EMV-Probleme bei Gleichstrom Getriebemotoren messen und verringern

[andy1111]

Wenn ich die Motoren vorwärts drehen lasse, dann kriege ich keine Probleme mit der EMV.
Ändere ich die Drehrichtung auf Rückwärts, so spinnt alles am Roboter.
Der Motortreiber ist der L6205N.
Mein Atmega644P läuft mit 20 MHz und die PWM läuft mit 10kHz.
Die Motorentstörung läuft mit einem dicken Kondensatorm, der von vorne rein auf dem Motor schon drauf war und durch 2 weitere 100nF auf Gehäuse, wobei ich sagen muss, dass die nicht wirklich entstören, oder man nichts wirklich davon merkt.
Beim anlegen der Motoren auf volle Spannung durch PWM enstehen bei den Motoren Blitze (Funken), die zu sehen sind, diese sind innerhalb der Motoren.
Ist das nornal trotz Entstörung?

Meine Frage ist es wie ich diese Störungen messen kann und deutlich runterziehen kann.

Problem ist nämlich dass dieser Treiber sich nach einer Zeit aufhängt.
Dadurch habe ich eine neue Treiber Platine gebaut, die mit 2 L6205 Treiber funktioniert. Dadurch kann ich mehr Strom ziehen.
Aber immer wenn ich die Motoren fahren lasse, dann rebootet der Controller und nichts geht mehr, oder das Display spinnt und es ist nichts mehr zu sehen.
Wenn ich sie wieder vorwärts fahren lasse dann geht wieder einbisschen was aber auch nur im Leerlauf.
Was mich wundert ist, dass diese Entstörung nichts bringt oder kannn es sein dass da irgendwas anderes nicht in ordnung ist?

lg andy

[PICture]

Hallo andy1111!

Es deutet mir mehr auf Verbindungsproblemen der Massen (nicht genug dick in einem Punkt ?), was die Abhängigkeit der Störungen von Drehrichtung der Motoren bestätigt. ;)

Siehe eventuell dazu: https://www.roboternetz.de/community/showthread.php?50225-Wo-Masse-verbinden .

[BMS]

Hallo,
da gibt es viele Möglichkeiten die EMV zu verbessern.
Du solltest erst einmal eine niedrigere PWM-Frequenz wählen (Prescaler vom Timer ändern).

Kondensatoren allein scheinen zur Entstärung nicht viel zu nützen - das sage ich aus Erfahrung, hatte auch Probleme mit EMV im Roboter - besser sind sog. Boucherot-Glieder, auch als Snubber bezeichnet (R,C Reihenschaltung zwischen die Motoranschlüsse).
Vermute, dass es daran liegt, dass die Kondensatoren allein nur Blindstrom verursachen und die "PWM-Störungen" nicht verheizt werden wie bei einem Snubber-Netzwerk.
Im RN-Wissen werden noch Induktivitäten in der Zuleitung zu den Motoren empfohlen.

Die Verkabelung in deinem Roboter könnte man noch etwas verbessern. Versuche, die Kabel von Motoren und Akku möglichst weit weg von der restlichen Elektronik zu verlegen. Verdrille am besten noch diese Leitungen (immer Hin- und Rückleiter miteinander). Durch diese Leitungen fließt am meisten Strom, die Stromaufnahme ändert sich wegen dem PWM dort ständig und deswegen müssten diese Leitungen am meisten abstrahlen.
Siehe auch http://www.rn-wissen.de/index.php/Getriebemotoren_Ansteuerung#Grunds.C3.A4tzliche_Hi nweise_zum_Aufbau (den Absatz im rn-wissen habe ich geschrieben)

Denke auch an sternförmige Verdrahtung der Masse. Das kann erhebliche Störungen verursachen, deren Ursache man meist auf Induktion schiebt und trotz Maßnahmen gegen vermeintliche Induktion nicht in der Griff bekommt.

Außerdem sehe ich noch einen SHARP-IR-Abstandssensor in deinem Roboter. Der kann auch ganz fies stören. Siehe auch http://www.rn-wissen.de/index.php/Sensorarten#Sharp_Infrarotsensoren (zweiter blauer Kasten mit Schaltplan)

Na dann mal gutes Gelingen beim Entstören ;)

Grüße, Bernhard

[Manf]

Das kann natürlich leicht auch ein Zusammenbrechen der Versorgungsspannung sein. Nach der Beschreibung wäre es möglich. Vielleicht sollte man das erst einmal ausschließen.

[andy1111]

besser sind sog. Boucherot-Glieder, auch als Snubber bezeichnet (R,C Reihenschaltung zwischen die Motoranschlüsse).
Wie dimensioniere ich die Bauteile?


Die Verkabelung in deinem Roboter könnte man noch etwas verbessern. Versuche, die Kabel von Motoren und Akku möglichst weit weg von der restlichen Elektronik zu verlegen.
Dadurch könnte es aber passieren, dass diese länger werden, stört aber nicht weiters glaube ich.


Denke auch an sternförmige Verdrahtung der Masse.
Wie sieht diese genau aus?
Massen habe ich im Prinzip überall auf dem Roboter, weiß gerade nicht wie du das meinst. Die Massen sind natürlich auch alle miteinander verbunden, also ich habe nur einen Akku und galvanisch trennen tuhe ich nichts, also alles in einem, jedoch wie ich in diesem Thread den ich gerade lese:
https://www.roboternetz.de/community/showthread.php?50225-Wo-Masse-verbinden
habe ich nicht alle in einem Punkt verbunden, sondern schon alle miteinander aber so wie es sich halt ergeben hat. Sollte meiner Meinung aber keinen Unterschied machen. In dem Thread ging es ja auch darum nur eine Masse im System zu haben.


Das kann natürlich leicht auch ein Zusammenbrechen der Versorgungsspannung sein.
Das kann nicht sein, da ausreichend gepuffert wird, jedoch kann ich mir einen Reboot aus keinem anderen Grund vorstellen.

[PICture]

Sollte meiner Meinung aber keinen Unterschied machen. In dem Thread ging es ja auch darum nur eine Masse im System zu haben.

Na ja, Praxis ist leider nicht so schnell erlernbar wie Theorie ...

[Klebwax]

Wenn ich die Motoren vorwärts drehen lasse, dann kriege ich keine Probleme mit der EMV.
Ändere ich die Drehrichtung auf Rückwärts, so spinnt alles am Roboter.
Der Motortreiber ist der L6205N.
Mein Atmega644P läuft mit 20 MHz und die PWM läuft mit 10kHz.
Die Motorentstörung läuft mit einem dicken Kondensatorm, der von vorne rein auf dem Motor schon drauf war und durch 2 weitere 100nF auf Gehäuse, wobei ich sagen muss, dass die nicht wirklich entstören, oder man nichts wirklich davon merkt.
Beim anlegen der Motoren auf volle Spannung durch PWM enstehen bei den Motoren Blitze (Funken), die zu sehen sind, diese sind innerhalb der Motoren.
Ist das nornal trotz Entstörung?

Hallo,

wenn eine H-Brücke richtig läuft, sollte es solche Probleme nicht geben. Ich würde erstmal den "dicken" Kondensator am Motor abmachen, der gehört da nicht hin. Die kleinen sind zur Funkenlöschung gedacht und müssen so klein sein, daß sie bei der PWM-Frequenz keine Bedeutung haben. Zuerst würde ich mir die Spannung direkt an der Brücke mit einem Scope ansehen. Zur Messung sollte man auch alle großen Kondensatoren in der Versorgung entfernen.

Ein Wert den man sich merken sollte, ist die Spannung bei ausgeschaltetem Motor, der zweite wenn der Motor 100% an ist. Liegen diese Werte weit auseinander, ist die Verkabelung zu hochohmig. Das muß zuerst in Ordnung gebracht werden. Da die Belastung bisher statisch war, spielen Kondensatoren keine Rolle.

Nun die PWM auf 50% einstellen und die Versorgung beobachten. Sie muß im Rhythmus der PWM zwischen den beiden eben beobachteten Werten wechseln. Knickt sie am Anfang des Zyklus ein, kann das zwei Ursachen haben: die Induktivität der Verkabelung ist zu hoch oder es gibt einen "Shoot Through" in der Brücke. Gegen die Induktivität der Zuleitung hilft ein gerader, kurzer Weg der Kabel und ein großer Kondensator direkt an der Brücke.

Ein Kondensator hilft auch gegen die Auswirkungen eine Brückenkurzschlusses auf die Versorgung, ausbaden müssen das aber die Brückentransistoren und sie werden über kurz oder lang aufgeben. Abhilfe gibt hier nur das richtige Timing beim Schalten der Brücke.

Ist am Anfang des PWM Zyklus nichts auffälliges zu sehen, mal das Ende ansehen. Die Spannung darf hier nicht wesentlich über den oberen Grenzwert steigen. Sollte sie das doch tun, gibts ein Problem mit den Freilaufdioden. Ich tendiere dazu, in der Aus-Phase der PWM den Strom über zwei aktive Brückenzweige zu leiten, und nicht über die Dioden. Das ist aber eine Frage für Glaubenskriege.

Snubbernetzwerke haben in Schaltungen, bei denen die Anschlüsse der Last immer an einem festen Potential liegen, nichts verloren. Selbst wenn die Brücke aus, also hochohmig ist, ist der Motor über die Freilaufdioden immer mit der Versorgung verbunden. Anders ist es bei Relaiskontakten, einfachen Transistoren oder Triacs. Da kann es immer Schaltzustände geben, wo eine Induktivität ungebremst eine hohe Spannung erzeugt, die ein Snubber auffängt. In einer richtig aufgebauten Brückenschaltung haben sie nichts zu suchen. Sie können Symptome überdecken, und wenn, was heute leicht ist, die Halbleiter die Überbelastung wegstecken, meint man das Problem gelöst zu haben.

Viel Erfolg wünscht Klebwax

[ManuelB]

Interessanterweise werden von ST in einer AppNote zum L6203 Snubber zur Transientenunterdrückung vorgeschlagen, um die Brückentransisoren zu schützen.


MfG
Manu

[Klebwax]

Interessanterweise werden von ST in einer AppNote zum L6203 Snubber zur Transientenunterdrückung vorgeschlagen, um die Brückentransisoren zu schützen.


Hallo,

das mag sein, aber wo soll eine Transiente herkommen? Eine Drossel (und betrachten wir den Motor in erster Näherung mal als eine) versucht den in ihr fließenden Strom konstant zu halten. HF-Leute nennen eine Drossel auch gerne "Konstantstromquelle". Solange die Schaltung dem Strom die Möglichkeit gibt weiter zu fließen, sollte es keine Transienten geben. Ich habe die AppNote jetzt nicht parat, werde mal versuchen sie zu googlen.

MfG Klebwax

[Klebwax]

@ManuelB

Hab die Note schneller gefunden als erwartet. Da steht im Prinzip mein Text drin. Zusätzlich wird gesagt: wenn es nicht gelingt, den Strom fließen zu lassen, z.B. wegen zu langsamer Freilaufdioden, entstehen Transienten. Am Anfang wird gesagt, daß in ihren DMOS Brücken die intrinsic Dioden als Freilaufdioden verwendet werden. Diese sind beim Betrieb des L6203 im Grenzbereich offensichtlich zu langsam. Statt schnellere Dioden, was die richtige Lösung wäre, schlagen die ein Snubbernetzwerk vor. Baut ST keine schnellen Dioden?

MfG Klebwax

[ManuelB]

Naja, auch schnelle Dioden sind nicht unendlich schnell, so dass ev Spitzen auftreten können und ST baut auch ultrafast Typen.
Auch in den Appnotes von Trinamic bei deren Schrittmotorendstufen werden bei höheren Leistungen Snubber eingesetzt. So unüblich ist das nicht.

Naja gut, die Probleme können auch durch Layout, Leitungsverlegung, fehlende Abblockgeschichten usw. hervorgerufen werden. Trennung Leistung-Analog etc.

MfG
Manu