Bauteilgruppe für Motor-H-Brückensteuerung gesucht/Auftragsarbeit

gibt es jetzt schon umsetzbare Vorschläge?

Ich habe inzwischen auch noch eine 3. Variante von HBrücken-Platinen gefunden mit einer anderen d1,d2,en-Belegungslogik, welche bis zu 13V Inputs vertragen; so könnte man sich die Zenerdioden sparen, wenngleich die sicher auch nicht stören würden. Es ist Variante 2-(C) in den Bildern unten.

Die alten Motorausgänge könnten direkt an d1+d2, da sie die wechselnde Polarität mit pwm "verstehen".
Allerdings machen mir 2 Dinge noch etwas Kopfzerbrechen
a) die erwähnte pwm-Frequency von nur 16kHz wenn ich es richtig lese (ich habe ja 20kHz), und
b) das enable-Signal: es müsste automatisch auf HIGH, wenn d1 ODER d2 High sind, auch wenn sie pwm-moduliert sind, und auf LOW wenn d1 UND d2 dauerhaft Low sind - hier muss man also sicher auch Kondensatoren u/o Dioden als Bauteilgruppe dazwischenschalten, um ein geglättetes en-Signal zu bekommen, unbeeinflusst durch pwm peaks. Es ist aber auch nicht klar ersichtlich für mich, ob man auf enable eventuell komplett verzichten kann.

Anhang 32887 Anhang 32888 Anhang 32889 Anhang 32894

Wäre das evtl leichter umzusetzen als die bisher genannten Varianten?

Du machst dir meiner Ansicht nach das Leben nur mal wieder selbst schwieriger. Du hast einen Mikrocontroller, kanst den Vollkommen frei programmieren. Warum nutzt du das nicht? Warum sich unbedingt drauf versteifen was man im Moment gerade vor sich stehen hat anstatt es einmal richtig zu machen....

nein, du hast das Problem nicht verstanden - bitte lies noch mal die Anforderungen durch:
es hat schon bestimmte Gründe, warum das Raspi IO-Shield (das nicht frei programmierbar ist ! ) unverändert bleiben soll und stattdessen dessen (schwache) Motorausgänge, so wie sie sind, nur quasi "verstärkt" werden sollen, damit dann alles auch für deutlich stärkere Motoren verwendbar wäre.
Vorschläge für Bauteilgruppen, die man quasi zwischen Motorports und starke Motoren hängen kann, sind ja schon zuhauf gemacht worden, jetzt geht es um die möglichst beste Lösung.

also hat immer noch niemand eine Lösung für die Motorport-Verstärker-Baugruppe?

Zitat:

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Zitat von HaWe

a) die erwähnte pwm-Frequency von nur 16kHz wenn ich es richtig lese (ich habe ja 20kHz),

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Die 16kHz gelten für irgendwelche Motoren. Es sind bis 80kHz möglich.

Das Problem mit der Frequenz ist die Induktivität, sie begrenzt rein physikalisch die maximale sinnvoll verwendbare PWM-Frequenz.
Legt man an einer Induktivität eine bestimmte Spannung an, stellt sich ein bestimmter Strom ein, welcher mit zunehmender Induktivität kleiner ist. Erst wenn sich dann das maximale magnetische Feld aufgebaut hat (Bei einem Eisenkern durch die Sättigung begrenzt) fliesst dann ein Strom, welcher nur noch durch den Ohmschen Widerstand begrenzt ist.

Das ist eben auch der Grund, wieso ein 60Hz-Trafo bei 50Hz heiss wird. Die Induktivität ist so berechnet, dass bei einer Halbwelle das Eisen nicht in die Sättigung kommt. Bei 60Hz sind dies 8.3ms aber bei 50Hz 10ms. Allerdings kommt der 60Hz-Trafo mit entsprechend weniger Eisen aus.

Deshalb hat man früher Schrittmotore mit, zur Schrittfrequenz proportional, steigender Spannung betrieben. Um hohe Schrittfrequenzen zu erreichen wurde für einen 3.6V Motor die Spannung bis um 100V hochgeschraubt. Der Motorstrom, und damit die Motorleistung, blieb dabei im wesentlichen konstant.
Aber Wehe wenn die Schrittfrequenz zusammenbrach und die Spannung hoch bliebt. Das gab dann ein Grillfest.
Heute legt man eine Feste Spannung an den Schrittmotor und regelt den Strom über PWM.

Die Induktivität gibt an, wie schnell die Induktivität magnetisch geladen werden kann und das magnetische Feld erzeugt dann die Kraft auf der Welle.
Ist die PWM-Frequenz viel zu hoch, erreichst du nur einen Teil des Magnetfeldes und dadurch auch nur einen Teil des Drehmoments.

Deshalb können eisenlose Motoren (Coreless) auch mit bis zu 80kHz betrieben werden.

Hier kannst du aber mit deinen 20kHz Probleme bekommen. Der Strom ist eben nicht der einzige Parameter, welcher begrenzt! Dickere Motoren haben auch eine höhere Induktivität und verunmöglichen höhere PWM-Frequenzen.

Hast du dich noch nie gewundert, wieso die Umrichterfrequenzen bei Strassenbahnen und der Eisenbahn im hörbaren Bereich liegen?

MfG Peter(TOO)

danke für die ausführliche Antwort!
Tatsächlich sind meine Motoren bis über 30kHz pwm geeignet, und sowohl die schwächeren als auch die stärkeren werden mit (firmen-spezifischen) H-Brücken auch mit 20kHz betrieben.
Von daher können also die Motoren kein Problem machen bei 20kHz.

Was bleibt, ist also die Frage, wie ich am besten meine zu schwachen Motor-Ports durch externe Bauteile verstärken kann -
durch meine Schaltung im TOP plus eine externe, stärkere H-Brücke mit drei 5V-Inputs und d1/d2/en Logik
Anhang 32868

durch 2 direkt angeschlossene p- und n-MOSFETs Marke Eigenbau (welche genau?)
(Vin wäre dann aber ca. 12V (9-14V) und Vc=Vout ebenfalls ca. 12V (9-14V), nicht 5V)
http://www.electronicshub.org/wp-con...2015/06/N3.jpg

oder durch eine direkt über die 2 Motor-Pole angeschlossene (industrielle) H-Brücke, die ebenfalls >=12V pwm-Signallevel mit 20kHz als Inputs versteht und verträgt (was evtl gar nicht so verschieden ist von den 2 MOSFETs)

Zitat:

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Zitat von HaWe

also hat immer noch niemand eine Lösung für die Motorport-Verstärker-Baugruppe?

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...unmöglich, soetwas !
Warum gibt sich denn keiner Mühe ???

Zitat:

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Zitat von HaWe

Was bleibt, ist also die Frage, wie ich am besten meine zu schwachen Motor-Ports durch externe Bauteile verstärken kann -
durch meine Schaltung im TOP plus eine externe, stärkere H-Brücke mit drei 5V-Inputs und d1/d2/en Logik
Anhang 32868

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DAS funktioniert sowieso nicht.
Wenn ich das richtig verstehe werden die beiden 1k an Stelle des Motor an die klemmen geklemmt?

Nun hat so H-Brücke aber einen Tri-State Ausgang!
Also L, Hi-Z und H als Pegel.

Normalerweise wird mit H und L die Drehrichtung gesteuert.
Die PWM schaltet dann zwischen L/H-Pegel und Hi-Z um.

Im Prinzip kann man für die PWM zwischnen L und H umschalten. Dies erzeugt aber einiges an Verlusten. Bei kleinen Motoren fallen diese nicht so ins Gewicht aber bei grösseren können sie eine Menge Probleme machen (Sowohl bei den Schaltern als auch im Motor selbst.).

Deine Schaltung muss etwas komplizierter ausfallen. Du musst 90% vorwärts und 10% rückwärts unterscheiden können. Deine Schaltung liefert in beiden Fällen das Selbe am Ausgang.

Der einfachste Weg ist es, das bestehende Shield wegzuwerfen und dessen Eingangssignale zu verwenden.

MfG Peter(TOO)

Ich hätte 'nen Ansatz, aber der HaWe will das immer so...
... so fertig.

(Außerdem bin ich zu schüchtern
Anhang 32895)

@Holomino.
Das könnte recht schnell sehr warm werden, das je nach P und N Kanal Mosfet Auswahl diese unterschiedliche An/Aus Schaltzeiten haben.

PS. außerdem sollte man Widerstände vor den Gates haben um den Umladestrom zu begrenzen. (Siehe fertige Mosfet Gatetreiber)