Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Motor steuern mittels NPN-Transisitor
Hallo
Ich würde gern einen Gleichstrommotor mit einem Darlington NPN steuern (
nicht nur schalten). Meine Frage ist jetzt:
1.benötige ich einen Basis-Widerstand
2. welche Schaltungvariante, wenn überhaupt, macht am ehesten Sinn
(siehe Anhang)
3. Benötige ich parallel zum Motor eine Freilaufdiode?
4. Habe ich was vergessen, Kondensator oder so?
(das der OP in der Skizze keine Betriebsspannung hat ist mir bewußt ;)
)
Danke im Vorraus
xkris
Hallo xkris!
Die Antworten sind nur allgemein, da die Parameter von Motor, Transistor und OP unbekannt sind.
1: Es hängt von o.g. Parameter ab.
2. Die Wariante B, da der Widerstand paralell zum Motor unnötig ist.
3. In jedem Fall.
4. Es werden Kondensatoren zum Entkopplung der Betriebspannungen und wahrscheinlich ein Kühlkörper für den Transistor nötig.
Bei solcher Steuerung ist nur eine Drehrichtung möglich.
MfG
Hallo xkris!
Die Antworten sind nur allgemein, da die Parameter von Motor, Transistor und OP unbekannt sind.
1: Es hängt von o.g. Parameter ab.
2. Die Wariante B, da der Widerstand paralell zum Motor unnötig ist.
3. In jedem Fall.
4. Es werden Kondensatoren zum Entkopplung der Betriebspannungen und wahrscheinlich ein Kühlkörper für den Transistor nötig.
Bei solcher Steuerung ist nur eine Drehrichtung möglich.
MfG
Alles klar, super, Danke
hi,
zu 1.) ja
zu 2.) keine, komme noch darauf zurueck
zu 3.) wenn du nicht schaltest brauchst du keine ;-) aber du schaltest doch auch AUS oder ? dann wird die im Motor gespeicherte magnetische Energie frei, also besser doch eine, uebrigens Schottky Dioden sind die Besten !!
zu 4.) jo, an der OP Versorgung direkt, und den Motor entstoeren
nun zu 2.) denke mal daran den Motor an Plus zu haengen, das hat den Vorteil, dass der OP nur die Steuerspannung fuer den Darlington aufbringen muss. Im anderen Fall muss er immer um ca. 0,9V hoeher als die Motorspannung liegen. ganz schoen viel.
ich hoffe das hat ein wenig geholfen
hi,
zu 1.) ja
zu 2.) keine, komme noch darauf zurueck
zu 3.) wenn du nicht schaltest brauchst du keine ;-) aber du schaltest doch auch AUS oder ? dann wird die im Motor gespeicherte magnetische Energie frei, also besser doch eine, uebrigens Schottky Dioden sind die Besten !!
zu 4.) jo, an der OP Versorgung direkt, und den Motor entstoeren
nun zu 2.) denke mal daran den Motor an Plus zu haengen, das hat den Vorteil, dass der OP nur die Steuerspannung fuer den Darlington aufbringen muss. Im anderen Fall muss er immer um ca. 0,9V hoeher als die Motorspannung liegen. ganz schoen viel.
ich hoffe das hat ein wenig geholfen
Danke für die Antwort.
Wenn ich den Motor zwischen Betriebsspannung und Kollektor klemme kann ich nicht mehr steuern, sondern nur noch an und aus schalten. Die 0.7 oder 0.9V Verlust kann ich verkraften.
Gruß
xkris
Besserwessi
31.12.2007, 19:50
Man kann auch Steuern, wenn man den Motor am Kollektor anschließt, die Schaltung sieht dann aber deutlich anders aus und wird etwas aufwendiger (Rückkopplung vom Motor, extra Kondensator).
Man gewinnt ca. 0.7V und den spannungsverlust des OPs dazu. Die Freilaufdiode würde ich zur Sicherheit einbauen, auch wenn es ebentuell auch ohne gehen würde (hängt von der Stromversorgung ab). Auf den basiswiderstand kann man verzichten, wenn der Transistor den maximalen Ausgangsstrom des OPs verträgt, das hängt halt von den Typen ab (ein TIP142 kann da z.B. bis 0,5 A vertragen).
Man kann auch Steuern, wenn man den Motor am Kollektor anschließt, die Schaltung sieht dann aber deutlich anders aus und wird etwas aufwendiger (Rückkopplung vom Motor, extra Kondensator).
Man gewinnt ca. 0.7V und den spannungsverlust des OPs dazu. Die Freilaufdiode würde ich zur Sicherheit einbauen, auch wenn es ebentuell auch ohne gehen würde (hängt von der Stromversorgung ab). Auf den basiswiderstand kann man verzichten, wenn der Transistor den maximalen Ausgangsstrom des OPs verträgt, das hängt halt von den Typen ab (ein TIP142 kann da z.B. bis 0,5 A vertragen).
Sorry, hast natürlich Recht. Man kann dann auch steuern, aber dann muss man sie anständig dimensionieren, ich wollte mal eben schnell was basteln.
Mal noch eine andere Frage. Wie groß müssen die Entkoppelkondensatoren sein? Hab grad welche dran gehängt, 100nF (keine Elkos) mit 35V Spannungsfestigkeit, da ist mit einer um die Ohren geflogen, aber heftig, stinkt gut :)
Naja, ich geh mal feiern. Guten Rutsch
Gruß
xkris
ouh mann ich weis ich sollte das jetzt nicht schreiben ....
bau es doch mal mit einer buchsenleiste auf und kauf die ne 100er packung von den kondensatoren >_< billigböllern halt >_<
guten rutsch noch
der eine zündet raketen und böller, um das neue jahr zu feiern, der versierte elektronikbastler lässt lieber stimmungsvoll ein paar bauteile in rauch aufgehen ;)
sry 4 offtopic..
allen roboternetzlern einen guten rutsch
the_playstat
01.01.2008, 00:33
Dumme Frage:
Warum denn keinen Mosfet?
Der Wirkungsgrad ist doch erheblich besser.
Durch eine PWM kannst Du den Motor doch auch weich steuern.
Besserwessi
01.01.2008, 09:25
PWM ist wirklich eine gut alternative. Der Hauptvorteil ist die geringere Wärmefreisetzung am Transistor. Es muß nicht übrigens unbedingt ein Mosfet sein ein Bipolarer Transistor geht auch. Dabei dann aber unbedingt an die Freilaufdiode (schnelle Type) achten.
Zumindest wenn das Signal von einem Controller kommt sollte PWM fast nur Vorteile bringen.
Das der Kondensator geplatzt ist, ist schon ungewöhnlich, zumindest wenn eine Freilaufdiode dran war. Naja, wir kennen ja auch noch gar nicht die Spannung und dedn Motorstrom. Eventuel war der Regler ja am Schwingen ?
Frohes Neues und Danke für eure Antworten.
Das es mit PWM besser und verlustfreier geht ist mir bewußt. Ich muss aber mit den Teilen auskommen die ich grad zur Verfügung habe weil das Teil heute laufen sollte. Dient eh nur zu Testzwecken und ist nicht als Dauerlösung gedacht. Hätte ich vielleicht erwähnen sollen...
Ich hab meine Schaltung mal drangehängt.
Das Ganze ist Teil einer Druckregelung. Über R4/R5 wird der Sollwert vorgegeben. Der eigentliche Regler besteht aus U1 und U3, in meiner jetzigen Schaltung ist U3 allerdings so beschaltet,dass er nur invertertiert, alsoSpannungsverstärkung=1. Dann kommt der besagte NPN als Motortreiber. Das Teil was dort mit H1 bezeichnet ist soll der Motor sein. Das Sensorsignal kommt als Differenzsignal vom Sensor. U4 macht also nur ein Differenzbildung und gibt das Signal invertiert an den Regler weiter. Bei den OP's handelt es sich um LT1112 mit einer sehr geringen Offset-Spannung. U1/U2 und U3/U4 befinden sich jeweils in einem DIP Gehäuse. Die Schaltung ist auf Lochrasterplatine aufgebaut. Ich hatte für die OP's jeweils 100n Kondensatoren an den +/- Ub gegen Masse von denen mir einer um die Ohren geflogen ist. Schaltung funktioniert aber noch. Allerdings ist die Regelung sehr träge und ich habe z.B. starke Schwingungen auf den Ein- und Ausgängen von U2, obwohl diese eigentlich auf einem festen Spannungswert liegen. Keine Ahnung von wo das Einkoppelt. Bin was Schaltungstechnick betrifft noch ziemlich unerfahren. :(
Gruß
xkris
Besserwessi
01.01.2008, 13:29
Der defekte Kondensator könnte schon vorher defekt gewesen sein, oder beim Löten beschädigt. Wie ist die Versorgungsspannung stabilisiert, sind kondensatoren am Spannungsregler ?
Es Wäre wahrscheinlich besser wenn der Verstärker am Sensor das Signal gleich etwas (ca. 5-10x) verstärkt. Dann müßten die anderen OPs keine Präzisionstypen mehr sein.
Die Regelungsschaltung ist seltsam, denn Zeitkonstante bei U1 ist mit 0.01 s viel zu kurz um bei einem Motor als Stellglied viel auszurichten. Die Zeitkonstante der Regelung wird damit vom Motor vorgegeben. Bei der vermutlich niedrigen Frequenz (ca. 1 Hz?) hat U1 eine sehr hohe Verstärkung. Das da die Spannungen nicht stabil sind, ist eigentlich kein Wunder. Das könnte sogar positiv sein, wenn die Spannung immer um den sollwert schwankt, wird so eine art PWM Signal zu erzeugt.
Für ein stabileres verhalten müßte die Zeitkonstante R3C1 viel größer werden. Also für C1 eher 10-100 uF als 100 nF.
Der defekte Kondensator könnte schon vorher defekt gewesen sein, oder beim Löten beschädigt. Wie ist die Versorgungsspannung stabilisiert, sind kondensatoren am Spannungsregler ?
Nein, ich hab Tantalkondensatoren benutzt. Ich wußte nicht, dass die Polungsabhänging sind. Naja, jetzt weiß ich's...
Es Wäre wahrscheinlich besser wenn der Verstärker am Sensor das Signal gleich etwas (ca. 5-10x) verstärkt. Dann müßten die anderen OPs keine Präzisionstypen mehr sein.
Da könntest du Recht haben. Allerdings bräuchte ich dann dort den Präzisions-OP, wenn auch nur einen.
Die Regelungsschaltung ist seltsam, denn Zeitkonstante bei U1 ist mit 0.01 s viel zu kurz um bei einem Motor als Stellglied viel auszurichten. Die Zeitkonstante der Regelung wird damit vom Motor vorgegeben. Bei der vermutlich niedrigen Frequenz (ca. 1 Hz?) hat U1 eine sehr hohe Verstärkung.
Ich wußte nicht, dass man durch solche Überlegungen die Zeitkonstante bestimmt. Also richtet sich die Zeitkonstante nach der geschätzen Zeit, mit der das Stellglied die Regelgröße beeinflusst?
Das da die Spannungen nicht stabil sind, ist eigentlich kein Wunder. Das könnte sogar positiv sein, wenn die Spannung immer um den sollwert schwankt, wird so eine art PWM Signal zu erzeugt.
Für ein stabileres verhalten müßte die Zeitkonstante R3C1 viel größer werden. Also für C1 eher 10-100 uF als 100 nF.
Das würde ja bedeuten, ich könnte genauso gut R3 um Faktor 100 erhöhen? Oder wäre damit der P-Anteil zu groß?
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