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Ansteuerung H-Brücke

Started byHans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com>
First post2015-09-11 14:09 +0200
Last post2015-09-11 23:09 +0200
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Contents

  Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-11 14:09 +0200
    Re: Ansteuerung H-Brücke Siegfried Schmidt <usenet-59@shivasoft.de> - 2015-09-11 12:28 +0000
    Re: Ansteuerung H-Brücke "MaWin" <me@private.net> - 2015-09-11 17:35 +0200
      Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-12 13:43 +0200
        Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-12 15:46 +0200
          Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-12 16:17 +0200
            Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-12 17:36 +0200
              Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-12 18:55 +0200
                Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-13 08:55 +0200
              Re: Ansteuerung H-Brücke Axel_Berger@b.maus.de (Axel Berger) - 2015-09-12 22:47 +0200
                Re: Ansteuerung H-Brücke Volker Staben <volker.staben@fh-flensburg.de> - 2015-09-13 08:05 +0200
                Re: Ansteuerung H-Brücke Rainer Knaepper <rainerk@smial.prima.de> - 2015-09-13 09:34 +0200
                  Re: Ansteuerung H-Brücke Volker Staben <volker.staben@fh-flensburg.de> - 2015-09-13 11:47 +0200
                    Re: Ansteuerung H-Brücke Rainer Knaepper <rainerk@smial.prima.de> - 2015-09-13 21:21 +0200
                      Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-14 13:08 +0200
          Re: Ansteuerung H-Brücke Franz Glaser <franz@meg-glaser.com> - 2015-09-12 16:32 +0200
    Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-11 18:00 +0200
      Re: Ansteuerung H-Brücke Franz Glaser <franz@meg-glaser.com> - 2015-09-11 19:01 +0200
        Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-11 19:15 +0200
          Re: Ansteuerung H-Brücke Franz Glaser <franz@meg-glaser.com> - 2015-09-11 19:23 +0200
            Re: Ansteuerung H-Brücke Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de> - 2015-09-12 10:10 +0200
      Re: Ansteuerung H-Brücke Ewald Pfau <anderswo@gmx.net> - 2015-09-11 18:06 +0000
    Re: Ansteuerung H-Brücke Günther Dietrich <gd.usenet@spamfence.net> - 2015-09-11 19:31 +0200
      Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-12 13:44 +0200
        Re: Ansteuerung H-Brücke Günther Dietrich <gd.usenet@spamfence.net> - 2015-09-12 17:08 +0200
          Re: Ansteuerung H-Brücke Hans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com> - 2015-09-12 18:40 +0200
    Re: Ansteuerung H-Brücke Peter Thoms <dl6lat@darc.de> - 2015-09-11 23:09 +0200

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#192053

FromRafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de>
Date2015-09-12 10:10 +0200
Message-ID<mt0mie$mcg$1@dont-email.me>
In reply to#192040
> Außerdem stört mich das niederfrequente aka hörbare Gejammer :-)

Hochfrequent ist nicht immer leiser:

http://www.embeddedFORTH.de/temp/dither.pdf

Die alterümlichen Stepper waren auf DC-Betrieb nicht auf Chopper 
ausgelegt. Aber beim Vorbesitzer so schwarz angebrutzelt
daß ich sie thermisch entlasten wollte. Das Pulsen hat aber 
unvorhergesehen die klapprigen Bleche angeregt. In Software hat
man die Option Rauschen als Dither aufzumodulieren.

MfG  JRD

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#192042

FromEwald Pfau <anderswo@gmx.net>
Date2015-09-11 18:06 +0000
Message-ID<d5gjh5FidnsU1@mid.individual.net>
In reply to#192037
Rafael Deliano <rafael_deliano@arcor.de>:

> Kann die Ansteuerung d.h. auch die PWM
> von einem Controller per Software
> ( IRQ-Routine ) direkt erzeugt werden ?

Sind keine Timer mehr übrig?

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#192041

FromGünther Dietrich <gd.usenet@spamfence.net>
Date2015-09-11 19:31 +0200
Message-ID<nnfbcc-14e1.ln1@spamfence.net>
In reply to#192024
Am 11.09.15 um 14:09 schrieb Hans-Peter Diettrich:
> Bei einer H-Brücke (zur Ansteuerung von DC Motoren) mit 3 Signalen
> (Enable, A, B) gibt es zwei Möglichkeiten zur Ansteuerung mit PWM:
> entweder ein gegenphasiges PWM Signal auf A und B, 

Ich nenne das mal Methode I.

Hier liegt wohl Dein Verständnisproblem. Die Signale A und B werden
nicht gegenphasig angesteuert. Es wird vielmehr eines der beiden auf
festen Pegel gelegt und das andere mit dem PWM-Signal beaufschlagt.


> oder die Vorgbe einer
> Richtung durch gegenphasige Signale auf A und B, und dem PWM Signal auf
> Enable.

Das wäre dann Methode II.

Wenn man es genau betrachtet, gibt es drei Möglichkeiten. Denn von
Methode II gibt es zwei Varianten, abhängig davon, was das von Dir
Enable genannte Signal bewirkt.
a) Beim L298 beispielsweise werden, wenn Enable inaktiv ist, alle vier
  Brückentransistoren hochohmig. Das ist quasi Freilauf ("free wheel"),
  solange sie EMK des Motors kleiner als die Betriebsspannung der
  Brücke bleibt.
b) Beim TB6612 gibt es einen explizit mit "PWM" benannten Anschluss.
  Wenn der auf L liegt, leiten die beiden unteren Brückentransistoren,
  und die beiden oberen sind hochohmig. Dieser Zustand wird
  üblicherweise "short brake" genannt, da hier der Motor
  kurzgeschlossen ist.


> Letztere Lösung wird gerne vorgeschlagen, da sie nur einen PWM Ausgang
> benötigt bzw. keinen Inverter für das komplementäre PWM Signal.

Es wird kein Inverter benötigt (siehe ganz oben). Der Untersched liegt
eher darin begründet, wie sich der Motor abhängig von der Ansteuerung
verhält.


> Nun
> frage ich mich aber, ob diese Lösung irgendwelche Nebenwirkungen auf die
> Funktion hat.

Ja, der Motor reagier unterschiedlich auf die Art der Ansteuerung.


Ab hier wirfst Du offenbar u.a. die beiden Methoden I und II durcheinander:

> Solange die Selbstinduktion der Last eine einheitliche
> Stromrichtung durch die Last erzwingt, können die zwei Transistoren für
> die entgegengesetzte Spannung keinen Strom liefern, der fließt
> stattdessen durch ihre Klemmdioden.

Solange man sich nicht des Blödsinns befleißigt, die Eingänge A und B
des Brückentreibers gegenphasig mit dem PWM-Signal zu steuern, gibt es
nur eine Stromrichtung durch den Motor.


> Damit reicht es tatsächlich aus,
> alle Transistoren während dieser Zeit abzuschalten.

Wenn alle Transistoren abgeschaltet sind, wird das Magnetfeld schnell
abgebaut, da die Mototinduktivität eine hohe Spannung (Betriebsspannung
der Brücke plus zwei Diodenflussspannungen) erzeugen muss, um den Strom
weiter fließen zu lassen.

Wenn dagegen die beiden unteren Transistoren leiten und die beiden
oberen nicht, wird das Magnetfeld langsam abgebaut. Das ist der "Short
brake"-Zustand, der auch eintritt, wenn die Signale A und B auf gleichem
Pegel liegen, wenn man also PWM über eines dieser Signale durchführt.


> Aber was passiert bei einem PWM Tastverhältnis von 50%? Wenn 0% volle
> negative Spannung und 100% volle positive Spannung bedeutet, dann sollte
> der Motor bei 50% stillstehen. Das kann er aber nicht, wenn das PWM
> Signal auf Enable gelegt wird, und mit A und B eine Drehrichtung
> vorgegeben wird. Dann erhält der Motor die volle Spannung während 50%
> der Zeit, und keine Gegenspannung in den restlichen 50%.

Da die gegenphasige Ansteuerung von A und B in der Praxis nicht
verwendet wird, tritt ein solches Problem in der Praxis nicht auf.


> Wie kann man da
> den Motor überhaupt anhalten?

Indem man die Brücke entweder auf Freilauf schaltet und wartet, bis die
mechanische Last oder die Reibung den Motor anhält.
Oder man führt einen "short brake"-Zustand herbei. Da wir der Motor per
Kurzschluss gebremst.


> Hat man somit bei PWM auf Enable die doppelte Auflösung, bezogen auf das
> diskrete Tastverhältnis des erzeugten PWM Signals, ohne sonstige
> Nachteile (Nichtlinearität...)?

Nein, der Motor reagiert unterschiedlich darauf, ob der inaktive Teil
der PWM-Periode ihn kurzschließt (short brake) oder die Zügel Zügel
schießen lasst (free wheel).

Ich hab's nicht mehr im Kopf, welche der beiden Varianten welches
Verhalten des Motors bewirkt. Ohne jetzt viel Gehirnschmalz zu
investieren würde ich mal annehmen, dass mit free-wheel-PWM der Motor
dazu neigt, seine Drehzahl aufgrund der Massenträgheit beizubehalten,
wenn das Tastverhältnis verringert wird. Die short-brake-PWM dagegen
dürfte beim Absenken des Tastverhältnisses den Motor aktiv bremsen.
Wie es sich tatsächlich verhält, lässt sich aber sicher im WWW nachschlagen.



Grüße,

Günther

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#192068

FromHans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com>
Date2015-09-12 13:44 +0200
Message-ID<d5ijqlF2ubfU2@mid.individual.net>
In reply to#192041
Günther Dietrich schrieb:
> Am 11.09.15 um 14:09 schrieb Hans-Peter Diettrich:
>> Bei einer H-Brücke (zur Ansteuerung von DC Motoren) mit 3 Signalen
>> (Enable, A, B) gibt es zwei Möglichkeiten zur Ansteuerung mit PWM:
>> entweder ein gegenphasiges PWM Signal auf A und B, 
> 
> Ich nenne das mal Methode I.
> 
> Hier liegt wohl Dein Verständnisproblem. Die Signale A und B werden
> nicht gegenphasig angesteuert. Es wird vielmehr eines der beiden auf
> festen Pegel gelegt und das andere mit dem PWM-Signal beaufschlagt.

Hab nochmal nachgeschaut:
Im Arduino Starterkit wird ein L293NE bzw. SN754410 verwendet. Dort sind 
die Steuersignale für die insgesamt 4 Halbbrücken mit 1A bis 4A 
bezeichnet. Damit entsprächen 1A und 2A den von mir anderswo gefundenen 
A und B für die Halbbrücken 1 und 2. Die Halbbrücken müssen gegenphasig 
angesteuert werden, damit zwischen ihren Ausgängen Strom fließen kann. 
1,2EN schaltet die Halbbrücken 1 und 2 ein bzw. aus.

Andere Chips haben eine andere Ansteuerlogik, die soll hier nicht 
interessieren.

>> oder die Vorgbe einer
>> Richtung durch gegenphasige Signale auf A und B, und dem PWM Signal auf
>> Enable.
> 
> Das wäre dann Methode II.
[...]

>> Letztere Lösung wird gerne vorgeschlagen, da sie nur einen PWM Ausgang
>> benötigt bzw. keinen Inverter für das komplementäre PWM Signal.
> 
> Es wird kein Inverter benötigt (siehe ganz oben). Der Untersched liegt
> eher darin begründet, wie sich der Motor abhängig von der Ansteuerung
> verhält.

Der Inverter taucht auch in den Application Notes zu obigen Chips auf.
[...]

> Ich hab's nicht mehr im Kopf, welche der beiden Varianten welches
> Verhalten des Motors bewirkt. Ohne jetzt viel Gehirnschmalz zu
> investieren würde ich mal annehmen, dass mit free-wheel-PWM der Motor
> dazu neigt, seine Drehzahl aufgrund der Massenträgheit beizubehalten,
> wenn das Tastverhältnis verringert wird. Die short-brake-PWM dagegen
> dürfte beim Absenken des Tastverhältnisses den Motor aktiv bremsen.
> Wie es sich tatsächlich verhält, lässt sich aber sicher im WWW nachschlagen.

Im WWW habe ich nur verschiedene Methoden der Ansteuerung gefunden, aber 
jeweils ohne Erklärung des daraus resultierenden unterschiedlichen 
Verhaltens des Motors.

DoDi

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#192075

FromGünther Dietrich <gd.usenet@spamfence.net>
Date2015-09-12 17:08 +0200
Message-ID<55F43FD5.3030707@spamfence.net>
In reply to#192068
Am 12.09.15 um 13:44 schrieb Hans-Peter Diettrich:
> Günther Dietrich schrieb:
>> Am 11.09.15 um 14:09 schrieb Hans-Peter Diettrich:
>>> Bei einer H-Brücke (zur Ansteuerung von DC Motoren) mit 3 Signalen
>>> (Enable, A, B) gibt es zwei Möglichkeiten zur Ansteuerung mit PWM:
>>> entweder ein gegenphasiges PWM Signal auf A und B, 
>>
>> Ich nenne das mal Methode I.
>>
>> Hier liegt wohl Dein Verständnisproblem. Die Signale A und B werden
>> nicht gegenphasig angesteuert. Es wird vielmehr eines der beiden auf
>> festen Pegel gelegt und das andere mit dem PWM-Signal beaufschlagt.
> 
> Hab nochmal nachgeschaut:
> Im Arduino Starterkit wird ein L293NE bzw. SN754410 verwendet. Dort sind
> die Steuersignale für die insgesamt 4 Halbbrücken mit 1A bis 4A
> bezeichnet. Damit entsprächen 1A und 2A den von mir anderswo gefundenen
> A und B für die Halbbrücken 1 und 2. Die Halbbrücken müssen gegenphasig
> angesteuert werden, damit zwischen ihren Ausgängen Strom fließen kann.
> 1,2EN schaltet die Halbbrücken 1 und 2 ein bzw. aus.
> 
> Andere Chips haben eine andere Ansteuerlogik, die soll hier nicht
> interessieren.

Wenn der Treiber für jede Halbbrücke einen separaten Steuereingang hat
(z.B. A und B, oder Input1 und Input 2) ud darüber die PWM erfolgen
soll, dann wird _einer_ davon auf festen Pegel gelegt (z.B. L) und auf
den anderen wird das PWM-Signal geführt. Für die andere Drehrichtung
wird die Ansteuerung der beiden Eingänge dann über Kreuz getauscht. Es
ist also immer nur _ein_ Eingang, der das PWM-Signal sieht!


Was definitiv nicht gemacht wird, ist, an den einen Eingang das
PWM-Signal zu legen und an den anderen das invertierte PWM.Signal. Das
ist es, was Du in Deinem Ursprungsposting beschrieben hast. Dabei kommt,
wie Du schon gemutmaßt hast, nur Quatsch raus.


>>> oder die Vorgbe einer
>>> Richtung durch gegenphasige Signale auf A und B, und dem PWM Signal auf
>>> Enable.
>>
>> Das wäre dann Methode II.
> [...]
> 
>>> Letztere Lösung wird gerne vorgeschlagen, da sie nur einen PWM Ausgang
>>> benötigt bzw. keinen Inverter für das komplementäre PWM Signal.
>>
>> Es wird kein Inverter benötigt (siehe ganz oben). Der Untersched liegt
>> eher darin begründet, wie sich der Motor abhängig von der Ansteuerung
>> verhält.
> 
> Der Inverter taucht auch in den Application Notes zu obigen Chips auf.
> [...]

Der Inverter mag auftauchen, wenn die PWM per Enable- oder PWM-Anschluss
des Treibers erfolgt. Die beiden Steuereingänge der Halbbrücken dienen
dann nur der Drehrichtungsumschaltung und können dann einfach per
Inverter zusammengeschaltet werden. Das ist aber Methode II! Du solltest
die beiden Methoden nicht durcheinander bringen!


Seit ich mich mit Schrittmotoren befasse (seit mindestens 1983 -- aus
diesem Jahr stammt das Sonderheft "Elektronische Motorsteuerungen" der
Zeitschrift Elektronik, das hier noch im Regal steht) habe ich nie
irgendwo gesehen, dass bei Methode I die Steuereingänge mit PWM und /PWM
gleichzeitig angesteuert würden. Ich wüsste auch nicht, was das bringen
sollte, außer Ärger.



Grüße,

Günther

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#192077

FromHans-Peter Diettrich <DrDiettrich1@aol.com>
Date2015-09-12 18:40 +0200
Message-ID<d5j2rqF6l88U1@mid.individual.net>
In reply to#192075
Günther Dietrich schrieb:
> Am 12.09.15 um 13:44 schrieb Hans-Peter Diettrich:

> Seit ich mich mit Schrittmotoren befasse (seit mindestens 1983 -- aus
> diesem Jahr stammt das Sonderheft "Elektronische Motorsteuerungen" der
> Zeitschrift Elektronik, das hier noch im Regal steht) habe ich nie
> irgendwo gesehen, dass bei Methode I die Steuereingänge mit PWM und /PWM
> gleichzeitig angesteuert würden. Ich wüsste auch nicht, was das bringen
> sollte, außer Ärger.

Es bringt einen Spannungsbereich von +Vcc bis -Vcc (zwischen den 
Halbbrücken), der sich ohne Umschaltung der Richtung mit einem 
Tastverhältnis des PWM-Signals von 0-100% überstreichen läßt.

BTW Schrittmotoren und (einphasige) DC Motoren müssen unterschiedlich 
angesteuert werden.

DoDi

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#192047

FromPeter Thoms <dl6lat@darc.de>
Date2015-09-11 23:09 +0200
Message-ID<msvfuu$ofe$1@news.albasani.net>
In reply to#192024
Am 11.09.2015 um 14:09 schrieb Hans-Peter Diettrich:
> Bei einer H-Brücke (zur Ansteuerung von DC Motoren) mit 3 Signalen
> (Enable, A, B) gibt es zwei Möglichkeiten zur Ansteuerung mit PWM:
> entweder ein gegenphasiges PWM Signal auf A und B, oder die Vorgbe einer
> Richtung durch gegenphasige Signale auf A und B, und dem PWM Signal auf
> Enable.
>
> Letztere Lösung wird gerne vorgeschlagen, da sie nur einen PWM Ausgang
> benötigt bzw. keinen Inverter für das komplementäre PWM Signal. Nun
> frage ich mich aber, ob diese Lösung irgendwelche Nebenwirkungen auf die
> Funktion hat. Solange die Selbstinduktion der Last eine einheitliche
> Stromrichtung durch die Last erzwingt, können die zwei Transistoren für
> die entgegengesetzte Spannung keinen Strom liefern, der fließt
> stattdessen durch ihre Klemmdioden. Damit reicht es tatsächlich aus,
> alle Transistoren während dieser Zeit abzuschalten.
>
> Aber was passiert bei einem PWM Tastverhältnis von 50%? Wenn 0% volle
> negative Spannung und 100% volle positive Spannung bedeutet, dann sollte
> der Motor bei 50% stillstehen. Das kann er aber nicht, wenn das PWM
> Signal auf Enable gelegt wird, und mit A und B eine Drehrichtung
> vorgegeben wird. Dann erhält der Motor die volle Spannung während 50%
> der Zeit, und keine Gegenspannung in den restlichen 50%. Wie kann man da
> den Motor überhaupt anhalten?
>
> Hat man somit bei PWM auf Enable die doppelte Auflösung, bezogen auf das
> diskrete Tastverhältnis des erzeugten PWM Signals, ohne sonstige
> Nachteile (Nichtlinearität...)?
Hallo,

so geht das, am bsp. vom "ae2501"
http://www.hz-dz.net/UploadFiles/20096193912790.pdf


Peter

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