Hochstartwinde: Brushless-Regler

Hi Peter,

eine einfache Lösung ist fritzing, dort gibt es eine schöne SW, mit der kann man einen Schaltplan zeichnen und ein Layout erstellen.

Die Erstellung des Layouts ist etwas gewöhnungsbedürftig aber reicht für solche sachen aus.

Das ganze wird dann bei Aisler erstellt, es müssen drei Platinen abgenommen werden, Preis ist aber fair. Dauer ist etwa 10 Tage bis die Teile dann bei dir sind, Qualität ist echt top

Und nein, ich werde nicht gesponsert, soll nur ein Erfahrungsbericht sein, es sicher noch alternativen.

Grüße

Felix

Habe jetzt mal weiter verdrahtet.



Spannungsversorgung, Stromsensor und Temperatursensor sind verdrahtet. Jetzt fehlen noch die Hall Sensoren, dann kann der Regler in Betrieb gehen.



Die kleine Platine für die Sensoren ist verschraubt, die Sensoren mit Hilfe des kleinen Kupferdrahtes mit etwas Sicherheitsabstand eingelötet. Fehlen noch die Pullup-Widerstände ein kleiner Kondensator und die Anschlussdrähte.



Auch die Hall-Sensoren sind nun angeschlossen.



Alles soweit vorbereitet, das die Sensoren und der Magnetring wie bereits weiter vorne beschrieben (#73), justiert werden können.

Brauche jetzt aber erst mal eine Pause
Gruß Peter

Hi Alex,

hab mittlerweile auch gesehen dass es wieder welche gibt, vor 3-4 Monaten waren die überall aus.

Viel interessanter finde ich aber den Tipp zum 770er, hatte schon gegrübelt was ich als Alternative zum abgekündigten 758er nehmen soll, klasse, Danke


@ Peter,

ich bin gespannt auf deinen Funktionstest.


Grüße

Felix

Hallo Felix,

Dann guckt dir aber auch gleich den ACS780/781 an. Oder ein AD8418 mit Shunt. Der hat dann auch nicht dieses nervige Hysterese Verhalten eines Hallsensors. Und wenn du so wie ich langeweile hast und die ausreichende Portion Größenwahn nimmst du einen AMC1304L05

Gruß

Alex

Ursache und Wirkung

Ursache und Wirkung

Da mein selbstgebauter Regler regelmäßig abgebrannt ist,



habe ich mir natürlich viele Gedanken über die Ursache gemacht. Da auch die Datenaufzeichnung auf der SD-Karte und die Displayanzeige gelegentlich fehlerhaft war, Habe ich mich auf die vielen Störungen in der Spannungsversorgung konzentriert. Nachdem ich zusätzliche Stützkondensatoren an diversen Stellen nachgerüstet habe, arbeiten Display und SD-Karte nun fehlerfrei. Auch der Regler hält bei der Belastung mit meinem F3J Modell tadellos (bei 10kg Seilzug ca. 120 mA Verbrauch pro Start). Nur wenn mein Testkollege mit seinem F3B Modell bei 12kg Seilzug mit gesetzten Klappen und Schuss startet (ca. 245mA pro Start), stellt die Winde ihren Betrieb ein. Der Regler raucht und manchmal gibt es auch eine kleine Stichflamme am Regler. Ich vermutete immer, dass die Halbbrückentreiber durch Fehlfunktion beide MosFets gleichzeitig durchschalten, und einen Kurzschluss verursachen und der Regler dadurch abbrennt.
Der Zufall hat mich auf einen anderen Weg gebracht. Bei einem Test auf meinem Teststand habe ich einen Start mit hoher Belastung simuliert. Das ging ohne Probleme. Ein weiterer Test war allerdings nicht mehr möglich. Nach genauer Untersuchung musste ich feststellen, dass zwei von drei Motoranschlusskabel sich am Regler selbsttätig abgelötet hatten. Nachdem ich die Kabel wider angelötet hatte, lief der Regler wieder einwandfrei.
Nicht ein Kurzschluss hat diesen Defekt hervor gerufen sondern die MosFets sind einfach zu heiß geworden. Da der vorhandene Temperaturfühler am Kühlkörper verbaut war, hat der das durch die Trägheit gar nicht mitbekommen. Höhere Temperaturen als 60 bis 70 Grad wurden nie angezeigt.

Nun habe ich den Temperaturfühler direkt an einem MosFet befestigt.



Die Messung ist nun viel direkter und ich kann die Leistung zurückregeln, bevor die Winde abbrennt.
Nun muss ich weniger reparieren und kann mich mehr darum kümmern die Verlustleistung zu verringern.
Sobald das Wetter besser und mein Tester Zeit hat, gibt es Gewissheit, ob meine Maßnahme Erfolgreich ist.

Gruß Peter

Kühlung

Kühlung

Moin Peter,


sehe ich richtig das die Lochraster Platine zwischen den Fets und dem Kühlkörper ist? Besorg dir bitte isolierende Wärmeleitfolie oder mindestens Glimmer Scheiben und Schraub die Fets direkt auf den Kühlkörper, aber wärmeleitfähig isoliert.

Für die Verluste müsstest du deinen Treiber ändern und die Schaltflanken kürzer machen. Das wird aber ohne echte Platine sportlich.

Gruß

Alex

Hallo Alex,
das hätte ich wohl dabei schreiben sollen, das man auf dem Foto meine Montagehilfe sieht. Die Lochrasterplatine erleichtert das Löten an den MosFets. Selbstverständlich verwende ich Wärmeleitfolie mit Wärmeleitpaste zur Montage in der Winde, so wie bei dem zerstörten Regler zu sehen.
Gruß Peter

Ok, hatte schon Angst . Dann Gratuliere du bist im thermal run away , da kommen viele kommerziell erhältliche Modelbauregler nicht hin die sterben früher.


Dann musst du einen modernen Mosfet Treiber einsetzen. Der IR21xx ist quasi Antik. Sieh dir mal einen LM5100/LM5101 an. Oder um bei einem passenden Interface zu deiner Logic zu bleiben den SI8274-IS1. Da kannst du dann auch direkt Source und Gate jedes Fets mit dem Treiber verbinden. Gatewiderstand brauchst du natürlich immer noch aber du hast keine Treiber Probleme durch die Masseverschiebung der Lowsides kommen.

Habe da mal eine Frage

Habe da mal eine Frage

Hallo Insider,
ich habe da mal eine Frage. Es gibt heute schon so viele Regler im Bereich von 1000 bis 2000W für diverse E-Antriebe, die nicht ständig überhitzen und durchbrennen. Ich habe im Netz nach diesen Leistungsstufen gesucht aber bin nicht fündig geworden. Optimal für mich wäre eine fertig bestückte Leistungsplatine ohne Steuerteil. So etwas müsste es doch in der Industrie als Ersatzteil irgendwo geben. Hat da vielleicht Jemand eine Idee oder Bezugsquelle?

Gruß Peter

Ps. Baue gerade ein Leistungsteil mit 12 MosFets um die Verlustleistung in den Griff zu kriegen.

Moin Peter,

einfach nur fertige Brücken gibt es keine die eine höhere Leistungsfähigkeit haben. Du kannst aber alte Controller ausschlachten. Zum Beispiel Controller von 48V Gabelstaplern die machen gern bis 400A Dauerstrom für 2 Motoren . Oder du gehst mit der Spannung hoch und dem Kv runter das ist meist das einfachste. Parallel geschaltete Fets sind kein Hexenwerk aber auch nicht ohne. Beide Fets direkt neben einander und je Fet ein eigener Gatewiderstand und beide Fets über den selben Weg an den selben Kühlkörper geschraubt.

Gruß

Alex

Nach vielen Rückschlägen gibt es Grund zur Hoffnung

Nach vielen Rückschlägen gibt es Grund zur Hoffnung

Nachdem meine Regler regelmäßig abgeraucht und ich viel mit Fehleranalyse und reparieren der Winden beschäftigt war, ist nun seit einiger Zeit nichts mehr abgebrannt.
Ungefähr 250 Starts mit F3J / F3B und kleineren Seglern sind inzwischen ohne Probleme mit 3 unterschiedlichen Winden gelungen. Habe sogar Zeit gefunden die Software zu überarbeiten.
Viele Änderungen in der Hardware waren eine Sackgasse und machten den Schaltungsaufwand nur kompliziert, führten aber nicht zum Ziel.
Nachdem ich für die Treiber IR 2104 den IR 2104 S (SMD) einsetze und auf der Steuerplatine einen eigenen 5V Regler verwende sind die Störungen in der Spannungsversorgung deutlich reduziert.
Für den Arduino Nano und den Seilspannungssensor verwende ich nun den 5V Regler, der auf der Arduino Platine verbaut ist.
Alle anderen Sensoren für Strom, Temperatur und Motorposition werden von der Steuerplatine versorgt.

Gruß Peter

Aktueller Stand

Nachdem der Regler jetzt zuverlässig läuft, habe ich die Winde immer mehr belasten können. Mit meinem neuen Segler habe ich die maximale Seilspannung auf 14kg Seilzug erhöht und die Strombegrenzung von 50A auf 65A heraufgesetzt.

Die höhere Belastung hatte natürlich auch mehr Verlustleistung zur Folge. Die eingesetzten MosFets IRFB 4110 haben einen Innenwiderstand laut Datenblatt von 4,5 mOhm. Der Temperaturschutz musste dann schon zum Startende eingreifen und die Leistung zurückregeln.



Auf dem Diagramm sieht man, wie die Temperatur während des Startens mit 12kg Seilzug von 40 auf 95 Grad steigt und die Leistung zurückgenommen wird, so das die vorgegebene Seilspannung nicht mehr eingehalten wird.




Hier sieht man ein Diagramm mit den neuen MosFets IPP032n06n mit einem Innenwiderstand von 2,9 mOhm. Obwohl hier die Seilspannung auf 14kg vorgewählt wurde, steigt die Temperatur nur von 30 auf 62 Grad. Der Temperaturschutz muss nicht eingreifen, und die Seilspannung hält bis zum Startende den vorgegebenen Wert.



Hier noch ein Bild mit den IRFB4110


Und die neue Leistungsstufe mit IPP032n06n. Das ganze noch etwas verklebt mit Wärmeleitkleber zur besseren Abführung der Verlustwärme und zur mechanischen Stabilisierung.

Gruß Peter

Neues Thema
Vielleicht interessiert euch das?
Gruß Peter

Hallo interessierte Seilstarter
Nachdem meine aktuelle Winde mit selbst gebautem Regler nun über zwei Jahren im Einsatz ist, und keine Fehler mehr auftraten, möchte ich doch noch mal hören, ob weiter Interesse an diesem Thema besteht. Ein paar Kleinigkeiten der Hardware wurden noch verändert und einige Ideen für kleine Softwareverbesserungen hätte ich auch noch.
Die Hauptfrage aber ist die:
Hat jemand Interesse diesen Brushlessregler nachzubauen? Ich würde dann hier alle fehlenden Angaben zu Bauteilen und Montage ergänzen.

Mit freundlichem Gruß
Peter

Hallo Peter, ich bin dabei und würde mich über reges Intetesse sehr freuen! Werde auf jeden Fall den Versuch starten. Aber mit Deiner Unterstützung wird das sicher ein Erfolg! LG Siggi

Ich auch!
Vg, Thomas

Hallo Windenbauer.

Angefangen mit dem Bau eines Brushlessreglers habe ich schon Anfang 2018. Der damals von mir verwendete RC-Car Regler war nicht mehr lieferbar, und ich wollte mich nicht an einem neuen Produkt abarbeiten, was auch wieder viele Einschränkungen mit sich gebracht hätte. Ein gekaufter Regler ist ja immer über Software gesteuert, die ich nicht beeinflussen konnte. Softanlauf, Temperaturschutz, Strombegrenzung, Langsamlaufverhalten und Steuerung der Bremse musste ich so hinnehmen, wie der Hersteller es vorgesehen hat. Das ist immer eine große Einschränkung. Besonders das Langsamlaufverhalten und das Anlaufen nach Stillstand oder gar Rückwärtslauf waren immer Schwachpunkte dieser Regler. Oft fehlte Drehmoment in bestimmten Situationen und ein erneutes Anlaufen war nicht möglich.

Diese Probleme kennt mein selbst gebauter Brushlessregler nicht. Er kann immer Drehmoment liefern, egal in welcher Betriebssituation. Er braucht keine Software und läuft ohne Mikroprozessor. Er hat einen PWM Eingang zur Regelung der Power von voller Leistung bis zum Stillstand mit voller Bremsleistung. Über einem zweiten PWM Eingang lässt sich die „volle Bremsleistung“ stufenlos bis "keine Bremsleistung" verringern.

Um das zu ermöglichen, braucht der Brushlessmotor einen zusätzlichen Magnetring zur Steuerung der Sensoren, die wiederum über eine Steuerplatine und die Leistungsstufe die Motorspulen im richtigem Moment bestromen. Alles ohne Software und Mikroprozessor.

Gruß Peter

So sieht der montierte Magnetring für die Sensoren aus.

Das sind die drei Sensoren. Auf einer kleinen Trägerplatine verlötet mit Widerständen und Verkabelung. Nach dem Ausrichten mit Kleber fixiert.

Dies ist die Platine, die das Leistunsteil steuert. Es sind noch nicht alle Bauteile verlötet. Auf der Lötseite fehlen noch einige SMD Bauteile und einige Drahtbrücken.


Die MosFet Treiber werden später noch in die Sockelleisten gesetzt.