toerental regelaar 12 volt gelijkstroom


Ik kom nu tot de ontdekking dat ik in mijn vorige post een fout heb gemaakt. Ik schreef daar dat het koppel afhankelijk is van het debiet, maar dat moet zijn het drukverschil dat je moet opbrengen.
Ik weet niet waar die ventilator voor dient, maar als het drukverschil klein is zal het allemaal weinig uitmaken. Dan zal inderdaad het debiet nagenoeg evenredig zijn met het toerental, en dus met de gemiddelde motorspanning.

Op de Conrad site kan ik ook niks vinden over de PWM frequentie. Ook nog geen schema gevonden. Als je dat hebt kun je zien of de frequentie makkelijk is aan te passen door b.v. een weerstandswaarde te veranderen.

Intussen toch wat gevonden:
http://www.conrad.nl/ce/nl/product/191507/

Onder download documenten vind je deze gebruiksaanwijzing:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-19999...er_10A.pdf

Door het spelen met een jumper kun je daar de frequentie tot 25kHz krijgen. Lijkt me hoog genoeg om onhoorbaar te zijn.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op 28 april 2013 16:21:45 (22%)]

Ok thanks mensen , ik bekijk het verder en contacteer eventueel conrad.

Stel ik me natuurlijk de vraag waarom ze die PWM regelaars met zulke storende frequentie blijven verkopen. Als het geen effect heeft op de prijs waarom verhogen ze de werkingsfrequentie dan niet voor alle PWM'ers zodat er nooit een storend geluid is ?
Of is er toch nog een catch ?

[Bericht gewijzigd door Henry S. op 28 april 2013 16:22:05 (62%)]

Voor mijn modeltreintjes gebruik ik een PWM regelaar die werkt in het bereik van 30 tot 100Hz. (de befaamde Weistra regelaar)
Bij het aanlopen hoor je de loc duidelijk brommen, maar daar is het niet storend, omdat het een dieselgeluid suggereert.

Bij PWM op een gelijkstroommotortje moet je de frequentie ook niet te hoog kiezen, want dan zijn de pulsen te kort om de motor van zijn ankerkleef los te trekken.
Het is vaak een kwestie van experimenteren om er achter te komen wat voor een bepaalde motor de optimale frequentie is.

bobs, ze verkopen hem niet "met een storende frequentie" ze verkopen hem met "frequentie zoals je hem hebben wilt". Klaas wil kennelijk een lage PWM frequentie JUIST om het geluidseffect.

De hoeveelheid geluid die er uitkomt hangt sterk van de motor af. Dus ook al staat ie standaard op een frequentie die jij vervelend vind, dan nog hoeft een ander er geen last van te hebben omdat z'n motor stiller is.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Op 26 april 2013 13:21:34 schreef bobs:
Stel ik me natuurlijk de vraag waarom ze die PWM regelaars met zulke storende frequentie blijven verkopen........

Dat is niet helemaal waar, het ligt er ook aan wat voor type motor je gebruikt. Het ligt dus ook aan de wikkeling van je motor, de ene maakt meer geluid dan de andere.

EDIT:
rew was me net voor. :)

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 26 april 2013 14:27:59 schreef rew:
Klaas wil kennelijk een lage PWM frequentie JUIST om het geluidseffect.

Dat is niet de hoofdreden. Bij modeltreintjes gaat het er in de eerste plaats om dat je zeer langzaam wil kunnen optrekken. En dat gaat het makkelijkst met lage frequenties. Het geluid is een bij-effect wat in dit geval niet storend is.
Maar als het gaat om een ventilator waar je langdurig vlak naast zit, dan kan ik me voorstellen dat je er kierewiet van wordt.

Een PWM-signaal kan ontbonden worden in een gelijkspanningssignaal en een aantal wisselspanningscomponenten. De wisselspanningscomponenten zorgen voor wervelstroomverliezen in het ijzer van de motor. Hoe hoger de grondfrequentie, des te hoger de wervelstroomverliezen. Bij hoge PWM-frequentie wordt de motor onnodig heet gestookt.

PS:
Je zou eens kunnen proberen een spoel/trafo in serie met de motor te zetten. Misschien is het gepiep dan minder of zwakker. Een andere te proberen mogelijkheid is om in serie met de motor een draadgewonden weerstand (bij voorkeur lager dan 1Ω ) te zetten en over de motor een condenstator tot max 1µF te plaatsen. De vrijloopdiode laten zitten waar hij zit!! Je haalt uit het signaal de scherpe kantjes er van af.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op 26 april 2013 21:01:55 (40%)]

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

Rijkelijk laat om nog te reageren , maar ik dacht om wat feedback te geven voor het geval iemand anders met dezelfde vraag zit;
Ik loste het probleem op door in China dit te bestellen.

http://www.aliexpress.com/snapshot/230643930.html

Ik verving de instel potmeter door een klassiek type en kan nu zonder gepiep of gekrijs de toeren van de blower naar hartelust regelen.
Voor de prijs moest ik het ook niet laten nietwaar.

Beste groeten.

Had je de regelaar niet gewoon kunnen aanpassen? Een R or C veranderen kan toch zo moeilijk niet zijn? Of is het een firmware kwestie?

@ohmpi: Een L in serie of C parallel heeft volgens mij niet zoveel zin. De motor zelf is immers al een enorme spoel en die dempt de stroomvariatie dus al voor een heel groot deel. Een C parallel gaat je alleen maar enorme verliesstromen geven lijkt me.

"We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them" - Albert Einstein

Op 26 april 2013 12:13:50 schreef KlaasZ:

Intussen toch wat gevonden:
http://www.conrad.nl/ce/nl/product/191507/

Onder download documenten vind je deze gebruiksaanwijzing:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-19999...er_10A.pdf

Door het spelen met een jumper kun je daar de frequentie tot 25kHz krijgen. Lijkt me hoog genoeg om onhoorbaar te zijn.

Vraag me af waarom je hier niets mee gedaan hebt, jumper omzetten lijkt me handiger dan een nieuwe bestellen.

Wie de vraag stelt, zal met het antwoord moeten leren leven.

Was me allemaal een beetje te ver van mijn bed show Shiptronic , .....lees : geen ervaring mee.

Beste groeten

Op 26 april 2013 13:28:54 schreef KlaasZ:
Bij PWM op een gelijkstroommotortje moet je de frequentie ook niet te hoog kiezen, want dan zijn de pulsen te kort om de motor van zijn ankerkleef los te trekken.

Dat is echt grote onzin; als de PWM frequentie hoog genoeg is, is de stroom continue (wordt dus niet 0), en er zal dus ook continue een koppel beschikbaar zijn. Als de PWM frequentie zodanig laag is dat de stroom weer 0 kan worden, loop je juist het risico dat de motor synchroon wil gaan lopen met de PWM frequentie, omdat de stroom in een rotorspoel juist 0 is op het moment dat deze onder de koolborstel komt. Er is dan geen koppel beschikbaar tot de eerstvolgende puls.

Op 26 april 2013 20:54:07 schreef ohm pi:
Een PWM-signaal kan ontbonden worden in een gelijkspanningssignaal en een aantal wisselspanningscomponenten. De wisselspanningscomponenten zorgen voor wervelstroomverliezen in het ijzer van de motor. Hoe hoger de grondfrequentie, des te hoger de wervelstroomverliezen. Bij hoge PWM-frequentie wordt de motor onnodig heet gestookt.

Ook dat is simpelweg niet waar, omdat wervelstroomverliezen (de naam zegt het al!) veroorzaakt worden door een wisselSTROOM, en niet door wisselSPANNING. Hoe hoger de PWM frequentie, hoe kleiner de stroomrimpel. Dit dus in tegenstelling tot een forward converter of andere constructie waarbij de stroom door de spoel opzettelijk met hoge frequentie wordt omgekeerd. Daarbij komt dat je bij een lagere frequentie een hogere piekstroom nodig hebt om op dezelfde gemiddelde stroom uit te komen, en daarmee is de RMS waarde van die stroom ook groter (de crest factor neemt af), waardoor de koperverliezen toenemen.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Als je goed PWM toepast is het enige wat gebeurt het verlagen van de voedingspanning.
Dus het toegevoerde vermogen is lager en dus ook de arbeid die de motor nog kan leveren.
Het toerental van de motor zal lager zijn, evenals het koppel.
Lees de uitleg wat er werkelijk gebeurt op mijn webpage http://CONAPP.ORG/

Inzicht gewenst wat betreft PWM.

EricP

mét CE

Op 26 april 2013 10:26:21 schreef KlaasZ:
Frequentie heeft niks met de prijs te maken.

Ja... Nou... Dat is niet helemaal waar. Keyword: schakelverliezen. Heel lang geleden zelf wat met PWM dimmers voor DC verlichting gespeeld. Heel braaf begonnen op 25kHz en dan kom je er heel snel achter dat je schakelverliezen fors zijn (met name natuurlijk omdat de aansturing van de powerfet k*t was...). Terug gebracht naar 125Hz. Niks meer aan de hand.

@JeEmBe: Ook daar ben ik het maar voor de helft mee eens; het nullast toerental is (ongeveer) recht evenredig met de gemiddelde spanning, dus als je gaan PWM'en neemt het maximale toerental af, en uiteraard ook het toerental bij een bepaalde belasting. Het is juist niet waar dat het koppel afneemt, want het koppel is (ongeveer) recht evenredig met de stroom. Het koppel neemt natuurlijk wel af als de gemiddelde spanning zo laag wordt dat de gewenste stroom zelfs niet meer bij stilstand wordt gehaald.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

@EricP, maar tegenwoordig moet je makkelijk fors-hoger-dan-20kHz kunnen halen. Maar dan moet je inderdaad een beetje een redelijk fet-driver gebruiken.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

@SparkGSX
Toegegeven, ik ben niet helemaal duidelijk geweest en dat geeft misverstanden.
Daarom nog een keer: Uitgaand van het gegeven dat goed PWMmen uitsluitend de voedingspanning
verlaagt, krijg je dat het maximaal haalbare toerental ook lager is dan in de niet gePWMde situatie.
Dit is de onbelaste motor situatie. Daar heb je niets aan want een motor moet arbeid leveren.
Ga dus de motor belasten en het toerental zakt. Dan neemt de stroom door de motor toe en de stroom veroorzaakt het koppel. Een motor van dit type reageert dus op belasting door een groter koppel te leveren. Echter, het is in strijd met de wetten van de fysica dat de motor bij lagere voedingspanning,
gePWMd dus, dezelfde arbeid kan leveren als bij de hoge voedingspanning. En dat was wat ik bedoelde.

Een ander punt is dat iedereen het heeft over het koppel van de motor. Daar heb je niets aan want zoals gezegd hebben we een motor om arbeid te leveren. En die arbeid is het produkt van toerental en koppel.
Dat hier uitleggen gaat te ver want dan verwacht ik off topic opmerkingen van de lieve moderator.
Het staat op mijn lijst om dit uit te leggen op mijn site. Nu echter nog niet want er zijn urgentere dingen te doen.
Lees nog eens goed en bekijk de plaatjes op mijn site http://CONAPP.ORG

@ JeEmBe klopt dit wel of vergis ik me:

"En die arbeid is het produkt van toerental en koppel"

Arbeid = kracht x afstand (bij een lineaire beweging)
Arbeid = koppel x hoekverplaatsing. (bij een rotatieve beweging)

Vermogen = kracht x snelheid (bij een lineaire beweging)
Vermogen = koppel x hoeksnelheid (bij een rotatieve beweging)

en hoeksnelheid = 2 x pie x toerental per minuut / 60

[Bericht gewijzigd door pamwikkeling op 18 augustus 2013 00:40:05 (21%)]

Lambiek

Special Member

Op 15 augustus 2013 12:32:51 schreef JeEmBe:
Als je goed PWM toepast is het enige wat gebeurt het verlagen van de voedingspanning................

Dat is natuurlijk niet helemaal waar, als je met je multimeter meet zal je een spannings verlaging meten ja. Maar stel dat je pwm signaal 24VDC is, dan zijn je pulsen toch echt 24V die er afkomen. Doordat de pulsbreedte varieerd lijkt het dat de spanning lager wordt. Maar als je het met een scoop bekijkt zie je toch echt iets anders.

De reden om pwm toe te passen is juist een betere loop bij vooral lagere toerentallen. het koppel is echt hoger bij pwm als bij spanning geregeld.

En ja, als een motor belast wordt zal de stroom toe nemen dus ook het koppel. De motor zal nu eenmaal het gevraagde vermogen proberen te leveren, en dat doet hij beter met pwm als met een aangelegde variabele spanning.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

De reden dat ik er zo de nadruk op leg dat het koppel van een motor meestal niet zo erg belangrijk is, is dat we willen dat de motor arbeid levert. Beter gezegd, arbeidsvermogen omdat de klus ook nog binnen redelijke tijd geklaard moet worden.
Denk nu niet dat ik het koppel onbelangrijk vind want het is een heel belangrijke faktor in het hele verhaal. Soms zelfs de enige faktor. Tot voor een jaar zag ik regelmatig dat een gemotoriseerde rolstoel recht voor een tafel gemanouvreerd moest worden in een kleine ruimte. Reken dat die motoren een koppel moesten leveren en arbeid, ach de afgelegde afstand was zo ongeveer nul dus de arbeid ook.
@pamwikkeling, je hebt het door. Maar daar is het nu het moment niet voor.
@Lambiek, Als iemand een mening heeft is die daar meestal moeilijk vanaf te brengen. Prima hoor; hetzelfde geldt voor mij. Ik kan alleen zeggen dat een apparaat het beste werkt als je het gebruikt waarvoor het bedoeld is.
Op het net vind ik geen echte info. Alleen personen die gevoelsmatig iets stellen. En dan kan je jezelf flink vergissen. De zon draait om de aarde, kijk maar. Weet je dat het pas 150 jaar geleden is dat echt bewezen is dat de aarde om de zon draait? En dat bedoel ik, Pas toen men echt kon meten werd bewezen wat bijna iedereen wel dacht. Laten we in deze de diskussie stoppen totdat er echt gemeten gaat worden.
Of de zaak laten zoals die nu is; ik zit er niet mee.

Pamwikkeling, weet jij dat misschien? Of iemand anders?

Er is een wijd verbreid idee dat een 12V motor op 10% PWM beter zou lopen dan diezelfde 12V motor op 1.2V.

Ik kan me er iets bij voorstellen als je erg langzaam gaat PWMen. Dus als je op 100Hz gaat PWMen, dan gaat de motor gewoon een klein stukje draaien en staat daarna weer even stil. Met modeltreinen heb ik dit wel eens gezien. Je zag de trein haast schokken van de start-stop steeds....

Maar treed dit ook op bij hogere PWM frequenties? En waarom?

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

@ Rew : Hierbij mijn hersenspinsel ivm het PWM probleem. Vooreerst een opmerking, DC motoren en DC sturingen is zeker niet mijn specialiteit, dus de info is onder strikt voorbehoud.

Wat vast staat is dat het koppel van een DC motor bepaald wordt volgens de Wet van Lenz : F = B x i x L
- een grotere stroom die door het anker loopt
- fysisch grotere afmetingen van het anker (lengte en diameter)
- of een sterker magnetisch stator veld
veroorzaken een groter ankerkoppel.

De fysische afmetingen en de sterkte van het statorveld kan je normaal niet wijzigen.
Een bepaalde motor moet een gegeven veldspanning, (exitatie spanning) krijgen zoals bepaald door de fabrikant. (ik laat nu snelheidsvariatie door veldverzwakking even buiten beschouwing)
Ofwel wordt de sterkte van het stator veld vooraf bepaald door de permanentmagneten in geval van een PM motor.

Dus om het ankerkoppel te beïnvloeden ga je de anker stroom moeten wijzigen.

Elektrisch kan het anker voorgesteld worden als een elektrisch netwerk met hierin
- een spanningsbron die de spanning voorstelt die je op het anker zet : U bron
- een spanningsbron die de tegen EMK van het anker voorstelt en afhankelijk is van het ankertoerental: U -emk
- een weerstand die de ohmse weerstand van de koperdraad voorstelt : R anker
- een inductantie die de ankerwikkeling voorstelt : L anker

De ankerstroom wordt dan bepaald door de aangelegde spanning vermindert met de tegen EMK en dit gedeeld door de anker impedantie : I anker = (Ubron - U -emk)/ sqrt(R2 + (jwL)2)

Als ik een motor start vanuit stilstand met
- ofwel een lage voedingsspanning (1.2V)
- ofwel met een 10% duty cycle en 12 volt amplitude PMW signaal,
zal de stroom en dus het koppel in geval van PWM "ogenblikkelijk" groter zijn.
De anker stroom wordt dan voornamelijk bepaald door de ankerimpedantie en deze ziet "ogenblikkelijk" een hogere amplitude. (namelijk 12V in plaats van 1.2 V)
Een hogere amplitude geeft een hogere stroom.

Als de motor al draait en ik wil dan nog versnellen, zal de tegen EMK ook gaan meespelen en de opgelegde spanning evenredig met het toerental verminderd worden.
(U bron - U -emk) zal dan het versnellingskoppel bepalen.
Maar ook hier geldt hoe hoger de "ogenblikkelijke" spanning, hoe sterker het versnellingskoppel. Bij hogere toerentallen gaat het effect wel kleiner zijn omdat de tegen EMK als maar groter wordt.

Dit verklaart waarom een PWM sturing de motor een hoger versnellingskoppel geeft (bij lage toerentallen), dan een vaste gelijkspanningssturing (met een even grote RMS waarde als het PWM signaal).

De invloed van de takt frequentie van het PWM signaal wordt bepaald door de inductantie van het anker. De jwL van het anker gaat namelijk als laagdoorlaat filter werken en de stroomwijzigingen (en dus ook de koppelwinst) proberen te belemmeren.
Dus een lage taktfrequentie is minder "schadelijk" voor het motorkoppel, maar met als bijkomend gevolg dat de motor gaat schokken.

In praktijk zal het dus een afwegen zijn tussen :
- veel mechanische trillingen in je installatie en een kleinere motor met een lage takt frequentie (= goedkoop)
- een rustigere loop door een hogere takt frequentie met de beperking dat de motor groter gekozen moet worden om een gelijkblijvend versnellingskoppel te bekomen (= de duurdere oplossing)

Toevoeging op 22-08 @ Rew, knap gevonden die vergelijking met de condensator en de twee weerstanden. :-)

Op 21 augustus 2013 13:00:37 schreef pamwikkeling:
- een spanningsbron die de tegen EMK van het anker voorstelt en afhankelijk is van het ankertoerental: U -emk

Het doet niets af aan jou verhaal, maar je kan hem ook voorstellen als een condensator. Een zeer grote condensator, met een lek-weerstand parallel. De lekweerstand stelt de mechanische verliezen voor(*). De energie in de condensator is de mechanische energie in het draaiende anker.

Zo heb je het geheel met de startende motor tot een elektrisch circuit geconverteerd waar je met een elektronica simulatie programma mee kan rekenen.

(*) Dus eigenlijk twee weerstanden parallel: De eerste is de mechanische verliezen bij het onbelast draaien, de tweede is de mechanische belasting "nutting uitgangsvermogen" wat gebruikt word door de applicatie...

[Bericht gewijzigd door rew op 22 augustus 2013 08:05:24 (15%)]

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
EricP

mét CE

@EricP, maar tegenwoordig moet je makkelijk fors-hoger-dan-20kHz kunnen halen. Maar dan moet je inderdaad een beetje een redelijk fet-driver gebruiken.

Dat kon toen ook. Maar door gebrek aan kennis nooit over nagedacht. Feit blijft dat een vorm van driver geld kost en alles moet tegenwoordig zo goedkoop mogelijk. Ik kan me dus best voorstellen als een leverancier wat maakt, ze kijken wat de laagst acceptabele frequentie is en daarop ontwerpen - als het kan dus zonder fatsoenlijke driver.

Verder blijkt uit het verhaal van pamwikkeling ook al wat we al wisten: een DC motor moet je met een niet te hoge frequentie sturen. En zorgen dat de stroom kan blijven lopen. Dit verhaaltje zegt er ook iets over. Al is dat een beetje off-topic hier.