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Bürstenmotorsteller 50A(70A)@36V oder 8A@36V mit Telemetrie

wilopaan

By wilopaan
in Servos und Fahrtregler

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wilopaan

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Hallo zusammen,

ich wollte zwar nie mehr einen Bürstensteller entwickeln, aber jetzt habe ich es doch getan ;) Weil es einfach keine kommerziellen gibt, die auch die Drehzahl des Bürstenmotors messen.

 

Anders als bei BLDC-Motorstellern ist das hier nicht ein Abfallprodukt des Kommutierungsverfahrens, sondern man muss das extra realisieren. Ist keine Raketentechnik, aber auch nicht ganz trivial.

 

Im Anhang sieht man die kleine und die große Variante. Sie unterscheiden sich nur in der Belastbarkeit:

 

- kleine Variante: 5A(8A)@24V (min. 5,5V)

- große Variante 50A(70A)@36V (min. 5,5V)

 

Die restlichen Features sind identisch:

 

- Steuerung über SBus(2), IBus, SumD(V3), CRSF oder ppm

- Telemetrie über SBus2, IBus, Hott, CRSF

 

Als Telemetriewerte werden Motordrehzahl, Motorstrom, Akku-Spannung und Motortemperatur transportiert. Die Motortemperatur (besser: Wicklungstemperatur) kann auch ohne Sensor geschätzt werden. Durch Anschluß eines 2-Draht-Sensors kann sie aber auch genau gemessen werden.

 

Die Firmware funktioniert im Test, bis zur Freigabe wird es aber noch etwas dauern. Wie alle meine Projekte wird die Firmware als OSS zur Verfügung gestellt und die Hardware kann man bei JLCPCB bestellen. Über den weiteren Fortschritt (oder Rückschritt) werde ich hier informieren.

 

VG

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JL

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Hallo Wilhelm,

schönes Projekt. Kannst du noch etwas mehr Angaben dazu machen, wo und wie man an so ein Teil kommen kann?

vor 3 Stunden schrieb wilopaan:

...JLCPCB bestellen...

Das sagt mir leider gar nichts, ein Link wäre hilfreich.

vor 3 Stunden schrieb wilopaan:

...Firmware als OSS zur Verfügung gestellt...

Dito, OSS = Open Source Software?:weisnicht: Und wo?

wilopaan

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vor 21 Stunden schrieb JL:

Das sagt mir leider gar nichts, ein Link wäre hilfreich.

JLCPCB ist ein PCB-Fertiger (Platinen) in China: https://jlcpcb.com/

Man kann dort nicht nur Platinen fertigen lassen, sondern auch bestücken lassen. 

Ich hatte noch einen kleinen Fehler auf der kleinen Version, deswegen habe ich auch davon eine neue Variante gemacht. Die ist dann auch für 5,5V-36V.

Bei der großen Variante sind alle Bauteile jeweils auf einer Seite, so dass man das bei JLCPCB zu moderaten Kosten fertigen lassen kann. Die kleine Variante ist zwar zweiseitig bestückt, aber die komplizierten Bauteile auf einer Seite. Die andere Seite kann man mit akzeptablen Lötkünsten selbst bestücken.

vor 21 Stunden schrieb JL:

Und wo?

Die reine Software hier: https://github.com/wimalopaan/wmucpp/tree/master/boards/rcBdc

Natürlich braucht es auch eine Beschreibung (noch nicht vorhanden),

die kommt dann hier hin: https://github.com/wimalopaan/Electronics

Nicht von der Vielzahl der Projekte verwirren lassen, die meisten davon sind historisch, jedoch gab es viele Nachbauer und für die lasse ich das alles so, wie es war. 

Im Moment ist das sicher verwirrend, doch werde ich in den nä. Wochen da auch aufräumen, und das Neue vom Alten trennen. 

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wilopaan

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vor 21 Stunden schrieb JL:

schönes Projekt.

Sehe gerade, dass Du ja Admin bist: wie ich denn den Titel des Threads korrigieren: müsste jetzt "... 8A@36V" heißen

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wilopaan

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vor 12 Stunden schrieb wilopaan:

Sehe gerade, dass Du ja Admin bist: wie ich denn den Titel des Threads korrigieren: müsste jetzt "... 8A@36V" heißen

Perfekt, danke!

  • 3 months later...
wilopaan

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Nach langer Zeit hier mal wieder etwas weiter gemacht.

 

Es hat sich gezeigt, dass bei manchen Motoren die Messung "nur" bis ca. 80% der Maximaldrehzahl funktionierte. Der Grund scheint mir darin zu liegen, dass die Bürsten irgendwann anfangen zu springen. Dadurch schleichen sich leider niederfrequente Anteile ein: sprich das Maximum im Amplitudenspektrum entspricht nicht mehr der elektrischen Drehzahl.

 

Deswegen musste ich weiter in die Trickkiste greifen: wie auch bei guten Brushless-Stellern, die mit echter FOC arbeiten, muss erst eine Motoridentifikation gemacht werden, indem Innenwiderstand Rm und Induktivität Lm des Motors geschätzt werden, und daraus wird dann auch die Motorkonstante Kv ermittelt. Wohlgemerkt, ohne das der Motor auf einen Prüfstand muss oder dass man irgendwelche anderen Hilfsmittel benötigt. Damit ist jetzt eine absolut zuverlässige Drehzahlmessung möglich. Die Versuche, über die Uemf des Motors zu gehen, waren wenig erfolgreich, weil gerade bei großen PWM-Duties (>80%), das Zeitfenster zur Messung der Uemf sehr klein wird. Man muss berücksichtigen, dass erst die Induktionsspannung des Schaltvorgangs abgeklungen sein muss, bevor man Uemf messen kann (bei >= 20KHz PWM-Frequenz (50µs) und d>=90% ist man bei einem Fenster von <=2,5µs). Bei d=100% ist die Messung eh nicht möglich.

 

Man kann die Motorwerte Rm, Lm, Kv im Steller speichern, oder man lässt bei jedem Einschalten die Indentifikation einmal laufen (ca. 3s). Letzteres hat den Vorteil, dass auch die Temperaturschätzung genauer wird, denn die ist ja relativ zur Umgebungstemperatur (also: Ankerwicklung ist 40°K über Umgebungstemperatur).

 

Ein "etwas" ungeklärtes Phänomen ist, dass der Innenwiderstand Rm bei links bzw. rechts-Lauf um ca. 10-12% bei manchen Motoren unterschiedlich ist. Wohlgemerkt dreht sich der Motor bei der Messung nicht ... Das ist in der Praxis nicht schlimm, weil man ja mit beiden Werten getrennt arbeiten kann.

 

Stay tuned ...

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JL

JL

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vor 4 Stunden schrieb wilopaan:

....Innenwiderstand Rm bei links bzw. rechts-Lauf um ca. 10-12% bei manchen Motoren unterschiedlich ist...

Hast du vielleicht einen Motor gemessen, der eine bevorzugte Laufrichtung hat?

wilopaan

wilopaan

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vor 59 Minuten schrieb JL:

Hast du vielleicht einen Motor gemessen, der eine bevorzugte Laufrichtung hat?

Mmh, warum sollte der Innenwiderstand unterschiedlich sein: es sind dieselben Wicklungen. Und der Motor steht bei der Messung, zumindest fast, bis auf ein leichtes Brummen.

Ein Laufrichtungsbevorzugung kommt m.E. eher durch die Bürsten/Kohlenlagerung.

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wilopaan

wilopaan

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Weil ich auf verschiedenen Kanälen angesprochen worden bin ein Dokumentation dazu zu schreiben, habe ich erstmal ein Video zum Messprinzip gemacht:

 

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  • 1 month later...
  • 2 weeks later...
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