Problem mit Motorsteuerung

  • Hallo,
    ich bin dabei mir ein Fahrzeug zu bauen, die Steuerung habe ich früher über Relais realisiert, dies hat die Motoren beim Anfahren und Bremsen sehr belastet und eins der Getriebe hat sich irgendwann verabschiedet, also hab ich mir überlegt, dass ich eine Steuerung brauche, bei der ich die Geschwindigkeit regeln kann. Meine Wahl war ein Arduino, der über die Serielle Schnittstelle Daten bekommt und diese dann in ein PWM Signal umgewandelt werden.


    Der Arduino Code:


    Ich habe die Schaltung folgendermaßen aufgebaut:

    Doch seltsamer Weise hängt der Arduino sich andauert auf, es sei denn ich schließe zusätzlich mein Oszilloskop an den Ausgang des Arduino, daraufhin habe ich viel rumprobiert (Dioden, Kondensatoren, Widerstände eingebaut, wieder ausgebaut ...)
    bis ich zu dieser Schaltung kam:

    Diese funktioniert, meine Frage nun warum funktioniert die erste Lösung nicht?
    So wird es in vielen Tutorials vorgeschlagen.


    MfG ProfDrFisch


    P.S. Verbesserungsvorschläge sind gerne gesehen.


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  • - ich würde noch die Stromkreise vom Optokoppler trennen, wenn du schon einen einbaust. (Ich hoffe, du weist was ich meine?)
    - Der Arduiono macht die Grätsche, weil Störungen durch kommen. Also gut ist immer eine Suppressordiode in der Versorgungsspannung mit der richtigen Durchbruchsspannung, also z.B. 6V bei der 5V Spannung...
    Auch am Motor solltest du für Entstörung sorgen: Kondensatoren direkt an den Pins vom Motor angelötet.
    Einen Ko an die Versorgungsspannung mit dicker Kapazität (1000uf) und keramische Kondensatoren 100nF am uP (Versorgung)
    Und dann kommts drauf an, dass du keine langen Leitungen hast, die geschaltet werden, um zu verhindern, dass du beim Schalten Störungen produzierst, die du auch noch abstrahlst.
    - kontrolliere deine Stromversorgung am uP auf Spannungseinbrüche....
    - Reseteingang musst du nicht beschalten? (kenn mich mit Arduino nicht aus)

  • Hallo,
    erstmal vielen dank für die Antwort.
    1) Stromkreise entkoppeln ist momentan schwierig, da die Steuerung noch auf einem Steckbrett aufgebaut ist.
    2) Ok kann gut sein, Kondensatoren werde ich einbauen, wie groß sollten der am Motor sein?
    3)Spannungseinbrüche bezweifle ich, da der Motor ja extern versorgt wird und ansonsten nicht viel Strom verbraucht wird.
    4)Doch der ist beschaltet, hab mir in Fritzing allerdings den Arduino eingefügt und dann hat man halt nicht den inneren aufbau sondern nur die I/O des Arduinos
    (hab mir selbst einen aus nem ATMega328P-PU gebaut, da ist der Reset über einen 1kOhm Widerstand mit 5V verbunden und per NO-Taster zu GND)


    EDIT
    Also so, abgesehen von den Kondensatoren zu Spannungsstabilisierung:

    MfG ProfDrFisch


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  • Hi,
    was mir als erstes auffällt: analogWrite() nimmt als Argument die Werte von 0 bis 255 als "duty-cycle" für das PWM Signal. Möglicherweise ist hier eine Ursache.
    Zum Entstören eine E-Motors habe ich mir seinerzeit mal die Skizze im Anhang bei Roboternetz.de "ausgeliehen" ;) ...
    Das sollte für den "Normalfall" ausreichen. Bei stärkeren Motoren sind die Kondensatoren entsprechend fetter ... da musst Du mal suchen.
    Aber sonst ... hm, da hab' ich leider auch keine Erklärung.


    cu,
    -ds-

  • Hallo,
    danke für das Bild.
    Es scheint wirklich an einem Störsignal zu liegen, dass im Motor ensteht, hab mit meinem Oszilloskop nachgemessen,
    am Arduino, ein schönes PWM Signal, am Motor etwas "komisches", es Steigt erst an, dann fällt es wieder ab und dann schwingt es kurz, scheint also wirklich daran zu liegen, hab allerdings im Moment noch ein relativ langes Kabel zwischen Motor und FET, da der FET im Moment auf nem Steckbrett aufgebaut ist und der Motor im Fahrzeug.


    Ich werde also mal versuchen den Motor zu entstören und mich dann wieder melden ob es Funktioniert hat oder nicht.
    (Es läuft zwar mit dem Optokoppler, aber die "komischen" Schwingungen hätte ich trotzdem gerne weg.)


    MfG ProfDrFisch


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  • Einen FET richtig durchzusteuern ist erklärungsbedürftig. Das Gate hat besonders bei Leistungsfets eine große Kapazität. Diese musst du bei jedem Schaltvorgang umladen. Wenn du das nicht schnell genug schaffst, leitet der FET nicht sofort niederohmig und er wird heiß. Und vor allem das Signal am Gate macht wg. dem eingebauten Gate-Kondensator komische Dinge! Dafür gibt es dann FET Treiber. Du wirst wohl im KHz Bereich mit kleinen Motorströmen arbeiten, da dürfte es nciht so tragisch sein. (gug dir mal http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/44411fa.pdf an. Da kannst du dir ein paar Anregungen in den Applikationen holen, z.B. wie entkoppelst du den Leistungsteil vom Steuerteil...)
    Ich würde noch zum Schutz des uP am PWM Ausgang einen kleinen Kondensator (1nF) gegen GND und eine schnelle Diode vom Gate an 3,3V Betriebsspannung legen.

  • Hallo,
    mit Schaltzeiten und Temperatur hab ich keine Probleme, das ganze lief 2 Stunden ohne dass ich feststellen konnte, das irgendwas heiß wurde.
    Ja das PWM Signal ist im kHz Bereich und der Motor braucht im normalen Betrieb ca. 750mA, bei Stillstand max 2A.


    Ich werde jetzt erst mal die Kondensatoren am Motor probieren, wenn ich dazu komme.
    Den Optokoppler lasse ich wahrscheinlich eingebaut, schützt ja auch meinen µC.


    EDIT


    ich habe mir gerade noch mal den Graphen auf dem Oszilloskop angeguckt, und dabei festgestellt, dass sich das Gate nur langsam entläd, könnte man das evtl. verbessern, indem man den 1kOhm Widerstand durch einen weiteren Optokoppler tauscht, der Gate und GND verbindet und der ein invertiertes PWM Signal bekommt?


    MfG ProfDrFisch


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  • Hallo,
    die Störung ist zwar immer noch da, aber die Kondensatoren haben sie stark
    abgeschwächt und durch den Optokoppler wird mein µC auch nicht mehr beeinflusst,
    werde bald mal noch versuchen einen Ferrit-Ring einzubauen.


    Vielen Dank an euch!


    MfG ProfDrFisch


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  • also wenn nichts warm wird, der Motor sich schön von minimal nach maximal regeln lässt, würde ich jetzt mal nciht von einem großen Problem ausgehen. Wenn du aber einen FET Treiber einsetzen willst, könntest du den FET richtig durchsteuern (was du zweifellos mit der geschalteten Versorgungsspannung machst).
    Für deine Störungen ist wohl auch der Aufbau nicht unwesentlich. Da könntest mal ein Bild von deinem Aufbau machen, bei dem man sieht, wo der uP, der FET mit Optokoppler und der Motor angeschlossen ist.


    Ferrit-ring? Ein richtig eingesetzter Ferrit hilft, ich finde die stromkompensierte Drossel eine feine Sache. Vorteil: Da kannst viel Strom bei kleiner Bauweise drüber lassen. Und du kannst verhindern, dass der Strom vagabundiert. Ist ein beliebtes Mittel um eine geringe EMV Abstrahlung zu erreichen. Aber da hast du ja im Hobbybereich keine Probleme. Wohl aber mit selbst produzierten Störungen, die deine Schaltung durcheinanderbringen.

    Edited once, last by pingps ().

  • Ja, es hat zum Teil auch am aufbau gelegen, da ich ein relativ langes Kabel zwischen FET und Motor benutzt hab, da sich im Moment die Steuerung noch komplett auf nem Steckbrett befindet, es läuft jetzt ja aber alles und ich weiß was ich noch verbessern kann/muss.


    MfG ProfDrFisch


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  • was dir vielleicht auch hilft:
    http://www.google.de/imgres?im…B&ved=0CEIQ9QEwAg&dur=250
    und

    External Content www.youtube.com
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    Der fliegende Aufbau wird zwar nicht besser aber da gibts auch ein paar nützliche Tipps.