1-Qadrantensteller mit Dynamischer PWM-Erzeugung

[akanzl]

Vielen Dank RoboHolIC!

Werde mich in der vorgeschlagenen Richtung etwas einlesen! Klingt jedenfalls nach einer brauchbaren Lösung.

In der Zwischenzeit habe ich auch den Tipp bekommen für die Kompensation einen PI Regler zu entwerfen. Wie schon vermutet, die Motorspannung messen, proportional auf <=5V(für den µC) wandeln, gegen Überspannung und Spitzenströme Z-Diode und Tiefpass vor den µC schalten und im µC auf die Veränderung durch einen geeigneten Algorithmus reagieren. Dazu könnte ich die maximal zulässige Batteriespannung mit der entsprechenden Drehzahl messen und analog dazu die Minimale. So könnte ich theoretisch ermitteln, wie mein PWM-Signal verändert werden muss, um bei minimaler Spannung die gleiche Drehzahl zu erhalten. Ich vermute eine liniare Funktion zwischen Drehzahl, Tastverhältnis und Spannung. Damit sollte ein Algorithmus für jede dazwischen liegende Spannung umsetzbar sein.

Klingt das für euch machbar, oder habe ich irgendwo einen Denkfehler?

[White_Fox]

Ein THEORETISCHER Praxisansatz wäre, vor den Motor einen Vorwidestand zu schalten.
Über diesen kannst du den Strom messen, den dein Motor zieht. Wenn du dann noch die Spannung über dem Motor misst kannst du auf die Drehzahl schliessen.
Wie RoboHolIC schon geschrieben hat.

Wenn du das Ganze aufbaust wirst du dann über jede Menge Probleme stolpern.
Da wäre einmal das veränderte Widerstandsverhalten, wenn sich die Motorspulen (durch Betrieb und Umgebungstemperatur) erwärmen. Das genau auszukompensieren ist sehr aufwendig oder gar nicht erst machbar. Dazu bräuchtest du Temperatursensoren in den Ankerwicklungen.
Außerdem sind die Spannungen, die du messen musst, ziemlich dreckiger Wellensalat. Da sorgt allein schon dein PWM-Signal für ständigen Rippel, welcher ja noch verschmerzbar wäre. Dann hast du aber durch das Gebrutzel an den Bürsten und das ständige Ummagnetisieren der Spulen allgemein jede Menge Spannungsspitzen, sodass du wieder aufwendig filtern musst.

Desweiteren ist die Benutzung des ADC auch nicht ganz ohne Aufwand. Du musst zwar theoretisch nur ein (oder zwei) Register auslesen um einen Wert vom ADC zu kriegen. In der Praxis zappeln die letzten 3 Bits und deswegen nimmt man viele Messungen vor und errechnet dann den Mittelwert. Da nimmt man dann z.B. 256 Messungen vor, addiert alles ordentlich auf, und teilt danach wieder durch 256 und erhält den Mittelwert der ganzen Geschichte. Wenn du nur mit 8-Bit messen willst bedeutet das, dass du schonmal 16-Bit-Arithmetik in Software implementieren musst. Bei Addition ist das kein Problem, aber Division braucht schon einige Takte. Wenn du 10-Bit-Wandlung verwenden willst imemrhin schon 24-Bit-Arithmetik. Und dass dann jeweils zweimal-und dann hast du erst die Messwerte.
Nehmen wir mal an, du hast den Aufwand bisher wirklich betrieben, so mußt du die ganze Geschichte erstmal kalibrieren und das Verhalten des Motors ausmessen.
Und zu allem Überfluss wird das trotz aller Sorgfalt nicht allzu genau werden.
Und je nachdem, wie schnell du Lastwechsel erwartest (wird bei deiner Turbine vllt kein so großes Problem sein) wird deine Regelung durch den ganzen Rechenhype ziemlich träge werden.

Das Beste kommt aber erst noch. Das Schwierigste an einem Regler ist weniger die technische Umsetzung, sondern der Regelalgorythmus. Da musst du eine Differentialgleichung aufstellen, die gleich noch von zwei Eingangsvariablen (Strom und Spannung) abhängig ist. Das ist umständlich. Wenn du nur die Drehzahl haben willst und das Moment dir gestohlen bleiben kann, ist weitaus besser, die Drehzahl selber in seine Gleichung einzubinden, und da ist es wesentlich präziser und einfacher, du liest die Drehzahl direkt aus.

Was den PI-Regler angeht: Nur die Motorspannung ausmessen ist da nicht. Das Wort "PI-Regler" beschreibt übrigens lediglich den mathematischen Zusammenhang des Reglers. Es ist dabei keine Rede davon, ob du das analog realisierst oder deinem Microcontroller PI-Verhalten beibringst.

[Klebwax]

Auch, wenn es häufig gesagt wird, eignet sich die Motorspannung eines DC-Motors nicht wirklich zur Regelung der Motordrehzahl, es sei denn, die Last ist (relativ) konstant. Ein Beispiel findet sich hier: https://www.roboternetz.de/community...l=1#post579809.

Da wird bei 6V der Motor festgehalten, die Drehzahl ist also 0. Würde er nicht festgehalten wäre sie bei 6V sicher viel höher. Bei 4V würde der Motor wahrscheinlich sogar dauerhaft überleben. Die Motorspannung gibt also keinen Hinweis auf die Drehzahl.

Ohne Zusätzliche Informationen ist eine brauchbare Reglung nicht möglich. Am einfachsten ist natürlich die Drehzahl, die soll ja geregelt werden.

MfG Klebwax

[Thomas$]

https://www.roboternetz.de/community...einem-DC-Motor

[White_Fox]

Das, was Searcher da entwickelt hat ist eigt ein Patent wert.
Jedoch, wenn ich mal den Entwickler selber zitieren darf:

@oberallgeier: Gut daß Du nach PWM fragst. In der ersten Euphorie habe ich die Einschränkungen der Methode nicht aufgeschrieben. Würde der Motor mit PWM angetrieben, wüßte ich nicht, wie ich die Bürstenimpulse aus den PWM Impulsen rausfiltern sollte. Hatte PWM also von vorneherein schon ausgeschlossen und den Motor nur mit Gleichstrom betrieben. -Bin schon wieder am Grübeln, ob es nicht doch gehen würde; ich laß es aber besser -

[akanzl]

Hallo zusammen!

Vielen Dank für eure Antworten!

@White_Fox: Danke, dass du mir die Problematik so genau erklärt hast, habe mir das tatsächlich einfacher vorgestellt...
Habe mich in den letzten Tagen auch mit dem Lestungsteil beschäftigt, da ich in der Richtung der Drehzahlregelung (wie ihr alle vermutet habt), noch nicht weiter gekommen bin.

Das was der Searcher da etworfen hat ist in der Tat sehr beeindruckend, aber wie du schon sagtest eignet sich seine Schaltung leider nicht für einen PWM gesteuerten Betrieb :/

Ich befürchte ich muss das mit der Drehzahlregelung erst mal ruhen lassen... Bei dem Projekt gibts noch genug andere Baustellen(auf die ich bestimmt auch noch zu sprechen komme, zB Stromregelung ). Sollte ich das mit der Drehzahlregelung nochmal in Angriff nehmen, werde ich hier wieder posten.

DAnke an alle, Gruß