ermittelt wird. Ja, ich habe im T/S und anderen geblättert und auch versucht, zu begreifen, was ein PID-Regler usw ist - aber leider fehlt mir die fachliche Ausbildung das zu begreifen und damit etwas anfangen zu können. Ich bräuchte und suche halt ein paar brauchbare und erprobte Schaltungen, die ggfs. nur etwas Umstricken erfordern.
Beste Grüße
Dr. Michael König
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RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
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| da es offenbar keine ready-for-use-IC-Lösung dafür gibt: Ich suche | eine möglichst wenig aufwendige Schaltung für die Regelung von kleinen | DC-Motoren (ca. 500mA) mittels PWM (Frequenz einige kHz) mit | unipolarer Spannungsversorgung. Dabei ist es egal, ob die Ist-Drehzahl | durch Auswertung der Gegen-EMK-Spannung, Tachogenerator, | Lochscheibe/Lichtschranke oder wie auch immer ermittelt wird.
Soll das eine Drehzahlregelung werden? Wie liegt Dein Sollsignal vor? Das ganze ist ein wenig zu allgemein formuliert. Dann ist es auch wichtig zu wissen, ob die Drehzahl in einer bestimmten Toleranz konstant abweichen darf oder ob sie im Mittel um die Nenndrehzahl schwanken darf... Hast Du Lastsprünge, wenn ja, wie sollen diese behandelt werden?
Schreib einfach ein wenig mehr uzr Applikation und dann können wir ha sehen...
Es gab für Gegen-EMK mal in den 80ern ein IC von SGS für Cassettenrecordermotoren. Da wird die Endstufe zu schwach sein, ausserdem obsolet.
Es ist bei Motoren häufig ein PD weil der Tiefpaß a la I-Anteil durch die Trägheit der Mechanik als gegeben angenommen wird.
Wenn man bei google eintippt: Control Circuit Keeps DC Motor Running At Constant Speed kommt Schaltung aus EDN mit Bildchen. Verbraucht 6 OPs.
Sonderheft Franzis-Elektronik 1986 Oesterhuus "Drehzahlregler für Gleichstrommotor" 2 Seiten kann ich bei Bedarf scannen Der verwurstelt ein CD4013 Flipflop, einen CD4066 Analogschalter einen Quad-OP
Linear Technology haben Motor Speed Controller in: Application Note AN1 Seite 4 AN4 Seite 6 AN11 Seite 8 "tachless" AN25 Seite 11 Datenblatt LF198 ( wohl S&H ) "tachless" LT1005 LT1035 LT1011 LT1013 "tachless" LT1054 LTC1041 Ob das alles Gegen-EMK sind hab ich nicht geprüft aber "tachless" sieht sehr danach aus.
National Semiconductor AN292 verwendet LM3524 PWM-Controller
zeitgemäß: MC68HC908QY1 Mikrocontroller in 8 Pin DIP-Gehäuse mit integriertem 8 Bit A/D-Wandler und Timer den man auf PWM einstellen kann. Braucht zwar mehr Entwicklungszeit als analog hat aber geringe Zahl von Teilen und ermöglicht ausgefeilte Regelung.
Am Sat, 19 Jun 2004 21:29:17 +0200, meinte "Martin Schönegg" :
Ja, natürlich.
Eine Steuerspannung, 0 bis 5V.
Mhm. was soll ich mehr sagen? Sind doch schon jede Menge Bedingungen (500mA, unipolar, PWM) genannt.
Beides ist hinnehmbar - aber soll ich jetzt vorgeben, daß die Abweichung z.B. nur max. 5% betragen darf? Ich wäre schon dankbar, einige ansonsten passende Schaltungen zum Ausprobieren zu finden.
Die Last ändert sich schon mal - aber wie sollte ich dies quantifizieren? Ohne dies bräuchte ich keine Drehzahlregelung.
Im Sinne einer Drehzahlregelung: Daß die Drehzahl dennoch weitgehend konstant bleibt.
Es ist dein Motor, der eine mechanische Mimik betreibt, die in sich selbst mal mehr, mal weniger Hemmung besitzt und extern mal mehr, mal weniger belastet wird. Nur soll der Motor wegen des Lärms möglichst langsam drehen (ca. 5 - 8 U/s) - das macht die Sache so problematisch. Aber das ist doch kein einzigartiges Problem, für das man das Rad neu erfinden müßte, dafür müßte es doch dutzende von erprobten "Standard"-Schaltungen geben.
Beste Grüße
Dr. Michael König
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Am Sat, 19 Jun 2004 22:06:02 +0200, meinte Rafael Deliano :
Ich nehme an, daß dies am verbreitetsten ist, Aber wie gesagt, kann auch für opto-Drehzahlerfassung sein; Platz und Möglichkeit für eine Lochscheibe hätte ich ausnahmsweise.
Außerdem nicht PWM sondern linear - da entsteht zuviel Wärme.
Wie auch immer - davon verstehe ich nichts, deswegen suche ich ein paar fertige Schatungen.
Interessant. Hat aber leider einige Nachteile bzw. erfüllt nicht die k.o.-Kriterien:: Keine PWM sondern analoge Ansteuerung => zuviel Wärementwicklung. Symmetrische statt unipolare Spannungsversorgung. Interessant aber der Gedanke, der Steuerspannung einen Sägezahn zwecks besseren Anlauf zu überlagern. Aber das ist wohl ein Tribut der Ansteuerung des Motors durch analoge Ansteuerung und nicht durch PWM.
Danke. Werde ich zu beschaffen versuchen.
S&H? Sample&Hold?
Muß nicht sein. Auch IxR-Kompensation wird so "verkauft".
Ja, sicher, aber:
Abgesehen davon, daß ich noch immer keine Zeit gefunden habe, PIC-Programmierung zu erlernenm ist die Programmierung eines Reglers alles andere als trivial und erfordert viel spezifisches Know-how, das nur die wenigsten besitzen (und ich schon mla überhaupt nicht). Aber wenn es dafür eine fertige oder adaptierbare Lösung geben würde, wäre dies durchaus willkommen.
Ja, das spricht alles sehr dafür aber leider spricht noch viel mehr dagegen.
Beste Grüße
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Application Note AN11 Entspricht der Schaltung in Datenblatt LT1013 und verbaut einen Doppel-OP und einen CD4016
Datenblatt LF198 von Linear Technology Verbaut einen LT3524 und die LF198 S&H Entspricht damit weitgehend der Appliaction Note AN 292 von National Semiconductor für den LM3524
Ich vermute mit Stichworten wie "tachless motor circuit" würde auch google fündig.
Ich war auch nicht gerade eine Leuchte in Regelungstechnik, mußte aber neulich ein paar Restkenntnisse auskramen, als es um Optimierung einer Steuerung eines Servomotors ging.
Also ohne ziemlich detaillierte Hinweise auf die Anwendung wird das nix. Die Regelungseigenschaften hängen z.B. stark vom Massenträgheitsmoment (nicht der Masse an sich) des angetriebenen Systems ab (stark vereinfacht von der Trägheit oder dem 'Schwung' des angetriebenen Systems - eine große massearme Scheibe kann da durchaus mehr Massenträgheitsmoment haben als eine schwere Welle mit geringem Durchmesser, da das Massenträgheitsmoment mit d**2 wächst). Man kann natürlich irgendeine fertige Schaltung nehmen, die für irgendeinen Motor in irgendeinem mechanischen System gedacht war. Mit etwas Glück funktioniert die Regelung dann in Deiner Anwendung so, daß sie sich immerhin nicht aufschaukelt (d.h. bei Drehzahlschwankungen nicht in den überkritischen Bereich gerät). Die Drehzahl wird mit etwas Glück über längere Zeit integriert auch halbwegs konstant sein. Bei einem Cassettenrecorder wird das meiste über die Schwungmasse (extremer I-Anteil der Regelung) ausgebügelt, was hier auch möglich ist, da normalerweise keine schnellen Lastschwankungen auftreten (außer bei Bandriß, aber dann ists eh zu spät). Das kann in Deiner Anwendung völlig anders sein.
Ohne ein paar Grundkenntnisse der Regelungstechnik oder als Kompensation bei evtl. Fehlen viel Experimentieren wird das nix. Leider sind fertige Applikationen ziemlich streng kasualistisch und müssen oft noch modifiziert werden. Das ist bei der normalen Schaltungstechnik schon so, wenn noch mechanische Systeme involviert sind, wird es noch schwieriger.
Am Sat, 19 Jun 2004 22:06:02 +0200, meinte Rafael Deliano :
Darf ich mal ein paar Fragen dazu stellen?
Die Mehrzahl nicht mehr auf dem Markt, daher weniger relevant, aber mit
und LT1010 gibt es Reglerschaltung mit nur einem Komparator (bzw. OP). erstaunlich ...
Diese Motor-Regelung findet sich auch in AN11 S.8. Scheint unipolar (mit 5V?) versorgt zu werden und als minimale Geschwindigkeit 20 rpm ist weit langsamer als benötigt. Nur ist der LT1013 ziemlich teuer und da stellt sich die Frage, ob die "speziellen" Features des LT1013 benötigt werden oder ob die Schaltung nicht auch mit "normalen" OP fusioniert, Läßt sich der 4016 nicht irgendwie durch einen FET ersetzen?
Nichts gesehen ... -??
Funktional ist das doch nichts anderes als ein Komparator, der (hier in einstellbaren Zeitabständen) zwei Spannungen vergleicht und den Ausgang etweder auf high oder auf low schaltet (also bspw. für den LT1011). Oder habe ich ein wichtige Funktion übersehen? Wo liegt der Vorteil gegenüber einer entsprechenden Komparatorschaltung mit üblichen Komparatoren?
Hat mich schon überrascht, daß auch mit einem Schaltreger geht. Geht das auch mit anderen Typen (kleinere Gehäuse)? Welche Teile müssen für die Frequenzkompensation und Dämpfung angepaßt werden?
Beste Grüße
Dr. Michael König
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Wie andernorts geschrieben kochen die Gegen-EMF von LT auf die LT1013 und die LF198/LM3524-Variante zusammen. Die LT1013 hat weniger Bauteile, kann aber in der Einstellung mühsam werden.
Der OP ist ein Edel-LM324 mehr nicht. D.h. Input und Output können bis nahe GND. Die Schaltung hat die Macke, daß der Kondensator der S&H ( d.h. der CD4016 und der 47nF Folienkondensator ) per invertierendem OP aber trotzdem hochohmig abgegriffen werden sollte. Insofern wäre man mit einem CMOS TLC274 gut bedient.
Eine diskret aufgebaute S&H besteht aus mehreren Bauteilen. Der CD4016 ist billig und als SMD bestimmt nicht grösser.
Die zweite Stufe A1 ist ein Komparator bzw. spannungsgesteuerter Oszillator. Wenn er high ist, ist der Motor angeschaltet und der CD4016 abgeschaltet. Gleichzeitig wird der 470nF an seinem -Pin geladen, sodaß er irgenwann ( abhängig von der Spannung an seinem +Pin ) auch wieder auf low schalten wird. Und dann den Kondensator wieder entlädt. Wenn er low ist, ist Q3 abgeschaltet, der Motor erzeugt seine EMK-Spannung, CD4013 ist eingeschaltet und speichert sie in den 47nF Folienkondensator. Das Einschalten des CD4016 wird hier durch den 68nF und Q2 verzögert, weil man an Spur B sieht, das der Motor erst einen negativen Spike macht ( Induktivität wurde hart abgeschaltet ) bis die EMK sauber als DC kommt. Das Anschalten des CD4016 könnte man eventuell auch durch Monoflops mit den 3 unbenutzen Schaltern des CD4106 verzögern.
Praktisch muß man auf Breadboard alle RC-Teile an A1 und A2 steckbar ausführen und kann sich dann spielen. Die Versorgungsspannung muß geregelt konstant sein, ob
5V oder 15V kann man wählen. LF198 statt CD4016 würde von
+/-5V bis +/-18V machen.
Ich hoffe da ist ein Getriebe das die hohe Drehzahl des DC-Motors heruntersetzt. Umgekehrt: wenn Sie so ein Getriebe haben warum wollen Sie den Motor mit 0,5A füttern. Selbst die kleinen ovalen Bertsch/Faulhaber-Motoren die sich dank Getriebe so langsam drehen haben üppiges Drehmoment.
Lösungen mit selbstgebautem Tacho an langsam drehendem Teil scheiden typisch aus, weil man extrem viele/feine "Zähne" auswerten müßte um kontinuierliches Signal zu bekommen. Sonst ist Regelung mit Tacho meist einfacher als Gegen-EMK usw.
Schrittmotor scheidet wegen Drehmoment aus ? Der läuft beliebig langsam.
Am Wed, 23 Jun 2004 09:51:23 +0200, meinte Rafael Deliano :
Nein, wieso? Ich sagte doch: Der Motor soll/muß möglichst langsam drehen. es ist leider nicht möglich, den Motor schnell drehen zu lassen und ihm eine Getriebe zu verpassen. Deswegen auch die Nachfrage nach einer effetiven Regelung bei langsamer Drehzahl.
Habe ich doch nicht.
Ich will nicht - damit nicht wieder über zu wenig Informationen gemeckert wird habe ich eben die maximale Stromaufnahme des Motors angegeben, die sicherlich für den Fall relevant ist, daß die Regelung wegen hoher Last "aufmachen" muß.
Ja klar. Scheidet aber (wie jeder Motorumbau oder -austausch) aus verschiedenen Gründen aus. Sonst hätte ich schon längst diesen Weg gewählt und mich (und andere) nicht mit der Regelung gequält.
Keine Sorge, an den Ist-Wert komme ich schon heran.
Nein. Wegen des Erfordernisses des Umbaus. Motor pp. muß unverändert bleiben. Daher -> Elektronik.
Beste Grüße
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Am 22 Jun 2004 01:45:46 -0700, meinte snipped-for-privacy@web.de (Winfried Buechsenschuetz):
Woher sollte ich diese Daten wissen? Keine Ahnung, wirklich.
Ich sehe da gar nicht so große Probleme. Jede dieser Regelung besitzt doch Komponenten, die auf die jeweilige Regelstrecke angepaßt werden müssen - daß zeigen doch auch die vorhandenen Applikationsschaltungen. Das ich keine fertig konfektionierte Schaltung erhalte ist mir klar - und daß eine PIC-Regelung mit programmieraren Parametern einfacher einzustellen ist als eine Hardware-Regelung ist mir auch bewußt.
Natürlich. Bei der Einstellung der Parameter. Nichts anderes habe ich erwartet. Ist ja auch nichts besonderes; beispielsweise erfordert jder Einbau eines Dekoders mit Regelung in eine Lok eine entsprechende Parametrisierung der Regelungsparameter.
Wie gesagt: Anpassung ist kein Hinderungsgrund wenn ich weiß, welche Bestandteile wie zu welchem Zweck/Ziel geändert werden müssen ("Beschriftung").
Beste Grüße
Dr. Michael König
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Haben Sie Mechanik & Motor schonmal an Labornetzgerät mit regelbarer DC-Spannung stabil auf die gewünschte Drehzahl einstellen können ? Es kann schon schlicht der Fall sein das der DC-Motor mangels Drehmoment gar nicht anläuft, obwohl er bei
0 rpm sein maximales Drehmoment hat. Das nächste Problem kann sein, daß der Übergang Haft/Gleitreibung bzw. bei kleinen Motoren Polfühligkeit jede stabile, simple Regelung verhindern.
Das ist vielleicht keine allzugroße Hilfe, aber die Simoreg Regelungssysteme von Siemens regeln Gleichstrommotoren in Fräßmaschinen, die Leistungsaufnahme ist nur leicht über Ihren Anforderungen.
Beeindruckend wie genau das geht. Möglicherweise können Sie bei einer der vielen Wartungsfirmen eine alte (oder besser defekte, da alt möglicherweise selten = sehr teuer) Regelungskarte abstauben oder besser den Schaltplan bekommen. Den Schaltplan gibt es (habe ihn selbst kurz gesehen), weiß aber nicht mehr ob er bei einer Maschine oder dem Handbuch dabei war.
Am 22 Jun 2004 23:52:27 -0700, meinte snipped-for-privacy@yahoo.com (Michael Kr?mer):
Ist aber leide rmit uC. uC "kann" ich leider nicht ...
Beste Grüße
Dr. Michael König
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Am Wed, 23 Jun 2004 09:51:19 +0200, meinte Rafael Deliano :
Danke für die weiteren Quellen:
War schon in eine der anderen genannten Quellen enthalten.
Aha. Interessant. Naja, dise ZETEX-Transis gips ja kaum.
Ein Widerstand hat 300R, der ander ist ein 100R-Trimmer. Aber was ist mit den aderen beiden R?
Beste Grüße
Dr. Michael König
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