Autor Thema: MOS-FET im PWM und Linearbetrieb  (Gelesen 25511 mal)

Offline Bernie6666

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MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« am: Januar 26, 2013, 19:14:07 Nachmittag »
Hallo,

gibt es eine Möglichkeit (Schaltung) einen MOS-FET gleichzeitig im PWM und Linearmodus zu betreiben?

Hintergrund:
Möchte einen Motor (18V 3A) mit PWM und einstellbarer Spannung des PWM-Signals betreiben (nur eine Drehrichtung).
Das ganze dann mittels eines PIC's.
Außerdem solls noch eine einstellbare Motorbremse geben (über Kurzschliessen des Motors; evtl. reicht da ein Transistor).

Finde immer nur PWM- "oder" Linear-Schaltungen.
Für PIC's habe ich nur PWM-Schaltungen gefunden.....
(siehe Anhänge)

Grüße
Bernie6666
 

Offline Stampede

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #1 am: Januar 26, 2013, 23:01:53 Nachmittag »
Hi,

Zitat
gibt es eine Möglichkeit (Schaltung) einen MOS-FET gleichzeitig im PWM und Linearmodus zu betreiben?
Sicher kann man sich da was zusammenwürgen, Sinn macht das aber keinen. Ich verstehe auch überhaupt nicht, warum du hier den Motor mit einem Transistor im Linearbetrieb ansteuern wilst...
Also, den Linearbetrieb bei einem Motor dieser Größe solltest du dir mal schön aus dem Kopf schlagen. Du solltest eine H-Brücke mit Mosfets einsetzen, dann kannst du alles machen: Bremsen, Gas geben, Drehrichtungswechsel.

Gruß
Stefan


Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #2 am: Januar 27, 2013, 15:35:18 Nachmittag »

Hallo,


ich will auch keinen Transistor zum Ansteuern im Linearbetrieb nehmen (Evtl. NUR zum Bremsen) sondern nur MOS-FETS.
H-Brücke kann/darf ich nicht nehmen, da der Motor nur in eine Richtung laufen soll und zum
Bremsen ausschliesslich nur kurz geschlossen werden darf.

Linear deswegen, weil Motoren mit unterschiedlichen Spannunge (12V und 18V) betrieben werden sollen.
Ich will also den MOS-FET "GLEICHZEITIG" im Linear und PWM-Modus über einen µC steuern.


Evtl. ein kleines Diagramm zur Motorspannung zum Verständnis:

                                                 Regelbar
            +----+                              |--------|
            |    |            +------+
            |    |            |      |          +--------+
            |    |            |      |          |        |        +----------+   -------
            |    |            |      |          |        |        |          |         |
            |    |            |      |          |        |        |          |         |
            |    |            |      |          |        |        |          |         | auch Regelbar
            |    |            |      |          |        |        |          |         |
            |    |            |      |          |        |        |          |         |
            |    |            |      |          |        |        |          |         |
+-----------+    +------------+      +----------+        +--------+              -------


Grüße
Bernie6666



Offline Fraeo09

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #3 am: Januar 27, 2013, 18:47:04 Nachmittag »
Warum willst du für die Einstellung der Motorspannung den Pegel des PWM-Signals verändern? Nimm doch einfach eine PWM die einen schnellen Leistungsmosfet ansteuert, so wie es sich für das Verfahren gehört.

Wenn du das Bremsen über Kursschluss realisieren willst , kannst du doch auch einen zusätzlichen MOSFET der Motorversorgung gegen Masse einfügen und den Bremsvorgang dann über einen zusätzliches Bremssignal(extra PIN) des µC auf dessen Gate-Anschluss steuern.
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Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #4 am: Januar 27, 2013, 20:06:38 Nachmittag »
Hallo!

Warum willst du für die Einstellung der Motorspannung den Pegel des PWM-Signals verändern?

Warum sträuben sich denn alle so, dass PWM-Signal mit einer regelbaren Spannunghöhe zu generieren?
Das sollte doch möglich sein, oder?

Grüße
Bernie6666

Offline Fraeo09

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #5 am: Januar 28, 2013, 07:04:27 Vormittag »
Möglich ist das zwar schon, allerdings für eine PWM nicht sinngemäß und Zweckmäßig. Wie du ja sicher weißt ist der Nutzen der Pulsweitenmodulation die Steuerung eines DC-Signals über die Variation des High-to-Low-Pegelverhältnisses.

Die Pulshöhe der Modulation zusätzlich durch z. B. steuerbare Spannungsquelle zusätzlich zu variieren ist prinzipiell ein Overkill.

In diesem zusammenhang solltest du dir auch im Klaren darüber sein, dass wenn du dein Treibersignal in 2 Kriterien veränderst, du auch 2 Steuerparameter benötigst, was die Angelegenheit unnötig verkompliziert.

Bevor du darin Zeit und Mühe investierst, probier die PWM mit nicht veränderlicher Amplitude aus und überlege ob sich für die angestrebte Anwendung der resultierende Aufwand lohnt und zweckmäßig ist.


Gruß


Frank
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Offline Edson

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #6 am: Januar 28, 2013, 13:04:21 Nachmittag »
Hallo Bernie6666,

Warum sträuben sich denn alle so, dass PWM-Signal mit einer regelbaren Spannunghöhe zu generieren?
Das sollte doch möglich sein, oder?

natürlich ist das möglich, es ist sogar ganz einfach. Die 12V oder 18V kommen ja von einer externen Spannungsquelle. Also kannst du für einen 12V-Motor eine 12V-Spannungsquelle einsetzen und für den 18V-Motor eine 18V-Spannungsquelle, oder du verwendest eine einstellbare oder steuerbare Variante...
Die Verwunderung rührt bestimmt daher, dass du nach so was einfachem so kompliziert fragst, also nimm es den anderen bitte nicht übel.

Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #7 am: Januar 28, 2013, 15:30:43 Nachmittag »
Hallo Frank,

natürlich ist das möglich, es ist sogar ganz einfach. Die 12V oder 18V kommen ja von einer externen Spannungsquelle. Also kannst du für einen 12V-Motor eine 12V-Spannungsquelle einsetzen und für den 18V-Motor eine 18V-Spannungsquelle,

Ich glaube ich habe mich immer noch nicht richtig ausgedrückt:
Bitte noch mal das Diagramm ansehen.
Ich möchte sowohl die Pulsweite als auch die Pulshöhe GLEICHZEITIG steuern.
Nicht etwa 5 Minuten 12V und 5 Minuten 18V.
Innerhalb weniger Pulse soll sich auch die Pulshöhe zwischen 0V und 18V steuern lassen.


Grüße
Bernie6666

Offline Edson

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #8 am: Januar 28, 2013, 16:27:02 Nachmittag »
Ich glaube ich habe mich immer noch nicht richtig ausgedrückt:

Könnte schon sein. Ich höre immer nur "regelbar", was eine ganz andere Baustelle ist. Zunächst mal geht es um die Ansteuerung, nicht um Regelung. Einen Regler kannst du programmieren oder aufbauen, wenn die Steuerung funktioniert.

Zitat
Bitte noch mal das Diagramm ansehen.
Ich möchte sowohl die Pulsweite als auch die Pulshöhe GLEICHZEITIG steuern.
Nicht etwa 5 Minuten 12V und 5 Minuten 18V.

Was hindert dich, gleichzeitig PWM auszugeben und die Betriebsspannung des Motors zu variieren, wenn es unbedingt sein muss? Ich sage gar nichts über den Sinn deines Vorhabens - wenn du meinst das muss so sein wirst du es schon wissen. Aber das in deinem Diagram gezeigte ist einfach produzierbar.

Offline Stampede

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #9 am: Januar 28, 2013, 16:57:51 Nachmittag »
Hi Bernie,

ganz ehrlich, ich verstehe noch nicht ganz was du genau machen möchtest. Sehe ich es richtig, dass die Versorgung immer 18V beträgt, bei dem Motor ein 12V oder ein 18V Exemplar zum Einsatz kommen?

Zitat
Ich glaube ich habe mich immer noch nicht richtig ausgedrückt [...]
Innerhalb weniger Pulse soll sich auch die Pulshöhe zwischen 0V und 18V steuern lassen.
Und um genau das nicht machen zu müssen, nutzt man ja die PWM. Ein einfacher Transistor, mit dem man den Motor steuert. Nur mit dem Tastgrad, unabhängig von der Spannung. Die Frage ist: Was erhoffst du dir davon?
Wenn es nur darum geht, 2 Motoren mit unterschiedlichen Spannungen zu benutzen gibt es deutlich einfachere Möglichkeiten.

Grüße
Stefan

Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #10 am: Januar 28, 2013, 16:58:32 Nachmittag »
Hallo Frank.

Ich höre immer nur "regelbar",
Ich meine natürlich steuerbar.  ???


Was hindert dich, gleichzeitig PWM auszugeben und die Betriebsspannung des Motors zu variieren,
Genau das möchte ich ja

Aber das in deinem Diagram gezeigte ist einfach produzierbar.
Aber wie? Das war ja meine ursprüngliche Frage.
Ich kenne mich da nicht so aus.
Könnte man die Schaltung 1, die ich angehängt habe soweit abändern?

Brauche ich dann zwei MOS-Fets? Einen für den Puls und einen für die Spannungshöhe?
Zur Ansteuerung käme dann wohl nur ein Analogausgang (über Widerstandsnetzwerk am PIC)
in Frage. Für die Spannung wären 16 Stufen ausreichend (vorerst).
Eleganter wäre aber vermutlich ein zweites PWM-Signal über ein RC-Glied.
Das kann ich ja dann noch überlegen.


Grüße
Bernie6666




Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #11 am: Januar 28, 2013, 17:06:52 Nachmittag »
Hallo Stefan,

ganz ehrlich, ich verstehe noch nicht ganz was du genau machen möchtest. Sehe ich es richtig, dass die Versorgung immer 18V beträgt, bei dem Motor ein 12V oder ein 18V Exemplar zum Einsatz kommen?

Wenn es nur darum geht, 2 Motoren mit unterschiedlichen Spannungen zu benutzen gibt es deutlich einfachere Möglichkeiten.

Nun gut - dann lass ich halt die Katze aus dem Sack.  ;)

Mit dem Ändern der Spannung kann ich indirekt den Strom steuern und somit das Drehmoment!
Ein mit PWM-betriebener Motor hat im unterem Drehzahlbereich ca. 50% mehr Drehmoment als
ein Motor der mit rechnerisch vergleichbarer "Gleich"-Spannung betrieben wird.
siehe: http://www.olliw.eu/uploads/pwm-elektromotor-manuscript.pdf
Ist ein ziemlich komplexes Thema.

Ich möchte den Motor also mit  unterschiedlichem Drehmoment/Wirkungsgrad bei unterschiedlichen Drehzahlen betreiben.

Grüße
Bernie




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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #12 am: Januar 28, 2013, 18:39:32 Nachmittag »
Hallo Bernie,

ich hab schon verstanden was du meinst, ich hab nur nicht den Sinn verstanden da es für mich für diese Anwendung zu kompliziert erscheint.

Jetzt wo du damit rausrückst dass du das Drehmoment steuern willst (warum denn nicht gleich  ::) ), fällt mir spontan eine Zusatzfrage ein.

Willst du ausschließlich das Drehmoment steuern oder Drehmoment und Drehzahl gleichzeitig??

Für den ersten Fall würde ich vorschlagen, den Motor mit einen Steuerbaren Stromnetzteil zu versorgen, bei dem die Spannung konstant ist....

Alternativ eben die Steuerung von Spannung und Strom über den µC...

Nach Schaltungen hab ich jetzt nicht geschaut, allerdings findet sich da wohl was im Netz.

Mit anderen Worten ausgedrückt suchst du für mich also ein steuerbares Strom- und Spannungsnetzteil für Spannungen zwischen 12 und 18V sowie 0,x und 3A, hab ich das so richtig verstanden?


Gruß


Frank
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Offline Bernie6666

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #13 am: Januar 29, 2013, 11:14:13 Vormittag »
Hallo Frank.

Willst du ausschließlich das Drehmoment steuern oder Drehmoment und Drehzahl gleichzeitig??
Ich will Drehmoment und Drehzahl gleichzeitg steuern.

Für den ersten Fall würde ich vorschlagen, den Motor mit einen Steuerbaren Stromnetzteil zu versorgen, bei dem die Spannung konstant ist....
Alternativ eben die Steuerung von Spannung und Strom über den µC...
Das geht eben nicht!
Netzteil ist vorgegeben mit 12V umschaltbar auf 18V und 100A.
Ans Netzteil kann ich auch nicht ran!

Nach Schaltungen hab ich jetzt nicht geschaut, allerdings findet sich da wohl was im Netz.
Habe nix gefunden. Google schon bis zur Seite 1000..... durchsucht.

Mit anderen Worten ausgedrückt suchst du für mich also ein steuerbares Strom- und Spannungsnetzteil für Spannungen zwischen 12 und 18V sowie 0,x und 3A, hab ich das so richtig verstanden?
Eben leider NICHT!
Brauche ein externe unabhängie PWM-Steuerung.

Nun lasse ich auch die zweite Katze aus dem Sack. ;-)
Soll ein Slot-Car-Regler werden.

Gruß
Bernie

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Re:MOS-FET im PWM und Linearbetrieb
« Antwort #14 am: Januar 29, 2013, 13:17:41 Nachmittag »
Hallo,

Du macht einen grundsätzlichen Fehler bei der Geschichte. Drehmoment und Drehzahl werden beide über die PWM eingestellt. Du brauchst aber 2 Regelkreise in deinem System, die die PWM steuern können. Wenn du z.B. die Drehzahl stellen musst, dann wird die PWM so lange erhöht, bis die gewünschte Drehzahl erreicht ist. Gleichzeitig misst du den Motorstrom, der ja proportional zum Moment ist. Darüber machst du dann die Momentregelung, falls Moment zu hoch, darf PWM nicht weiter erhöht werden. Die Bremse läuft dann über Kurzschluss des Motors per PWM, also ist eine H Brücke hier das bevorzugte Mittel.

Die Thematik ist aber nicht einfach, möglicherweise solltest du mit was einfacherem (also v.a. weniger Strom) anfangen.

Grüße
Stefan

 


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