Drehzahlstellung

[Daffid]

Hallo zusammen,

für ein Schulprojekt möchte ich den unten angehängten Getriebemotor betreiben. Dafür benötige ich einen Drehzahlsteller. Am Besten wäre ein Drehzahlsteller den ich mit einem Taster ein und ausschalten kann. Idealerweise mit Drehzahlanzeige oder irgendeinen Wert den man einer Drehzahl zuordnen kann.
Ich komme mit der Flut an Drehzahlstellern nicht zurecht. Vielleicht könnt ihr mir helfen.
Ideal wäre es wenn der Steller schon in einem Gehäuse kommt oder sehr leicht in eines einbaubar ist.

Der Motor hat eine Leistungsaufnahme von 17W bei 24V.

Hier der Motor: https://de.rs-online.com/web/p/gleichst ... /?sra=pmpn

EDIT: Gibts es evtl. auch eine Fertige Einheit die ich an 230V~ anschließe und einstellbare 24V--- rausbekomme?

Ich danke euch herzlich.
David

[Virtex7]

na das könnte doch ein Einsatz für den Pollin-Drehzahlsteller sein!

https://www.pollin.de/p/bausatz-drehzah ... ren-810026

ob der genau passt, weiß ich nicht, aber schau dir doch mal die Anleitung an!

[Daffid]

Das sieht schon ganz gut aus. Danke
Leider ist es ein Bausatz.

Für dieses Teil bräuchte ich ja dann auch noch ein 24V Netzteil. Reicht da ein ganz "normales" Schaltnetzteil?

[Virtex7]

Das Zeug vom Pollin gibts meist auch als Baustein, fertig aufgebaut.
was ist ein "normales Schaltnetzteil"?

Für Motoren muss man etwas aufpassen, dass schnelle Laständerungen (wenn jemand ungestüm aufdreht) vom Netzteil nicht als Überstrom gewertet werden.
evtl. einen größeren Kondensator direkt am Leistungssteller montieren.

Gruß,
Philipp

[Daffid]

normales Schaltnetzteil im Sinne von Standardnetzteil ohne spezielle Anforderungen weil jetzt ein Motor dranhängt. Bis auf die von dir genannte Anforderung mit dem schnellen Aufdrehen. Das wird aber nicht der Fall sein.

[MichelH]

24V Netzteil hab ich noch ein paar hier liegen, das Teil zusammenlöten könnte ich dir auch eben. Interesse?
Edit: ich hätte auch noch ein passendes Gehäuse hier.

[Julez]

http://www.ebay.de/itm/DC-9V-12V-24V-48 ... 2691113736
Hier ist dein Drehzahlsteller.
Als Anzeige kann ein Voltmeter dienen, mit welcher du die Spannung zwischen dem Mittelabgriff vom Poti gegenüber Negativ (vom Poti) misst.
Als Schalter einen Schalter einbauen, welcher den besagten Mittelabgriff direkt mit Negativ kurzschließt.

Alternative:
https://www.ebay.de/itm/DC-Buck-Step-Do ... 2647533466

Da dein Motor weniger als 1A braucht, geht das Teil klar. Damit stellst du dann halt die Spannung runter, was die Drehzahl verringert.

Schaltung mit Schalter wie oben beschrieben.

[Geistesblitz]

Mal so gefragt: muss der Motor die Drehrichtung ändern können?

[Daffid]

Hallo,

vielen Dank für eure Rückmeldungen und entschuldigt bitte meine Abwesenheit habe momentan viel um die Ohren mit diesem Projekt.

Wäre es auch möglich ein Labornetzteil zum stellen der Drehzahl zu nehmen?
Dann hätte ich ja eigentlich eine Plug'n'Play Lösung.

Gruß
David

[MichelH]

Jein.

Ja du kannst mit einem labornetzteil die Drehzahl regeln.
Ist aber nicht sinnvoll weil der Motor bei langsamer Drehzahl (wenig Spannung wenig Strom) nur noch sehr wenig Kraft hat.
Deshalb würde ich zu einem PWM Regler raten.
Der legt in kurzen Impulsen die volle Spannung an den Motor und so hat dieser auch bei wenig Drehzahl noch Kraft.
PWM ist eigentlich Standard für sowas

[Julez]

Also da muss ich ein wenig widersprechen. Die Induktivität der Windungen macht PWM schon recht gleichstromähnlich, und alles andere wäre auch nicht richtig mit dem Energieerhaltungssatz in Einklang zu bringen. Ein Elektromotor, der an PWM hängt, wirkt so ähnlich wie ein Step-Down-Regulator. Bei letzterem nimmt man ja höhere Spannungspulse, die den Strom im Induktor kräftig genug anschubsen, so dass dieser durch die Induktivität auch nach Abschalten der Spannung noch weiterläuft. Auch beim Elektromotor läuft nach dem gleichen Prinzip der Strom noch weiter, mit etwas Ripple zwar, aber im Endeffekt genaus so als ob man die passende, geringere Spannung kontinuierlich zuführen würde. Der PWM-Betrieb hat allerdings 2 Nachteile: Erstens Ummagnetisierungsverluste im Motor, und zweitens den Spannungsabfall von ca 0,5-1V oder so im PWM-FET, solange dieser ausgeschaltet ist und durch den induktiv aufrechterhaltenen Stromfluss weiterhin durchströmt wird. Letzteres lässt sich durch "aktiven Freilauf" (synchronous rectifying) besser machen, die Verluste im Motor bleiben allerdings. Dementsprechend ist auch die Erwärmung z.B. in modellbautypischen Antriebssystemen bei ca. 75% Vollgas am höchsten, und nicht bei 100% Vollgas.
Ob also 10V mit 50% PWM oder 5V anliegen, dürfte für die Ausgangsleistung irrelevant sein. PWM wird nur genommen, weil das wesentlich einfacher ist als die Spannung zu regeln.
Ein Labornetzteil ist also durchaus geeignet, um die Drehzahl zu stellen.

[IPv6]

Ob also 10V mit 50% PWM oder 5V anliegen, dürfte für die Ausgangsleistung irrelevant sein. PWM wird nur genommen, weil das wesentlich einfacher ist als die Spannung zu regeln.

Kleiner Denkfehler?
Bei 10 V die Hälfte der Zeit anliegen oder 5 V dauerhaft ist ein Unterschied, da die Leistung an 5 V nur 1/4 von der an 10 V beträgt.
Das war doch die Geschichte mit dem Effektivwert, 10 V bei 50 % PWM müssten einer Gleichspannung von 7,07 V entsprechen.

[Geistesblitz]

Das liegt daran, dass bei halber Spannung auch nur halber Strom fließt (ohmsche Last angenommen).
P=U*I
also ist
U/2 * I/2 = P/4
Das gilt für Gleichstrom genauso wie für PWM.

Ich halte es auch für ein Gerücht, dass man mit PWM mehr Drehmoment bei kleinen Drehzahlen erreicht, das geht wirklich nur mit einer aktiven Regelung, also Drehzahl messen und ein Regler stellt dann je nach Abweichung das Tastverhältnis nach.

[IPv6]

Das gilt für Gleichstrom genauso wie für PWM.

Wie meinst du das?
Bei einer 50 % PWM liegt doch die Hälfte der Zeit die volle Spannung an, es wird also die volle Leistung umgesetzt. Aber da das nur zu 50 % der Zeit geschieht haben wir P/2.
Bei 50 % der Spannung haben wir logischerweise P/4.

50 % PWM hat ja nicht den Effektivwert von 50 % der Spannung, sondern Faktor 1/sqrt(2).

Oder meinen wir das Gleiche?

[Finger]

Aber nur bei ohmscher Last

[IPv6]

Und bei induktiven Lasten wird 50 % PWM zum Effektivwert von 50% der Spannung?
Interessant, das war mir so bisher nicht bewusst.

[Julez]

Ob also 10V mit 50% PWM oder 5V anliegen, dürfte für die Ausgangsleistung irrelevant sein. PWM wird nur genommen, weil das wesentlich einfacher ist als die Spannung zu regeln.

Kleiner Denkfehler?
Bei 10 V die Hälfte der Zeit anliegen oder 5 V dauerhaft ist ein Unterschied, da die Leistung an 5 V nur 1/4 von der an 10 V beträgt.
Das war doch die Geschichte mit dem Effektivwert, 10 V bei 50 % PWM müssten einer Gleichspannung von 7,07 V entsprechen.

Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ich denke, dass in dem kurzen Zeitfenster, in dem 10V anliegen, nicht der volle Strom zustandekommt, den man hätte, wenn die 10V dauerhaft anliegen würden. Es ist, so denke ich, daher nicht zulässig, den PWM-Betrieb dahingehend zu vereinfachen, dass man die Betriebszustände "Strom bei 10V Dauerspannung" und "keine Spannung, kein Strom" ins Verhältnis setzt.

[ferdimh]

50% PWM bei 10V entsprechen bei ausreichend hoher PWM-Frequenz 5V. Die Induktivität des Motors lässt so den Strom näherungsweise konstant bleiben. Bei einem Motorstrom von 1A fließt also 50% der Zeit 1A bei 10V und die andere Hälfte der Zeit 1A bei 0V (in der Praxis bei -0,7V, durch die Freilaufdiode). Die am Motor wirksame Spannung ist also im Durchschnitt die halbe Betriebsspannung.
Wenn jetzt die Last so klein wird, dass der Strom in der Aus-Phase auf 0 sinkt, steigt die Spannung während der Ausphase wieder an - dann geht die Drehzahl hoch, bei großen Motoren und geringer Last bis auf die maximale Drehzahl.

[Sir_Death]

Ich hab es zwar jetzt nicht nachgerechnet, kann dir das aber anhand eines Praxisbeispiel näher bringen:

Meine Gleichstrom-Modellbahn hat max 18V Fahrspannung.
bei 2V fährt da nix ab.
Bei 10% PWM (1kHz) fährt die geschmeidig weich ab. --> Wären ja dann nur 1,8V - Kann also nicht das selbe sein.

[Matt]

Rechnet aber mal bitte Leistung aus.
Da wird schon unterschiedlich.

Ich nehme in diese Fall 10V Spannung und 10 Ohm als Last.

50% PWM = 5W Leistung, nach deine Theorie ist es 5V, Leistung beträgt daraus allerdings 2,5W. deine Logik entspricht: arithmetisches Mittel

Es gibt auch noch Mittelwerte , der ist geliebte Quadratisches Mittel, da ist Werte höher als 5V

Leistung (damit leistet Motor) ist quadratisch per Spannung verstellbar, bzw. linear per PWM.

Grüss
Matt

[ferdimh]

Rechnet aber mal bitte Leistung aus.
Da wird schon unterschiedlich.

Aber nur bei Annahme ohmscher Last. Das ist ein Motor aber in keinem Fall.

[Matt]

jedoch erklärt deine Logik eher nicht, wieso Motor mit 10% PWM noch läuft, aber 1/10tel Gleichspannung nicht. Daran liegt, dass Leistung linear (PWM) bzw. quadratisch (Spannung) absinkt.

[ferdimh]

Nein, das hat mit der Induktivität zu tun, und damit, dass der Strom eine Lücke bekommt.
Wenn ich die PWM-Frequenz hoch genug wähle, dass der Strom in jedem Fall nie Null erreicht (das ist bei üblichen Motoren von Akkuschraubergröße erst bei deutlich über 20kHz der Fall) läuft der Motor auch mit 1/10 PWM nicht an. In der Praxis wählt man die Frequenz niedriger und hat irgendein Zwischending, bei dem die wirksame Motorspannung bei geringer Last ansteigt.
Extrem dargestellt läuft der Motor auch, wenn ich ihn eine Sekunde anschalte und 9 Sekunden ausschalte. Wenn die Lager(und Bürsten) leichtgängig genug sind, dreht sich das Ding die ganze Zeit... nur nicht sehr gleichmäßig. Effizient ist ein derartiger Betrieb nebenbei auch nicht.

[Julez]

Gutes Beispiel.
Je höher die PWM-Frequenz und die Induktivität, desto ähnlicher wird das Verhalten des Motors zum ripplefreien Gleichspannungsbetrieb.
Je niedriger die WM-Frequenz und die Induktivität, desto ähnlicher wird das Verhalten des Motors zum Betriebmodus "einige Sekunden an, einige Sekunden aus".
In der Realität mischen sich beide Extremwertbetrachtungen.
Bei nur 1kHz kann ich mir durchaus vorstellen, dass der Anker noch keinen Gleichstrom sieht, und somit eher "ruckartige Stromspitzen" sieht, welche ausreichen, um das Losbrechmoment der Lager zu überschreiten.