Drehzahlmessung mit Bürstenimpulsen an kleinem DC-Motor

[Besserwessi]

Bei der Eingangschaltung könnte man ein bisschen vereinfachen (1 Diode Weniger), wenn man zulässt dass der Komperator eine leicht negative Spannung bis etwa 0,7 V sehen kann.
Bei der jetzigen Schaltung sehe ich da ein kleines Problem mit der Funktion: Wie fließt der Bias Strom des Komperators duch die Diode am Eingang ?
Ich hätte nicht erwartet das die Schaltung so geht.

Es könnte einfacher gehen, wenn man den Komperator im µC nutzt. Da hat man aber beim AVR keine Möglichkeit eine Hysterese einzubauen und man müsste ggf. einige der Störungen per Software rausfiltern.

[oberallgeier]

... EMK ausnützen ... Impulse dann messen, wenn das Signal der PWM 0 ist ...

Hübsche Idee? Bei >1k bis >>2k PWM-Frequenz und 0,5k bis knapp 1k Motordrehzahl (NICHT Kommutatorfrequenz!) verzichten meine Gehirnwindungen auf weitere Überlegungen. Aber lass Dich nicht bremsen, mach mal!

Du könntest ...

Ich versuche eigene Ideen meist selbst zu realisierenkontrollierenverifizieren.

[Searcher]

@021aet04: War auch mein erster Gedanke. Hatte aber hier gelesen, daß es vorteilhaft wäre, die Frequenz der PWM so zu wählen, daß der Strom durch den Motor möglichst gleichmäßig bleibt und auch nicht zu niedrig sein soll. Ob dann noch ein Bürstenimpuls zu identifizieren ist? Wenn ich die Geduld aufbringe schaue ich da aber nochmal rein.

Bei der jetzigen Schaltung sehe ich da ein kleines Problem mit der Funktion: Wie fließt der Bias Strom des Komperators duch die Diode am Eingang ? Ich hätte nicht erwartet das die Schaltung so geht.

DANKE. Hab beim Abzeichnen der Schaltung vom ungeordneten Steckbrettaufbau Fehler gemacht und Entschuldigung bei allen, die Schaltung aus dem ersten Post nicht zum Laufen kriegen . Hier die jetzt hoffentlich korrekt übertragene Schaltung, die mehr oder weniger nach dem try and error Prinzip entstanden ist. Vorlage war übrigends eine Transimpedanzverstärkerauswertung, die ich mal bei Allaboutcircuits gefunden hatte.

    .-------o---------------------------o---------------o-----o----------.
    |       |                           |               |     |          |
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    |       | L = 4mH                   |              .-.    |         .-.
    |       C R = 6                     |              | |    |         | |4,7k
    |       C                           |         110k | |    |         | |
    |       C                           |              '-'    |         '-'
    |       |                           |               |     |     ___  |
    |       |             MP1           |               o-----)----|___|-o
    |       |              o            |               |     |    110k  |
    o---.   |      100nF   |            |               |     |VCC       |
    |   |   |         ||   |     1N4148 |               |   |\|          |
    |   |   o---------||---o------->|---)---o-----------)---|-\          |      MP2
   /+\  |+  |         ||   |            |   |           |   |  >---------o------->
  (5V )===  |              |            |   |           o---|+/             zum µC
   \-/ /-\  |             .-.           |   |           |   |/| HA17393
    |   |   |             | | 4,7k      |   |           |     |
    |   |   |             | |           |   |           |     |
    |   |   |             '-'           |   |           |     |
    o---'   |              |            |   |           |     |
    |       |              |      ___   |   |       10k.-.    |
    |       |              o-----|___|--'   o-----.    | |    |
    |       | Motor        |     4,7k       |     |    | |    |
    |      / \  R=20       |               .-.    |    '-'    |
    |     (   ) L=10mH     V 1N4148        | |    |     |     |
    |      \ /  ca 3600Upm -           10k | |   ---    |     |
    |       |              |               '-'   ---    |     |
    |       |              |                |4,7nF|     |     |
    |       |              |                |     |     |     |
    '-------o--------------o----------------o-----o-----o-----o
                                                              |
                                                             ===
                                                             GND

(1 Diode Weniger), wenn man zulässt dass der Komperator eine leicht negative Spannung bis etwa 0,7 V sehen kann

Da ich noch zu wenig Erfahrung habe, weis ich im Augenblick noch nicht, wie ich das konkret machen soll. Am MP1 ohne weiterführende Schaltung habe ich bei dem kleinen Motor schon mehr als -2V gemessen. Vielleicht einfach mit Diode kurzschließen und den Rest von -0,7 und höher verstärken? Ich glaub, da hab ich rumexperimentiert und mit Schwingungen am Komparatorausgang zu kämpfen gehabt. Könnte man aber nochmal versuchen. Wieviel negative Spannung kann denn der Komparator ab? Meine gelesen zu haben, ziemlich viel, man sollte nur drauf achten, daß der Stom klein bleibt zB unter 1mA.

Gruß
Searcher

[ranke]

Außerdem wird der Impuls kleiner, je langsamer der Motor läuft und es wird immer schwieriger den Impuls sicher zu erkennen.

ich habe auch schon etwas experimentiert damit. Ich denke, dass die Impulsenergie etwa proportional zum Ankerstrom ist. Es gibt deshalb durchaus Zustände (Generatorspannung ist fast gleich der angelegten Klemmenspannung) bei denen auch bei angelegter Gleichspannung beliebiger Höhe kein meßbarer Impuls mehr kommt. Damit ist die Anwendbarkeit der Methode in der Praxis beschränkt.
Ich vermute, die Impulse sind Folge der Selbstinduktion, die beim Abschalten eines Stranges am Kommutator entsteht: kein Ankerstrom - kein Strangstrom - kein Abschaltimpuls.

[Peter1060]

moin moin,

ohne mich weiter in die Schaltung zu vertiefen...
warum wird der Motor über eine Spule betrieben? Weil die schon da war?
oder könnte es reichen, die 6 Ohm dieser Spule und dann im Massezweig zum abgreifen der Impulse zu nutzen? Wenn dann auch noch "hohe" negative Spannungen erzeugt werden...diese mit einer Basisschaltung (npn, Basis über 100Ohm an Masse, Emitter an die 6Ohm, Kollektor mit 1K an Ub) umgesetzt werden.
Bei PWM sollte die Messung während der "Stom-Ein-Zeit" auch funktionieren.

Mit Gruß
Peter

[WL]

Du könntest die EMK ausnützen und die Impulse dann messen, wenn das Signal der PWM 0 ist. Das bedeutet dass du misst, wenn du die Leistungstransistoren/Fets nicht ansteuerst.

Bei ELV gab es mal vor vielen Jahren eine (analoge) Motorregelung die genau so (hervorragend) funktioniert.
Dort wird allerdings die Spannung verwendet und nicht die Impulse.

Habe ich seit Jahren z.B. für meinen "Drehmel" im Einsatz.
Kann sehr gut bis ca. 100U/min. runterregeln.

[PICture]

Hallo!

@ Searcher

Ich denke, dass sich die Schaltung sogar ohne OpAmp mit nur einem retrigerbarem Monoflop (Entprellung) aufbauen lässt, da die fallende Flanke muss eigentlich für Drehzahlmessung nicht gezählt werden.

Bei der "verrückter" Idee wurde PWM nicht berücksichtigt, weil nicht geplannt war. Ich bin gespannt, wie die einfachste Schaltung aussieht.

@ Peter1060

... warum wird der Motor über eine Spule betrieben? Weil die schon da war?

Nein. Die Spule stellt einen passiven "Verstärker" der Impulse dar, die bei jeder Unterbrechung der Rotorwicklung durch Komutator erzeugtes Impuls nicht mit GND kurzschliessen lässt. Im Idealfall sollte die Spule unendliche Induktivität und keinen eigenen Widerstand haben. Praktisch: je höher die Induktivität und geringer der Eigenwiderstand der Spule, um so besser.

MfG

[Peter1060]

@ Searcher,

wenns dem Versuch hilft, ich habe hier noch einige SMD Spule,
470µH, 1,1Ohm, 0,5A

Mit Gruß
Peter

[Searcher]

Hallo,
vielen Dank an euch für den Input. Vielleicht gibt es noch weitere, die PICtures Idee ausprobiert haben oder noch werden und Lust haben über Erfahrungen hier zu schreiben.

@PICture: Den Hinweis auf Monoflop hatte ich schon bei Deiner Vorstellung der Idee gelesen. Irgendwie, ich glaube wegen der negativen Spannung, bin ich davon abgedriftet. Werd ihn aber wieder aufgreifen.

@Peter1060: Ich hatte es natürlich auch sofort mit einem 10 Ohm Widerstand probierte - nix von verwertbarem Impuls zu sehen. Die Spule hat da schon ihren Sinn. Herzlichen Dank für Dein unerwartetes Angebot. Brauche ich jedoch erstmal nicht. Hab selbst noch ausreichend verschiedener Induktivitäten zum Experimentieren da.

Auch wenn die Methode mit Einschränkungen verbunden ist - bei mir ist sie nicht vom Tisch. Steckbrett aufräumen und nochmal von vorne. Eine Anwendung wird sich schon noch ergeben...


Gruß
Searcher

[021aet04]

Bei Elektor gab es eine Schaltung, die die EMK misst und so die Drehzahl regelt. Im Heft 11/2010 ist das Prinzip erklärt und im Heft 12/2010 ist eine Schaltung.

Hier der Link zum Heft 12/2010.

MfG Hannes