Projekt: Große Motorensteuerung mit über 10A

[stupsi]

hört sich nett an, hrrh
aber es wird nicht soviel energie zurückkommen, das sich das rückspeisen lohnt. dazu gehört eine ordentliche Schwungmasse, die genug Energie gespeichert hat. Die Bremse dient dazu, das der Roboter nicht wegrollt.

[hrrh]

das macht bei einem roboter wenig sinn (auser bei bergabfahrten) .bei einem modellauto macht das mehr sinn, weil die schneller sind und dadurch mehr wenergie gespeichert wird und zudem auch nicht selten bergab faren

[stupsi]

Nach langer, langer Zeit ist der Entwurf der Motorsteuerung soweit fortgeschritten, das ich Ihn hier vorstellen kann:

Es ist eine recht komfortable Motorsteuerung für 2 Motore auf einer 80x100mm Leiterplatte nach dem RoboterNetz-Standard geworden.

Das Board besteht aus 2 Stück MosFet-Vollbrücken für 2 Motore, Strommessung, Schutzschaltungen, interne Stromversorgung und AT-MEGA8- Steuerung mit I2C- oder RS232- Anschluß.

Kurzbeschreibung der Motorsteuerung:

- Eingangsspannung 6 bis 24V
- Ausgangsstrom bis 20A und höher je nach FET und Sicherung
- PWM- Frequenz ca. 7,5 kHz
- Bis 15A ohne ext. Kühlkörper verwendbar
- Ext. Kühlkörper seitlich oder von oben anschraubbar
- Keine Hilfs- Spannungsversorgung notwendig
- Ohne AT-MEGA8 über ext. Motorsteuerung bedienbar
- Mit AT-MEGA8- Controller intern bedienbar über:
- RS232-Steuerung z.B. mit PC oder ext. Controller
- 4- Pol Serielle Schnittstelle 5V (RS232 mit ext. Pegelwandler)
- I2C- Steuerung über ext. Controller
- I2C- Eeprom 8K
- Software- Stromregelung
- 2x Drehgeber- Encoder
- Status- und Störungs-LED
- Als RC- Fahrtregler nutzbar (optional, z.zt. nicht unterstützt)

interne Schutzmaßnahmen:

- Sicherung 20A
- Temperaturüberwachung des Leistungskreises
- Ausgangsstrombegrenzung ( software )
- Ausgangs-Stromabschaltung 25A
- Batteriespannungsüberwachung möglich

Der Bauteilepreis liegt etwas über 50 Euro.


Bei dem Bild habe ich etwas geschummelt: dir roten Blöcke stellen die Sicherungshalter dar, als Anschlußklemmen sind Cache-Klemmen vorgesehen und ein kleines Kühlblech kommt hinter die Transistoren.

[Manf]

Die Elkos sind recht nahe an den Leistungswiderständen und den Kühlblechen, aber es ist ja ohne hin alles recht kompakt.
Es ist mir nur gerade aufgefallen als ich "Temperaturüberwachung des Leistungskreises" gelesen habe.
Man könnte beim Lasttest einen Blick darauf werfen wie warm die Elkos werden, sie sind im allgemeinen etwas temperaturempfindlicher als die Transistoren.
Manfred

[hrrh]

wie kann man solche bilder machen?! ich kenne naemlich keine software fuer sowas das bild ist gut gelungen

[stupsi]

Das Bild ist mit Eagle3d erzeugt worden.

Auch bei den 4 Widerständen hab ich geschummelt bzw. das Bauteil aus der Eagle3d-Bibliothek in der Eagle-lib nicht gefunden. Die Widerstände sind Zementwiderstände und liegen auch am Kühlkörper an. Die Elkos werden bestimmt warm, ich habe 110°- Typen vorgesehen. Bei dieser Temperatur müssen sie nach 1000 Betriebsstunden ausgewechselt werden...???
Ich gehe davon aus, das solch ein Gerät nicht so viele Betriebsstunden erreicht. Falls doch, sollte man externe Elkos vorsehen.

[hrrh]

minderwertige bauweise! ein geraet soll meier mintung nach auch noch in mindestens 10Jahren laufen wie am ersten tag ohne dass man bauteile getauscht hat. wird hat leider nur selten so gebaut, aber einige geraete ueberleben auch 50 Jahre werkstatteinsatz (hochwertige technik) ohne groessere wartungsarbeiten.

[Frank]

Kommt halt auf die Betriebsstunden an. Mein Rasenmäher wird vielleicht auch 10 Jahre, aber im Dauerbetrieb wäre er vermutlich nach 3 Monaten hin gewesen.

Na jedenfalls sieht Platine und Features ja echt gut aus. Auch schön kompakt das ganze. Dürfte aber noch gut lötbar sein. Wenn ich es richtig sehe dann hast du die freien Lötflächen aber ganz schön nahe an die Leiterbahnen mit Kupfer gefüllt. Ich hab da bei Löt-Einsteigern immer etwas bedenken und gebe bei Egale ein höheren Isolationswert ein (abstand der Kupferflächen von fremden Signalen).

Gruß Frank

[stupsi]

@hrrh: Geräte mit einer Lebensdauer von 50 Jahren haben selten Elkos eingebaut! (gab es die zu der Zeit schon???)

Die Elkos werden bestimmt warm, ich habe 110°- Typen vorgesehen. Bei dieser Temperatur müssen sie nach 1000 Betriebsstunden ausgewechselt werden...???

.....Das ist bei Standard- Elkos die normale Lebensdauer. Natürlich werden die Elkos in der Motorsteuerung nicht so heiß!!!

Aber nun zur Motorsteuerung:
hier eine sehr grobe Abschätzung der Elko- Lebensdauer:
Gute Standard- Elkos haben eine Lebensdauer von 2000 Stunden bei 85°C (bei maximaler Wechselstrombelastung). Je 9°C Temperaturreduzierung verdoppelt sich die Lebensdauer.

Durch die Strahlungswärme der Widerstände (sie werden über einen Kühlkörper gekühlt) sowie durch die eigene Strombelastung erwärmt sich der Kondensator auf ca. 45°C (bei 25°C Umgebungstemperatur).
Somit kommt man auf eine Betriebszeit von 16000 Stunden oder knapp 2 Jahren bei voller Belastung der Motorsteuerung. Eingebaut in ein Fahrzeug wie z.B. einem Elektro- Rollstuhl mit einer mittleren Geschwindigkeit von 10 km/h ergibt es eine Laufleistung von 160.000 km bis zum nächsten Service-Einsatz. Ist doch eine ordentliche Leistung für ein solches Billigteil auf einer halben Eurokarte. oder?
Ich werde die teuren 110° Elkos nicht einbauen.

mfg Stupsi

..........Und das alles nur wegen der Elkos für 2,20 Euro...........

[BlackBox]

@Stupsi

Gibt es dazu auch irgendwo die Schaltung oder habe ich die übersehen?
Mich interessiert vor allem, wie Du die Strombegrenzung realisiert hast.

BlackBox

PS: Ich Suche schon eine ganze Weile nach Literatur zum diesem Thema, wäre nicht schlecht, wenn mir da jemand ein paar Seiten zur Theorie der Motoransteuerung, vor allem in Bezug auf PWM und Strombegrenzung nennen könnte.