Brauche hilfe bei der Beschaltung der Rotoren eines Quadrokopters

[Balu18]

Hey Leute,
ich und ein Kumpel müssen in der schule ein Projekt machen bei dem Wir ein Funktionsmodell eines Quadrokopters bauen und verschalten sowie die grundbewegungen des kopters zeigen müssen .
Nun habe ich mir gedacht das wir die vier gleichstrommotoren von Mabuchi (Betriebsspannung 1,5 ..... 9V , Anlaufspannung 1V, max Stromaufname 800 mA) über vier von den sechs Pwm Ausgängen des Atmega162 zu steuern (nur die drehzahl verringern/erhöhen um vorwährts Kippen und der gleichen zu demonstrieren). Dabei bräuchten wir zwei Stromkreise einmal den Steuerstromkreis des Atmega162 mit bis zu 5.5V Betriebsspannung und den Haubtstromkreis der Motoren mit bis zu 9V Betriebsspannung. Um diese Stromkreise miteinander zu verbinden habe ich mir gedacht nehmen wir einen Mosfet für jeden einzelnen Motor der die Verbindung bei signal des Atmega162 des zweiten stromkreises schliest und dann ggf öfnet. Nur habe ich noch nie mit denen gearbeitet geschweigeden habe ich allgemein viel solche sachen gebaut. und mir stellt sich die frage welche mosfets überhaubt geeignet werden und wie ich sie verschalten muss damit es überhaubt funktioniert

Naja lg Balu18

[ranke]

und mir stellt sich die frage welche mosfets überhaubt geeignet werden und wie ich sie verschalten muss damit es überhaubt funktioniert

Am besten einen N-Kanal MOSFET. Der hat 3 Anschlüsse (D,G,S). Der eine Motoranschluss an +9V, der andere Motoranschluss an D. S an 0V. G direkt oder über einen niederohmigen Widerstand an den Ausgang des ATmega. Darauf achten, dass 0V des Steuerstromkreises und 0V des Motorstromkreises verbunden sind. Zusätzlich noch eine Diode parallel zum Motor, so gepolt dass die Kathode zum Pluspol zeigt.
Dimensionierung: einerseits nach maximaler Spannung UDS (die 9V kann aber jeder), andererseits nach Maximalstrom. Deine Angebe 0,8A scheint mir sehr wenig, das ist vielleicht der Nennstrom? Für den Maximalstrom ist der Blockierstrom anzusetzen, das ist der Strom der bei stehendem Motor bei 9V fließt. Das sind gerne mal das Zehnfache des Nennstroms, hängt aber auch in hohem Maß von dem Innenwiderstand der Stromquelle und Leitungen ab. Du kannst mal bei z.B. http://www.st.com/internet/com/home/home.jsp einen geeigneten Typen heraussuchen. Pass aber auf, nicht alle Typen sind auch im Handel erhältlich.

[Balu18]

Ja also bei uns in der Augaben beschreibung steht nur "Stromaufnahme max. 0,8A" ich würde ja auch im i net nachschauen aber uns wurde kein direkter produktname mitgeteilt. Jetzt noch eine frage ich habe nen Tipp bekommen einfach nur eine stromquelle zu nehmen und dann zwei unterschiedliche stromwandler zu bauen und zu benutzen jetzt müsste ich nur wissen was ich für welche benötige bzw was für stromregler ich brauche, da ich im Steuerstromkreis eine max 5V Spannung haben darf und eig nicht mehr als 200mA benötige und im Motorstromkreis halt 4x 0,8A für die Motoren und die Entsprechenden dioden (ich sehe das richtig die dioden sollen nur zeigen das der Motor läuft??).
Lg und danke schon mal

[ranke]

bei uns in der Augaben beschreibung steht nur "Stromaufnahme max. 0,8A"

Man wird wahrscheinlich keinen MOSFET finden der schon bei 0,9A kaputt geht. Eine Überdimensionierung des Transistors schadet aber im Prinzip nicht. Man wird zur Schonung des MC trotzdem einen Typ mit eher geringerer Gateladung aussuchen.

ich habe nen Tipp bekommen einfach nur eine stromquelle zu nehmen und dann zwei unterschiedliche stromwandler zu bauen und zu benutzen jetzt müsste ich nur wissen was ich für welche benötige bzw was für stromregler ich brauche

stromquelle .. stromwandler .. stromregler, sorry aber mir ist da nicht klar was der Tipgeber vorhatte. Viel einfacher als die oben skizzierte Lösung wird es wahrscheinlich nicht gehen, 4 Mosfets, 4 Dioden und ein MC steuern 4 Motoren.

ich sehe das richtig die dioden sollen nur zeigen das der Motor läuft??

Die von mir erwähnten Dioden zeigen nichts an, es sind keine Leuchtdioden sondern gewöhnliche Dioden. Der Zweck ist folgender: Motoren sind eine induktive Last (Spule). Wenn man den Stromkreis einer induktiven Last unterbricht, kann der Strom nicht beliebig schnell anhalten. Es ist ein bisschen so, als ob die Elektronen im Stromkreis vor lauter Schwung nicht so plötzlich anhalten könnten. In Wirklichkeit geht es um elektromagnetische Felder in denen eine gewisse Energie steckt, die die Elektronen weiterzwingen. Unterbricht unser Mosfet jetzt den Stromkreis für den Motor, dann fliesst durch den Motor eben noch etwas Strom, durch den MOSFET aber nicht mehr. Dadurch steigt die Spannung am negativen Motoranschluss entsprechend an, jedenfalls über die 9V die am positiven Pol liegen, wie hoch genau lässt sich schwierig rechnen. Mit etwas Pech wird die maximal zulässige Sperrspannung am Transistor überschritten und der brennt durch. Nicht mit der Diode: Wenn die Spannung an der Anode 0,7 V höher als die Kathodenspannung wird, dann wird die leitfähig und der Strom darf solange im Kreis (Motor - Diode) strömen, bis er sich abgebaut hat.

[Balu18]

Ersteinmal ein Riesiges Danke an dich ranke
Mit der Stromquelle meine ich das so das ich nur ein netzteil 12V benötige an dem zwei unterschiedliche Stromregler dranne hängen um die benötigte spannung/Stromstärke für jeweils den Motorstromkreis und den Steruerstromkreis des Mc's.
und eine frage noch zum schluss wie ist die gateladung den gekenzeichnet bzw auf welche parameter muss ich beim Transistor und Dioden findung beachten.
sorry das ich so einfache fragen stelle aber ich musste mir um solche sachen sonst nie gedanken machen

[ranke]

Mit der Stromquelle meine ich das so das ich nur ein netzteil 12V benötige an dem zwei unterschiedliche Stromregler dranne hängen um die benötigte spannung/Stromstärke für jeweils den Motorstromkreis und den Steruerstromkreis des Mc's.

Man kann da verschiedene Wege gehen, mit Vor- und Nachteilen.
1. Variante:
Ein Netzteil für Steuerstromkreis, ein weiteres für die Motoren. Ist etwas teurer aber die Spannungen sind unabhängig voneinander und Störungen sind unwahrscheinlicher. Wenn man bei der Auswahl der Netzteile schon die richtige Ausgangsspannung wählt, braucht man keine zusätzlichen Bauteile, also keine Spannungsregler (das ist die richtige Bezeichnung für das Bauteil, das Du Stromregler nennst).
2. Variante: Netzteil für 9V, daraus wird mit einem Spannungsregler eine Spannung von 5V für den Steuerstromkreis gewonnen, der Motorstromkreis wird direkt aus dem Netzteil bedient. Vorteil: nur ein Netzteil. Nachteile: zusätzlicher Spannungsregler notwendig. Mögliche Komplikationen: wenn die Motoren kurzzeitig mehr Strom brauchen als das Netzteil liefern kann, dann sinken die 9V ab, möglicherweise so weit, dass auch die 5V nicht mehr gehalten werden können. Dann macht der MC lauter unerwartete Dinge.
3. Variante: Netzteil 12V, 2 Spannungsregler: scheint mir überflüssiger Aufwand, es sei denn, das Netzteil ist schon vorhanden und soll verwendet werden. Die mögliche Komplikation von Variante 2 ist immer noch vorhanden.
4. Variante: Netzteil 12 V, 1 Spannungsregler für 5V, Motoren laufen an 12V, werden aber per Software-PWM auf maximal 9V gedrosselt (d.h. die Mosfets bleiben selbst bei maximalansteuerung für 25% der Zeit gesperrt). Diese Variante spart gegenüber Variante 3 einen Spannungsregler. Nachteil: Bei Softwarefehler könnten die Motoren überlastet werden.

Am einfachsten ist sicherlich Variante 1, alles andere gibt vielleicht "Fleißpunkte", wenn Du es zum Laufen bekommst. Das hängt jetzt auch von Deiner persönlichen Einschätzung ab und wie weit Du Dich in das Thema einarbeiten willst.

und eine frage noch zum schluss wie ist die gateladung den gekenzeichnet bzw auf welche parameter muss ich beim Transistor und Dioden findung beachten.

Ich habe weiter oben schon einen Link zu einem Halbleiterhersteller gegeben (ST) leider alles Englisch, das ist eben so. Da gibt es eine Suchfunktion (parametric search). MOSFETS findest du als Unterverzeichnis in "Transistors". Da bekommst Du die Bauteile gelistet, man kann verschiedene Filter anwenden um die Auswahl zu verkleinern. Du kanns auf den Parameter "total gate charge" achten. Schau Dir auch die anderen gelisteten Eigenschaften an und versuche herauszufinden was damit gemeint ist.
Zur Diode: Silizium Universal sollte genügen, wenn man die PWM-Frequenz nicht über 10kHz wählt. Muss nur den maximalen Motorstrom aushalten, z.B. eine 1N4005.