Aussenläufer schrittweise verfahren

swiftsoarer

swiftsoarer

User
Hallo,
ich brauche den Rat von euch (Motor-)Elektronikexperten. Für mein momentanes Projekt, genaueres siehe: http://www.rc-network.de/forum/showthread.php?t=175298 , möchte ich einen Aussenläufer Motor (Hacker A50 14L) möglichst langsam drehen lassen. Die Drehzahl sollte maximal 30U/min betragen. Wie kann man das Problem elektronisch lösen? Leider bin ich mit der Elektronik nicht sehr versiert, weswegen ich eure Hilfe erbitte.

Zunächst hätte ich ein par Fragen:
1. Ist es richtig, dass der Motor (ein LRK) wie eine Asynchronmaschine (ASM) funktioniert?
2. Sind die Ströme in den 3 Phasenleitungen Sinusschwingungen mit einer Phasenverschiebung von 120° oder ganz kurz hintereinander getaktete Rechteckschwingungen?
3. Ist die Drehzahl proportional zur Frequenz der Phasenströme.

Bevor ich jetzt wilde Theorien (meine Ideen) aufstelle verabschiede ich mich erst mal und freue mich auf eure Antworten
Schönen Abend noch,
Johannes
 
O

Otti

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Hallo Johannes,

Johannes Wiesner schrieb:
1. Ist es richtig, dass der Motor (ein LRK) wie eine Asynchronmaschine (ASM) funktioniert?
Zum Vergrößern anklicken....
nein, das sind Synchronmaschinen - die Drehzahl ist exakt proportional zur Frequenz des Drehstroms. Der Rotor rastet in das Drehfeld der Wicklungen ein.
2. Sind die Ströme in den 3 Phasenleitungen Sinusschwingungen mit einer Phasenverschiebung von 120° oder ganz kurz hintereinander getaktete Rechteckschwingungen?
Zum Vergrößern anklicken....
Idealerweise würde der Motor mit sinusförmiger Spannung angesteuert. Der Steller zerhackt die Spannung aber in Rechtecke mit höherer Frequenz, um über PWM die Leistung drosseln zu können. Für die hier angedachten 30 Upm muß der Strom natürlich auch durch PWM begrenzt werden, da sinusförmiger Drehstrom mit einer zur Drehzahl passenden Spannung im Modell kaum sinnvoll erzeugt werden kann.
3. Ist die Drehzahl proportional zur Frequenz der Phasenströme.
Zum Vergrößern anklicken....
Ja, s.o.

Grüße,

Otti
 
F

FamZim

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Hallo Johannes

Ich habe so etwas mal mechanisch gemacht, als ich vor Jahren einen Schrittschaltmotor in die Hände bekam.
Der hat zwar keine Magnete gehabt, verhält sich aber auch bei der Bestromung wie eine Synkronmaschine !
Ich habe dazu zwei 24 polige Schalter mit Schleifkontakten in 2 Ebenen aufgebaut.
Eine für + und die andere für - .
Von den 24 Kontakte jeweils 1 4 7 10 usw gebrückt für Phase 1
dann 2 5 8 11 usw für Phase 2 und der Rest für Phase 3.
Dann die Phasen zu den 3 Anschlüssen des Motors gebündelt .
An die beiden Ebenen + und - angeschlossen und nun konnte man mit dem schalter den Motor vorwärts und rückwärts drehen wie man wollte .
Hab ich dann irgendwann verschenkt !!
Ein BL Motor wird nach dem ersten einrasten (synkronisieren ) genauso folgsam sein!
Da reicht dann sicher 0,5 bis 1 V Spannung.
Wenn das der Steller machen soll, muss man ihm eine feste Frequenz vorgeben für eine halbe Umdrehung / Sek.
Was ich nicht verstanden habe = warum der Prop überhaubt eine bestimmte Stellung braucht um den Spinner zurück zu ziehen ?? es sei den er ist nicht Kreisförmig.

Gruß Aloys.
 
F

FamZim

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Hi

Kann ein Steller auch programiert werden, das er mit " Anlauffrequenz " startet, zb 10 Hz ??
Dann könnten auch Parallelmotoren gestartet werden, die sind dann nach 0,5 Sek schon synkron ! und mit Autotiming werden sie dem Steller folgen.

Gruß Aloys.
 
O

Otti

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Hallo Aloys,

jeder Steller für Sensor-lose BL-Motoren muss prinzipbedingt den Motor mit einer kleinen Drehzahl und als Schrittmotor starten, da der Motor ja wegen der noch nicht vorhandenen Drehzahl keine auswertbare Rückmeldung über seine Rotorposition ausgibt.
Es passiert also beim Starten sowieso schon immer ganau das, was Du schreibst.

Grüße,

Otti
 
M

MarkusN

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Die manntragende Antares macht genau das, aber sehr hemdsärmlig, um den Propeller vor dem Einfahren Vertikal zu stellen. Es klingt zum Fürchten, wenn der Propeller in die Senkrechte hoppelt.
 
C

Christian Lucas

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Hallo Johannes,
wie ich sehe hast du das Problem weil die Rumpfspitze nicht Rund sondern Qval ist und nur in einer Position der Propeller dahinter verschwinden kann.Meine Frage ,Kann man den Prop nicht doch noch kleiner machen ,so das er egal wie er steht aufgeräumt werden kann .
Lösen könnte man das in dem die Propellerblatt Aufnahme nochmals durch Federkraft zusammen gezogen wird.Durch die Fliehkraft klappen die Blätter erst mal nach aussen und bei weiter steigender Drehzahl des Props ziehen die Blätter die Halter nochmals jeweils um 5 cm auseinander gegen einen Anschlag.Ein kleiner zusammengefalteter Prop kann dann in jeder Position stehnbleiben,ohne irgendeine Positionssteuerung.
 
swiftsoarer

swiftsoarer

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Hallo,
vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Das mit der Synchronmaschine ist mir heute Früh wie Schuppen von den Augen gefallen, trotzdem danke Otti.
@Aloys: genau diese mechanisch erzeute Spannung möchte ich elektronisch erzeugen.

@Christian: Das Problem mit dem kleineren Propeller ist, dass der dann ca. 10" Durcmesser haben darf. Um die notwendige Leistung umzusetzen müssten Steigung und Drehzahl stark erhöt werden, was den Wirkungsgrad senkt. Ausserdem habe ich mit dem 14" Prop eh schon 8500 U/min, noch mehr möchte ich eigentlich nicht machen.
Das mit dem Auszugpropeller hat den Haken, dass das eingefahrene Blatt auf der anderen Seite wieder vorsteht; schön wärs gewesen ;-)

Zum Thema kleiene Propeller:
Ich würde evtl. ein zusätzliches Blatt unterbringen, d.h. auf einen 3 Blattpropeller umsteigen. Der dürfte zwar auch nur 10" Durchmesser haben, Drehzahl und Steigung wären jedoch noch im Rahmen (9" und 10000U/min).
Kurz aufgeschmiert könnte es so ausschauen:
3-Konzept.jpg

Zur Elektrotechnik:
Ich habe eigentlich zwei Ideen:
Entweder für den Positioniervorgang eine Rechteckspannung (z.B. +5V 0V -5V) jeweils um 120° Phasenverschoben in den Motorleitungen zu generieren. Wobei man in diesem Fall doch eigentlich nicht von Phasenverschiebung sprechen kan oder?
Oder Irgendwie die Frequenz, die aus dem Regler kommt verkleinern, allerdings weiß ich nicht wie man das realisieren könnte.
Was haltet ihr von diesen Gedanken?

So jetzt wünsche ich euch noch einen schönen Abend,
Johannes
 
O

Otti

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Hallo Johannes,

doch, ich denke, auch bei Rechteck-Signalen (oder anderen Signalformen) kann man von Phasenverschiebungen in Grad sprechen.
Das Anlegen von 5V Gleichspannung ist aber sicher nicht ratsam - da würden theoretisch schnell mal über 200A fließen...
Eine Rechteckspannung mit so niedriger Frequenz kann man hierbei in der Einschaltphase schon getrost als Gleichspannung betrachten, da die Induktivität des Motors zu klein ist, um dem Stromanstieg noch nennenswert entgegenzuwirken. Eine Strombegrenzung ist daher wohl zwingend notwendig. Laut Daten im Drivecalculator hat der Motor ein spez. Drehmoment von ca. 3Ncm/A - daraus kannst Du vielleicht abschätzen, wie viele Ampere notwendig sind, um ein evtl. Rastmoment des Motors und andere mechanische oder aerodynamische Widerstände zu überwinden.
Was sagt denn Dein Regler dazu, wenn Du einfach von außen Spannung auf die Phasen legst? Nicht, daß der Regler bei ausgeschaltetem Motor die Phasen auf irgend ein festes Potential (+ oder - ) schaltet!? Oder hast Du das schon überprüft?

Grüße,

Otti
 
C

Christian Lucas

User
Hi Johanes,
schau mal bei den Speedfliegern ,der Ralph hatte auf dem Speedcup einen Klapplattenflieger mit fast 400 km/h und deutlich höheren Drehzahlen .Also Drehzahlmässig geht noch einiges und die Dreiblattversion dürfte auch nicht schlecht sein.
Ansonsten brauchst du einen Steller mit Hallsonden.Damit könnte auch eine Position angefahren werden.
Sonst ist mit noch eingefallen das die Ornitopter (Schwingflügel Antrieb)Vögel ihre Antriebe auch in eine feste Ruhestellung fahren um etwas Segeln zu können.Ich schau mal was ich da finden kann,vielleicht findest du bei den Jungs eine Lösung.
 
C

Christian Lucas

User
Hallo Johanes,
schau mal bei den Flattervögeln wie die ihre Flügel in Segelstellung fahren ,vielleicht gibt es da etwas verwertbares, http://ovirc.free.fr/inter_ex2005 .
Ansonsten lassen sich Klappluftschrauben auch höher drehen wie auf dem Speedcup ein Flieger mit klapprop um die 400 geflogen ist bei deutlich höheren Drehzahlen (18000-20000 U/min) . http://www.powercroco.de/12N10P4217speed.html ,hier eine Leistungversion mit 12000 U/min. Die Dreiblatt fände ich schon einen Weiteren Schritt wert.

Noch eine Lösung: Verlänger die Motorwelle nach hinten heraus und verwende einen kleinen Getriebemotor der sich durch einen Freilauf an der Motorwelle einkuppelt und dann langsam den Prop in die Richtige Stellung drehen kann.Dazu kann bei eingeschalteten Getriebemotor gleichzeitig ein Anschlagstifft (Spule mit Bolzen) ausgefahren werden.Das geht auf jeden Fall und braucht keinen eingriff in die Motorelektronik bzw.eine zusätzliche Elektronik die auf die Motorleitungen zugreift.
 
swiftsoarer

swiftsoarer

User
Servus zusammen,
ich habe gestern noch ein wenig über den Selbstbau von Brushlessreglern gelesen und habe dabei irgendwie mit dem Thema der dierekten Motoransteuerung abgeschlossen. Die Thematik übersteigt meine elektro hard-&software Kenntnisse doch bei weitem (wie erwartet, bin halt nur ein Maschinenbauer ;-)) Trotzdem würde ich gerne weiterdenken und diskutieren, da mich das Thema interessiert.

@Otti:
das Reglersignal habe ich leider mangels geeignetem Messgerät nicht überprüft, ich bin bei meien Überlegungen davon ausgegangen, dass bei Motorstillstand kein Phasenstrom fließt. Dies wird wahrscheinlich nicht der Fall sein, wenn z.B. eine Motorbremse programmiert ist. Um jedoch Rückkopplungen zwischen Regler und Positionierungselektronik zu vermeiden hätte ich zwei Dioden vorgesehen. Wie gesagt es handelt sich bei meinen Überlegungen um reine Theorie. Um weiter diskutieren zu können muss ich mir das mit der PWM und der Leistungseinstellung nochmal genauer anschauen. Mit sinusförmigen Strömen kann ich mir das noch vorstellen aber bei Rechtecken haperts.

@Christian:
Das mit den Flattervögeln könnte was sein nur leider kann ich kein Französisch aber ich werde mal googeln.
Zum Dreiblattpropeller werde ich im Laufe der nächsten Tage einen Versuch machen. Mal schauen wieviel Strom der Motor mit einer 10 x 8 Zoll Dreiblattlatte tatsächlich zieht.
Eine irgendwie geartete Freilauflösung hat natürlich den Vorteil des einfachen mechanischen Aufbaus (Normteil!) allerdings brauchts dann wieder einen eigenen Positionierantrieb, den ich ja eigentlich vermeiden will.
Die Idee mit der Spule und dem Bolzen für einen Raststift ist sehr gut, da kann man nämlich einfach ein Servo als Antrieb sparen, wenn man z.B. eh schon einen Motor einschaltet, vielen Dank an dieser Stelle.

So, jetzt werde ich noch ein wenig lesen, lernen und denken und wünsche euch noch einen schönen Abend und eine gute Nacht,
Johannes
 
E

Ernst Klaus

User
Hallo Johannes,

Das Stemme Projekt ist wirklich super. Beim stöbern auf der französischen Flatter-Site bin ich auf folgenden deutschen Flattervogel gestossen: http://ornithopter.de/antrieb.htm
Hilft Dir vielleicht weiter mit der elektrischen Problemlösung.

Bin sehr gespannt auf die weitere Entwicklung der S10.

Gruss Ernst
 
swiftsoarer

swiftsoarer

User
Hallo zusammen,
vielen Dank für den Flattervogellink. Ich werde mir das Logigdiagramm mal groß ausdrucken und versuchen nachzuvollziehen was da geschieht. Soweit ich das sehen kann werden Bürstenmotren verwendet. By the way: Das sind echt faszinierende Fluggerät die da vorgestellt werden- vielleicht was für die Zukunft...wenn die S 10 funzt ;-).
Eine Frage zu den alten Brushlessreglern (auf eine Idee aus dem Seglertread)
Warum haben die eigentlich die Position mit Hallsensoren überwacht?
Konnte man mit den alte Reglern , die noch Sensordaten verarbeitet haben die Stillstandsposition definieren?
Ich wünsche euch noch einen schönen Abend bis bald,
Johannes
 
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