Schubmessung/PWM-Ansteuerung

[Manf]

Wieso sollte der BUZ71 bei 5V nicht durchschalten? Hab das Datenblatt wohl verschlampt

Bis 4A bei 5V Ugs.
Manfred

[sonic]

Mit Vcc meinst du jetzt die 12V bzw. 6V, die ich - PWMzerhackt - an den Motor anlege? Das mit dem Widerstand zur Masse leuchtet mir ein. Der sollte so klein sein, wie es die noetige Strombegrenzung zulaesst, oder?

[Ne, die DC Versorgungsspannung...]
Achso grade kapiert, du meinst das richtige allerdings bevor es zerhackt wird...

Wieso sollte der BUZ71 bei 5V nicht durchschalten? Hab das Datenblatt wohl verschlampt *suchsuchsuch*, aber ich glaube da stand drin "can be driven directly by logic circuits" oder so aehnlich...

Danke schonmal fuer die Tips,

Nils

´

Hmm? Das stand in meinem Datenblatt nicht drinn, da haben auch die Diagramme was anderes gesagt, aber kann sein dass ich mich in der Eile verkuckt hab...

Aber miss doch einfach mal nach wieviel Spannung über Drain und Source abfällt wenn du 5V Vgs anlegst. Dann weist du's ja ob der durchschaltet oder nicht...

Bis 4A bei 5V Ugs.
Manfred

Wie gesagt, kann auch sein das ich ein falsches Datenblatt erwischt hab. Wie wird die Grenze eigentlich festgelegt? Pmax? Müsste ja so sein, d.h. der Mosfet könnte auch so warm werden weil der Motor mehr als 4A zieht?

Gruß, Sonic

[Minifriese]

So, hier ist das Datenblatt. Aber wo soll da jetzt stehen, dass das Teil bei 5V nicht durchsteuert? Als Schwellenspannung sind doch dort max 4V angegeben?
Nils

[Minifriese]

Moin,

Ich hab mal einen ersten Satz Kennlinien aufgenommen. Der Motor ist ein Pro400 von Conrad (gibt's dort recht billig), die Luftschraube aus dem "Antriebsset Spatz", ca 12cm Durchmesser. Die Schraube ist voellig unterdimensioniert, war aber die einzige, die ich hatte...

Ich glaube, fuer meine Zwecke am aussagekraeftigsten ist die Kurve "Schub/Strom ueber Klemmenspannung", rechts unten. Bei meinen bestellten Luftschrauben kann man die Steigung verstellen. Da muesste ich dann durch Ausprobieren das Maximum des "Schub/Spannung"swertes so legen, dass es bei etwa 85% des PWM-Tastverhaeltnisses liegt (etwas Regelreserve nach oben muss schon noch sein...). Da duerfte dann die Motor/Luftschrauben-Kombination am effektivsten arbeiten, oder?

Einen Drehzahlmesser hab ich leider nicht, sonst koennte man da vielleicht auch noch ein paar aussagekraeftige Werte bekommen.

Nils

[Manf]

Aber wo soll da jetzt stehen, dass das Teil bei 5V nicht durchsteuert? Als Schwellenspannung sind doch dort max 4V angegeben?

Bild 6: Für Ugs=5V ist bei Ids=4A Uds=0,7V.
Wenn der Strom größer wird ist der FET gesättigt (Ids=const, 5,5A) und die Spannung Uds steigt auf der wagerechten Linie Ugs=5V nach rechts an.
Es wird ja in dem Strombereich gehen.
Manfred

[sonic]

Moin,

Ich hab mal einen ersten Satz Kennlinien aufgenommen. Der Motor ist ein Pro400 von Conrad (gibt's dort recht billig), die Luftschraube aus dem "Antriebsset Spatz", ca 12cm Durchmesser. Die Schraube ist voellig unterdimensioniert, war aber die einzige, die ich hatte...

Ich glaube, fuer meine Zwecke am aussagekraeftigsten ist die Kurve "Schub/Strom ueber Klemmenspannung", rechts unten. Bei meinen bestellten Luftschrauben kann man die Steigung verstellen. Da muesste ich dann durch Ausprobieren das Maximum des "Schub/Spannung"swertes so legen, dass es bei etwa 85% des PWM-Tastverhaeltnisses liegt (etwas Regelreserve nach oben muss schon noch sein...). Da duerfte dann die Motor/Luftschrauben-Kombination am effektivsten arbeiten, oder?

Einen Drehzahlmesser hab ich leider nicht, sonst koennte man da vielleicht auch noch ein paar aussagekraeftige Werte bekommen.

Nils

Was ich nicht versteh ist warum du immer in "PWM" denkst
Ist doch im Augenblick noch völlig egal. Wichtig ist wieviel Strom bei wieviel Spannung und wieviel Schub. Was dich im Moment interessiert ist doch der Wirkungsgrad. Also wo liegt das Maximum des Wirkungsgrads. Und der wird ja bekanntlich in erzeugte Leistung / reingesteckte Leistung berechnet. Also würd ich die PWM Werte in den Diagrammen erst mal weglassen und nur die Strom/Spannungs/Leistungswerte berücksichtigen.

Beziehungsweise pro Messung eine Spannung einstellen und per PWM definierte Stromwerte einstellen.

Die erzeugte Leistung einer Luftschraube ist ein bisschen schwer zu berechnen/umzurechnen. Irgendwo hab ich gelesen das man Schub(Pfund) mit dem Faktor 0,6 in PS umrechnen kann. Aber ohne Gewähr. Und 1 PS sind ca. 750W...

Damit lässt sich ja was anfangen...

Beispiel:
80g Schub -> 0,16 lbs * 0,6 = 0,096 PS -> 0,096PS * 750W = 72W

Alternativ kann man auch Schub/Eingangsleistung auftragen, kommt aufs gleiche raus.

Fürs erste würde ich Kennlinien Y->Schub, X->Elektrische Leistung auftragen, und zwar in mehreren Spannungsschritten ab der Spannung bei der sich der Motor beginnt zu drehen, bzw. Schub erkennbar ist, bis 12V oder was auch immer ,-)

Die Drehzahl zu messen wäre schon interessant, weil die aerodynamischen Verluste von der Drehzahl abhängen. Also einen weiteren Parameter für den Wirkungsgrad angiebt.

Gruß, Sonic

[Minifriese]

"Beziehungsweise pro Messung eine Spannung einstellen und per PWM definierte Stromwerte einstellen."

Wie meinst du denn das? Wenn ich eine bestimmte Klemmenspannung einstelle, ergibt sich doch mit einer bestimmten Luftschraube auch ein bestimmter Strom, den ich dann nicht mehr veraendern kann. Es sei denn, ich halte die Luftschraube fest, was ja einer Drehzahl-/Drehmomentaenderung entsprechen wuerde.

Das mit der elektrischen Leistung auf der X-Achse hatte ich mir ja auch schon ueberlegt, aber kann ich bei nem Motor einfach annehmen, dass P=U*I ist? Wie soll ich sonst an die Leistung kommen? Deswegen hatte ich auch die Spannung aufgetragen und dann das Verhaeltnis aus sich ergebendem Schub und sich ergebendem Strom aufgetragen. In dieser Kennlinie ist ja auch PWM im Spiel
Auf die PWM bin ich nur deswegen so scharf, weil ich halt die Klemmenspannung, die ich nachher als "Arbeitspunkt" festlege, auf etwa 85% legen will, siehe oben. Fuer die Wirkungsgraduntersuchungen hat das nix zu sagen, da haste natuerlich recht.
Nils

[sonic]

"Beziehungsweise pro Messung eine Spannung einstellen und per PWM definierte Stromwerte einstellen."

Wie meinst du denn das? Wenn ich eine bestimmte Klemmenspannung einstelle, ergibt sich doch mit einer bestimmten Luftschraube auch ein bestimmter Strom, den ich dann nicht mehr veraendern kann. Es sei denn, ich halte die Luftschraube fest, was ja einer Drehzahl-/Drehmomentaenderung entsprechen wuerde.

Das mit der elektrischen Leistung auf der X-Achse hatte ich mir ja auch schon ueberlegt, aber kann ich bei nem Motor einfach annehmen, dass P=U*I ist? Wie soll ich sonst an die Leistung kommen? Deswegen hatte ich auch die Spannung aufgetragen und dann das Verhaeltnis aus sich ergebendem Schub und sich ergebendem Strom aufgetragen. In dieser Kennlinie ist ja auch PWM im Spiel
Auf die PWM bin ich nur deswegen so scharf, weil ich halt die Klemmenspannung, die ich nachher als "Arbeitspunkt" festlege, auf etwa 85% legen will, siehe oben. Fuer die Wirkungsgraduntersuchungen hat das nix zu sagen, da haste natuerlich recht.
Nils

Ja wir reden vom gleichem aber trotzdem aneinander vorbei
Ich geh einfach mal davon aus das die aufgenommene Leistung des Motors P=U*I ist, also alles an den Klemmen gemessen. Es ist ja ein DC-Motor. Im Prinzip ist die aufgenommene Energie das was nachher einer "Batterie" an Energie fehlen würde. Leichte Schwankungen in der Versorgung können wir wahrscheinlich aus vernachlässigbar annehmen.

Sicher stellt sich bei einer bestimmten Spannung ein bestimmter Strom ein, logisch hätt mich aber trotzdem interessiert wie sich das System verhält.

Gruß, Sonic

[Manf]

Ein Parameter des Systemverhaltens ist, welcher Schub wird bei welcher Leistung erzeugt. Ist das richtig abgelesen?

Manfred

Schub in "Gramm",--- Eingangsleistung in Watt,--- "Gramm" pro Watt
12--- 0,7--- 16,9
18--- 1,1--- 16,2
30--- 2,2--- 13,6
38--- 3,2--- 11,9
46--- 4,4--- 10,4
54--- 6,1--- 8,9
62--- 7,8--- 8,0
66--- 9,0--- 7,4
70--- 11,2--- 6,3
78--- 17,1--- 4,6

[waste]

Hallo,

vielleicht kann ich noch was zum Verständnis beitragen.
1) Der BUZ71 ist schon durchgeschaltet, das sieht man an den Messungen. Bei 3,15A fällt am FET 0,44V ab, das ergibt ca. 0,14 Ohm. Das passt schon. Aber wie schon Manfred bemerkte, es ist knapp, mehr als 5,5A wird nicht gehen. Die Verlustleistung ist etwa 1,4 Watt. Kein Wunder, wenn der BUZ ohne Kühlkörper heiss wird.
2) Eine PWM funktioniert wie ein Spannungssteller bei einem Netzteil. Bei 50% kommt genau die Hälfte der Versorgungsspannung am Motor an. Um bei 12V Versorgung das Gleiche wie bei 6V und 98% PWM zu erreichen, müsstest du bei 12V eben 54% einstellen. Ich glaube, da ist noch was an dem Messaufbau faul, denn bei 3A müsste in beiden Fällen auch der gleiche Schub raus kommen.
3) Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis von mech. zur elektrischer Leistung. Die mech. Leistung = Kraft (also Schub) * Geschwindigkeit der Luftmasse.
Die el. Leistung P = U * I
Da die Geschwindigkeit der durch die Luftschraube bewegten Luftmasse nicht bekannt ist, kann in dem Fall auch kein Wirkungsgrad bestimmt werden.

Frage an Minifriese: Für welche Anwendung ist der Versuchsaufbau gedacht?

Gruss waste