Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

[DiKey]

Beim Versuch den Spannungs- und Stromverlauf bei BL Motoren zu verstehen bin ich auf ein Problem gestoßen.

Zum Vorgehen:
Ein Kanal vom Oszilloskop hab ich an zwei der Motorkabel geklemmt und eines dieser Kabel durch eine Spule gesteckt. An der Spule hab ich indirekt durch die induzierte Spannung den fließenden Strom gemessen (Wie groß dieser ist ist vorerst egal).
Bei dieser Anordnung kann nur ein ganz geöffneter Steller sinnvoll betrachtet werden. Nur da zeigt das Oszi eine schöne Trapezkurve für die Spannung. Bei teilweise geöffnetem Steller ist durch die PWM kaum was zu erkennen (Zumindest schaff ich es nicht das Signal sauber zu triggern).


Soweit die Vorgeschichte - Jetzt zum Problem:

Eigentlich hab ich für den Strom eine induzierte Spannungskurve erwartet die, zwar nicht ganz so schön und ev. zeitlich etwas versetzt, der Spannungskurve folgt.

Ist aber nicht so!
Ich hab keine Idee wie ich die gemessenen Kurven sinnvoll interpretieren kann und hoffe da im Forum auf gute Ideen.

Die angehängten Bilder zeigen den Kurvenverlauf (Blau = Spannung / gelb = Strom) bei unterschiedlichem Timing
Bild 1 -5°
Bild 2 +5°
Bild 3 +10°
Bild 4 Auto
Regler: Kontronik Jive 80LV im Stellermode ohne KSA
Motor: Axi 4130/20

Kann mir von euch jemand auf die Sprünge helfen?



Dietmar

[trailblazer]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Wie misst du mit der Spule? Hast du noch einen Integrator dahinter? Ohne geht es ja nur für sinusförmige Stromverläufe. Sonst bekommts du nur die Strom/Feldänderung angezeigt.

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Ohne geht es ja nur für sinusförmige Stromverläufe

Ich messe direkt ohne Integrator

Da durch den Regler ein "quasi sinusförmiger" Spannungsverlauf anliegt und die Leistung ja das Produkt aus Spannung und Strom ist (so meine ßberlegung) muss der Strom auch ein "sinusförmiges" Signal liefern das sich mit der Spannung ändert.

Liegt da der Denkfehler?

Dietmar

[MicroF-104]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Mahlzeit Dietmar,

ja da liegt der Denkfehler - du musst über die Induzierte Spannung integrieren sonst wird das nix

Auf den Oszibildern siehst du schön die Ableitung deines Stromverlaufs, daher auch die Peaks an den Stellen wo sich die Spannung ändert. Ich weiß nicht ob dein Oszi integrieren kann, wenn nicht würde ich mit Shunt messen oder mir kurz mit nem OP nen Integrator löten. Da du ja nicht genau messen willst sondern nur den Verlauf sehen reicht das, ansonsten ist der Messfehler natürlich nicht ganz klein


Viele Grüße

Stefan

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

ja da liegt der Denkfehler -

Danke
Da ist mir ja wieder mal der Beweis gelungen, dass in der Schule aufpassen doch nicht so blöd gewesen wäre

... wenn nicht würde ich mit Shunt messen oder mir kurz mit nem OP nen Integrator löten. .....

Mit Shunt hab ichs zuerst versucht. Mit meinen bescheidenen Mitteln nicht so einfach, Shunt hab ich keinen im Keller rumliegen und daher hab ich einfach eine Messstrippe (die hat ja auch einen gewissen Widerstand) in eine Motorleitung geklemmt. Der Effekt war, dass der Regler gar nicht mehr initialisiert hat - dem dürften die unterschiedlichen Widerstände in den Motorleitungen nicht gefallen haben.

Daher war meine Idee die Spule --> Schnapsidee wie sich jetzt herausstellt.

Das mit dem OP zusammenbrutzeln gestaltet sich bei mir sehr schwierig bis unmöglich. Ich hab die Teile dazu sicher nicht rumliegen und selbst wenn ich die Teile hätte, dann hätte ich nicht das Wissen dazu .

Daher meine Idee:
Ich klemm in alle drei Motorleitungen eine Messstrippe (dann sollte an allen drei Motorleitungen wieder der gleiche Widerstand anliegen und der Regler initialisieren)
Bei einer Strippe (Anfang und Ende) kann ich dann die Spannungsdifferenz abgreifen. Soweit so gut!

ABER: Ich möchte ja gleichzeitig den Spannungsverlauf sehen. Was ist dann mit dem gemeinsamen GROUND im DSO? Kommen sich da die beiden Kanäle nicht in die Quere?

Diemtar

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

So, ich hab schnell die Motorkabel mit Messstrippen verlängert und somit einen Shunt simuliert.

Leider ist das Ergebnis nicht das erhoffte.

Auch da hab ich kein "mitschwingendes Spannungssignal".

Ich fürchte, dass diese Messaufgabe mit einfachen Mitteln nicht zu realisieren ist. Wäre ein Hallsensor die Lösung?

Dietmar

[don_king]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Ein Kanal vom Oszilloskop hab ich an zwei der Motorkabel geklemmt

Wieso misst du nicht gegen Masse?
So verschiebt es doch immer den Bezugspunkt.

Gruß Stefan

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Wieso misst du nicht gegen Masse?

Hi Stefan,

Das resultiert aus meinen ersten ßberlegungen mit der Messstrippe als Shunt. Da bei meinem Oszilloskop die Kanäle einen gemeinsamen Ground haben brauch ich dafür einen Bezugspunkt.

Dietmar

[MicroF-104]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Mahlzeit



Aber Ernst beiseite: Mach doch folgendes: Am Shunt ein Ende K1 anderes Ende K2 und GND auf Minus am Akku. Damit misst du den Spannungsverlauf an der Phase (gegen Masse) egal an welchem Kanal, da der Spannungsunterschied am Shunt ja klein sein sollte. Dann ziehst du die Beiden Kanäle ab (ich hoffe dein Oszi kann das) und du hast dazu den Strom durch die Phase.

Viel Spaß

PS: Wer misst misst Mist aber wer nicht misst hat gar keine Ahnung

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

PS: Wer misst misst Mist aber wer nicht misst hat gar keine Ahnung

Der Spruch hat so viel Wahrheit in sich.

Dein Vorschlag für die Messanordnung schaut machbar aus. Subtrahieren kann mein Oszi!

Warum bin ich nicht selbst auf die Lösung gekommen; ist eigentlich eh logisch.
Danke dafür, dass du mich von der Leitung runtergeholt hast auf der ich gestanden bin.

Diemtar

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Die Messanordnung in der K1 vor und K2 nach dem Shunt gegen GND (Minuspol am Akku) gemessen und die beiden Kanäle subtrahiert werden funktioniert nicht. Zumindest bei meinem Oszi ist die Teilung der Mathematischen Funktion in der Anzeige gleich wie bei den Messkanälen. Daher kann der geringe Spannungsunterschied nicht sauber aufgelöst dargestellt werden.

Dann ist mir, basierend auf der Anregung von Stefan (don king) noch eine Idee gekommen:

Als "GND" nehme ich ein Motorkabel direkt am Regler.
K1 an den Minuspol am Akku
K2 an das Motorkabel nach dem Shunt

Und siehe da - Keine Kurzschlüsse, funkende Stecker, abrauchends Oszi oder ähnliches.

Die angefügten Bilder stammen wieder vom Jive-Regler am Axi-Motor .

Was ich jetzt aus den Oszilogramen rauslesen kann?? Da muss ich erst versuchen meinen Messmist zu interpretieren.

Egal - Hauptsache es wurde was gemessen.

Dietmar

[MicroF-104]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

N'Abend Dietmar,

belastest du den Motor auch in irgend einer Weise? da scheint nämlich annähernd kein Strom zu fließen was das Messen natürlich deutlich erschwert?

Ansosnten gehts ja voran und der Lernerfolg stellt sich auch ein


Gruß

Stefan

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Hallo Stefan,

zur Zeit läuft der Motor noch unbelastet.
Dass dadurch die Messung schwieriger ist (kleiner Strom = kleinere U(R)-Signale am Shunt) stimmt. Aber, wenn ich die kleinen Signale sauber messen kann, dann sollten die Großen kein Problem sein - umgekehrt könnte es schwieriger werden.

Momentan steck ich noch in der Interpretation der Daten. Da geht's aber auch langsam voran. Das pdf zeigt mal einen Vergleich der unterschiedlichen Timingeinstellungen am Regler. Die ersten Infos kann man schon rauslesen; zur bessern ßbersichtlichkeit muss das Diagramm aber nochmals überarbeitet werden.

Soweit für heute (oder besser für gestern) .... gute Nacht

Dietmar

[DiKey]

AW: Spannungs und Stromverlauf am BL-Motor

Die ßberarbeitung der Datenauswertung zeigt interessante Details.

Dazu wurden die csv-Datenreihen vom Oszi ins Excel importiert und überarbeitet.
Die x-Achse hab zur Ermittlung der Schwingungszeit so verschoben, dass bei für jede Messung der Nulldurchgang der steigenden Flanke die Achse bei 0 schneidet.
Die y-Achse wurde unverändert übernommen und zeigt die Spannung.


Eindeutig sichtbar ist, dass bei höherem Timing die Schwingungszeit kürzer wird - der Motor dreht schneller. Auch wenn die ßnderung nicht wirklich riesige Werte zeigt ist sie klar erkennbar.
Aus den Schwingungszeiten hab ich die resultierende kv-Konstante berechnet. Ein Schönheitsfehler dabei ist, dass die kv eigentlich ein idealer Wert für den nicht belasteten Motor ist. Bei dieser Berechnung ist der Motor aber mit den Eigenverlusten belastet.
-5° 292 RPM / V*min
+5° 295 RPM / V*min
+10° 299 RPM / V*min
AUTO 293 RPM / V*min

Das stimmt mit den Herstellerdaten mit 305 RPM / V*min recht gut zusammen.

Gut zu erkennen ist auch die frühere Bestromung bei geändertem Timing. Auch wenn da die Zeitänderungen nicht mit dem Drehwinkel in ßbereinstimmung zu bringen sind ist der Trend klar sichtbar.

Nicht erklären kann ich mir zurzeit die Ausreißer bei der -5° und +10° Kurve. Die Zacken über die Akkuspannung hinaus versteh ich nicht. Da die Generatorspannung ja von der Drehzahl abhängt und diese von der Speisspannung kann da eigentlich kein ßberschwingen sein. Ist aber! Woher?

Dietmar


PS: diese Seite hat mir bei den ßberlegungen geholfen

http://www.wettringer-modellbauforum.de/forum/index.php?page=Thread&threadID=36848