Hochstartwinde: Brushless-Regler
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Windenbauer
User
Hallo Rolf..... Alles gut.
Ich hatte in meinen Ausführungen nicht den Rippelstrom oder Motorverluste im Sinn, sondern ging es mir nur um die Verlustleistung der Mosfets. Ich habe die Erfahrung gemacht, das bei hohen Strömen die Reglertemperatur um so mehr steigt, je höher die Regler-Frequenz ist.
Gruß Peter
Ich hatte in meinen Ausführungen nicht den Rippelstrom oder Motorverluste im Sinn, sondern ging es mir nur um die Verlustleistung der Mosfets. Ich habe die Erfahrung gemacht, das bei hohen Strömen die Reglertemperatur um so mehr steigt, je höher die Regler-Frequenz ist.
Gruß Peter
Arne Kerfin
User
Hallo alle zusammen,
das ist gut erklärt und war mir vorher nicht bewusst. Klar das die Flankensteilheit ausschlaggebend für die Verlustleistung der Mosfets und damit des Reglers ist das war mir klar. Das mit dem Rippelstrom war mir nicht ganz klar. Ich lese mir deinen Link malö in ruhe durch.
Gruß Arne
das ist gut erklärt und war mir vorher nicht bewusst. Klar das die Flankensteilheit ausschlaggebend für die Verlustleistung der Mosfets und damit des Reglers ist das war mir klar. Das mit dem Rippelstrom war mir nicht ganz klar. Ich lese mir deinen Link malö in ruhe durch.
Gruß Arne
Windenbauer
User
Hallo miteinander
Um mit meiner in Bau befindlich Winde weiter zu kommen, habe ich erst mal den Magnetring gefertigt.
Das 3D Druckteil mit den Magneten in wechselnder Polarität bestückt. Dann mit 2K Kleber aufgefüllt und eine Folie drüber.
Um eine plane Oberseite zu bekommen das Ganze verpresst und aushärten lassen. Die Montage am Motor mit geänderter Halteplatte auch kein Problem.
Zur Montage der Hall Sensoren den Motor wieder montiert. Um die Halteplatte einen Metallring und auf die Magnete eine Folie als Abstandhalter gelegt. Die Lötpunkte sehen so aus, weil die Sensoren bereits einmal verlötet, und die Anschlussdrähte deshalb zu kurz waren. Aber alles gut ausgerichtet und verlötet, wie neu.
Nach entfernen der Abstandshalter kann der Motor wieder frei drehen. Fehlen jetzt noch drei Widerstände, der Kondensator und die Anschlussdrähte.
Gruß Peter
Um mit meiner in Bau befindlich Winde weiter zu kommen, habe ich erst mal den Magnetring gefertigt.
Das 3D Druckteil mit den Magneten in wechselnder Polarität bestückt. Dann mit 2K Kleber aufgefüllt und eine Folie drüber.
Um eine plane Oberseite zu bekommen das Ganze verpresst und aushärten lassen. Die Montage am Motor mit geänderter Halteplatte auch kein Problem.
Zur Montage der Hall Sensoren den Motor wieder montiert. Um die Halteplatte einen Metallring und auf die Magnete eine Folie als Abstandhalter gelegt. Die Lötpunkte sehen so aus, weil die Sensoren bereits einmal verlötet, und die Anschlussdrähte deshalb zu kurz waren. Aber alles gut ausgerichtet und verlötet, wie neu.
Nach entfernen der Abstandshalter kann der Motor wieder frei drehen. Fehlen jetzt noch drei Widerstände, der Kondensator und die Anschlussdrähte.
Gruß Peter
S_a_S
User
Peter,
wenn ich mir so den Aufwand mit externer Magnetscheibe und Hallsensorik ansehe, frage ich mich, weshalb Du das nicht optisch machst. Geht ja "nur" um die Position. Eine Schwarz-Weiß-Scheibe / Band ist schnell gedruckt und aufgeklebt. Oder als Platine geätzt. Und dann per Reflexlichtschranke ausgewertet.
Hallsensoren machen schon Sinn, wenn z.B. die ohnehin vorhandenen Feldmagnete wiederverwendet werden. Oder auch mit Schmutz zu rechnen ist - da sind die optischen etwas im Nachteil.
Andererseits, wenn das so robust läuft...
Grüße Stefan
wenn ich mir so den Aufwand mit externer Magnetscheibe und Hallsensorik ansehe, frage ich mich, weshalb Du das nicht optisch machst. Geht ja "nur" um die Position. Eine Schwarz-Weiß-Scheibe / Band ist schnell gedruckt und aufgeklebt. Oder als Platine geätzt. Und dann per Reflexlichtschranke ausgewertet.
Hallsensoren machen schon Sinn, wenn z.B. die ohnehin vorhandenen Feldmagnete wiederverwendet werden. Oder auch mit Schmutz zu rechnen ist - da sind die optischen etwas im Nachteil.
Andererseits, wenn das so robust läuft...
Grüße Stefan
Arne Kerfin
User
Hallo Stefan,
nur kurz mein Gedankengang dazu. Auch dafür benötigst du ja 3 optische Sensoren die ebenfalls nebeneinander ausgerichtet werden müssen.
Den großen Vorteil davon sehe ich noch nicht.
nur kurz mein Gedankengang dazu. Auch dafür benötigst du ja 3 optische Sensoren die ebenfalls nebeneinander ausgerichtet werden müssen.
Den großen Vorteil davon sehe ich noch nicht.
Arne Kerfin
User
Nun gibt es noch Neuigkeiten zur Platine. Ich habe nun den Schaltplan und das Layout aus meiner Sicht fertig. Wenn euch noch was auffällt dürft ihr euch gerne Melden. Ich stelle auch gerne das KiCad Projekt zu Verfügung. Hier erstmal die Unterlagen.
Links ist die Treiber und Arduino Platine zu sehen und Rechts die Lastseite mit den Mosfets und den ganzen Kondensatoren.
3D ansicht von oben ohne THT-Bauteile.
3D Ansicht von unten ohne THT-Bauteile. Die Mosfets sind auf der Unterseite und werden hier mit dem Gehäuse verschraubt/aufgelegt um sie zu Kühlen.
Die Teile für die Mechanik Trudeln langsam bei mir ein. Hier warte ich noch auf die Lager und dann beginne ich hier mal mit dem Bau. Für die Senderanlage werde ich keine Platine Designen da es hier ja nur 4 Komponenten sind. Heltec, Drehschalter, DC/DC Wandler, Fußschalter.
Wenn euch nicht mehr auffällt würde ich den ersten Prototypen mal bestellen und dann kann ich auch über Kosten sprechen wenn noch Interesse an dieser Platine besteht.
Guß Arne
Links ist die Treiber und Arduino Platine zu sehen und Rechts die Lastseite mit den Mosfets und den ganzen Kondensatoren.
3D ansicht von oben ohne THT-Bauteile.
3D Ansicht von unten ohne THT-Bauteile. Die Mosfets sind auf der Unterseite und werden hier mit dem Gehäuse verschraubt/aufgelegt um sie zu Kühlen.
Die Teile für die Mechanik Trudeln langsam bei mir ein. Hier warte ich noch auf die Lager und dann beginne ich hier mal mit dem Bau. Für die Senderanlage werde ich keine Platine Designen da es hier ja nur 4 Komponenten sind. Heltec, Drehschalter, DC/DC Wandler, Fußschalter.
Wenn euch nicht mehr auffällt würde ich den ersten Prototypen mal bestellen und dann kann ich auch über Kosten sprechen wenn noch Interesse an dieser Platine besteht.
Guß Arne
vivi-56
User
Hallo,
@Arne, dass sieht sehr gut aus. Ich habe nach wie vor Interesse an den Platinen. Das Löten der Lochrasterplatine war schon eine Herausforderung.
@Peter, ich habe noch Fragen zu Deiner Funkwinde:
-benutzt Du die gleiche Übersetzung? wie ist diese aktuell, 1:4,5 ???
-wirst Du auch eine Umlenkrolle verwenden, oder direkt. Die Umlenkrolle hat den Vorteil, dass das Seil nicht so über den Boden schleift!
Vielen Dank und schöne Grüße
Siggi
@Arne, dass sieht sehr gut aus. Ich habe nach wie vor Interesse an den Platinen. Das Löten der Lochrasterplatine war schon eine Herausforderung.
@Peter, ich habe noch Fragen zu Deiner Funkwinde:
-benutzt Du die gleiche Übersetzung? wie ist diese aktuell, 1:4,5 ???
-wirst Du auch eine Umlenkrolle verwenden, oder direkt. Die Umlenkrolle hat den Vorteil, dass das Seil nicht so über den Boden schleift!
Vielen Dank und schöne Grüße
Siggi
Arne Kerfin
User
Danke. Ich denke ich werde ende der Woche alles für die Platine bestellen und dann ist es hoffentlich noch vor Weihnachten bei mir. War mir nicht sicher ob ihr noch eine braucht da ihr ja eigentlich mit eurer Fertig seid.
Ich werde 1:3,6 verwenden mit dem Motor den Peter nutzt. Auch an eventuell 6 oder vielleicht 8s das werde ich noch experementieren.
Wann bzw warum schleift das Seil ohne Umlenkrolle über den Boden? Beim Seil ausziehen hängt es ja in beiden fällen gleich stark durch hätte ich vermutet und beim Start wird das Seil ja ohne Umlenkrolle mit nach oben genommen.
Windenbauer
User
Hallo, ich werde mal versuchen alles der Reihe nach zu beantworten.
https://www.rc-network.de/threads/hochstartwinde-baubericht.607334/page-10 #186
Der Aufwand ist nicht viel anders. Aber nicht nur Schmutz könnte zum Problem werden, auch die Genauigkeit beim Abgleichen. Aber in erster Linie war für mich das Problem mit dem Fremdlicht ein Hinderungsgrund. Außerdem läuft das mit Hall Sensoren wirklich robust.
Zu deinem Layout hätte ich noch eine Anmerkung. Der Sensor zur Temperaturmessung des Reglers sollte direkt an einem Mosfet befestigt werden, sonst ist das zu träge und kann nicht zum Schutz gegen Abbrennen genutzt werden. Spreche da aus Erfahrung. Die Strom Leiterbahnen der Mosfets würde ich auf jeden Fall aufdicken und möglichst kurz halten.
Bin dabei meine Steuerplatine noch einmal zu überarbeiten um noch etwas Platz für den größeren ESP32LoRa zu schaffen. Die Mosfets werde ich aber weiterhin ohne Platine verdrahten, erscheint mir für meine Konstruktion optimal. Ist kompakt, hat kurze Wege für den Strom und optimale Kühlung.
Gruß Peter
Habe ich schon vor langer Zeit mal versucht, hat sich bei mir aber nicht durchgesetzt.
https://www.rc-network.de/threads/hochstartwinde-baubericht.607334/page-10 #186
Der Aufwand ist nicht viel anders. Aber nicht nur Schmutz könnte zum Problem werden, auch die Genauigkeit beim Abgleichen. Aber in erster Linie war für mich das Problem mit dem Fremdlicht ein Hinderungsgrund. Außerdem läuft das mit Hall Sensoren wirklich robust.
Meine Untersetzung ist ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Drehmoment. Bei einem Trommeldurchmesser von 50mm hat sich eine Untersetzung von 1:4,5 bewährt. Die Funkwind, die ich im Moment baue wird weiterhin einen eigenen Fußschalter besitzen und auch ohne Funk einsetzbar sein. Die Funkverbindung werde ich erst mal nutzen um die Winde seitlich von meinem Startplatz aufzubauen, damit das Zugseil nicht mehr über die Startbahn verlegt werden muss. Dann hab ich die Winde noch in der Nähe und kann prüfen ob die Mechanik so zuverlässig läuft wie ich mir das wünsche. Im zweiten Schritt baue ich die Winde in der Nähe der Umlenkrolle auf, um zu testen ob die Funkverbindung bei der Entfernung stabil läuft. Erst dann werde ich eine reine Funkwinde aufbauen, die dann ohne Umlenkrolle auskommt.
Ich verwende zur Zeit eine Umlenkrolle mit einer ca. 2m hohen Stange. Nach dem Ausklinken fällt das Seil selten in Richtung Startstelle. Es liegt dann irgendwo in der Landschaft. Ich habe die Winde so programmiert, das eine gewisse Bremswirkung beim Seil holen aufgebaut wird. Ich ziehe das Seil erst einmal stramm, damit es sich vom Bodenbewuchs löst, und gehe erst dann Richtung Startplatz. Das schont das Seil und es liegt nicht in einem Bogen zwischen Gras und Disteln.
Deine Platine sieht absolut professionell aus. Ich hätte aber Probleme mit der mechanischen Größe, auch möchte ich weiterhin den Seilzug über das Poti messen. An dem Wägebalken hatte ich mich schon einmal versucht, bin damit aber nicht glücklich gewurden.
Zu deinem Layout hätte ich noch eine Anmerkung. Der Sensor zur Temperaturmessung des Reglers sollte direkt an einem Mosfet befestigt werden, sonst ist das zu träge und kann nicht zum Schutz gegen Abbrennen genutzt werden. Spreche da aus Erfahrung. Die Strom Leiterbahnen der Mosfets würde ich auf jeden Fall aufdicken und möglichst kurz halten.
Bin dabei meine Steuerplatine noch einmal zu überarbeiten um noch etwas Platz für den größeren ESP32LoRa zu schaffen. Die Mosfets werde ich aber weiterhin ohne Platine verdrahten, erscheint mir für meine Konstruktion optimal. Ist kompakt, hat kurze Wege für den Strom und optimale Kühlung.
Gruß Peter
vivi-56
User
Hallo Arne,
da ich davon ausgegangen bin, dass Du auch den Weg von Peter mit der Zugmessung über das Poti gehst, habe ich mich drangehangen.
Daher wird die Platine leider für uns nicht Zielführend sein. Das bedauere ich sehr, denn die Lötarbeiten waren schon herausfordernd. Aber man lernt mit der Zeit und es funktioniert nun ganz gut!
Trotzdem vielen Dank und viel Erfolg!
Viele Grüße
Siggi
da ich davon ausgegangen bin, dass Du auch den Weg von Peter mit der Zugmessung über das Poti gehst, habe ich mich drangehangen.
Daher wird die Platine leider für uns nicht Zielführend sein. Das bedauere ich sehr, denn die Lötarbeiten waren schon herausfordernd. Aber man lernt mit der Zeit und es funktioniert nun ganz gut!
Trotzdem vielen Dank und viel Erfolg!
Viele Grüße
Siggi
Arne Kerfin
User
Hallo zusammen,
Viele Grüße
Arne
danke für die Erklärung das macht sinn. Wir haben im näherem Umkreis wo das Seil liegt keine üblen Brombeeren oder Hecken nur dichteres Gras. Ich hatte mir ehrlichweise auch vorgestellt das das Seil noch während des herunterfallens aufgewickelt wird.
Das ist ein guter Punkt. Ich hätte ihn nun erstmal am Kühlkörper befestigt. Die Position auf der Platine ist auch mit dem Platz geschuldet und er wird somit sicher auch nich etwas gebogen werden. In dem fall werde ich mir dies merken und beim Aufbau berücksichtigen.
Das habe ich berücksichtigt. Der Weg zwischen Mosfets und Motor ist sehr kurz und wird noch mit Draht aufgedickt. Die Stromleitung zu den Mosfets ist Tatsächlich so groß wie es geht. Soll heißen ich habe 2 Lagen. Eine davon ist Ground bzw Batt- und die andere ist VCC also Batt+ nach dem Strommesser. Ich werde mir das beim Aufbau ansehen und dann überlegen ob ich die Leiterbahn ebenfalls mithilfe eines Drahtes aufdicke.
Also die Platine ist nicht nur für ein Dehnmesstreifen ausgelegt. im Stromlaufplan seht ihr J6. Das ist der Steckplatz für die Wägezelle und hat GND, 5V und 2 Pins. Hier kann auch ein Poti angeschlossen werden. Das habe ich beim Layout berücksichtigt (falls ich mit der Wägezelle verzweifle) und die 2 Pins sind analoge Eingänge am ESP. Aber falls der Bedarf nicht da ist, passt das auch.
Viele Grüße
Arne
Windenbauer
User
Hallo, Windengemeinde,
Sensoren sind verlötet, verdrahtet und justiert.
Alle drei Sensoren müssen das gleiche symmetrische Signal liefern, dann können sie erst mal leicht fixiert werden.
Nach nochmaliger Kontrolle der Signale verklebe ich dann großzügig, damit sich nichts mehr verändern kann.
Bei der Gelegenheit habe ich die Steuerplatine etwas geändert. Die Dioden habe ich gegen SMD Dioden getauscht, die Kondensatoren anders platziert und konnte so die Steuerplatine etwas verkleinern.
Das schafft noch mal etwas mehr Raum unter der Grundplatte.
Da ich jetzt keine stärkere Spannungsversorgung mehr für einen Schrittmotor benötige, ist der 12V Spannungsregler für die Treiber nun auch auf der Steuerplatine. Der 5V Spannungsregler der sich bereits dort befindet wird jetzt auch den ESP versorgen. Somit fallen die Spannungsregler am ESP32LoRa weg.
Dann habe ich noch einmal eine Frage. Der ESP32LoRa wird doch intern mit 3.3V betrieben. Die Sensoren für Temperatur und Strom sind im Layout aber mit 5V versorgt. Könnte es da Probleme geben wenn das Sensorsignal mal die 3.3V übersteigt?
Gruß Peter
Sensoren sind verlötet, verdrahtet und justiert.
Alle drei Sensoren müssen das gleiche symmetrische Signal liefern, dann können sie erst mal leicht fixiert werden.
Nach nochmaliger Kontrolle der Signale verklebe ich dann großzügig, damit sich nichts mehr verändern kann.
Bei der Gelegenheit habe ich die Steuerplatine etwas geändert. Die Dioden habe ich gegen SMD Dioden getauscht, die Kondensatoren anders platziert und konnte so die Steuerplatine etwas verkleinern.
Das schafft noch mal etwas mehr Raum unter der Grundplatte.
Da ich jetzt keine stärkere Spannungsversorgung mehr für einen Schrittmotor benötige, ist der 12V Spannungsregler für die Treiber nun auch auf der Steuerplatine. Der 5V Spannungsregler der sich bereits dort befindet wird jetzt auch den ESP versorgen. Somit fallen die Spannungsregler am ESP32LoRa weg.
Dann habe ich noch einmal eine Frage. Der ESP32LoRa wird doch intern mit 3.3V betrieben. Die Sensoren für Temperatur und Strom sind im Layout aber mit 5V versorgt. Könnte es da Probleme geben wenn das Sensorsignal mal die 3.3V übersteigt?
Gruß Peter
Graubussard
User
Ja, die ESP32 dürfen nie mehr als 3.6V sehen.
Arne Kerfin
User
Stimmt das ist tatsächlich ein punkt der wichtig ist. Darüber habe ich auch noch gar nicht nachgedacht und erfordert eine erneute anpassung meines Layouts. Dann werde ich mal suchen ob ich Peripherie auf 3,3V umstellen kann.
@Windenbauer welchen uC hattest du nochmals davor verwendet? Hatte der 5V als High Output? Ich überlege gerade hier weiter. Der ESP32 gibt auch nur 3,3V als High aus. Der Treiber kann 3,3V und das Logic Gatter auch. Somit müsste es keine probleme geben wenn wir alle Sensoren auf 3,3v umstellen bzw austauschen.
Arne Kerfin
User
Hierzu hätte ich eine Frage. Die Pegel sind jedoch dann Zeitlich versetzt und nicht Zeitgleich. Wie habt ihr hier den Abstand genau eingestellt? So wie es Siggi beschrieben hat? Also Solange daran rumgespielt bis der Strom am geringsten ist?
Windenbauer
User
Hallo,
Wenn der Strom dann am geringsten ist, hat man schon mal eine Grundeinstellung der drei um 120 Grad versetzten Phasen. Das erreicht man erst einmal durch verstellen des Magnetringes, womit man auch die Drehrichtung bestimmt. Danach justiert man die einzelnen Sensoren zueinander, das alle das gleiche symmetrische Signal liefern. Beim justieren eines einzelnen Sensors wirkt sich das auch auf die beiden andern aus, so das man sich langsam herantastet bis man mit dem Ergebnis zufrieden sein wird.
Gruß Peter
Ich hatte bisher den Arduino Nano verwendet, der war auf 5V auf ausgerichtet. Ich hoffe aber, das der Strom- und Temperatursensor auch mit 3.3V zurechtkommen.
Das dient erst mal der groben Annäherung und zur Prüfung ob der Motor überhaupt dreht.
Wenn der Strom dann am geringsten ist, hat man schon mal eine Grundeinstellung der drei um 120 Grad versetzten Phasen. Das erreicht man erst einmal durch verstellen des Magnetringes, womit man auch die Drehrichtung bestimmt. Danach justiert man die einzelnen Sensoren zueinander, das alle das gleiche symmetrische Signal liefern. Beim justieren eines einzelnen Sensors wirkt sich das auch auf die beiden andern aus, so das man sich langsam herantastet bis man mit dem Ergebnis zufrieden sein wird.
Gruß Peter
vivi-56
User
Hallo,
die Justierung der Sensoren ist einfacher als gedacht. Wir sind gut damit zurecht gekommen und haben jetzt bei 2V Versorgungsspannung 1,2 A.
Der Motor schnurrt wie ein Kätzchen!
Es ist immer wieder erstaunlich wie Peter löten kann! Sieht sehr gut aus und sehr kompakt!
Wir hatten einige Programmierfeinheiten zu lösen und hoffen nun auf dem richtigen Wege zu sein.
Werde dann auch mal einige Bilder einstellen.
Sieht aber nicht so schön aus wie bei Peter!
Viele Grüße
Siggi
die Justierung der Sensoren ist einfacher als gedacht. Wir sind gut damit zurecht gekommen und haben jetzt bei 2V Versorgungsspannung 1,2 A.
Der Motor schnurrt wie ein Kätzchen!
Es ist immer wieder erstaunlich wie Peter löten kann! Sieht sehr gut aus und sehr kompakt!
Wir hatten einige Programmierfeinheiten zu lösen und hoffen nun auf dem richtigen Wege zu sein.
Werde dann auch mal einige Bilder einstellen.
Sieht aber nicht so schön aus wie bei Peter!
Viele Grüße
Siggi
Arne Kerfin
User
Da kann ich nur sagen der Stromsensor kommt damit zurecht. Beim Temperatursensor weiß ich nicht genau welchen du nutzt. Meiner konnte nur bis 4V und ich nehme nun diesen hier.
das beruhigt mich etwas.
