Wie Stromverbrauch eines Motors messen?

[Hessibaby]

Hallo Frank, Hallo Manfred,
also bei unserer CNC-Fräsmaschine mit Steppermotoren arbeiten wir mit einer geschalteten Stromquelle (Microschritt 2A/Phase- Halbschritt 4,5A/Phase). Dies hat gegenüber der Spannungsquelle einige Vorteile
1. Der Strom ist genau definiert und man betreibt die Stepper innerhalb der erlaubten Parameter. 2. Das Magnetfeld baut sich wesentlich schneller auf. 3. Das Anfangs- (Losbrech-) Drehmoment ist wesentlich höher. Das Problem bei batteriebetriebenen Bot´s ist natürlich das die zur Verfügung stehende Spannung zu gering ist um die kurzen Stromanstiegszeiten zu realisieren. Ich habe mit nem DSO im Einschaltmoment über 90V an der Wicklung gemessen in einer e-funktion innerhalb von 1,5 ms auf 9 V fallend. Also müßte man auf nem Bot mit der Spannung rauf und eine Stromquelle vor den L29x die dann so ausgelegt sein sollte das man auf dem L29x nicht in die Sättigung des Silizium kommt. Das riecht immer so ekelig.

Gruß Hartmut

[Manf]

Das Prinzip der geschalteten Stromquelle wird zum Beispiel auch schon bei der 297 298 IC Kombination verfolgt. Wenn es aus Akkus kommt, versucht man natürlich die Spannung nicht ganz so hoch zu machen wie bei der Fräsmaschine. Es gibt aber Schrittmotoren, die z.B bei einem Strom von 1A und 5Ohm Spulenwiderstand mit 12-24 V betrieben werden. Hier wird auch per PWM die Spannung in einem Regelkreis so geschaltet, daß sich die Funktion einer Stromquelle von 1A mit Spannungsbegrenzung bei der Akkuspannung ergibt.

Soweit ist alles gleich. Es soll nun versucht werden, einfachere ICs, die die Schaltfunktion übernehemen können, aber von sich aus nicht mit der Stromregelung ausgestattet sind, um diese Funktion zu erweitern.
Das ist bisher so schwierig, daß man auch gleich die besseren ICs nehmen kann.
Ich habe ab und zu noch eine kleine Idee zu dem Thema, aber wenn ich es aufzeichne ist es immer komplizierter als die integrierte Lösung.

Manfred

Eines noch mit dem Strom beim Halbschritt, ist der ist doch nicht pro Phase größer als beim Vollschritt oder? (habe ich falsch gelesen, Mikroschritt waren ja 2A)

[Frank]

Möchte diesen Thread mal wieder reaktivieren. Es wurde gesagt das man eventuell ein RC-Glied (Tiefpass) einsetzen sollte um den PWM-Motorstromüber einen Widerstand, am analogen Port zu messen. Damit sollten wohl Schwingungen verhindert werden.

Kann jemand etwas näheres zu diesen Grundlagen sagen. Wie dimensioniert man am sinnvollsten dieses RS-Glied?
Und ist es wirklich notwendig ein RC-Gleid einzusetzen wenn man versucht während der High-Phase des PWM-Signals zu messen.

Gruß frank

[stupsi]

Für meinen Motortreiber nutze ich einen Shunt von 5mOhm; bei einem Strom von 25A habe ich dadurch eine Verlustleistung von über 3 W; also eine höhere Verlustleistung als dier der Schalttransistoren.

Man kann auch den Bahnwiderstand eines MOSFETs als Shunt nutzen, wenn man einen leichten Temperaturfehler zuläßt. Wenn der MOSFET leitet, wird über einen zweiten, kleinen Mosfet der Spannungsabfall am Bahnwiderstand durchgereicht zu einem hochohmigen Bürdewiderstand, dessen Spannung wie üblich ausgewertet werden kann.

Hat jemand schon Erfahrung mit dieser Art der Stromerfassung?

Man sollte den kleinen Mosfet geringfügig später einschalten und früher ausschalten, um Schaltspitzen zu vermeiden, die das Meßergebnis stören.

Weis jemand, wie das am sinvollsten machbar ist?


Gruß Stupsi

Ach ja, Hier die Schaltung:

[coolchip]

@stupsi
Meine H-Brücke funktioniert nun. Jetzt möchte ich mich mal mit der Strommessung beschäftigen. Ich habe mir mal deine Sache mit dem Bahnwiderstand angeschaut und die Sache gefällt mir sehr gut!
Habe das auch gleich mal getestet. Allerdings ist bei dem Versuch erstmal der R13 (100 Ohm) extrem heiß geworden und dann ist der Transistor (T5) abgeraucht.
Ok, man muss dazu sagen, ich habe nicht den BS170 sondern den BS108 genommen. Vielleicht lag es daran.

Ok, jetzt aber mal zum Verständnis. Wie läuft das mit dem Bahnwiderstand? Wenn ich mir die Schaltung anschaue würde ich sagen, dass beim Schalten von T4 auch T5 durchgeschaltet wird und dann liegen an dem R13 fast 12 Volt an. Und das heißt ein Strom von ca. 120mA. Das müsste der Transistor eingentlich mit machen. Aber dem Widerstand (R13) wirds da schon ganz schön warm. Das habe ich auch gefühlt (Aua).

Ist da jetzt was in deiner Schaltung falsch oder habe ich da was falsch verstanden? Wäre echt nett, wenn du mir weiterhelfen könntest.

[Manf]

beim Schalten von T4 auch T5 durchgeschaltet und dann liegen an dem R13 fast 12 Volt an

Wenn T4 durchschaltet, dann liegen die 12V nicht mehr an. Nur noch der Spannungsabfall am durchgeschalteten Kanal.

R14 C6 mitteln den gesamten Spannungsverlauf. Damit ist der Wert von der relativen Einschaltdauer abhängig. Die Verkürzung der Einschaltzeit zur Vermeidung von Schaltspitzen geht damit in den Meßwert ein. Mit einem Abtastschalter ohne Last in Reihe mit R14 könnte man den Augenblickswert des Stromes in der Einschaltphase abtasten und den Wert auf dem Kondensator halten.
Ich hätte angenommen, daß man es so macht, aber gemacht habe ich es noch nicht (in diesem Schaltungstyp).
Manfred

[coolchip]

@Manf
Vielen Dank! Hast mir mal wieder sehr geholfen. Jetzt verstehe ich wenigstens wie das mit dem Bahnwiderstand und dem Durchreichen der Spannung gemeint ist!
Jetzt ist mir auch klar, warum das mit den 100 Ohm eigentlich gehen müsste. Ich habe also wohl einen Fehler in der Schaltung gemacht. Muss ich mal suchen...

[sonic]

Wie ist das eigentlich wenn man den Bahnwiderstand nutzen will? Muss man den FET vorher ausmessen um den exakten Strom zu messen? Bzw. wie weit verfälscht die Temperatur das Ergebnis? Spielt das eine Rolle?

Hartmuts Methode induktiv zu Messen ist aber auch nicht schlecht, gefällt mir bis jetzt am besten, ist aber auch aufwändig ;-(. Im Prinzip könnte man ja auch ein paar Windungen Draht um die Zuleitung wickeln. Dann wäre der komplette Stromverbrauch erfasst.

Einen großen Nachteil hat das aber, die Stromregelung wäre dann aber NUR im PWM-Betrieb zu gebrauchen. Bei konstanten Strömen bräuchte man wieder einen Hall-Sensor...

Gruß, Sonic

Hallo
ich hab momentan ein ähnliches Problem. Habt ihr inzwischen eine Lösung?
In meinem ersten Ansatz dachte ich man könnte den Strom normal über einen Shunt messen und dann erstmal 2,5V (in meinem Fall) dazuaddieren. Mein ADC 5V als Referenz.
Was haltet ihr davon? Taugt nix?

Mark

[wfischer]

Ein völlig anderer Ansatz: Es geht ja um die Strommessung eines Motors. Wenn man die Eingangsspannung des Motors und die Drehzahl kennt, kann man den Strom mithilfe der Daten des Motors (Innenwiderstand, Lehrlaufdrehzahl pro Volt, Lehrlaufstrom) berechnen. Die Eingangsspannung kann man eventuell aus den vom µC gesendeten Steuerbefehlen bestimmen. Die Drehzahl kann über eine IR-Lichtschranke bestimmt werden.
Durch die Drehzahlmessung kann man auch genauer navigieren, da man die genaue zurückgelegte Strecke beider Räder kennt.