Minimale PWM Duty Cycle DC Motor.

waarvan de resolutie duty cycle rond de 10%

Ik snap niet wat "resolutie duty cycle" is. Nog nooit van die term gehoord. Leg eens uit.

.Nu zou theoretisch het motortje bij 10% duty cycle z,n maximale stroom kunnen halen en dus veel koppel.

Met PWm behoud je min of meer het koppel van de motor. Als je bij 10% zijn maximale stroom haalt dan zet je ver boven zijn normale koppel en daarvoor zou je de spanning flink moet opvoeren. Als je motor nominaal bij 12V zijn vermogen haalt hoort daarbij een bepaalt koppel. Ga je nu 10% pwm op 12V heeft de motor min of meer hetzelfde koppel. OP 24V en 10% pwm is het koppel een stuk groter.

maar ik zit dus met die L/R tijd.

Daar heb ik zelf nog nooit van gehoord maar weet ook lang niet alles van motoren.

Op 11 september 2020 18:36:18 schreef rew:
[...]
Ik snap niet wat "resolutie duty cycle" is. Nog nooit van die term gehoord. Leg eens uit.

Ik snap dat wel in combinatie met het maximale aantal bits wat je hebt in een micro controller, of metingen met een scope maar hier in de context slaat het nergens op.
Maar hier heeft TS gewoon een duty cycle van 10%

[Bericht gewijzigd door benleentje op vrijdag 11 september 2020 19:10:19 (14%)

Op 11 september 2020 02:05:01 schreef Vermo2:
Kan ik zomaar de L/R tijd uitrekenen op deze manier of is dat te makkelijk?
Ik heb 5 maal L/R=t. Resolutie duty cycle 10%. 100%/10%=10. 1/10×t= frequentie. Nu zou theoretisch het motortje bij 10% duty cycle z,n maximale stroom kunnen halen en dus veel koppel.

Het lijkt mij sterk dat je met 10% duty-cycle de max stroom gaat halen, tenzij je iets van een terugkoppeling hebt.

Op 11 september 2020 19:06:10 schreef benleentje:
Met PWm behoud je min of meer het koppel van de motor. Als je bij 10% zijn maximale stroom haalt dan zet je ver boven zijn normale koppel.

Dat zeg je goed, min of meer. Maar niet zoals de TS zegt.

Op 11 september 2020 18:36:18 schreef rew:
Ik snap niet wat "resolutie duty cycle" is. Nog nooit van die term gehoord. Leg eens uit.

Hier heb ik ook nog nooit van gehoord.

Bedankt alle voor de reacties.
Alleen weet ik nu nog niet of ik de L/R waarde kan meten en gebruiken in het berekenen van de schakeling.
Het heeft even geduurt maar ik heb een site gevonden die min of meer de berekening cq termen verklaart die ik in m,n verhaal gebruikte.

Hoe zit het met dat zelf meten van die motor?
De enigste info die ik heb is dat deze in een ventilatortje is gebruikt op 9 en 12 volt.Deze spanningen gebruik ik ook om te testen.

https://www.precisionmicrodrives.com/content/ab-022-pwm-frequency-for-…

Je wilt een ventilator waarvan je geen gegevens hebt PWM-en?

(veel DC ventilatoren zijn tegenwoordig overigens BLDC motoren, daarbij wordt het hele verhaal weer anders)

Dan is het niet zo moeilijk om empirisch het minimale toerental en dus pwm dutycycle te bepalen?

Ik heb je link even bekeken, en ik vind dat niet echt een duidelijk verhaal. Maar wat jij precies met je motor wil doen, is mij ook onduidelijk.
Wil je het toerental van je motor tussen 0 en 100% kunnen regelen, en dan bij elk toerental het maximale koppel kunnen afnemen?
Moet de motor een constant koppel leveren bij verschillende toerentallen? Of moet de motor een constant toerental hebben, bij variërende belastingen? Of moet de motor constant (instelbaar) vermogen kunnen leveren? Dus wat is precies je toepassing?

Piet

Op 11 september 2020 19:06:10 schreef benleentje:
Ga je nu 10% pwm op 12V heeft de motor min of meer hetzelfde koppel. OP 24V en 10% pwm is het koppel een stuk groter.

Nu snap ik ook helemaal niets van de vraag van de TS, maar dit raakt kant noch wal.

Het koppel van een DC motor is recht evenredig met de stroom; de spanning heeft er niets mee te maken. Hoeveel spanning je nodig hebt om de stroom te laten lopen, is afhankelijk van het toerental en de eigenschappen van de motor; sommige motoren hebben zoveel weerstand dat je met een geblokkeerde rotor en 10% van de nominale spanning nog lang niet op de nominale stroom komt, maar sommige andere hebben aan 1% al teveel.

Ik heb motoren aangestuurd met een nominale spanning van 80V, een weerstand van 8 milliohm, en een nominale stroom van 200A. Als de motor stilstaat, bereik je die stroom dus al met 1.6V, oftewel 2% duty-cycle op 80V.

Als de motor niet stilstaat, moet je uiteraard de tegen-EMK constante en het toerental in de berekingen meenemen; dan kun je dus al helemaal niets meer zeggen over het koppel als je alleen de duty-cycle weet; dat koppel kan zelfs negatief zijn.

Het is klinkklare onzin dat een motor met 10% duty-cycle op 12V iets anders zou doen dan op 1.2V DC, behalve een beetje warmer worden omdat de RMS stroom groter is.

@TS,

Wat wil je nu precies gaan doen? En wat voor motor wil je gaan gebruiken?

OP de website die je aanhaalt staat ook een fout

Therefore the minimal pulse width should be longer than:

5.6μs×5=28μs

With a minimum PWM resolution of 1%, the minimum pulse width is:

28μs×100=2800μs

Minimaal puls duur is minimale puls duur dat maal 100 doen voor 1% is pure onzin. Wat er eigenlijk moet staan is als je 1% pwm 28µS is dat een periode tijd geeft van 2.8ms of max 357Hz.

Of als je PWM frequentie 1kHz is je ongeveer 3% als minimale PWM kan aanhouden.

Het is klinkklare onzin dat een motor met 10% duty-cycle op 12V iets anders zou doen dan op 1.2V DC

Dat heb ik ook niet gezegd.
Maar feitelijk spreek je jezelf ook tegen.

sommige motoren hebben zoveel weerstand dat je met een geblokkeerde rotor en 10% van de nominale spanning nog lang niet op de nominale stroom komt,

Je zegt het al nominale spanning en als je die verhoogt is de stroom ook groter.

[Bericht gewijzigd door benleentje op vrijdag 11 september 2020 22:19:24 (29%)

Natuurlijk, als je de spanning verhoogd terwijl het toerental constant blijft (0 of iets anders), gaat de stroom omhoog, en daarmee het koppel, maar je kunt dus niets zeggen over het koppel bij een gegeven pulsbreedte zonder de andere gegevens mee te nemen.

Je zegt het niet expliciet, maar naar mijn idee impliceer je ook dat 20% op 12V iets anders is dan 10% op 24V, maar voor de motor is dat exact hetzelfde, behalve dus dat de weerstandsverliezen in het laatste geval wat omhoog gaan; het koppel en toerental blijven gelijk.

Allereerst zal ik vertellen dat ik geen echt doel heb maar aan het experimenteren en aan het meten ben.
Wat ik wel begrijp is dat je het meest effiecient gebruik maakt van de motor als deze bij minimale Duty z,n maximale stroom laat bereiken. Hij bereikt z,n koppel en ongeacht voor wel doel lijkt mij dat heel effiecient in dit geval en zal zeker goed opstarten .
Ik heb gebruik gemaakt van de gemeten L/R waardes,ondanks dat ik nog steeds niet weet of die nu wel of niet kloppen,en ik moet zeggen dat het heel goed werkt. Motortje is sterk bij lage toerentallen,start vlot op en gaat behoorlijk lang mee op een batterij.Voluit ongeveer 2 uurtjes op een 18650,2000 maH.Geeft dan ook een flinke luchtverplaatsing bij het gebruik van een fan.

Koppel is evenredig met de stroom, de weerstandsverliezen zijn kwadratisch evenredig met de stroom, en dat is gewoonlijk het grootste deel van het totale verlies. Het is meestal voor het rendement dus beter om de motor op een hoger toerental en lager koppel te laten leveren, je hebt dan minder verliezen voor een gegeven mechanisch vermogen.

Bij een ventilator kun je het koppel en toerental helemaal niet los van elkaar kiezen, zolang de bladen en de hoek daarvan constant blijven. Het koppel is evenredig met de kwadraat van het toerental (vermogen met de 3de macht van het toerental).

Even los van het PWM-aspect van de vraag (daarover lees ik hierboven al veel nuttigs), maar wat de L betreft:
Je kunt van een stilstaande motor wel 'de zelfinductie' meten, maar die heeft weinig te maken met de effectieve zelfinductie als het ding loopt, want die is heel anders. Onder belasting wordt die wéér anders, en onder zwaardere belasting nog weer anders.

Hoe dan ook: je hebt een scoop. Meet dus met je andere probe de spanning over een kleine weerstand die je (aan de massakant) in serie met de motor zet, dan zie je alles.

PWM ---+--- U   (ch.1)
       |
       M
       |
       +--- IxR (ch.2)
       | 
       R
       |
  0 ---+--- 0

Kies R zo, dat de spanningsval erover niet te groot is. Een paar tienden volt is ruim voldoende voor de scoop.

Hier gaat het me juist om. Die L waarde. Ik begrijp dat het eigenlijk meten en nameten is bij het bouwen van dit soort schakelingen.Zeker bij het gebrek aan voldoende data (sheets).
Ik heb het zaakje nu goed draaien en denk dat ik het nu werkelijk ga bouwen.Zit nog op een breadboard.
Merkte zojuist dat een goede elko samen met een kleine condensator ook nog voor een stabielere spanning zorgde die de blokgolf bijna ideaal maakte. Motor loopt nog rustiger.
Loopt lekker zou ik zeggen. Bedankt alle voor de info waar ik zeker iets mee ga doen.

Heb je een elco parallel gezet met de motor? Dat zal de transistor waarmee je aan het schakelen bent niet leuk vinden; die krijgt grote stroompieken te verwerken, omdat de elco abrupt geladen wordt, elke keer dat de transistor in geleiding gaat! Een elco over de voeding en ground, vóór de transistor, is daarentegen wel een goed idee.

Op 12 september 2020 01:24:25 schreef Vermo2:
Merkte zojuist dat een goede elko samen met een kleine condensator ook nog voor een stabielere spanning zorgde die de blokgolf bijna ideaal maakte. Motor loopt nog rustiger.

Naast wat Sparky zegt... Als je 12V voeding hebt en 20% PWM aan het doen bent, dan gedraagt de motor zich alsof je gewoon 12V*20% = 2.4V aan spanning aanbiedt. MITS je PWM snel genoeg is. Dat "snel genoeg" begint ergens bij 1000Hz, maar omdat je dat kan horen is het gebruikelijk (zeker tegenwoordig) om een frequentie boven de 20kHz te kiezen.

Natuurlijk, als je de spanning verhoogd terwijl het toerental constant blijft (0 of iets anders), gaat de stroom omhoog, en daarmee het koppel, maar je kunt dus niets zeggen over het koppel bij een gegeven pulsbreedte zonder de andere gegevens mee te nemen.

Ok dat is duidelijk, het valt niet altijd mee om goed over te komen.

Klopt het verhaal in de link naar https://www.precisionmicrodrives.com/content/ab-022-pwm-frequency-for-…

Ik heb het gevoel van wel dat de zelf-inductie van de motor icm een te smalle puls de prestatie van de motor vermindert. Maar ik mis het verhaal van fet dat de zelfinductie in de motor continu verandert als reactie op de belasting. Word de zelfinductie daardoor hoger of juist lager.

De daar getekende V_EMF kan je ook zien als een GROTE condensator. De energie die daarin zit is de energie van de mechanisch ronddraaiende zooi. En dan is er NOG een weerstand, parallel aan die condensator en dat is de belasting van de motor. Als je wilt kan je die weerstand ook zien als twee parallelle weerstanden: 1 de interne weerstand binnen de motor en de tweede is de externe belasting.

Dit is een heel redelijk model voor een motor.

Nu is dit "model" helemaal lineair. Als je niet 12V maar 12mV er in stopt doet ie precies hetzelfde maar dan 1000x minder. Maar een echte motor heeft een paar niet-lineariteiten.

De zelfinductie is zodanig dat bij "redelijke" PWM frequenties je zelden een significante stroom-rimpel krijgt. Wat ik redelijk vind staat hierboven.

Arduino is bedoeld om "simpel" te zijn. Daarom is gekozen voor een zeer lage PWM frequentie als je de standaard functies gebruikt. Grappen als een gate met een weerstand "uit" sturen werkt dan gewoon. Geen fetdriver nodig enzo. Voor beginners wel handig. Maar voor motor sturing rond de ondergrens van wat "redelijk" is.

Maar voor motor sturing rond de ondergrens van wat "redelijk" is.

Door die link naar die website ben ik in de war geraakt want daar blijkt juist dat je PWM frequentie niet te hoog mag zijn, het ziet plausibel uit maar klopt het ook?

Maar een echte motor heeft een paar niet-lineariteiten.

Een DC motor met magneten heeft toch ook een punt dat het net vast staat tussen de magneten, dat voel je ook als je de motor met de hand draait je zal toch minimaal boven dat koppel moet zitten maar ben de naam daarvan even kwijt.

Er is een boel mis met het verhaal op die pagina; in het grafiekjes ongeveer halverwege zie je schijnbaar 2 keer dezelfde motor en voedingsspanning, maar met een verschillende PWM frequentie. In de rechter grafiek is de dI/dt (snelheid waarmee de stroom afneemt) in de uit-fase opeens VEEL groter, zonder verklaring! Daarbij komt dat ze daar, in het linker plaatje, precies de kritische situatie hebben gekozen, waarbij de stroom precies op 0A komt als de volgende PWM periode begint.

Gewoonlijk wil je juist zoveel mogelijk in continue bedrijf zitten, waarbij de stroom in de uit-fase wel afneemt, maar lang niet op 0A komt. Net zoals bij switchmode voedingen (Buck en Boost converters) wordt vaak op 20-30% stroomrimpel gemikt, bij de nominale stroom. Een grotere rimpel, die je bij een gegeven motor en voeding krijgt op een lagere PWM frequentie, veroorzaakt meer koperverliezen omdat de RMS stroom toeneemt, terwijl de gemiddelde stroom gelijk blijft.

A period 1ms means our maximum frequency for linear response is 1 kHz, any lower and at low duty cycles, the current does not have enough time to reach close to its steady-state value.

Bullshit, want de stroom wordt in de uit-periode helemaal niet afgebouwd tot 0, als de frequentie hoog genoeg is; hij neemt iets af, waardoor hij in de volgende aan-periode niet zo ver hoeft te stijgen om op de gewenste waarde te komen.

Sterker nog, er is nog een andere ondergrens aan de PWM frquentie die je wil gebruiken; bij voorkeur gebruik je een frequentie die fors hoger is dan het toerental keer het aantal polen van de motor, om te voorkomen dat je een grote stroom- en koppelrimpel krijgt, doordat de motor voor een elektrische omwenteling (mechanisch omwenteling * aantal poolparen) de volle voedingsspanning krijgt, en vervolgens een hele omwenteling niets.

Op 12 september 2020 21:35:04 schreef benleentje:
[...]Door die link naar die website ben ik in de war geraakt want daar blijkt juist dat je PWM frequentie niet te hoog mag zijn, het ziet plausibel uit maar klopt het ook?

Nee, dat is echt onzin, of in ieder geval binnen redelijke grenzen; als je naar een echt idioot hoge PWM frequentie zou gaan (honderden kHz en hoger) worden de ijzerverliezen problematisch, en het skin effect gaan de koperverliezen ook omhoog. rijwel elke motor kan prima werken op 20kHz, en het idee dat er een verband bestaat tussen de L/R tijdconstante en de ideale PWM frequentie is onzin. Nergens op die pagina wordt verklaard waarom dat zo zou zijn.

Een DC motor met magneten heeft toch ook een punt dat het net vast staat tussen de magneten, dat voel je ook als je de motor met de hand draait je zal toch minimaal boven dat koppel moet zitten maar ben de naam daarvan even kwijt.

Dat heet Cogging Torque.

Bullshit, want de stroom wordt in de uit-periode helemaal niet afgebouwd tot 0, als de frequentie hoog genoeg is; hij neemt iets af

Dat de stroom tot 0 ging was me wel opgevallen maar dacht dat is bij 10% pwm misschien wel normaal. Maar dat klopt dus niet want je motor hoort niet stil te vallen. En als die wel steeds stil valt heb je de verkeerde motor voor de belasting of de belasting is te zwaar.

[Bericht gewijzigd door benleentje op zaterdag 12 september 2020 23:35:15 (15%)

Bij hele kleine pulsbreedtes kan de stroom natuurlijk wel tot 0 komen in de uit-periode, omdat de aan-periode dusdanig kort is dat de stroom ook niet groot wordt om mee te beginnen. Dat is dus iets wat je alleen ziet als de motor (bijna) geen koppel hoeft te leveren. De plaatjes op die pagina lijken geforceerd om te laten zien dat de stroom altijd 0 wordt in de uit-periode, daarom is dat rechter plaatje ook zo raar.

Ik bedenk net dat het wel mogelijk is om de stroom zo snel af te bouwen, als je dat zou willen, door alle MOSFETs in een H-brug te sperren; je krijgt dan de voedingsspanning plus de tegen-EMK (min de spanningsval over de weerstand) over de inductie van de motor, waardoor de stroom snel afgebouwd wordt. Dit is echter heel ongebruikelijk, omdat het eigenlijk geen voordeel oplevert. alleen extra verliezen.

Bij hele kleine pulsbreedtes kan de stroom natuurlijk wel tot 0 komen in de uit-periode, omdat de aan-periode dusdanig kort is dat de stroom ook niet groot wordt om mee te beginnen.

Zo kan me dat ook voorstellen bij belachelijk lage duty cycle van bv 0,1% in open loop aansturing. Maar in veel toepassing is dat ook niet nodig en is PWM aansturing goed genoeg.

[Bericht gewijzigd door benleentje op zondag 13 september 2020 00:31:51 (12%)