Stromsparsamer Stepper

[PICture]

Hallo!

Ich möchte bloss mitteilen, dass ich schon einen bidirektionalen BLDC fertig basteln kann. Erstes Versuch mit Invertierung des zum Controller zugeführten Signals aus originalen Hallsensor ist zwar gescheitert, aber der BLDC mit zusätzlichen Hallsensor läuft in beiden Richtungen genauso sehr gut (siehe Skizze im Code).

Ich habe aber anderen BLDC genommen (nur eine Spule mit 4 Magnetpolenpaare), weil er bereits Tachoausgang und bessere Eigenschaften bei Anlaufen und unter variabler Belastung hat: http://www.pollin.de/shop/dt/OTg5OTc...054AFV1_8.html .

Der Hallsensor braucht bei 2,5 V nur um 1 mA Strom. Ausprobierter Schaltplan ist im zweiten Code. Zum verbinden des Motors mit steuerndem µC möchte ich 5-poligen Anschluss mit Stift- und Buchsenleiste verwenden. Die Stekerleiste ist an Steurplatine des Motors geklebt.

Den aktuellen Zustand meiner Bastlerei des bidirektionalen BLDC's habe ich fotografiert.

Kurzbeschreibung zum dritten Foto:

Der zusätzlicher Hallsenor (H2, rechts) stammt aus gleichen destruktiv zerlegtem Motor und ist an den GND Anschluss des ursprünglichen (H1, links) angelötet, was ausreichend ist (siehe drittes Foto). Es muss nur eine Leiterbahn getrennt werden (+VCC vom H1). Alle Verbindungen zur Steckerleiste sind gefädelt. Der anschlussfertige bidirektionale BLDC wiegt um 8g, davon sein Rotor um 4g.

Angeblich aus Spargründen des Herstellers fehlt ein pullup Widerstand am OC Tachoausgang, den muss man selber einlöten, wenn man z.B. mit einem Oszilloskop Drehzahl messen möchte (siehe 4. Foto).

Sollte jemand genauere Erklärung brauchen, dann bitte, sofort anfragen.

Weil die Spule nur 26 Ohm Widerstand hat, könnte, wegen Anlaufstrom (Impuls bis zum 50 mA bei 3 V), zum Schalten des Motors ein p-n-p Transistor in MAN Leitung nötig sein. Im Leerlauf braucht der Motor bei 3V um 20 mA und bei 2V um 25 mA.

Als nächstes habe ich den mir schon bekannten BLDC ( https://www.roboternetz.de/community...80-BLDC-mit-1V ) in Gegenrichtung drehen lassen. Ich war sehr überrascht, dass eine einfache Umpolung der seriell geschalteten Spulen z.B per zwei EXOR Gatter + zusätzliche H-Brücke dafür ausreicht.

         Stator

            #
         #     #                 \
       #    H2|_|# zusätzlicher   |
                _                  > Hallsensoren
      #     o  |_|# H1 originaler |
                                 /
       #         # A
         #     #  / originale
            #    / Drehrichtung

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     MAN >------------+                +---+--+--+-----------------+
                      |                |MAN|MR|MV|Drehdichtung     |
             .---------------------.   +---+--+--+-----------------+
             |                     |   | 0 | X| X|keine (Stop)     |
      MV >--------+                |   +---+--+--+-----------------+
             |    |                |   | 1 | 0| 0|keine            |
             | .----.       zum    |   | 1 | 0| 1|Ursprungsrichtung|
             | | H1 |---+-> BLDC   |   | 1 | 1| 0|Gegenrichtung    |
             | '----'   |   Cont-  |   | 1 | 1| 1|Ursprungsrichtung|
             |    |     |   roller |   +---+--+--+-----------------+
             |    +---+ |          |
             |        | |          |    0 = keine Spannung (z.B. offen)
      MR >--------+   | |          |
             |    |   | |          |    1 = Versorgungspannung
             | .----. | |          |        des Motors
             | | H2 |-|-+          |
             | '----' |            |    X = egal
             |    |   |            |
             |    +---+      Motor |   H1 = originaler Hallsensor 
             |        |            |
             '--------|------------'   H2 = zusätzlicher Hallsensor
                      |
                     ===
                     GND

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Für Handsteuerung der Motore per Kabel werde ich diese Schaltung probieren:

        +-+-----------+
        | |           | MAN
     D1 ~ |           |
        ^ |  .---------------------.     +--+--+-----------------+
        | |  |                     |     |VR|VV|Drehrichtung     |
   VV >-+-|-------+                |     +--+--+-----------------+
          |  |    |                |     | 0| 0|keine            |
          |  | .----.       zum    |     | 0| 1|Ursprungsrichtung|
          |  | | H1 |---+-> BLDC   |     | 1| 0|Gegenrichtung    |
          |  | '----'   |   Cont-  |     | 1| 1|Ursprungsrichtung|
       D2 ~  |    |     |   roller |     +--+--+-----------------+
          ^  |    +---+ |          |
          |  |        | |          |  0 = keine Spannung (z.B. offen)
   VR >---+-------+   | |          |
             |    |   | |          |  1 = Versorgungspannung
             | .----. | |          |      des Motors
             | | H2 |-|-+          |
             | '----' |            |
             |    |   |            |
             |    +---+      Motor | H1 = originaler Hallsensor
             |        |            |
             '--------|------------' H2 = zusätzlicher Hallsensor
                      |
                     ===              |
                     GND              ~ = Schottky Diode
                                      ^
                                      |

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[PICture]

Hallo!

Bevor ich es realisiere, möchte ich um ihre Bestätigung bitten, falls möglich, dass verkehrtes Einstecken den BLDC Motor sicher nicht "töten" kann (siehe Code).

           Richtig                 Verkehrt

           MR       MR             MV       GND
       +---------<<-----       +---------<<-----
       |   MV       MV         |   MR       TACHO
      / \--------<<-----      / \--------<<-----
     ( M ) MAN      MAN      ( M ) MAN      MAN
      \_/--------<<-----      \ /--------<<-----
       | \ TACHO    TACHO      | \ TACHO    MV
       |  \------<<-----       |  \------<<-----
       |   GND      GND        |   GND      MR
       +---------<<-----       +---------<<-----

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[markusj]

Du tötest einen "dummen" Motor ohne eigene Elektronik nur durch Überstrom, Verpolung macht nichts.

mfG
Markus

[Manf]

Eigentlich sind diese kleinen Getriebstepper für Armaturenbrett Anzeigen das Richtige.
Die Kosten so um ein paar Euro das Stück und sind wohl auch recht zuverlässig und leistungsarm.


http://www.cypress.com/?rID=44

[PICture]

@ markusj

Das weiss ich schon, aber in meinem bidirektionalem BLDC ist bereits ein Controller (IC), den möchte ich beim Anschlussfehler am Leben erhalten. Dort sich noch befindliche Hallsensoren können das überleben bzw. leichter ausgeweckselt werden, weil sie keine Software enthalten.

@ Manf

Der von mir benutzter BLDC vom Pollin hat kein Getriebe. Deshalb wird die Motorachse ein Antriebsrad (CD) direkt antreiben (Friktionantrieb mit Untersetzung ca. 120:1) bzw. ich werde für mein künstliches Tier dazu ein Zahnradgetriebe basteln.

@ alle

Mir ist eingefallen, dass ich den Stepper aus Quarzuhren "kräftiger" machen versuchen könnte. Dafür möchte ich um die Hälfte von Wicklungen der Spule abwickeln, abschneiden, zurückwickeln und die beide Wicklungen paralell verbinden. Das sollte den gemeinsamen durch die modifizierte Spule erzeugten Magnetfeld 4-fach vervielfachen und solcher Stepper sollte mit durchschnittlichen Stromverbrauch um 1 mA kräftiger sein. Zuletzt ist mir eingefallen, dass ich das gleiche durch 4-fache (oder sogar höhere) Erhöhung der Versorgungsspannung für den Motor mit Ladungspumpe (z.B. ICL7660) und externer H-Brücke erreichen kann, was kein Umwickeln benötigt.