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swessels

RCLine User

  • »swessels« ist der Autor dieses Themas

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1

Mittwoch, 9. Juni 2010, 13:05

Funktionsweise Brushlessdrehzahlmesser

Hallo,
ich versuche gerade die Funktionsweise eines Brushless – Drehzahsensors zu verstehen.
Dazu habe ich ein wenig gegoogelt (was für ein Wort…) und auch einiges gefunden. So ganz habe ich das aber noch nicht verstanden. Meine bisherigen Erkenntnisse:

- Die Drehzahl eines LRK ist Drehfeldfrequenz / Polpaare
- Pro umdrehung des Drehfeldes wird jede Phase einmal mit Spannung versorgt (PWM unberücksichtigt)
- Daraus abgeleitet würde ein Komparator an einer der Phasen und ein wenig Mathematik ausreichen, um die Drehzahl des Motors zu ermitteln.

Ist das soweit Richtig?

Um die PWM – Frequenz herauszufiltern kann ein Tiefpassfilter verwendet werden. Das leuchtet mir nicht ganz ein weil die Frequenz des Drehfeldes ja höher sein kann als die üblichen PWM Frequenzen.

Könnt Ihr mir da ein wenig auf die Sprünge helfen?

Danke und Gruß,
Stefan

haschenk

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2

Mittwoch, 9. Juni 2010, 15:57

Hi Stefan,

deine erste Überlegung ist (fast) richtig. Fast, weil nicht nur "mit Spannung versorgt", sondern je einmal in jeder Polarität. Eine Periode besteht immer aus 6 Intervallen; je 2 Intervalle auf "Plus" und "Minus", dazwischen je 1 Intervall auf "Null".

Deine zweite Überlegung stimmt nicht; vermutlich hast du [Upm] und [Hz] gleichgesetzt bzw. verwechselt.

Die PWM wird m.W. immer (?) so realisiert, daß nur eine Seite (High oder Low) der Endstufen-Halbbrücken damit getaktet wird; das genügt. Wenn du einen Eingriff in den Steller nicht scheust, hast du dann an den Gates der jeweils anderen Seite die reine Drehzahl-Info.

Direkt an den Phasen-Ausgängen zum Motor kann es mit dem Tiefpass eng werden (muß sehr "steil" sein); dann geht das Verfahren nur bei "Vollstrom". Durch Suchen mit dem Scope kann man oft auch am µC einen Pin finden, an dem die reine Drehzahl-Info anliegt.

Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (9. Juni 2010, 16:15)


swessels

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3

Donnerstag, 10. Juni 2010, 07:11

Hallo Helmut,

danke für Deine Antwort.

Ich meine mit "Drehfeldfrequenz" eine Umdrehung des Feldes.

Vor einem Eingriff in den Steller habe ich keine Angst. Da würde ich erst mal meinen "Teststandsteller" nehmen. Ich habe aber leider kein Oszi. Würde da auch ein DMM mit Frequenzmesser reichen?

Ich möchte allerdings eine Lösung ähnlich des UniLog Sensors. Nur will ich wissen wie das gemacht wird und warum das funktioniert.

Vielleicht brauche ich gar keinen Filter.... Blanke Theorie ohne zu wissen, wie die Signale / Störungen auf den Phasen aussehen:
Ein RS-Flipflop. Set durch Phase 1, reset durch Phase 2.

Auf jeden Fall werde ich mir die Theorie noch einmal zu gemüte führen.

Gruß,
Stefan

4

Donnerstag, 10. Juni 2010, 12:43

Hallo Stefan,

"irgendwo" in einem Yeti Thread (Fernsteuerungen/Sender - Empfänger) hat das einer schon mal gemacht. Ist nicht allzu lange her, dass ich das gelesen habe.

Mal sehen ob ich es wieder finde.

Grüße

Ralf

/edit: So, habe den Link gefunden, siehe hier

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »elral« (10. Juni 2010, 12:48)


swessels

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5

Donnerstag, 10. Juni 2010, 14:04

Hallo Ralf,

danke für den Link. Audf die Idee bin ich noch garn nicht gekommen. Das ist ja praktisch ein retriggerbares Monoflop in Software.....

Gruß,
Stefan

Elektroniktommi

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Wohnort: MK, Sauerland

Beruf: Konstrukteur

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6

Donnerstag, 10. Juni 2010, 14:10

Wie wäre es wie der Steller es macht?

Er bestimmt über einen Komparator den Nulldurchgang der Gegen-EMK der Stromlosen Phase.
Die Aufschrift "NICHT BRENNBAR" ist keine Herausforderung!
[IMG]http://www.rclineforum.de/forum/attachment.php?attachmentid=122429&sid=[/IMG]

[SIZE=4]Ströme messen nicht vergessen![/SIZE]

Chilikakaoexperte

haschenk

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7

Freitag, 11. Juni 2010, 02:02

Hallo Stefan,

Zitat

Würde da auch ein DMM mit Frequenzmesser reichen?


Die DMMs sind erstaunlich genau (wenigstens meine... Mittelklasse von Conrad/Voltcraft), Messung damit ist viel einfacher und genauer als mit dem Scope; reicht für Modellbauzwecke bei weitem aus. Nur bei sehr niederen Drehzahlen bzw. Frequenzen kann´s Probleme geben, da die DMMs eine untere Grenzfrequenz (durch kapazitive Ankopplung bedingt) von etwa 30-50 Hz haben.

"COM" vom DMM an Masse vom Steller, "Hz"-Eingang vom DMM ans Gate von einem der MOSFETs- das sollte funktionieren (du musst nur noch die nicht_PWM_getaktete_Seite finden).

Beim Anschluß an einen der Phasenausgänge ohne Tiefpass wirst du wahrscheinlich Probleme kriegen- die Spannungsverläufe sind idR nicht so ideal wie im Lehrbuch gezeichnet...

Zitat

Ich möchte allerdings eine Lösung ähnlich des UniLog Sensors. Nur will ich wissen wie das gemacht wird und warum das funktioniert.

Ich vermute mal, welchen der Unilog-Drehzahlsensoren du meinst.... mEn habe ich mal wo gelesen, daß da nur ein ganz einfacher symmetrischer Tiefpass drin ist (2 x R, 1 C).

Ich verwende zur Drehzahlmessung sehr häufig Magnetchen+Hallsensor (obwohl ich diverse andere Möglichkeiten habe). Neodym-Magnetchen ca. 2x2x2 oder 3x3x2 (unkritisch) irgendwo am rotierenden Teil ankleben; Sensor-IC TLE4905L + 1 Widerstand auch irgendwie befestigen, das war´s dann schon (+DMM oder Frequenzzähler). Spannung für den Sensor von der RC-Anlage oder einem andern Akku. Kostet so um 1-2 Teuro, wiegt fast nichts, und kann idR im Modell verbleiben. Wenn man dünnen CuL-Draht als Zuleitungen verwendet (1-2m lang), dann kann man sogar die Drehzahl(en) am schwebenden Microheli messen.

Zitat

Ein RS-Flipflop. Set durch Phase 1, reset durch Phase 2.

Brauchst du nicht... Und zum Störungen ausblenden nützt das auch nichts; wenn da z.B. kurze Nadelimpulse sind, dann setzen/löschen die auch das FF.

Zitat

Ich habe aber leider kein Oszi.

Wenn du öfters mit elektronischen Schaltungen arbeitest, brauchst du eins... sonst ist man blind und stochert z.B. bei der Fehlersuche im Nebel. Als Tip: Scopes gibt es auch gebraucht, oder z.B. manchmal preisgünstig bei Pollin. Für übliche Modellelektronik genügt die unterste Preis/Leistungsklasse.


Gruß,
Helmut

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »haschenk« (11. Juni 2010, 02:19)


swessels

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8

Freitag, 11. Juni 2010, 07:17

Hallo Helmut,

Zitat

Die DMMs sind erstaunlich genau [....]

Das klingt gut. Ich will mein mittlerweile fast 20 Jahre altes Voltcraft DMM ersetzen. Ich dachte da an die Mittelklasse von UNI-T, erhältlich bei Reichelt.

Mit dem TLE4905 habe ich schon experimentiert. Ich wollte ihn über den Luftspalt eines LRK positionieren. Da muss ich aber schon extrem nah drangehen, damit der Sensor funktioniert.

Vielleicht sollte ich mal mit dem KMZ10 oder ähnlichem spielen.

Ganz kleine Magneten habe ich bei meinen üblichen Lieferanten noch noch nirgends gefunden. Würde ich damit nicht auch den magnetischen Fluß im Motor negativ beeinflussen, wenn ich die Magneten an die Glocke des Motors klebe?

An die nicht idealen Spannungsverläüfe habe ich gar nicht gedacht. Wäre mir im Laufe der Experimente aber bestimmt aufgefallen....

Ein Oszi kann ich vielleicht von einem Bekannten als Dauerleihgabe bekommen. Fragen kostet nichts.

Gruß,
Stefan

9

Freitag, 11. Juni 2010, 09:13

warum nimmst Du nicht gleich die vorhandenen Magnete des Rotors? Nicht von außerhalb der Glocke hinter dem Eisen sondern am unteren, offenen Glockenrand

Die frühen Motoren mit Hallsensoren haben das auch nicht anders gemacht.

10

Freitag, 11. Juni 2010, 19:01

Mrpm

Hallo,

ein BL-Drehzahlmesser ist recht einfach umzusetzen. Man legt eine Phase über einen Vorwiderstand, Spannungsteiler, Z-Diode auf den ICP- oder Int-Eingang des Prozessors
Der Messpunkt ist der Augenblick wenn ein Impulse länger als 150us = 6,6KHz war. Dieser Messpunkt wird per Impulszählung im Zeitfenster ausgewertet. Es geht aber auch eine Periodenmessung mit Mittelwertbildung.

Das vollständige Programm als Jeti-MRPM habe ich hier gepostet.

Programm MRPM

Etwas weiter unten dann auch ein Oszibild dazu.
Die 150us Grenze reicht, da alle Regler min 8MHz schaffen, aber höchstens 240000 Feldumdrehungen.

Gruß Sven

haschenk

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11

Freitag, 11. Juni 2010, 23:18

Hallo Stefan,

Zitat

Ich dachte da an die Mittelklasse von UNI-T, erhältlich bei Reichelt.

Der Papierform nach sollte das UT 61A eine gute Wahl sein; ich war auch bei Gerätekäufen bei Reichelt immer zufrieden.
Mir persönlich würde eine Schnittstelle zum Computer (RS 232 oder USB) fehlen; aber damit und mit der dann noch nötigen Software wird´s deutlich teurer.

Zitat

Mit dem TLE4905 habe ich schon experimentiert. Ich wollte ihn über den Luftspalt eines LRK positionieren. Da muss ich aber schon extrem nah drangehen, damit der Sensor funktioniert.

Der TLE4905L ist nicht sehr empfindlich, da muß schon ein Magnetchen gegenüber stehen, dann sind bis ca. 5 mm Abstand möglich. Siehe Bilder im Anhang.

Zitat

Vielleicht sollte ich mal mit dem KMZ10 oder ähnlichem spielen.

Vom KMZ10 würde ich dir abraten, aber nicht weil er "schlecht" wäre. Das ist kein Hall-Sensor, sondern ein Magnetfeld-empfindlicher Widerstand (MRS). Er ist nicht so einfach zu verwenden und erfordert ein "Hilfsfeld" senkrecht zum zu messenden Feld (das man aber bei einer "tricky" Anordnung ohne Mehraufwand erzeugen kann. Ich habe ihn z.B. schon in einem Winkel-Sensor verwendet, s. Zeichnung im Anhang. Mehr dazu steht in den Applikationschriften dazu von Philips.

Nimm einen Hallsensor, am besten mit integriertem Verstärker; z.B. bei Allegro gibt´s da ein breites Angebot (habe aber selbst keine Erfahrung damit).

Ich verwende den KSY 10 von Siemens/Infineon, der aber noch einen Verstärker braucht. In meinem ältesten Fühler ist der KSY 10 zusammen mit einem Dual-OpAmp; dessen eines System arbeitet als Linearverstärker, das Andere als Schmitt-Trigger. Leider habe ich die Schaltung davon nicht mehr, das ist min. 15 Jahre her und das Ganze mit Harz vergossen. Auf einem der Bilder (mit dem Faulhaber-Motor) ist das vordere Ende zu sehen, und der Abstand zum Magnetchen.
Mit so einem empfindlichen Sensor kann man oft die Drehzahl noch mit dem Streufeld messen, das durch den Rückschlußring noch durchkommt; an den Stirnseiten des Rotors immer.

Zitat

Ganz kleine Magneten habe ich bei meinen üblichen Lieferanten noch noch nirgends gefunden.

Gibt´s z.B. hier:
http://www.ibsmagnet.de/products/index.php
Katalogseite 12.
Ich kann dir aber auch ein paar schicken, hab noch einen kleinen Vorrat aus Zeiten, in denen man BLs (auch ganz kleine...) selbst gebaut hat. Dazu bräuchte ich dann deine Postadresse (PN).

Zitat

Würde ich damit nicht auch den magnetischen Fluß im Motor negativ beeinflussen, wenn ich die Magneten an die Glocke des Motors klebe?

Nein, wenn du nicht was unvorstellbar Blödes machst, ist das vernachlässigbar.


Gruß,
Helmut
»haschenk« hat folgendes Bild angehängt:
  • Bilder_Stefan.jpg

swessels

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12

Samstag, 12. Juni 2010, 10:07

RE: Mrpm

Hallo zusammen,

@e-beaver:

Zitat

warum nimmst Du nicht gleich die vorhandenen Magnete des Rotors?

Wie meinst Du das genau? Ich habe hier gerade einen Turnigy SK2830 in der hand und weiß beim besten Willen nicht wie ich nah genug an die Magnete herankomme.

@sven:
Danke für den Link, ich werde mir das nächste Woche mal zu gemüte führen. Am WE hab ich für sowas leider keine Zeit....

@Helmut:
Ich dachte an das UNI-T UT61B oder UT61C. Die haben USB und sin dmit knapp 50.- Euros noch ok.

Ansonsten vielen Dank für Deine Hinweise und Bilder. wegen der MAgnete bekomst Du ne PN.

Ich muß erstmal pausieren. Die Kinder fordern ihr Recht...

Gruß,
Stefan

13

Montag, 14. Juni 2010, 14:31

habs mal kurz in grün skizziert, wo der Sensor hin muss.

Wenn eine Ausfräsung nicht reicht, kann ja eine der dünnen Rippen herausgezwickt werden. Da hats zumindest keine Auswirkung auf den Rundlauf, wie das bei einem zusätzlich aufgeklebten Magnet der Fall wäre.
»e-beaver« hat folgendes Bild angehängt:
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swessels

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14

Dienstag, 15. Juni 2010, 07:42

Da hast Du ja den selben Motor liegen.... Auf die Idee den Sensor dort einzusetztzen bin
ich noch gar nicht gekommen. Danke!

Allerdings würde das Modifikationen an den meisten Motoren erfordern. Ich suche einen universell einsetzbaren Sensor.

Gruß,
Stefan

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »swessels« (15. Juni 2010, 07:42)


15

Dienstag, 15. Juni 2010, 18:08

den Motor hab ich nicht, nur mal im Internet nach einem passenden Bild gesucht und dies dann künstlerisch aufgewertet...

In CD-ROM Motoren sind auch Hallgeber verbaut, die haben ähnlichen Abstand zu den Magneten. Und sie sind recht klein.

http://uzzors2k.4hv.org/projectfiles/mag…ect_sensors.JPG

Universell steht und fällt natürlich mit der Befestigungstechnik. Wird wohl auf einen Klecks Epoxy hinauslaufen.