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Schottel-Steuerung: Und es geht doch


Guest

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Guest HBose

Hallo Marc

 

Hans (Wispher) war über den letzten Jahreswechsel in Hamburg. Er fuhr auf der Wilhemine mit und hat einen guten Eindruck erhalten wie sich Schiff und Steuerung verhalten. Konnte aber naturgemäß nicht unter das Schiff schauen, um den Antrieb bei der Arbeit zu sehen :).

 

Unser Entwicklungsziel ist es nicht einen weiteren Servo zu bauen, davon gibt es genügend und es wäre auch keine Herausforderung. Sondern wir wollen einen "Schottel-Servo" bauen der sich so Vorbildgerecht wie möglich, im Modellbetrieb verhält.

 

Der Kontakt zur Werft ist hergestellt. Mal schauen was die sehr freundlichen Leute dort, uns an Informationen geben.

 

Salu Hans

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Guest Marc-Hamburg

Hallo Hans,

 

da Hans (Wispher) ja auf der Wilhelmine mitgefahren ist und nach Deinen Angaben einen guten Eindruck von der Steuerung bekommen hat, ist mir die "rumeierei" nicht so ganz klar. Man muß auch nicht unter das Schiff schauen, sondern nur auf die Anzeige unter dem "Drehrad", denn die zeigt wo der Antrieb steht. Natürlich kann die auch mal defekt sein, das ist aber eher selten der Fall und tut jetzt auch nichts zur Sache.

 

Wieso gibt Ihr nicht mal Informationen bekannt wie oder was Ihr gemacht habt, bzw was für Teile zum Einsatz kommen, oder wollt Ihr dann mit der Steuerung Geld verdienen ???.

 

Gruß Marc

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Hallo Marc

Wir sind am Entwickeln und haben heute wieder einmal eine Konzept-Aenderung gemacht, wie das in dieser Phase vorkommt. Und damit wieder eine Komponente verworfen und ersetzt.

Wir wollen eine Lösung die funktioniert, die sicher ist und kein Gebastel. Soll ja auch noch nachbaubar sein. Wenn es dann sicher läuft, werden wir sicher im Detail informieren, heute ist dieser Zeitpunkt zu früh, da sich dauernd noch Parameter ändern.

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Hallo,

 

ehrlich gesagt würde mich genau diese Entwicklung ziemlich interessieren, was funktioniert, aber auch, was eben nicht so gut funktioniert. Nur die fertige Lösung am Schluß zu sehen, ist nicht halb so spannend.

Ich würde es schön finden, wenn Ihr uns an Eurer Entwicklung teilhaben lassen würdet.

 

viele Grüße,

Hermann

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Liebe Freunde des Schottels

Ruhig ist es geworden und wir verstehen den Beitrag von Hermann schon richtig. Wir haben ein Konzept entwickelt, dieses Konsequent und ohne Einflüsse von Aussen durchgearbeitet. Wir wollten eine gute Lösung, LowCost und einfach. Das Verfolgen von Ideen von Aussen wollten wir schlicht verhindern. Damit haben wir die heutige Lösung, Hardware und Software, in nur zwei Monaten hingekriegt.

Trotzdem, dass das Forum uns nun aussen vor lässt, stellen wir wieder einen Film ein!

In der letzten zwei Wochen haben wir den Geber völlig neu gestaltet, da der Einsatz eine Digital-Poti’s keine gute Lösung war. Das Stell-Verhalten war nicht so das gesuchte,siehe Video PWM, deshalb einen neuen Weg gesucht und gefunden.

Video: http://www.hamatro.ch/RC-Schottel/PWM.WMV

Auch die Kritik, dass kein Skipper dreimal dreht haben wir verstanden. Wenn wir von Skippern reden, kann diese Aussage stimmen. Aber es wird Modellbauer geben, welche diese Art der Steuerung mit einem superschnellen Digital-Servo verwechseln werden. Und auch im Falle des „letzten Manövers kann dies passieren! Auch hier soll es naturgetreu abgebildet werden.

Video: http://www.hamatro.ch/RC-Schottel/Demo-3.wmv

In den nächsten zwei Wochen wird der Antrieb in unsere Test-Springer eingebaut und dann ausgiebig getestet. Auch der Geber kommt dann in das definitive Gehäuse.

Wenn die Steuerung fertig ist, werden wir uns wohl auch über die Technik äussern, wobei die Software schon sehr anspruchsvoll ist und wir in Sachen Mathematik viel nachlernen mussten.

Hoffen Ihr habt damit ein bisschen Spass.

Hans & Hans

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  • 2 weeks later...

Hallo Schottel-Fan's

 

Haben wieder einige News für Euch.

 

Wir sind nun am Einbau in unser Test-Schiff und im Juli wollen wir ausgiebig im Wasser testen. Wir hoffen natürlich, dass unsere Planungen und Ideen damit auch aufgehen. In der Zwischenzeit haben wir die Software getestet und noch Fein-Tuning betrieben.

 

Unser Hauptziel, eine Lösung ohne Eingriff in die Fernsteuerung-Signalwege zu machen konnten wir perfekt realisieren indem wir auf der Sender-Seite nur den Kreuz-Knüppel gegen den Geber ersetzen und zwar so, dass ein Rückbau immer möglich ist.

 

Für Technik-Freund legen wir nun ein Blockschalt-Bild bei und dazu einige Erklärungen:

 

Beim Geber haben wir auf Poti's, sowohl mechanische, wie elektronische, verzichtet. Dies aus dem Grund, da die Werte nicht immer sauber reproduzierbar waren und der Lade-Zustand des Senders hier auch noch seinen Anteil leistete. Zudem war wichtig, dass kein Computer-Sender notwendig ist. Aufgrund der mechanischen Position des Drehgebers wird über einen Wandler ein sauberes PWM-Signal erzeigt welches über den Tiefpass-Filter den Sender versorgt, also über das bekannte, 3-polige Kabel wie beim Poti. Der Geber wird über dieses Kabel auch elektrisch (verpolungssicher) versorgt.

 

Auf der Empfänger-Seite wird das Signal des Empfängers ausgewertet und an den Controller übergeben. Die H-Brücke steuert den Getriebe-Motor, wobei auch hier die Rückmeldung der Position über einen Sensor erfolgt. Die Hardware ist relativ einfach gehalten, dafür ist das Software-Teil ziemlich komplex geworden. Auch hier blieb der Signal-Weg des Empfängers unangetastet, damit Zusatz-Module nach wie vor funktionieren. Und es ist nun ein Kanal für die Drehung pro Schottel notwendig.

 

Einige Bilder im Anhang, das nächste Video kommt dann vom See :-)

 

- Servos Prototypen

- Servos im Test

- RC-Geber Innenleben

- RC-Geber Beta-Version

- Block-Schema

 

Wünschen Euch eine schöne Woche und viel Spass beim "Schifflefahren".

 

Hans (D) & Hans (CH)

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Guest HBose

Hallo

 

eine Anmerkung noch von Hans(D).

 

Da das Kabel des Gebers nur in einer Steckkonfiguraion funktioniert, kann am Geber per Jumper die Laufrichtung umgedreht werden.

 

D.h. ein drehen des Geberanschlußes ändert nicht die Drehrichtung, sowie bei den normalen Steuerknüppeln, sondern nimmt ihn ausser Betrieb ;). Dies ersparte eine zusätzliche Spannungsregelung.

 

Salu Hans

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Ahoi

 

Es wächst langsam und stetig.

 

Sender-Teil fertig, Mechanik bereit zum Einbau.

 

Die nächsten Bilder folgen, wenn der Einbau im Schiff fertig ist.

 

 

Hans & Hans

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Guest HBose

Hallo

 

schon wieder eine Anmerkung von mir (Hans[D]).

 

Auf dem Bild ist ein Futaba Computersender zu sehen, wie der Fachmann das leicht erkennen kann. Ich teste das gleiche Setup in einem F14 Navi Sender. Unterschiede gibt es keine der Geber ist voll kompatibel zu beiden Systemen. Dank der automatischen Kalibrierung der Impulsbreite ist keine Justage notwendig bei der Inbetriebnahme.

 

D.h. das ganze wird auch in anderen Sendern funktionieren in denen mit Gleichspannung steuerbare Oszillatoren verbaut sind. Ob es mechanisch passt muss man im Einzelfall sehen. Da gibt es ja doch von Hersteller zu Hersteller große Unterschiede. Aber das ist Phase 2 des Projektes erst mal das hier fertig machen.

 

Salu Hans

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Guest MdG-RC

Hello H & H,

 

Very nice job...:that:

Nice to see how it all comes together :D

 

I hope (and I'm waiting) to see a good beta test-video with the new test-model.

 

Keep up this good work... and have fun ;)

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  • 3 weeks later...

Ahoi zusammen

 

Heute, zusammen mit meinem lieben Freund Hans aus Deutschland, die erste Wasserung in der Badewanne für den Zuladungs-Test. Vier Akku's bringen das Schiff perfekt auf die KWL. :mrgreen::mrgreen:

 

Danach letzter Test-Lauf mit automatischer Kalibrierung (Schottel werden mit Druck-Taste am Geber automatisch auf die Null-Stellung gefahren) und Test der Fahr-Motoren, alles im grünen Bereich. :D

 

Dazu ein kleines Video: www.hamatro.ch/RC-Schottel/STL-01.wmv

 

Leider hat der Stapel-Lauf infolge schlechtem Wetter (Regen) und sehr massiven kabbeligem Wasser nicht geklappt. :( Gemeinsam haben wir uns entschlossen, diesen Stapellauf zu vertagen, da wir im letzten Moment keine Risiken eingehen wollten!

 

Morgen, gemäss Wetter-Vorhersage schön und ohne Wind, dann starten wir einen neuen finalen Versuch.

 

Den Abend haben wir in einem maritimen Umfeld bei einem guten Essen in entpannter Gesellschaft verbracht.

 

In nur drei Monaten haben wir zusammen Hardware, Software und die Test-Installation auf die Beine gestellt. Hans aus Deutschland hat hier viel Zeit und Herzblut eingebracht, dafür an dieser Stelle ein besonderer Dank.

 

In dieser Zeit haben wir unsere geplanten Ziele konsequent verfolgt und uns nicht ablenken lassen, Deshalb auch unsere Zurückhaltung im Bereich der Technik.

 

Ein Dank geht auch an unsere Frauen, welche uns immer unterstützt haben, mit Zuhören und auch mit unseren Abwesenheiten, beim Suchen von Lösungen und Abarbeiten von Ideen.

 

Morgen wissen wir dann auch, wie das auf dem Wasser funktioniert, ein kleines Video wird folgen.

 

Euch allen ein schönes Wochenende und viel Spass bei "Schifflefahren".

 

Gruss Hans (D) und Hans (CH).

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Hallo Schottel-Kapitäne

 

Heute war unser grosser Tag. Das Schiff "Unendlich x 360 Grad" hatte seine Jungfernfahrt.

 

Das Ein- und Auswassern war ein kleiner Kraft-Akt :D, das nächste Mal nehmen wir einen Kran. Spass beiseite, der Slip-Wagen wird noch gebaut.

 

Die erste Fahrt hat viel Spass gemacht. Technik i.O., keine Probleme aufgetaucht. Nun wird gefahren und Manöver geübt. Klare Feststellung, es ist einfacher mit einem richtigen Schiff, als mit dem Modell, Manöver zu fahren. Testfahrten mal mit kleiner Fahrt, Volle Pulle kommt dann noch.

 

Wenn die Koordination klappt, kann man aber wirklich genau fahren. Die Sicherheitsleine war nun wirklich überflüssig; aber Sicherheit ging vor.

 

Der Film der Jungfernfahrt: www.hamatro.ch/RC-Schottel/Jungfernfahrt_18-07-10.WMV (Achtung 73 MB gross)

 

Wir wünschen Euch viel Spass

 

Die beiden Hans

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Hallo NiBe

 

Die Verbindung Schiff-Notebook ist nur für Software-Anpassungen notwendig. Für den normalen Betrieb ist dieser nicht nötig.

 

Da die Schottel-Steuerung ihre eigene Software hat, welche auch angepasst werden kann, ist dies im Zeitpunkt der Entwicklung üblich. Die Schottel-Servos haben dazu einen Programmier-Anschluss.

 

Ja, und dann kommen immer wieder neue Ideen. Die werden dann halt ausprobiert.

 

Mit der Auto-Kalibrierung sind nun die Displays der Schottel-Servos auch nicht mehr notwendig, wir haben sie aber für Kontrollen und Ueberwachung noch gelassen.

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Guest HBose

Hallo

 

noch als kleine Ergänzung. Wir sind noch im Entwicklungsstadium, d.h. wir setzen Technik ein die nachher für den Regelbetrieb nicht mehr benötigt wird. Aber es zeigt welchen Aufwand wir treiben.

 

Das wird nachher für den Modellbauer so zu nutzen sein wie er es von hochwertigen Servoantrieben (z.B. Helikopter) gewohnt ist.

 

Salu Hans

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Guest MdG-RC

Hello H & H,

 

Congratulations with this first try-out ;)

It's looking great.

 

(the following is positive criticism...)

Because I'm not sure how the auto-calibration works on your system...

 

Is this only happen in the beginning, when you start-up everything together (radio and TUG) ?

 

If yes... what will happen when there is a short power-problem/dip on the TUG and the TUG is to far away ?

 

Normally (when the power is OK again), the processor makes first a restart and will reset/clear all temporary memory's like the "Min- and Max-positions and some other things)...

Is there a option to make the auto-calibration again from far away, ore is this automatically when you switch off the radio and turn it on again ?

 

If not, it means the servo's will probably not running OK !

 

I always use the EEPROM for all that information.

That's why I save first all information during one setup. (like the most digital "farthreglers")

After this setup, the servo ore others things are always run OK and safe.

It's only recommend to do this setup again, when you will use a other radio-system.

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Hallo Marten

 

Selbstverständlich speichern wir wichtige Parameter auf dem Chip. Die Initialisierung kontrolliert die Schottel und stellt sie bereit.

 

Analog den Hubschraubern, welche nach dem Start auch ihre Elektronik initialisieren.

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Guest HBose

Hallo

 

im Rahmen des Schottel Projektes benötigen wir auch zwei Fahrtregler für die beiden Propellermotore. Da Fahrtregler ohne Richtungswechsel eher selten sind habe ich am Wochenende mal mit Teilen aus der Restekiste was zusammen gebaut. Heraus gekommen ist ein gut funktionierender Fahrtregler mit folgenden Daten

 

Spannung : 6V - 24V

Strom : max. 15A

PWM Frequenz : 3,6 kHz

Automatische Kalibrierung

Watchdog Kontrolle des Funksignales

 

Für private Nutzung hier die Pläne :

 

fahrtregler_v1_plan.jpg

 

Hier der BASCOM Kode zur privaten Nutzung und Weiterentwicklung:

 

'*******************************************************
'***              Fahrtregler V1.0                   ***
'***             (c)Hans Borngräber                  ***
'***               24. Juli 2010                     ***
'*******************************************************

$regfile = "attiny2313.dat"
$crystal = 8000000
$baud = 19200
$hwstack = 32
$swstack = 8
$framesize = 16

'------------------------------------------------------------
Dim V1 As Integer
Dim V2 As Integer
Dim L As Integer
Dim Funkok As Bit
Dim Funkmin As Integer
Dim Funkmax As Integer
Dim Band As Single
Dim Nullwert As Single
Dim Zwert As Single

Config Pinb.1 = Input
Portb.1 = 1
Config Portb.2 = Output
Config Portb.3 = Output

Config Timer0 = Pwm , Pwn = 8 , Compare A Pwm = Clear Up , Prescale = 8
Start Timer0
Config Timer1 = Timer , Prescale = 8 , Noise Cancel = 1
Config Watchdog = 1024
Start Watchdog

Funk1 Alias Pinb.1
Led1 Alias Portb.3

V1 = 0
Ocr0a = 0

'------------------------------------------------------------
'****** Warten auf Sendersignal. LED blinkt schnell.
Do
 Waitms 100
 Toggle Led1
 Reset Watchdog
Loop Until Funk1 = 1

'****** LED Konstant eingeschaltet
Led1 = 0

'****** Warten auf maximales Sendersignal
Do
 Gosub Impuls_messung
 Funkmax = V1
 Reset Watchdog
Loop Until Funkmax > 500
Wait 1
Reset Watchdog
Gosub Impuls_messung
Funkmax = V1

'****** Warten auf minimales Sendersignal
Do
 Gosub Impuls_messung
 Funkmin = V1
 Reset Watchdog
Loop Until Funkmin < 500
Wait 1
Reset Watchdog
Gosub Impuls_messung
Funkmin = V1

'****** Berechnung der Bandbreite
Band = Funkmax - Funkmin
Band = Band / 256
Nullwert = Funkmin / Band

'****** Ende der Kalibrierung. LED blinkt langsam.
For L = 1 To 5
 Reset Watchdog
 Toggle Led1
 Waitms 300
Next L

'***** LED aus
Led1 = 1

'------------------------------------------------------------
'****** Hauptprogrammschleife
Do
 Reset Watchdog
 Gosub Impuls_messung
 Gosub Berechnung
 Ocr0a = V2
Loop

'------------------------------------------------------------
'****** Senderimpuls Auswertung
Impuls_messung:
 Bitwait Funk1 , Reset
 Timer1 = 0
 Bitwait Funk1 , Set
 Start Timer1
 Bitwait Funk1 , Reset
 Stop Timer1
 V1 = Timer1 - 1000
 Reset Watchdog
Return

'****** Umrechnung Senderimpuls in PWM-Wert. Einstellen der Begrenzungen.
Berechnung:
 Zwert = V1
 Zwert = Zwert / Band
 Zwert = Zwert - Nullwert
 If Zwert >= 128 Then
   V2 = Zwert - 1
   If V2 >= 247 Then
     V2 = 255
   End If
 Else
   V2 = Zwert
   If V2 <= 8 Then
     V2 = 0
   End If
 End If
Return

End

Eine Platine wird es auch geben ist aber noch nicht getestet Abm. 50x50mm:

 

fahrtregler_v1_bestueckung.jpg

 

Viel Spass damit.:)

 

Salu Hans

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Guest HBose

Hallo

 

habe noch ein kleines Filmchen vom Testdrahtverhau gedreht. Ton einschalten ansonsten bekommt man die Regelung nicht mit.

 

Der Motor ist ein 8,4V / 80W Motor aus einem Motorsegler, Leerlaufdrehzahl 20000 U/min. Wie man im Film sieht läuft er sehr schwer an und braucht ca 30% PWM Signal zum anlaufen. D.h. für solche Motore muss man eine andere als im Moment eingestellte Anfahrregelung benutzen, das ist mit der Software leicht anpassbar.

 

Der MOS-FET ist ungekühlt und wird nur lauwarm bei ca 6A Leerlaufstrom. Werde aber trotzdem im Endausbau einen Kühlkörper vorsehen.

 

Video Testaufbau

 

Salu Hans

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Guest HBose

Hallo

 

habe mal das Material zusammen gerechnet, bin auf 4,41 Euro ohne Kühlkörper und Gehäuse gekommen. Also eine echte LowCost Lösung da lohnt der Eigenbau noch :that:.

 

Salu Hans

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Hallo Hans,

 

hab mir die Schaltung mal angeschaut, dabei sind mir ein paar Sachen aufgefallen:

Ist die Freilaufdiode nicht ein bisschen schwachbrüstig?

 

bzw. bei der Ansteuerung des Mosfets:

Wenn jemand das ganze mit 24V betreiben will, wird das so nicht funktionieren, da das Gate des Mosfets maximal 20V abkann.

Wenn man die Frequenz der PWM noch etwas hochdrehen will (um das Gequietsche los zu werden), sollte man wohl dem Mosfet noch eine Treiberschaltung spendieren. Hier ist z.B. eine ganz simple Treiberstufe eingebaut.

 

Hm, grad seh ich, das der Motor ja im Reset des MCs anläuft, da sollte wohl auch noch ein Inverter dazwischen :)

 

viele Grüße,

Hermann

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Guest HBose

Hallo Herrmann

 

die Freilaufdiode ist voll ausreichend, das haben die Test gezeigt. Die Diode wird auch gerne bei Schrittmotorsteuerungen eingesetzt, weil sie sehr schnell schaltet und sehr effektiv Störimpulse unterdrückt.Der MOS-FET wird Aufgrund der Beschaltung des Optokopplers nie mehr als 20V sehen. Man kann auch noch eine Zenerdiode an das Gate hängen, war aber keine in der Restekiste :mrgreen:.

 

Eine Treiberstufe brachte nichts, hatte einen IR2117 dazwischen, das Verhalten war eher schlechter als mit der direkten Ansteuerung. Diese Stufen machen bei höheren Frequenzen und Spannungen Sinn, in dem niedrigen Frequenzbereich bringen die nichts. Werde aber noch einen Logik-Level MOS-FET testen mal schauen wie dann das Verhalten sich ändert. Ist halt Experimentier Stadium, es darf gespielt werden.;)

 

Der Motor läuft nicht an bei einem Reset oder wenn der Watchdog zuschlägt, dazu hat er keine Zeit da der µC vorher das PWM Signal wegnimmt. Siehe Zeile "OCR0A=0"

 

Aber danke für die Tipps wenigsens mal eine Reaktion auf das Thema.:D

 

Salu Hans

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Hallo Hans,

 

Die Diode wird auch gerne bei Schrittmotorsteuerungen eingesetzt
na ja, bei Schrittmotoren sind aber auch nur in den allerseltensten Fällen 15A im Spiel... Eine MBR1645 fänd ich passender, die hält den Strom jedenfalls aus.
Der MOS-FET wird Aufgrund der Beschaltung des Optokopplers nie mehr als 20V sehen
hm? wenn der Optokoppler sperrt, zieht R1 das Gate auf Versorgungsspannung hoch, soweit ich das sehe...
Der Motor läuft nicht an bei einem Reset oder wenn der Watchdog zuschlägt, dazu hat er keine Zeit da der µC vorher das PWM Signal wegnimmt. Siehe Zeile "OCR0A=0"
Darauf würde ich mich nicht verlassen... Reicht ja schon, wenn die Empfänger-Spannung kurz zusammenbricht, dann läuft der Motor mit Vollgas los.

Einfach einen Inverter aus einem Widerstand und nem Transistor dazwischen, dann ist das ganze kein Problem.

 

Diese Stufen machen bei höheren Frequenzen und Spannungen Sinn, in dem niedrigen Frequenzbereich bringen die nichts
Die PWM-Frequenz auf über 15Khz zu erhöhen, ist zumindest für die Ohren ganz angenehm. Ich hab auch festgestellt, das die Motoren dann besser anlaufen. Ob das allerdings mit Deinem Aufbau funktioniert, weis ich nicht, R1 bildet zusammen mit dem Mosfet-Gate einen Tiefpass..

Muß ja auch nicht gleich ein eigenes Treiber-IC sein, die bringen ihre eigenen Probleme mit.. Wie gesagt, mit zwei Transistoren läßt sich ganz einfach eine Treiberstufe aufbauen, die für diesen Zweck ausreichend ist.

Hast Du Dir die Flanken mal mit nem Osszi angeschaut?

 

Aber danke für die Tipps wenigsens mal eine Reaktion auf das Thema.
Na ja, bin grad selber dabei, einen Fahrtregler zu bauen :)

 

viele Grüße,

Hermann

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Guest HBose

Hallo

 

um unbeabsichtiges anlaufen des Motors zu unterdrücken werde ich eventuell noch eine Schaltstufe die vom µProz. gesteuert wird einbauen. Das war mir im Moment aber zuviel Aufwand. Denn wenn im Betrieb die Empfängerversorgung ausfällt hat man eh Murks gebaut , und man muss in die Badehose schlüpfen :mrgreen:. Darf halt nicht vorkommen.8)

 

Die Rechtecksignale sind absolut sauber am Gate des MOSFET bei der Frequenz absolut kein Problem. Auf 15kHz hochgehen wird nicht so einfach gehen das hat der Optokoppler nicht so gerne. Der liefert so ab ca. 10kHz stark bedämpfte Rechtecksignale ohne MOSFET, die nochmal aufbereitet werden müssten. Schnellere Optokoppler wie der HPCL2630 wären da besser bei solchen Frequenzen.

 

Aber ich wills ja nicht auf die Spitze treiben mit der Schaltung, will es simpel halten. Es ist eh nicht möglich jedem Motortyp gerecht zu werden, dafür müsste man die Schaltung extern parametrierbar machen. So in dem Stil wie bei den Frequenzumrichtern. Da muss auch jeder Motor Parametriert werden mit einer recht großen Anzahl an Parametern.

 

Zu den Dioden noch eine Anmerkung, bis jetzt haben sie überlebt. Die gemessen Dioden-Ströme liegen bei Vollast am Motor unter einem Ampere. Ist auch klar es ist ein Motor und kein Generator, die Energie wird durch die Rotation abgebaut.

 

Salu Hans

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