Motor Treiber Stufe für den Mikrocontroller

[vohopri]

Die Ansteuerung über einen Basis Vorwiderstand ist natürlich nahe liegend. Nachdem die angesteuerte Halbbrücke ein invertiertes Signal ausgibt, kann von dort über einen zweiten Basis Vorwiderstand die zweite Halbbrücke angesteuert werden. Damit ist die Polwendeschaltung fast perfekt.

Über einen dritten Widerstand wird noch eine Rückkopplung bewirkt. Dadurch ist die Schaltung bistabil und hat eine recht angenehme Hysterese. Ersteres ermöglicht ein Weiterlaufen bei offenem Eingang und letzteres verhindert Schwingungen bei unzureichender Aussteuerung.

Ein Enable Eingang zieht beide Basisanschlüsse der 2 npn Transistoren bei Bedarf nach Ground und macht so den Motor stromlos.

grüsse,
vohopri

Bild hier  

[vohopri]

Das Schaltbild der Simulation zeigt den Aufbau der Schaltung.
Der Motor wird durch R5 dar gestellt, die Vorwärts Referenzdioden durch je 4 Stk 4148er. Ein Schutz gegen Induktionsspannungen ist in der Simulation nicht nötig.

Die Ergebnisse zeigen gute Werte. Sehr deutlich ist zu sehen, dass im Mittelbereich der Aussteuerung auf dem Drehrichtungseingang der Strom und die Motorspannung auf Null zurück gehen. Es ist auch zu erkennen, dass durch die Rückkopplung der Kippeffekt eintritt und die Kurven eckig werden. In einem weiten Bereich wird Sättigung erreicht.

grüsse,
vohopri

[vohopri]

Hallo,

die Schaltung wurde ins Eagle gezeichnet und ein Layout für das Steckbrett erstellt.

Bild hier  

Bild hier  

Schaut ganz nett aus und die Frage, ob die Schaltung in der Realität ihren Zweck erfüllt ist wirklich interessant.


grüsse,
Vohopri

[vohopri]

Hallo,

die Bauteile waren schnell auf dem Steckbrett positioniert. Der Test hat überzeugt:

Nur 0.1 V Spannungsverlust durch die Brücke. Das ist weniger, als erwartet. Keine Übernahmeverluste.

Die Schaltung ist sogar tristabil. Stillstand, Rechtslauf und Linkslauf werden beibehalten, wenn die Eingänge offen sind.

Bild hier  

grüsse,
Vohopri

[vohopri]

Hallo,

die vorwärts Referenz Dioden sind BZV86-2V6 aus dem Fundus des Arbeitgebers entliehen. Jetzt Suche ich eine Quelle dafür, und bin noch nicht fündig geworden. Farnell negativ, Reichelt negativ, Händler vor Ort negativ.

Die gut erhältlichen Zener Dioden BZX85 brauchen aber zu viel Strom. Das steht in keinem Verhältnis zur Motorleistung.

Mal sehen, vielleicht hat auch ein Mitleser die passende Info parat.

grüsse,
vohopri

[Besserwessi]

Es müssen eigentlich keine Forwärts Ref. Dioden sein. Zenerdioden gibt es für z.B. 2,7 V , 3 V und 3,3 V fast überall. Ob das dann wirklich Zenerdiode sind oder vielleicht doch als Forwärtsdiode ist eigentlich egal. Etwas mehr als 2,6 V wäre als Spannung schon nicht so falsch, denn die Dioden haben auch bei weniger Spannung schon einen nennenswerten Leckstrom.

Wenn man mag könnte man vermutlich auch mit blauen oder grün-blauen LEDs hinkommen.

[vohopri]

Naja,

dass es "überall Zenerdioden" gibt, ist nichts besonders Neues.
Die BZV86-2V6 liefert bei 840µA in schöner Übereinstimmung mit dem Datenblatt gemessene 2.4 V, was sich als perfekt für die vorliegende Schaltung gezeigt hat. Welche Zenerdiode kann das? Ich kenne (noch?) keine, aber eine Typenangabe anstatt von Vermutungen hätte schon ein wenig Information dargestellt.
Alternativ zur BZV86-2V6 wäre aber noch der tl431 und der lm4041 möglich.
Mal sehen, was gut erhältlich ist.

grüsse,
vohopri

[mausi_mick]

Hallo vohopri,

wenn ich das richtig sehe, ist das eine vereinfachte diskret aufgebaute H-Brücke. Mit vereinfacht meine ich: Nur Drehrichtungsumkehr , keine Geschwindigkeitsbeeinflussung durch PWM bzw. PLL .
Wenn da Motoren - auch kleinere - angeschlossen werden, sollte man die Transistoren mit "schnellen" Dioden schützen, die parallel zur Basis-Emitterstrecke liegen (in Sperrichtung). Sonst lebt das wegen der Induktivitäten nur sehr kurzfristig.
Sinnvoll wären hier (LowLevel)Mosfets, in denen die Diode - parallel zu Drain - Source - als sog. Bulkdiode bereits integriert ist.
Auch sollte man so Endstufen für den max. Motorstrom auslegen, der wenig mit Leerlauf bzw. Nennstrom zu tun hat. Er ergibt sich aus dem Wicklungswiderstand und dem Widerstand an den Kollektoren (Bürsten/(Kohlen) und kann meist mit einem Ohmmeter im untersten Bereich ermittelt/abgeschätzt werden, wenn man die Welle langsam per Hand dreht. Auch für relativ kleine Motoren, die für niedrige Spannungen ausgelegt sind, können da die Anfahr/-Blockierströme leicht ein A überschreiten. Der BC557 verkraftet maximal 100mA, der 2N2222 immerhin 800mA, allerdings ist bei dem Strom die Restspannung U cE beträchtlich. Falls man bei pn-Transitoren bleibt, sollte man welche von z.B. Zetex nehmen, die z.T. für extrem niedrige Sättigungsspannungen ausgelegt sind. Ich hab damals meine ASURO Endstufe mit solchen umgebaut (auch hier dokumentiert), mit denen ich beim Anfahren fast 1 V an Verlust einsparen konnte.


Gruss mausi_mick

[vohopri]

Hallo Mick,

Die Transistoren werden, wie schon oben erwähnt, durch antiserielle Zenerdioden geschützt. Der Grund dafür steht
auch weiter oben im Thread. Die Praktische Erprobung hat gezeigt, dass das gut funktioniert.

An Transistoren verwende ich bc557 und bc238, weil sie gerade vorhanden waren. Welche Bauteiltypen in der
Simulation verwendet wurden, hängt davon ab, was an Modellen schnell zu finden war. So läuft es nun mal in der
Praxis ab. Jedenfalls schalten sie den vorhandenen Motor unter Last.

Transistoren mit besonders niederer Sättigungsspannung nimmt man, wenn es nötig ist. Dann können sie bei niedriger
Betriebsspannung geraderzu Wunder bewirken.

grüsse,
vohopri

[PICture]

Hallo!

Gratulation zur erfolgreicher Entwicklung !

Transistoren mit besonders niederer Sättigungsspannung nimmt man, wenn es nötig ist. Dann können sie bei niedriger Betriebsspannung geraderzu Wunder bewirken.

Das kann ich nach meinen Experimenten mit "solar perpetuum mobile" nur bestätigen.