PWM glätten

**churchi** · 23.03.2005, 21:31

Duty Cycle?

Also hier der Code für die PWM:
ATMega128 @ 16Mhz

Code:

#define PORTASET(x)    PORTA |= (1<<x)
#define PORTACLR(x)     PORTA &= ~(1<<x)
#define PORTBSET(x)    PORTB |= (1<<x)
#define PORTBCLR(x)     PORTB &= ~(1<<x)

unsigned char richtung=1;
unsigned char wertA[8];
unsigned char wertB[8];
unsigned char max=100;
unsigned char zaehler=0;
unsigned char temp=0;

int main()
{
    sei();
    
    PORTA=0x00;
    DDRA=0xFF;
    PORTB=0x00;
    DDRB=0xFF;

    temp = max / 8;

    wertA[0] = temp * 1;
    wertA[1] = temp * 2;
    wertA[2] = temp * 3;
    wertA[3] = temp * 4;
    wertA[4] = temp * 5;
    wertA[5] = temp * 6;
    wertA[6] = temp * 7;
    wertA[7] = temp * 8;

    wertB[0] = temp * 1;
    wertB[1] = temp * 2;
    wertB[2] = temp * 3;
    wertB[3] = temp * 4;
    wertB[4] = temp * 5;
    wertB[5] = temp * 6;
    wertB[6] = temp * 7;
    wertB[7] = temp * 8;
    
    for(;;)
    {
        zaehler++;
        for(unsigned char i=0;i<8;i++)
        {
            if(zaehler == wertB[i])
            {
                PORTBCLR(i);
            }
            else if(zaehler == max)
            {
                PORTBSET(i);
            }
            if(zaehler == wertA[i])
            {
                PORTACLR(i);
            }
            else if(zaehler == max)
            {
                PORTASET(i);
            }
        }
        if(zaehler == max)
        {
            zaehler=0;
        }
    }
}

Treiber ist wie gesagt ULN2803
längere Leitungen hab ich nicht - hab das ganze mit 4 Krokokabeln verbunden.

Ich kann mir schon vorstellen, dass eine Induktivität besser wäre, jedoch habe ich ein Platzproblem - es sollten also nicht unbedingt Transformatoren oder ähnliche große Gebilde vorhanden sein.

**Manf** · 23.03.2005, 23:24

Das ist vielleicht eine platzsparende Alternative zum Glätten der PWM. Nicht die Amplitude sondern nur die Flankensteilheit soweit reduzieren, dass das Schalten nicht mehr hörbar ist.

Es bietet sich dann an die Verluste, die pro Umschaltung entstehen, durch das Absenken der PWM-Frequenz zu reduzieren und den Kondensator darüberhinaus durch einen Innenwiderstand im Treiber oder nach dem Treiber zu entlasten.

Manfred

**churchi** · 23.03.2005, 23:59

Ich konnte durch verändern der PWM Frequenz erreichen, dass sich der Geräuschpegel der Lüfter noch weiter verringert.
Der Kondensator habe ich auf 47µF erhöht

edit:
Kondensator auf 100µF
Die Frequenz müsste jetzt 1/10 der vorherigen betragen - das Lüftergeräusch wird immer leiser

und beim LED Lüfter kann ich schöne Effekte erziehlen (Stroboskop Effekt...)

**Manf** · 24.03.2005, 06:31

Noch mal zur Leistung beim Einsatz eines Kondensators bei 12V Rechteckspannung. Im Kondensator von beispielsweise 100µF sind 0,5*C *U^2 gespeichert. Beim Entladen über einen ohmschen Widerstand werden sie in Wärme umgesetzt beim Aufladen auch, also pro Periode C*U^2, das sind dann 14,4mWs.

Pro 1kHz ist das eine Leistung von 14,4W.

Ist der Kondensator niederohmig gegen den Treiber, dann nimmt der Treiber die Leistung auf. Ist zwischen dem Treiber und dem Kondensator noch ein Widerstand, dann kann der Widerstand auch den Treiber entlasten.

Die Leistung muss dann halt geliefert werden und der Widerstand muss die Wärme abführen. (Ich denke deshalb immer noch an eine Spule.) Wie tief kann man die Frequenz denn machen ohne dass der Lüfter wieder lauter wird?
Manfred

**churchi** · 24.03.2005, 10:27

Ich möchte nicht niedrigerer gehen mit der Frequenz, da ich dann immer mehr "TockTock" Geräusche aus dem Lüfter höre und ich glaub das ist für die Lager nicht gut.

Mit der Frequenz bin ich jetzt wieder 1/3 rauf.

Den Kondensator habe ich in eine kleine Schachtel gepackt falls er doch explodieren würde...
Er erwärmt sich allerdings überhaupt nicht.

Der ULN wird jetzt lauwarm (kein Wunder, da ich mit dem Lüfter 0,26A ziehe - pro Kanal darf ich max 0,5A...)

Aber wo ist jetzt die von Manf berechnete Leistung???
14.4W entsprechen doch ca 1A!!
Der ULN müsste glühen...

**Manf** · 25.03.2005, 14:43

Ich möchte nicht niedrigerer gehen mit der Frequenz, da ich dann immer mehr "TockTock" Geräusche aus dem Lüfter höre und ich glaub das ist für die Lager nicht gut

Wie hoch ist den die Frequenz mit der der Lüfter angesteuert wird?

Die Klopfgeräusche kommen vom Beschleunigen und Abbremsen des Lüfters. Die Lager werden dadurch nicht übermäßig belastet. Der Wechsel zwischen Beschleunigen und Bremsen kostet etwas Leistung, aber im gedrosselten Betrieb ist die Leistung ohnehin nicht sehr groß.

Wenn die Frequenz erhöht wird, tritt der Kondensator wieder stärker in Erscheinung. Grundsätzlich sollte mindestens ein Vorwiderstand* eingefügt werden, der den Strom beim Schalten der Spannung am Kondensator begrenzt. Wenn der Kodensator schon eingesetzt wird um das schnelle Schalten der Spannung zu verlangsamen, dann sollte ein Widerstand verhindern, dass der Strom beim Umladen beliebig ansteigt. Der Kondensator, der die Größe der Umschaltverluste bestimmt, kann dann für die gleiche Anstiegszeit kleiner gewählt werden.

Ein Widerstand an dem bei Nennstrom des Verbrauchers 10% der Spannung abfällt sollte nicht zu sehr stören. (*Das geeignete Bauteil hierfür ist natürlich eine Induktivität.)

Die Leistungsberechnung gehen wir dann auch noch mal durch.
Manfred

**churchi** · 25.03.2005, 21:39

Ich werde morgen die Frequenz nochmal genau nachmessen - heut bin ich schon zu müde.

Leider bekomme ich bei 100% Sollleistung nicht auf 12V beim Lüfter - nur ca. 11
Ich vermute, dass die Leistung am Kondensator abfällt - oder?
Würde sich dies durch die Spule verbessern? - ich denke ja eigentlich nicht, da je höher die Sollleistung des Lüfters sein soll, desto höher wird der Spannungsabfall am Widerstand...

Außerdem wärs gut, wenn ich die vollen 0,5A des ULN pro Kanal nutzen könnte - ein Widerstand (Spule) mit 6W ist aber auch recht groß?

Oder soll dieser Widerstand parallel zum Lüfter und Kondensator?

Und noch eine vielleicht an dieser Stelle auch mal notwendige Frage:
Was ist mit EMV?
Ich merk schon wie die Lüftersteuerung teilweise meinen Fernseher stört...

**Manf** · 26.03.2005, 09:16

Würde sich dies durch die Spule verbessern?

Bei 100% (ohne Schalten) soll an der Spule bei gleicher Entstörung weniger abfallen als an einem Widerstand

Außerdem wärs gut, wenn ich die vollen 0,5A des ULN pro Kanal nutzen könnte - ein Widerstand (Spule) mit 6W ist aber auch recht groß?

Eine Spule soll nicht 6W aufnehmen, die soll der Verbraucher bekommen.

Oder soll dieser Widerstand parallel zum Lüfter und Kondensator?

nein

Und noch eine vielleicht an dieser Stelle auch mal notwendige Frage: Was ist mit EMV? Ich merk schon wie die Lüftersteuerung teilweise meinen Fernseher stört...

Stromspitzen verringern, ->Spule

Eine kleine Spule kann sehr gut die Umladestromspitzen am Kondensator verringern, klein und ohne nennenswerte Verluste. Damit kann man die Stromspitzen im "lückenden Betrieb" abbauen. (EMV) Der Kondensator kann dadurch bei gleicher Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung kleiner gehalten werden als ohne Spule.

Den besten Leistungsgewinn erzielt man im "nicht lückenden Betrieb" wenn die Spule so groß ist, daß sie den Strom glättet. Jede Abweichung des Stroms vom Mittelwert bedeutet bei gleichem mittlerem Drehmoment am Motor eine Erhöhung des Effektivwertes und damit eine Leistungszunahme. Das ist für Systeme bei denen es auf den Wirkungsgrad ankommt wichtig. Bei einem 2W Lüfter kann man es machen oder auch nicht.
Manfred

**churchi** · 26.03.2005, 13:39

Ich hab die aktuelle PWM Frequenz jetzt nochmal gemessen - sie liegt bei 52Hz.

Mit den 6W meinte ich nicht, dass diese an der Spule abfallen sollen.
Ich meinte, dass der Strom von 0,5A da durch muss ohne das die Spule zu warm wird.

Also die Spule kommt jetzt sicher rein - aber welche?

**Manf** · 27.03.2005, 12:45

Zitat von seed [url

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=70732#70732]Mit[/url] RC-Tiefpass (zusätzlicher Widerstand) komme ich beim Motor nicht besonders weit, aber wie oben schon beschrieben funktioniert der Kondensator parallel zum Motor ziemlich gut (sehe ich mit dem Oszi )...
-> dort gehts weiter... https://www.roboternetz.de/phpBB2/ze...r=asc&start=22

Der Kondensator "parallel zum Motor" ist ja der C aus dem RC Tiefpass und der R der versteckt sich in der Ansteuerung,
(wie gesagt, LC wäre besser geeigent).

Mit welcher Anstiegszeit

"(sehe ich mit dem Oszi )..."

ist denn das Geräusch akzeptabel?

Das hängt natürlich auch vom Lüfter ab, aber als Anhaltspunkt.

Manfred

Thema: PWM glätten

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