Strombegrenzer für 12V DC Motor an H-Brücke

[hbquax]

Könnte die Ansteuerung (PWM-Quelle) nicht die Stromüberwachung mitübernehmen? Der Strom müsste natürlich gemessen werden.

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abgewiesen: die Drehmoment-Einheit ist Nm (gerichtet, also als Vektor), die Arbeit wird ebenfalls in Nm gemessen (ohne Richtung, also als skalare Einheit).

Tatsächlich ist Drehmoment nichts anderes als "Arbeit pro Drehwinkel". Weil der Drehwinkel im Bogenmaß aber die Einheit "1" hat, haben Drehmoment und Arbeit die gleiche Einheit.

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bei deutlich unter 12V bringt der Motor nicht mehr genug Leistung, insb. nicht genügend Drehmoment; 10V ist eigentlich bereits zu schwach.

Ist hier das Anlaufdrehmoment gemeint? Das ist aber nun mal durch den Strom begrenzt. Wenn du den abregelst, hast du auch weniger Drehmoment!

[HaWe]

ich sehe schon, ein "einfaches" Bauteil, das nur einen max. Strom begrenzt, scheint es nicht zu geben.

Zu den Fragen:
Die Motoren sind für Fahrwerk und einen Robotarm, die eh nicht schlagartig von 0 auf 100% angesteuert werden, sondern eher per ramp-up. Eine Begrenzung des Anlaufstroms wäre daher nicht kritisch, sondern eher positiv.
Auch wenn sie eine längere Strecke bei Nenndrehzahl unter mittlerer Last laufen, ist es nicht kritisch, dann brauchen sie eh nur max. 1,5A und haben genügend Leistungsreserven für den "Normalfall".
Kritisch wird es nur bei außergewöhnlichen Belastungen (kurzfristig auf schwieriges Gelände wie starke Steigung, hohes Gras, kleine Hindernisse wie Äste und Zweige, oder unerwartet hohes Gewicht beim Hantieren oder Heben eines Gegenstandes etc.)
Die Überlast-Sicherungen des IO Shields reagieren recht träge, nach ca. 5 sec in etwa, aber dann bleibt das Gerät anschließend mind. 30 sec. abgeschaltet - das soll vermieden werden: der Robot muss in jedem Falle in Betrieb beiben, nur eben unter Strombegrenzung.
Wenn aber die Spannung zu gering ist, muss im Normal-Dauerbetrieb zu früh mit 100% pwm gesteuert werden, bzw. es kommt dann zu früh schon zum Stalling (schwieriges Gelände, erhöhte Last).

[Manf]

Ich habe gerade einmal meinen Proxxon 12V Schrauber mit einer 12V Halogenlampe mit 35W zusammengeschaltet. Bei geringem Drehmoment macht sich die Birne kaum bemerkbar, der Strom wird bei Blockierung auf den entsprechenden Wert von etwas mehr als 2A begrenzt. Andere Lampen wie z.B. 50W begrenzen den Strom bei entsprechender Wärmeentwicklung ebenso. Das Zeitverhalten ist recht dynamisch. Wenn es so gewünscht wird kann man es schon so machen.

[HaWe]

hallo,
das ist ja ein interessanter, einfacher Tipp, danke!
Wirkt dann aber möglicherweise auch wie ein entspr. dimensionierter "einfacher" Ohmscher Widerstand, oder?
Nur um die W-Größenordnung der Glühbirne abzuschätzen - wieviel Strom zieht dein Schraubermotor in etwa bei Stalling?

ps,
Du hast sie wschl in Reihe geschaltet, oder etwa parallel?

[Manf]

Zufälliges Beispiel 3,6 A er hat als Schrauber auch keine vollständige mechanische Blockierung, die entsprechende Birne ist interessanter, die nimmt ja bei Nennstrom die gesamte Nennspanung auf.

[HaWe]

hm, wenn ichs mir so überlege, wird der Widerstand der Birne in Serienschaltung bei zunehmender Helligkeit (durch sinkenden Motor-Widerstand bei Motorbelastung) sicher nicht konstant sein, anders als "normale" Ohmsche Widerstände. Das ist sicher ein praktischer Effekt, den man hier ausnutzen kann, wenngleich die überschüssige Leistung hier leider "verheizt" wird - das werde ich aber mal ausprobieren, mit 50W Birnen, danke!

(edit: hat sich überschnitten mit mxt's Post - danke dafür!)

[HaWe]

Eine Glühlampe ist ein PTC. Bei jedem Metall nimmt der Widerstand mit der Temperatur zu.
Bei einer Glühlampe steigt die Temperatur von etwa 300K (Raumtemperatur) auf etwa 2'300K bis 3'200K, bei

Der Kaltwiderstand ist in der Grössenordnung 10-15 mal kleiner, als im Betrieb mit Nennspannung.

Den Heisswiderstand kannst du einfach aus Leistung und Spannung aus den Lampendaten ausrechnen.
Den Kaltwiderstand ergibt sich dann aus in etwa der Farbtemperatur. Da Wolfram kein idealer Schwarzer Körper ist, liegt die Fadentemperatur in etwa 70K tiefer als die Farbtemperatur.

Der Rest ist dann experimentieren.

ja, da sind mxt und ich unabhängig voneinander schon oben drauf gekommen:

hm, wenn ichs mir so überlege, wird der Widerstand der Birne in Serienschaltung bei zunehmender Helligkeit (durch sinkenden Motor-Widerstand bei Motorbelastung) sicher nicht konstant sein, anders als "normale" Ohmsche Widerstände. Das ist sicher ein praktischer Effekt, den man hier ausnutzen kann, wenngleich die überschüssige Leistung hier leider "verheizt" wird - das werde ich aber mal ausprobieren, mit 50W Birnen, danke!

(edit: hat sich überschnitten mit mxt's Post - danke dafür!)

Manf hat ja bei einem etwas kleineren Motor 35W Birnen mit unter 3A verwendet, ich werde daher mal 50W austesten. Danke aber für deinen Post!

[Mxt]

Wirkt dann aber möglicherweise auch wie ein entspr. dimensionierter "einfacher" Ohmscher Widerstand, oder?

Die Birne ist auch eine Art PTC (= Positive Temperature Coefficient) Widerstand, d.h. ihr ohmscher Widerstand nimmt mit der Temperatur (also auch mit dem Strom) zu.

[Peter(TOO)]

Wirkt dann aber möglicherweise auch wie ein entspr. dimensionierter "einfacher" Ohmscher Widerstand, oder?

Eine Glühlampe ist ein PTC. Bei jedem Metall nimmt der Widerstand mit der Temperatur zu.
Bei einer Glühlampe steigt die Temperatur von etwa 300K (Raumtemperatur) auf etwa 2'300K bis 3'200K, bei

Der Kaltwiderstand ist in der Grössenordnung 10-15 mal kleiner, als im Betrieb mit Nennspannung.

Den Heisswiderstand kannst du einfach aus Leistung und Spannung aus den Lampendaten ausrechnen.
Den Kaltwiderstand ergibt sich dann aus in etwa der Farbtemperatur. Da Wolfram kein idealer Schwarzer Körper ist, liegt die Fadentemperatur in etwa 70K tiefer als die Farbtemperatur.

Der Rest ist dann experimentieren.

Du hast sie wschl in Reihe geschaltet, oder etwa parallel?

Wird in Reihe geschaltet.

Mfg Peter(TOO)

[Klebwax]

ich sehe schon, ein "einfaches" Bauteil, das nur einen max. Strom begrenzt, scheint es nicht zu geben.

gibts schon, eine einfache Konstantstromquelle läßt sich aus einem Spannungsregler und einem Shunt-Widerstand aufbauen. Es braucht halt eine ganze Menge an Spannungsvorlauf, bei einem LM317 z.B. die Dropout Spannung von ca. 3,5V und die 1,25 V am Shunt. Außerdem verheizt die Schaltung immer aktuellen Strom mal diese 5V, was für Akkubetrieb suboptimal ist.

Die Motoren sind für Fahrwerk und einen Robotarm, die eh nicht schlagartig von 0 auf 100% angesteuert werden, sondern eher per ramp-up. Eine Begrenzung des Anlaufstroms wäre daher nicht kritisch, sondern eher positiv.

Da der Motor eine Induktivität ist, steigt der Strom am Anfang eines PWM-Zyklus nur langsam an. Durch geeignete Wahl der PWM-Frequenz in Abhängigkeit von der Motorinduktivität kann man den Strom unter Kontrolle halten.

Kritisch wird es nur bei außergewöhnlichen Belastungen (kurzfristig auf schwieriges Gelände wie starke Steigung, hohes Gras, kleine Hindernisse wie Äste und Zweige, oder unerwartet hohes Gewicht beim Hantieren oder Heben eines Gegenstandes etc.)
Die Überlast-Sicherungen des IO Shields reagieren recht träge, nach ca. 5 sec in etwa, aber dann bleibt das Gerät anschließend mind. 30 sec. abgeschaltet - das soll vermieden werden: der Robot muss in jedem Falle in Betrieb beiben, nur eben unter Strombegrenzung.

Daran sieht man, daß es gar nicht primär um eine Strombegrenzung sondern um eine Begrenzung der Temperatur geht. Der Strom ist trotz der Induktivität nach einigen 10 Millisekunden (keine 5 Sekunden) zu hoch, und nach etwa der gleichen Zeit auch wieder weg. Wenn man die Überhitzung durch eine Begrenzung des Stroms vermeiden will, wird er Steigung, hohes Gras etc nicht mehr schaffen. Man braucht also eher eine bessere Kühlung oder eine stärkere H-Brücke. Wenn die Brücke zu heiß ist, ist sie zu heiß. Man kann sie dann auch auch nicht mehr mit geringerem Strom betreiben, solange sie nicht wieder etwas abgekühlt ist. Und das dauert

MfG Klebwax