Drehzahlmessung

[Carlito021]

Hallo,

Ich habe gelesen, dass man die Drehzahl eines DC-Motors über die von ihm erzeugte Spannung messen kann. Es war leider nicht beschrieben wie das funktioniert. Habe mal etwas gegoogelt und auch nichts brauchbares gefunden.

Wie könnt ihr mir nun da weiterhelfen? Gibt es Motortreiber/H-Brücken/Mosfettreiber die das bereits implmentiert haben?

Freue mich über eure Antworten.

mfg Karl

[radbruch]

Hallo

Diese Idee wurde u.a. hier mal angesprochen:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=334345#334345

Soweit ich weiß hat es nicht funktioniert.

Gruß

mic

[goara]

doch das funktioniert... wenn der motor dreht hast du ja immer schwankungen im strom, auch pulse wenn die bürsten umspringen.. wenn du die auswertest kannst du die drehzahl berechnen, ist aber nicht soo trivial

[oberallgeier]

Hi Carlito021,

ich kenne einen Golfcaddy, bei dem der Softwarer den Motor auf Generatorbetrieb stellt und dann die Drehzahl misst. Und das funzt so gut, dass der Caddy dem Golfer nicht dauernd auf die Hacken fährt (der Caddy fährt einem Hosentaschensender hinterher). Ich selber habe meine wenigen kleinen Motoren mit dem Oszilloskop angeguckt - und kein sinnvolles Signal im Bereich der Drehzahl gefunden, das auswertbar ist. Besonders dämlich ist das natürlich durch die relativ schnellen PWM´s im Bereich von ein paar kHz, mit dem ich meine Motoren ansteuer. Da ist so viel Schrott unterwegs, ich hab nie was sinniges gesehen - das kann natürlich an mir liegen.

[Carlito021]

Hi,

Danke für eure Antworten bisher.

Habe nun eine weitere Frage:
Wenn ich den Motor über den Microcontroller für einige Millisekunden abschalten könnte ich doch dann über einen Spannungsteiler oder ähnliches die Spannung messen?
Mit den Parametern des Motors (Wicklungszahl usw.) könnte ich dann über das Indktionsgesetz oder so, die Drehzahl berechnen.

was meint ihr dazu?

mfg Karl

[the_Ghost666]

Ja, das geht, und zwar läuft der Motor dann als Generator, es gibt auch sog. Tachogeneratoren, die nichts anderes sind. Du kannst direkt aus der induzierten Spannung die Drehzahl erreichnen, dazu haben viele Motoren im Datenblatt eine Generator-Konstante, die Spannung in Drehzahl umrechnet. Allerdings musst du beachten, dass es dadurch zu Drehzahlschwankungen kommt. Wenn das eh ne Kiste mit nem riesen Massenträgheitsmoment ist, sollte das ausschalten für ein paar ms nicht auffallen.

[oberallgeier]

... der Motor dann als Generator ...Was ich nicht verstehe - sind nicht genau dafür die Löschdioden gemacht, die in (m)einer H-Brücke drinnen sind? Die müsste ich doch dann auch ausschalten? Wie macht ich das dann? Gibts dafür Beispielschaltungen?

[the_Ghost666]

Mh, ja damit hast du recht, der Generator würde direkt stark belastet werden und die Spannung dabei wohl stark einbrechen, jedoch könnte es noch reichen um etwas abzugreifen. Leider schalten die Dioden ja auch erst bei 0,6V durch, dh vorher funktionierts, ab 0,6V Generatorspannung fließt ein Strom. Ein belasteter Generator erzeugt aber einen Gegen-Magnetfeld, dass die Drehbewegung sogar bremst.

[oberallgeier]

Also - so wie ich es verstehe, hab ich auf meiner Vorhaben-Warteliste schon wieder einen interessanten und wichtigen Punkt. Aber vorher stehen schon drei, vier andere Punkte. Immerhin kann ich meinen Caddy-Menschen mal fragen . . . bei dem läuft nämlich sogar der Motor beim Hügelabwärtsfahren zurück in den Akku.

[coil]

Hallo Karl,
das ein rotierender Motor eine Spannung erzeugt ist richtig. Die erzeugte Induktionsspannung ist in der Frequenz und Amplitude von der Drehzahl abhängig.
Mit einer Diode, einem oder zwei Trasistor(en) als Verstärker und ein paar Widerständen müsstest du ein brauchbares Signal hinbekommen.

Die Drehzahlregelung bei den 12V Heimwerkermaschinen (Proxxon & Co.) funzt auch nach dem Prinzip. Sinkt durch Last die Induktionsspannung gegenüber der Referenzspannung, wird der Thyristor bis zum erreichen der eingestellten Drehzahl leitend, um dan wieder abzuschalten.

Gruß
Joe

[Carlito021]

Hi, habe 2 Artikel gefunden, hier die Links:

http://www.acroname.com/robotics/info/articles/back-emf/back-emf.html
http://www.siliconchip.com.au/cms/A_110145/article.html

gruss karl

[StEndres]

Was ich nicht verstehe - sind nicht genau dafür die Löschdioden gemacht, die in (m)einer H-Brücke drinnen sind? Die müsste ich doch dann auch ausschalten? Wie macht ich das dann? Gibts dafür Beispielschaltungen?




Mh, ja damit hast du recht, der Generator würde direkt stark belastet werden und die Spannung dabei wohl stark einbrechen, jedoch könnte es noch reichen um etwas abzugreifen. Leider schalten die Dioden ja auch erst bei 0,6V durch, dh vorher funktionierts, ab 0,6V Generatorspannung fließt ein Strom. Ein belasteter Generator erzeugt aber einen Gegen-Magnetfeld, dass die Drehbewegung sogar bremst.


Das stimmt beides zum Glück nicht. Es gibt zwei verschiedene "Arten an Induktion", die bei einem Motor auftreten, auf die in diesem Forum allgemein so gut wie nie hingewiesen wird.

Zum einen wird Spannung induziert beim plötzlichen Abschalten des Stromes. Da ein Motor eine Spule ist, kann sich der Strom nicht ohne Übergang ändern. Nach dem Induktionsgesetz muss an der Spule eine negative Spannung anliegen, damit der Strom abnehmen kann. D.h. durch plötzliches Abschalten entsteht an den Klemmen ganz ganz kurz eine hohe negative Spannung. Diese wird bei einer H-Brücke über die Löschdioden abgeleitet.

Zweitens wird durch die Massenträgkeit und Rotation des Motors eine positive Spannung induziert, die zwischen 0 und angelegter Spannung liegt. Sie wird nicht durch die Dioden abgeleitet, sondern über kann gemessen werden. Am besten kurz bevor der Motor wieder eingeschaltet wird. Dann existiert praktisch nur noch die zweite Induktion, die direkt proportional zur Drehzahl ist.

Aus praktischen Erfahrung kann ich sagen, dass es sehr leicht realisierbar ist mit einem Spannungsteiler und einem PIC. Klappte auf Anhieb und zumindest die Messung (nicht die Regelung) war sofort zufriedendstellend.

[radbruch]

Hallo

Ist ja spannend. Welche Motorenklasse hast du verwendet? Wie lange waren die Ausschaltzeiten? Wie groß waren die gemessenen drehzahlabhängigen Spannungen?

Gruß

mic

[StEndres]

Hallo radbruch,

ich habe einen H0-Lokdekoder entwickelt, der eine Lastregelung besitzt. Also Motorgröße sauklein, dürfte aber egal sein. Habe über zwei Spannungsteiler die Pole des Motors mit einem einzigen Analogeingang geschaltet (zwecks möglichem Richtungswechsel). Sind sozusagen zwei Spannungsteiler hintereinander. Hier lag bei meiner Auslegung ein Denkfehler, deshalb waren die gemessenen Spannungen zwar kleiner als gedacht (so zwischen 0 und 2V), was aber nicht problematisch war. Gemessen habe ich kurz vor Ende der Pause. Ohne Spannungsteiler lag die Spannung ungefähr bei der Hälfe, der über PWM im Durchschnitt zugeführten je nach Last. Schön proportional.

Wichtig ist halt, dass man eine kurze Zeit wartet, nach ausschalten der Spannung bis man anfängt zu messen, damit die negative Induktion aufgehört hat.

Dann ist auch die Frequenz egal.
Einfach mal mit dem Oszilloskop reinschauen und rumspielen.

Wenn du noch genauere Infos brauchst, dann melde dich ruhig.

Stefan

[oberallgeier]

Hallo Stefan,

jetzt frage ich mich, warum ich (=elektrotechnischer Laie) mit viel Aufwand eine Drehzahlmessung so gebaut (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=344432#344432) habe, wo´s doch offenbar auch bei Minimotoren viel einfacher und eben auch gut geht. Meine Motoren stecken nämlich in gehackten Servos - weil das Fahrzeug (https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?p=373999#373999) s..wenig Platz hat.


... ich habe einen H0-Lokdekoder entwickelt ... Lastregelung besitzt .. Motorgröße sauklein ... Einfach mal mit dem Oszilloskop reinschauen und rumspielen...Das mit dem Oskar werde ich mal machen.


... Wenn du noch genauere Infos brauchst, dann melde dich ruhig... Also wenn das für mich gelten dürfte (genauere Infos) - wäre ich Dir sehr dankbar.

[Manf]

Wenn man den Strom im Motor zum Messen jeweils auf null zurückfährt dann ergibt sich ein lückender Betrieb.
Nachteile des lückenden Betriebs sind hier angesprochen. Wenn die nicht stören dann kann man es schon machen.

http://books.google.de/books?id=EuDE3wbNbIAC&pg=PA65&lpg=PA65&dq=l%C3%BCckender+betrieb+motor&source=web&ots=ZxUPEvOI8-&sig=YkmITIKsRhsbC223cuCogzp5wlQ&hl=de

[oberallgeier]

Ahh, danke für den guten Buchhinweis! Sehr informativ.

Eigentlich habe ich ja einen "lückenden" Betrieb durch die PWM!? Die fährt ja praktisch nie voll. Notfalls müsste man/ich die Spannung etwas höher nehmen. Und ich hatte gehofft, dass ich in den PWM-Lücken messen könnte. OHNE diese Uhrmacher-Gabelschranken-Umbauten. Aber - ich hab den Messaufbau mit Motor, Spannungsteiler und Oszilloskop noch nicht gemacht. Das muss ich mir erst mal ansehen.