L298n wird ziemlich heiß

[dek]

Hallo,

ein neues Projekt von mir ist ein RC Auto über ein Arduino und später PI zu steuern. Ich habe folgendes Auto von Reely mit einem 540er Motor:


517036

welches normal über folgenden 2000mAh Akku läuft:

206025


Eigentlich wollte ich die originale Motorsteuerung/Fahrtregler von Modelcraft nutzen, welche frecherweise aber nicht umprogrammiert werden kann (es wurde einfach der Knopf nicht drauf gelötet, die Lötstelle existiert bereits - wollte an dem closed circuit auch nicht rumfummeln). Somit bleiben mir nur 10 int8-Zustände um von stehen bis auf 100% Motorleistung zu fahren, statt 128 theoretisch möglichen Abstufungen (die anderen 128 für rückwärts).

Also habe ich den Fahrtregler raus geschmissen und durch eine H-Brücke (L298n: B00M55TXRY ) ersetzt, was auch prima funktioniert. Das einzige Problem ist nun, dass das Teil ziemlich schnell ziemlich heiß wird, obwohl die H-Brücke bis 4A ausgelegt sein soll: http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000240.pdf

Angeschlossen habe ich es wie folgt:

30442


Eine zweite Frage, die ich an der Stelle noch kurz nachschieben möchte: Hat jemand eine Idee, wie ich das PWM Signal glätten kann, damit der Motor auch bei kleiner Ansteuerung bereits losläuft? Kondensator?

Vielen lieben Dank für eure Zeit!

Gruß Dek

[RoboHolIC]

- Das Kühlkörperchen deines Moduls MUSS ziemlich heiß werden, wenn es die maximal erlaubten 25W Verlustleistung an die Luft loswerden soll. Anders gesagt: ich halte es für völlig unterdimensioniert (ohne das gerechnet zu haben). 2A je leitendem Output mit je 2V Spannungsabfall x (2 High- + 2 Lowside-Outputs) sind 16W !
- Heiss heißt für deine Finger grob gesagt >50°C; das wäre aus technischer Sicht noch nichtmal wirklich heiß
- 4A sind für einen 540er Motor noch kein Strom. Mein 540er Motor in einem ähnlichen Modell läuft unter günstigsten Umständen (aufgebockt, sauber) erst bei >2A überhaupt an, auf dem Fussboden nicht. Dass dein Akkupack bei bescheidenen 2000mAh Kapazität nicht aus Mignonzellen sondern aus derartigen Kloppern aufgebaut ist, hat ebenfalls mit den hohen Betriebsströmen solcher Motoren zu tun
- Wenn man den L298 ungünstig ansteuert, dann muss er in jeder PWM-Periode einen antreibenden und einen bremsenden Strom führen, was ihn zusätzlich belastet.

Eigentlich erscheint mir deine Motorbrücke ziemlich ungeeignet für die Anwendung und ich wundere mich, dass du zufrieden bist.
Anscheinend hat der L298 aber eine Maikäfer- oder Hummelmentalität, weiss das alles nicht und "fliegt" trotzdem :)

[Geistesblitz]

Wenn du da wirklich 4A ziehen willst, musst du auch beide H-Brücken parallel betreiben. Guck dazu am besten mal ins Datenblatt des L298, da gibts bestimmt auch noch Tipps dazu, wie man das richtig anstellt. Wenn nicht, der L6205 ist ähnlich und da steht im Datenblatt auf jeden Fall was nützliches, denn je nachdem wie man die parallelschaltet, erhält man unterschiedliche Eigenschaften. Ganz davon ab will der Motor aber sicherlich mehr Strom haben als 4A (woher hast du eigentlich, dass 4A reichen würden?). Ähnliche Motoren sind in Akkubohrmaschinen verbaut und die ziehen bei Blockieren gerne mal 30-40A.

[dek]

Hi ihr beiden!

danke für die ausführlichen Antworten. Habt ihr eine Idee, die Hummel durch etwas Energieschonenderes für meinen Zweck zu ersetzen? Vor allem aber auch um mehr Strom durchzulassen. Ich werde gleich mal im Datenblatt schauen, wie sich die Brücke im Parallelmodus verhält.

Gruß Dek

[RoboHolIC]

Du solltest zusehen, dass du von den 3,5..4V Spannungsverlust wegkommst. Da heißt das Zauberwort immer wieder MOS-FET.

Entweder in Form eines RC-Fahrtreglers (ich würde zunächst diesen Ansatz weiterverfolgen) oder mit anschlussfertigem Stromrichtermodul. Da sind dann jeweils die problematischen Aspekte des Designs (hoffentlich) ordentlich ausgeführt.

Der Eigenbau-Ansatz mit Leistungs-ICs oder diskretem MOS-FET eröffnet ein weites Feld an Details, die man grob falsch machen kann. Das geht schon, aber der Weg wird beschwerlicher sein und billiger als eine Fertiglösung ist's vermutlich auch nicht. Aber man lernt bestimmt viel dazu.

Was war eigentlich das Problem beim Original-Fahrtregler und den acht Fahrstufen (statt 128 ) ?? Vielleicht geht es dort ja doch weiter!

[dek]

Das Problem was ich bei der geringen Auflösung sehe ist, dass binnen der kleinen Diskreten Strecke von 10 Zuständen der Motor von 0% auf 100% aufdreht. Das ist okay für eine Fernsteuerung, an der man vermutlich eh nicht viel genauer auf die Fahrweise eingehen kann, ich möchte allerdings eine graduellere Ansteuerung via Arduino/PI, damit das Auto mittels Ultraschallsensor & Lidar die Umgebung selbst explorieren kann - heißt schrittweise schneller werden in Arealen, wo es möglich ist und in unbekannten Gebieten sich langsam herantasten.

Laut Beschreibung der originalen Motorsteuerung kann man dieses bequem umprogrammieren, wenn man nur auf den Taster drückt - nur der wurde wie gesagt beim gelieferten Modell ausgespart.

Ich bin nun den Weg gegangen und habe einen RC-Fahrtregler bestellt. Damit sollte das Thema vom Tisch sein :) Selbst einen zu bauen traue ich mir noch nicht so ganz zu, hätte aber wie du schon sagst vermutlich einen guten Lerneffekt. Hast du dazu evtl. was zu lesen mit Hinblick auf praktische Anwendbarkeit? Bisher weiß ich eher theoretisch wie MOS-FETs funktionieren.

[Geistesblitz]

Einen Taster bekommt man doch eigentlich sehr leicht nachträglich eingelötet. Aber wenn man sowas noch nie gemacht hat, ist die Hürde anfangs natürlich recht groß. Ansonsten lohnt es sich, sich zu diesem Thema den RN-Wissen-Artikel zu Ansteuerung von Getriebemotoren (http://rn-wissen.de/wiki/index.php?title=Getriebemotoren_Ansteuerung) durchzulesen (geht selbstverständlich auch bei DC-Motoren ohne Getriebe).

[RoboHolIC]

Somit bleiben mir nur 10 int8-Zustände um von stehen bis auf 100% Motorleistung zu fahren, statt 128 theoretisch möglichen Abstufungen

Das Problem was ich bei der geringen Auflösung sehe ist, dass binnen der kleinen Diskreten Strecke von 10 Zuständen der Motor von 0% auf 100% aufdreht.
Jetzt nochmal: Welche zehn 8-Bit-Werte meinst du? RC-Fahrtregler werden doch wie Servos mit diesem 1..2ms/20ms-Puls-Pausen-Signal angesteuert. Sprichst du von der Pulserzeugung mittels PWM-Einheit des Controllers?
Dieser Ansatz könnte in der Tat etwas grob auflösend sein, weil man hier nur fünf Prozent des PWM-Bereichs (1ms innerhalb des 20ms-Zyklus) nutzt, der oft nur mit 8..10 Bit aufgelöst ist.
Im günstigsten fall verfügt man über eine potentere interne Einheit zur Pulserzeugung.


Laut Beschreibung der originalen Motorsteuerung kann man dieses bequem umprogrammieren, wenn man nur auf den Taster drückt - nur der wurde wie gesagt beim gelieferten Modell ausgespart
Vielleicht fehlen dann auch Teile der Firmware für die Konfiguration. Einen Versuch wäre es wert, mittels Drähtchen die Taste zu simulieren.