IC für Motorregelung

[RA Dr.M.Michael König]

Hallole,

ich müßte einen eher etwa schwerfälligen DC-Motor (16V) auf sehr
langsame Drehzahl (ein paar U/s) regeln. Es kommt also nur eine
Regelung via Gegen-EMK-Spannung in Frage. Gibt es ICs, die eine
geeignete fertige Regelung enthalten?

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
D-65929 Frankfurt a.M. * Dalbergstraße 4
nospam@drkoenig.de [ersetze "nospam" durch "nginfo"] * www.drkoenig.de

 

[Dieter Wiedmann]

"RA Dr.M.Michael König" schrieb:

ich müßte einen eher etwa schwerfälligen DC-Motor (16V) auf sehr
langsame Drehzahl (ein paar U/s) regeln. Es kommt also nur eine
Regelung via Gegen-EMK-Spannung in Frage. Gibt es ICs, die eine
geeignete fertige Regelung enthalten?

Als Linearregler: TCA910


Gruß Dieter

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am Thu, 03 Jun 2004 14:51:16 +0200, meinte Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de>:

Regelung via Gegen-EMK-Spannung in Frage. Gibt es ICs, die eine
geeignete fertige Regelung enthalten?
Als Linearregler: TCA910

Mh. Begeistert mich nicht. Nichts mit PWM?

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
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[Dieter Wiedmann]

"RA Dr.M.Michael König" schrieb:

Als Linearregler: TCA910

Mh. Begeistert mich nicht. Nichts mit PWM?

Da könnte ich nur die klassische PWM-IxR-Kompensationsschaltung mit
einem Doppel-Opamp anbieten, letztlich also DIL/SO-8, MOSFET und etwas
Hühnerfutter. Soll ich den Scanner anwerfen?


Gruß Dieter

 

[Martin Lenz]

Am Fri, 04 Jun 2004 10:36:31 +0200 hat Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de> geschrieben:

"RA Dr.M.Michael König" schrieb:

Als Linearregler: TCA910

Mh. Begeistert mich nicht. Nichts mit PWM?

Da könnte ich nur die klassische PWM-IxR-Kompensationsschaltung mit
einem Doppel-Opamp anbieten, letztlich also DIL/SO-8, MOSFET und etwas
Hühnerfutter. Soll ich den Scanner anwerfen?

Das klingt ja interessant (weil einfach). Da fällt mir auch ein Projekt

ein, da wollten wir das im ľC machen, obwohl es gar nicht so genau sein
müßte. Vielleicht könnte ich es ja auch dann einfach auf 2
Quadrantenbetrieb erweitern (es muß ja nicht das einfache Umschaltrelais
sein, was dann dauernd klick-klack macht). Vielelciht köntest du mir den
Link auch zukommen lassen, wenn du es online stellst?

--
Martin

 

[Dieter Wiedmann]

Martin Lenz schrieb:

Vielleicht könnte ich es ja auch dann einfach auf 2
Quadrantenbetrieb erweitern (es muß ja nicht das einfache Umschaltrelais
sein, was dann dauernd klick-klack macht). Vielelciht köntest du mir den
Link auch zukommen lassen, wenn du es online stellst?

Kann man sicher auch auf Vor/Rücklauf umstricken, hier mal die Links:

http://home.t-online.de/home/dieter.wiedmann/IxR-1.gif
http://home.t-online.de/home/dieter.wiedmann/IxR-2.gif


Gruß Dieter

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am Fri, 04 Jun 2004 12:32:18 +0200, meinte Dieter Wiedmann
<Dieter.Wiedmann@t-online.de>:

Kann man sicher auch auf Vor/Rücklauf umstricken, hier mal die Links:

Klar.

http://home.t-online.de/home/dieter.wiedmann/IxR-1.gif
http://home.t-online.de/home/dieter.wiedmann/IxR-2.gif

Danke. Zur Klarstellung: Sind Basis und Kollektor T1 verbunden? Das
ist nicht eindeutig zu erkennen. Welche Bedeutung und welchen Wert hat
Lext? Gibt es einen zwingenden Grund, _hier_ den LM393 und nicht z.B.
den LM324 zu nehmen?
Das Schaltungsprinzip um die beiden OP herum, also die Erzeugung
einer PWM mit Hilfe eines Sägezahnoszialltors und eines Komparators,
ist sogar mir bekannt. Neu ist für mich die Kombination mit einer
IxR-Kompensation. Hier wird aber offenbar nicht die Gegen-EMK-Spannung
ausgewertet, wie es bei Ansteuerung eines DC-Motors mittels PWM doch
eigentlich naheliegt. Wenn ich es recht verstehe, so muß die Regelung
für jede Dehzahl mit P2 eingestellt werden - eine "automatische"
Regelung bei jeder Drehzahl ist also nicht möglich - oder?

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
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nospam@drkoenig.de [ersetze "nospam" durch "nginfo"] * www.drkoenig.de

 

[Rolf Bombach]

RA Dr.M.Michael König wrote:

Danke. Zur Klarstellung: Sind Basis und Kollektor T1 verbunden? Das
ist nicht eindeutig zu erkennen.

Ich denke, ja. T1 wird als Temperaturkompensation sowie
zur Subtraktion der Schwellenspannung von T2 als "Diode"
verwendet.

Welche Bedeutung und welchen Wert hat Lext?

Mit L kann man die Stromwelligkeit im Motor herabsetzen,
falls der das nicht mag. Gewisse Permanentmagnetmotore
sollten angeblich nicht so gepulst werden. Gegen HF-
Abstrahlung nützt L an dieser Stelle nichts, das Heisse
Ende ist am Kollektor von Q1.

Gibt es einen zwingenden Grund, _hier_ den LM393 und nicht z.B.
den LM324 zu nehmen?

Die beiden ICs ähneln sich in der Eingangsstufe auffällig,
das ist richtig. Der LM324 ist aber ein Opamp, der LM393
ein Komparator. Dort fehlen alle bremsenden Innereien, die
den Opamp als Verstärker stabil machen. Der Komparator
reagiert in etwa 1 us und ändert den Ausgangspegel in
0.1 us (ungefähr). Der Opamp braucht 5 us und mehr, um
die Meinung zu ändern, was u.A. zu mehr Verlusten in Q1
führt.

.... Neu ist für mich die Kombination mit einer
IxR-Kompensation. Hier wird aber offenbar nicht die Gegen-EMK-Spannung
ausgewertet, wie es bei Ansteuerung eines DC-Motors mittels PWM doch
eigentlich naheliegt. Wenn ich es recht verstehe, so muß die Regelung
für jede Dehzahl mit P2 eingestellt werden - eine "automatische"
Regelung bei jeder Drehzahl ist also nicht möglich - oder?

Hätte der (Permanentmagnet-) Motor keine Verluste, ohmsche
Widerstände der Wicklungen und dergleichen, wäre die "Gegen-EMK"
gleich der angelegten Spannung. Die Motordrehzahl wäre
dann genau proportional zur angelegten Spannung und man
müsste nichts nachregeln bei Belastung. Bei Belastung
steigt der Strom, im realen Motor steht dann weniger
Spannung zur Verfügung, da mehr Spannung am Innenwiderstand
abfällt. Er dreht dann eben langsamer. Die Schaltung hängt
sozusagen eine Kopie des Innenwiderstands des Motors in
Serie. An diesem Widerstand (R1) kann man dann eine
"Kopie" des Spannungsabfalls in den Motorverlusten
ablesen und zur Betriebsspannung des Motors dazuaddieren.
Bei guten Motoren ändert der Innenwiderstand kaum mit
der Drehzahl, sodass P2 nicht nachgestellt werden muss.
Zu kräftige Kompensation führt eh zu merkwürdigen Effekten,
Drehzahlzunahme mit Belastung bis hin zu Regelschwingungen.
Tendenziell kann/muss man P2 bei hohen Drehzahlen
höher einstellen. Im Elektronik-Sonderheft 55 war eine
einfache Schaltung, die dieses Problem elegant löst,
war aber linear und nicht PWM geregelt. (Zufälligerweise
ist im selben Heft eine Ur-Schaltung zur PWM Regelung
von kleinen Motoren drin, Nachdruck aus Elektronik
1959/6.

Gut eingestellt funktionieren diese IxR Regler bis
Drehzahl null, d.h. den stillstehenden Motor kann
man nur in eine Richtung drehen, was immer wieder
einen guten Demoeffekt abgibt :-]

--
mfg Rolf Bombach

 

[Dieter Wiedmann]

Rolf Bombach schrieb:

Danke. Zur Klarstellung: Sind Basis und Kollektor T1 verbunden? Das
ist nicht eindeutig zu erkennen.

Ich denke, ja. T1 wird als Temperaturkompensation sowie
zur Subtraktion der Schwellenspannung von T2 als "Diode"
verwendet.

Genau, und deshalb sollte man die beiden thermisch gut koppeln.

Welche Bedeutung und welchen Wert hat Lext?

Mit L kann man die Stromwelligkeit im Motor herabsetzen,
falls der das nicht mag. Gewisse Permanentmagnetmotore
sollten angeblich nicht so gepulst werden. Gegen HF-
Abstrahlung nützt L an dieser Stelle nichts, das Heisse
Ende ist am Kollektor von Q1.

Zudem setzt man den Wechselstromanteil im Shunt herab, was der Regelung
zugute kommt, bei kleinen Motoren ist Lext aber meist unnötig, die haben
selbst genügend Streuinduktivität.

Gibt es einen zwingenden Grund, _hier_ den LM393 und nicht z.B.
den LM324 zu nehmen?

Die beiden ICs ähneln sich in der Eingangsstufe auffällig,
das ist richtig. Der LM324 ist aber ein Opamp, der LM393
ein Komparator. Dort fehlen alle bremsenden Innereien, die
den Opamp als Verstärker stabil machen. Der Komparator
reagiert in etwa 1 us und ändert den Ausgangspegel in
0.1 us (ungefähr). Der Opamp braucht 5 us und mehr, um
die Meinung zu ändern, was u.A. zu mehr Verlusten in Q1
führt.

ACK, wie auch die Erklärung der IxR-Kompensation.


Gruß Dieter

 

[RA Dr.M.Michael König]

Am Sun, 06 Jun 2004 20:15:58 +0200, meinte Rolf Bombach
<rolfnospambombach@bluewin.ch>:

Welche Bedeutung und welchen Wert hat Lext?
Mit L kann man die Stromwelligkeit im Motor herabsetzen,
falls der das nicht mag. Gewisse Permanentmagnetmotore

Ist das der "Zitter"- oder "Ruckel"-Effekt, der bei niederfrequenter
PWM und niedrigen Drehzahlen auftritt? In welcher Größenordnung (ganz
grob) sollte Lext liegen?

Gibt es einen zwingenden Grund, _hier_ den LM393 und nicht z.B.
den LM324 zu nehmen?
Der LM324 ist aber ein Opamp, der LM393
ein Komparator. Dort fehlen alle bremsenden Innereien, die
den Opamp als Verstärker stabil machen. Der Komparator
reagiert in etwa 1 us und ändert den Ausgangspegel in
0.1 us (ungefähr). Der Opamp braucht 5 us und mehr, um
die Meinung zu ändern, was u.A. zu mehr Verlusten in Q1
führt.

O.k., der Unterschied ist mir schon klar. Nur spielt die Schnelligkeit
doch nur bei entsprechend hoher Frequenz eine Rolle. Ältere und vor
allem etwas "massigere" Motoren werden doch eher mit niedriger
Frequenz betrieben und wenn hier der Oszialltor mit z.B. 100 Hz
schwingt, dann ist es doch wohl Jacke wie Hose, ob man den LM324 oder
den LM393 einsetzt.

Bei guten Motoren ändert der Innenwiderstand kaum mit
der Drehzahl, sodass P2 nicht nachgestellt werden muss.
Tendenziell kann/muss man P2 bei hohen Drehzahlen
höher einstellen.

Hm. Verstehe ich richtig: Schlimmstenfalls regelt die Schaltung im
oberen Drehzahlbereich nicht mehr so gut, wenn sie auf optimale
Regelung im unteren Bereich eingestellt wird - das dürfte aber doch je
nach Awendung erträglich sein, da die Motoren bei höherer Drehzahl
ohnehin mehr Leistung abgeben. Blöd wäre nur, wenn dies im höheren
Drehzahlbereich zu einer Überkompensation führen würde.

Im Elektronik-Sonderheft 55 war eine
einfache Schaltung, die dieses Problem elegant löst,
war aber linear und nicht PWM geregelt. (Zufälligerweise
ist im selben Heft eine Ur-Schaltung zur PWM Regelung
von kleinen Motoren drin, Nachdruck aus Elektronik

Klingt interessant. Allerdings kann ich kein "Sonderheft 55" finden

die sind nur innerhalb einer Jahres durchnummeriert. Welches Heft auzs
welchem Jahr ist das?

Beste Grüße

Dr. Michael König
--
RA Dr. M. Michael König * Anwaltskanzlei Dr. König & Coll.
D-65843 Sulzbach/Ts. * Antoniter-Weg 11
D-65929 Frankfurt a.M. * Dalbergstraße 4
nospam@drkoenig.de [ersetze "nospam" durch "nginfo"] * www.drkoenig.de

 

[Rolf Bombach]

RA Dr.M.Michael König wrote:

Mit L kann man die Stromwelligkeit im Motor herabsetzen,
falls der das nicht mag. Gewisse Permanentmagnetmotore

Ist das der "Zitter"- oder "Ruckel"-Effekt, der bei niederfrequenter
PWM und niedrigen Drehzahlen auftritt? In welcher Größenordnung (ganz
grob) sollte Lext liegen?

Ja, der Motor "knurrt" mechanisch und akustisch. In
Schaltnetzteilen wird L so gewählt, dass die
Stromwelligkeit etwa 30% beträgt. Weniger ist dort
bald ungünstig, da die Regelung dann langsamer wird.
Beim Motor eher egal. Bei 50Hz kommt man schnell
in den mehrstelligen mH Bereich, sodass man doch lieber
etwas höhere Frequenzen nimmt.

Gibt es einen zwingenden Grund, _hier_ den LM393 und nicht z.B.
den LM324 zu nehmen?

Der LM324 ist aber ein Opamp, der LM393
ein Komparator. Dort fehlen alle bremsenden Innereien, die
den Opamp als Verstärker stabil machen. Der Komparator
reagiert in etwa 1 us und ändert den Ausgangspegel in
0.1 us (ungefähr). Der Opamp braucht 5 us und mehr, um
die Meinung zu ändern, was u.A. zu mehr Verlusten in Q1
führt.

O.k., der Unterschied ist mir schon klar. Nur spielt die Schnelligkeit
doch nur bei entsprechend hoher Frequenz eine Rolle. Ältere und vor
allem etwas "massigere" Motoren werden doch eher mit niedriger
Frequenz betrieben und wenn hier der Oszialltor mit z.B. 100 Hz
schwingt, dann ist es doch wohl Jacke wie Hose, ob man den LM324 oder
den LM393 einsetzt.

Jein. Mit etwas Mitkopplung ACK. Ansonsten geht die ohnehin
lahme Slew Rate mit abnehmender Übersteuerung linear gegen Null.
Der Effekt setzt bei Eingansspannungsdifferenzen kleiner
als etwa 50mV ein. Wenn man Pech hat, regelt sich das
Ganze sogar in den linearen Bereich ein und der Transistor
gibt Rauchsignale ab.
Ein anderer Unterschied ist die Ausgangsstufe. Bei Komparatoren
ist es oftmals ein einfacher Open-Collector-Ausgang, mit
seinen Vor- und Nachteilen. Vorteil ist die niedere
Ausgangsspannung im durchgeschalteten Zustand, Nachteil,
dass man sich irgendwie um Pull-Up kümmern muss.

Bei guten Motoren ändert der Innenwiderstand kaum mit
der Drehzahl, sodass P2 nicht nachgestellt werden muss.
Tendenziell kann/muss man P2 bei hohen Drehzahlen
höher einstellen.

Hm. Verstehe ich richtig: Schlimmstenfalls regelt die Schaltung im
oberen Drehzahlbereich nicht mehr so gut, wenn sie auf optimale
Regelung im unteren Bereich eingestellt wird - das dürfte aber doch je
nach Awendung erträglich sein, da die Motoren bei höherer Drehzahl
ohnehin mehr Leistung abgeben.

Soweit meine Erfahrung. Schaltungen, die den Effekt kompensieren,
geben ebenfalls bei höherer Drehzahl mehr IxR-"Zusatzgas".

Im Elektronik-Sonderheft 55 war eine
einfache Schaltung, die dieses Problem elegant löst,
war aber linear und nicht PWM geregelt. (Zufälligerweise
ist im selben Heft eine Ur-Schaltung zur PWM Regelung
von kleinen Motoren drin, Nachdruck aus Elektronik

Klingt interessant. Allerdings kann ich kein "Sonderheft 55" finden
die sind nur innerhalb einer Jahres durchnummeriert. Welches Heft auzs
welchem Jahr ist das?

Hmm, gute Frage. Steht natürlich nicht drauf. Ah, hier, Impressum
Kleingedrucktes: Franzis-Verlag 1983.
Ich hab die entsprechenden Seiten gescannt, allerdings hab
ich die Files nicht da ;-[, frühestens am Montag...

--
mfg Rolf Bombach