Getriebemotoren Ansteuerung - Versionsgeschichte

BMS: /* Ansteuerung mit Treiber IC L293 D */

2015-12-14T17:46:30Z

‎Ansteuerung mit Treiber IC L293 D

BMS: /* Ansteuerung mit Treiber IC L293 D */

2015-12-14T17:39:53Z

‎Ansteuerung mit Treiber IC L293 D

Frank: /* Alte Schaltungsbeschreibung */

2015-07-12T21:09:08Z

‎Alte Schaltungsbeschreibung

Frank: /* Alte Schaltungsbeschreibung */

2015-07-12T21:06:54Z

‎Alte Schaltungsbeschreibung

Frank: /* Alte Schaltungsbeschreibung */

2015-07-12T21:06:08Z

‎Alte Schaltungsbeschreibung

Frank: /* Alte Schaltungsbeschreibung */

2015-07-12T21:05:02Z

‎Alte Schaltungsbeschreibung

Frank: /* Siehe auch */

2014-10-16T11:33:17Z

‎Siehe auch

BMS: Absatz 'Messreihe' überarbeitet

2014-01-20T18:06:04Z

Absatz 'Messreihe' überarbeitet

BMS: /* Messreihe */

2013-12-31T19:47:28Z

‎Messreihe

BMS: Messreihe zu TLE4202B

2013-12-31T19:46:40Z

Messreihe zu TLE4202B

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 Ein häufig eingesetztes Motortreiber-IC '''für kleine Roboter''' ist der L293D. Da dieses IC zwei H-Brücken enthält, können so pro IC zwei Motoren angesteuert werden. Der im Datenblatt angegebene Maximalstrom beträgt pro Kanal 600 mA. Die Beschaltung des Treibers gestaltet sich recht einfach. Da bereits Freilaufdioden und die nötige Logik im Treiber enthalten sind, werden lediglich Elkos und Kondensatoren an der Versorgungsspannung benötigt.
-Die Verluste des Treibers dürfen aber nicht außer Acht gelassen werden: Einerseits liegt der Ruhestrom in der Größenordnung 40 mA, andererseits muss durch die Verluste an den Treibertransistoren mit '''über 3 Watt Abwärme (bei 600 mA auf beiden Brücken)''' gerechnet werden! Bei geringen Ausgangsströmen sind die Verluste entsprechend kleiner. Deshalb ist dieser Treiber '''nur für kleine Motoren mit geringen Strömen empfohlen'''. In dieser Treiber-Übersicht ist der L293D der schwächste Kandidat.
+Die Verluste des Treibers dürfen aber nicht außer Acht gelassen werden: Einerseits liegt der Ruhestrom in der Größenordnung 40 mA, andererseits muss durch die Verluste an den Treibertransistoren mit '''über 3 Watt Abwärme (bei 600 mA auf beiden Brücken)''' gerechnet werden! Bei geringen Ausgangsströmen sind die Verluste entsprechend kleiner. Deshalb ist dieser Treiber '''nur für kleine Motoren mit geringen Strömen empfohlen'''. In dieser Treiber-Übersicht ist der L293D der schwächste Kandidat. Den Treiberbaustein gibt es auch in SMD und heißt dann L293DD.
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 Der angegebene Maximalstrom von 600mA pro H-Brücke ist mit Vorsicht zu genießen, da oft die Verlustleistung des Treibers außer Acht gelassen wird. Bei der Entnahme des Nennstroms (600mA) entwickelt das IC eine Verlustleistung von etwa 3,3 Watt ! (Woher kommt der Zahlenwert? Verluste an Transistoren: 1,2V lowside + 1,4V highside = 2,6V total drop bei 0,6A ergeben 1,56 W Verlust an einer Brücke, also 3,12 W an beiden Brücken. Dazu kommt mindestens ein Ruhestrom von 40mA an 5V, also 0,2W, macht 3,32 W). Das IC kann sich dabei so stark erwärmen, dass es zerstört wird.
-Um dieses Problem zu lösen, kann man einerseits versuchen, mit Kühlkörpern und/oder einem Platinenlayout mit großer Massefläche, die Wärme abzuführen; andererseits könnte der Motor mit PWM betrieben werden, um die durchschnittliche Stromaufnahme zu verringern; die Motorleistung wird damit aber auch niedriger. Als Kühlkörper gibt es auch spezielle Formen, die direkt auf das IC geklebt werden können ([http://de.farnell.com/productimages/farnell/standard/42348245.jpg Beispiel]), ob diese dafür jedoch ausreichen sei dahin gestellt. Selten erfolgt auch eine Huckepack-Montage von mehreren identischen ICs zur Verteilung der Abwärme. Auch auf kurzes Abbremsen des Motors vor einem Richtungswechsel soll noch einmal hingewiesen werden.
+Um die Abwärme besser abzuführen, können mit Kühlkörper aufgeklebt werden und ein Platinenlayout mit großer Massefläche verwendet werden. Durch PWM-Betrieb kann die durchschnittliche Stromaufnahme verrigert werden, dann sinkt aber auch die Motorleistung. Selten erfolgt auch eine Huckepack-Montage von mehreren identischen ICs zur Verteilung der Abwärme. Auch auf kurzes Abbremsen des Motors vor einem Richtungswechsel soll noch einmal hingewiesen werden. Besser ist es jedoch, einen leistungsfähigeren Treiber einzusetzen.
-−
-Falls diese Maßnahmen nicht zielführend sein sollten und der Motortreiber trotzdem überhitzt oder zerstört wird, sollte man sich nach einem anderen Motortreiber umsehen.
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-Den Treiberbaustein gibt es auch in SMD und heißt dann L293DD.
 ===Ansteuerung mit Treiber IC L293 B===

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 ==Ansteuerung mit Treiber ICs ==
 ===Ansteuerung mit Treiber IC L293 D===
-Dies ist ohne Zweifel die am häufigsten genutzte Ansteuerung bei Roboter-Bastlern: Man nimmt einfach das IC L293D, denn darin sind sogar zwei H-Brücken enthalten. Also mit einem IC lassen sich ohne weitere externe Bauteile gleich zwei Motoren ansteuern. Zwar nur bis ca. 600mA, aber das reicht oft schon für kleinere bis mittlere Roboteranwendungen aus.
+Ein häufig eingesetztes Motortreiber-IC '''für kleine Roboter''' ist der L293D. Da dieses IC zwei H-Brücken enthält, können so pro IC zwei Motoren angesteuert werden. Der im Datenblatt angegebene Maximalstrom beträgt pro Kanal 600 mA. Die Beschaltung des Treibers gestaltet sich recht einfach. Da bereits Freilaufdioden und die nötige Logik im Treiber enthalten sind, werden lediglich Elkos und Kondensatoren an der Versorgungsspannung benötigt.
 [[Bild:L293Pinout.JPG|center]]
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 [[Bild:hbrueckel293d.gif|center]]
 Hinweise zum Schaltplan:
-Es müssen unbedingt alle vier GND-Anschlüsse mit Masse verbunden werden!
+Zur Stabilisierung der Versorgungsspannung sollten noch '''Elkos''' (z.B. 100µF) eingebaut werden, dies ist im Schaltplan nicht eingezeichnet! (Vergleiche z.B. mit Schaltplan vom L293B, weiter unten). Außerdem müssen unbedingt alle vier GND-Anschlüsse mit Masse verbunden werden!
-Zur Stabilisierung der Versorgungsspannung sollten noch Elkos (z.B. 100µF) eingebaut werden, dies ist im Schaltplan nicht eingezeichnet! (Vergleiche z.B. mit Schaltplan vom L293B, weiter unten)
+Wie aus dem Schaltbild zu ersehen ist, werden für die Ansteuerung jedes Motors 3 Ports benötigt. Die Enable-Leitung führt man oft auf einen [[PWM]]-Port welcher, wie bei der [[MOS-FET]] Schaltung oben, die Geschwindigkeit regelt. Die beiden anderen Ports geben die Drehrichtung an. Immer wenn die Ports unterschiedliche Polarität haben dreht der Motor in eine bestimmte Richtung, je nachdem wo Low und High anliegt. Das Besondere ist, dass wenn an beiden Ports der gleiche Pegel anliegt, also zweimal Low oder High, dann wird nämlich der Motor kurzgeschlossen, das dann als Bremse fungiert. Das Bremsen kann bei Robotern durchaus nützlich sein. Zudem ist bei schnellen Richtungswechseln immer zu empfehlen zuerst kurz zu bremsen, um nicht den Motor oder Motortreiber zu stark zu belasten.
 Wahrheitstabelle (hier exemplarisch für 1 und 2; bei 3 und 4 entsprechend):
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 Bei Belastung des Ausgangs steht nicht mehr die volle Betriebsspannung am Ausgang zur Verfügung.
-Der angegebene Maximalstrom von 600mA pro H-Brücke ist mit Vorsicht zu genießen, da oft die Verlustleistung des Treibers außer Acht gelassen wird. Bei der Entnahme des Nennstroms (600mA) entwickelt das IC eine Verlustleistung von etwa 3 Watt !! (aufgrund UCE Sättigungsspannungen der Transistoren). Das IC kann sich dabei so stark erwärmen, dass es zerstört wird.
+Der angegebene Maximalstrom von 600mA pro H-Brücke ist mit Vorsicht zu genießen, da oft die Verlustleistung des Treibers außer Acht gelassen wird. Bei der Entnahme des Nennstroms (600mA) entwickelt das IC eine Verlustleistung von etwa 3,3 Watt ! (Woher kommt der Zahlenwert? Verluste an Transistoren: 1,2V lowside + 1,4V highside = 2,6V total drop bei 0,6A ergeben 1,56 W Verlust an einer Brücke, also 3,12 W an beiden Brücken. Dazu kommt mindestens ein Ruhestrom von 40mA an 5V, also 0,2W, macht 3,32 W). Das IC kann sich dabei so stark erwärmen, dass es zerstört wird.
 Um dieses Problem zu lösen, kann man einerseits versuchen, mit Kühlkörpern und/oder einem Platinenlayout mit großer Massefläche, die Wärme abzuführen; andererseits könnte der Motor mit PWM betrieben werden, um die durchschnittliche Stromaufnahme zu verringern; die Motorleistung wird damit aber auch niedriger. Als Kühlkörper gibt es auch spezielle Formen, die direkt auf das IC geklebt werden können ([http://de.farnell.com/productimages/farnell/standard/42348245.jpg Beispiel]), ob diese dafür jedoch ausreichen sei dahin gestellt. Selten erfolgt auch eine Huckepack-Montage von mehreren identischen ICs zur Verteilung der Abwärme. Auch auf kurzes Abbremsen des Motors vor einem Richtungswechsel soll noch einmal hingewiesen werden.
 Falls diese Maßnahmen nicht zielführend sein sollten und der Motortreiber trotzdem überhitzt oder zerstört wird, sollte man sich nach einem anderen Motortreiber umsehen.
 Den Treiberbaustein gibt es auch in SMD und heißt dann L293DD.

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	====Kritik an der Schaltung====		====Kritik an der Schaltung====

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	====Kritik an der Schaltung====		====Kritik an der Schaltung====

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	====Kritik an der Schaltung====		====Kritik an der Schaltung====

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 {{Ausbauwunsch|Eine vernünftige diskrete Ansteuerung für eine H-Brücke.
 Korrektur auf Rechtschreibfehler, Zeichensetzung, Schreibstil, Fachausdrücke. Gibt's denn keinen, der etwas verbessern möchte?}}
 ==Ansteuerung mit einem LeistungsOPV==
 Die wohl preislich und platztechnisch günstigste Alternative zur Ansteuerung von Motoren in H-Brücken ist die Verwendung von (Leistungs-)Operationsverstärkern oder Audioverstärker ICs.

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 * [[Getriebemotoren]]
 * [[RN-VNH2Dualmotor]]
 ==Weblinks==

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 ==== Messreihe ====
-Zur Bestimmung der Verlustleistung und der am Treiber TLE4202B abfallenden Spannung wurde vom RN-User BMS eine Messreihe durchgeführt. Die Beschaltung des Treibers erfolgte nach Datenblatt, die Betriebsspannung betrag 12V. Eingang 1 des Treibers wurde auf GND gelegt und Eingang 2 mit +12V verbunden. Als Last diente eine einstellbare elektronische Last, diese verhält sich wie ein ohmscher Widerstand. Die Messreihe wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Der Treiber wurde zunächst ohne Kühlkörper betrieben, um zu ermitteln, bis zu welchem Strom bzw. welcher Verlustleistung ein gefahrloser Betrieb noch ohne Kühlkörper möglich ist.
+Zur Bestimmung der Verlustleistung und der am Treiber TLE4202B abfallenden Spannung wurde vom RN-User BMS eine Messreihe durchgeführt. Die Beschaltung des Treibers erfolgte nach Datenblatt, als Betriebsspannung wurde 12V gewählt. Eingang 1 des Treibers wurde auf GND gelegt und Eingang 2 mit +12V verbunden. Als Last diente eine einstellbare elektronische Last. Die Messreihe wurde bei Raumtemperatur durchgeführt. Der Treiber wurde zunächst ohne Kühlkörper betrieben, um zu ermitteln, bis zu welchem Strom bzw. welcher Verlustleistung ein gefahrloser Betrieb noch ohne Kühlkörper möglich ist.
 Bei verschiedenen Lastströmen im Bereich 0...2,5 A erfolgte die Messung der Ausgangsspannung des Treibers sowie dessen Temperatur. Für Lastströme größer 1 A wurde ein Kühlkörper verwendet, um den Treiber durch zu hohe Abwärme nicht zu gefährden. Die automatische Abschaltung bei Übertemperatur wurde dabei nicht herausgefordert. Da Temperaturwerte für die Fälle mit und ohne Kühlkörper nicht direkt vergleichbar sind, wurden für die höheren Ströme keine Temperaturen mehr gemessen, zumindest aber die abfallende Spannung am Treiber.
-Die Ruhestromaufnahme des Treibers wurde mit 16mA gemessen, das sind an 12V knapp 0,2 Watt. Diese Verlustleistung muss zu der Verlustleistung durch den Laststrom (Tabelle) addiert werden, um die gesamte Verlustleistung des Treibers zu erhalten.
+Die Ruhestromaufnahme des Treibers wurde mit 16mA gemessen, an 12V ergibt das eine Leistungsaufnahme von knapp 0,2 Watt. Möchte man die gesamte Verlustleistung des Treibers berechnen, müssen diese 0,2 Watt zu den Werten aus der Tabelle addiert werden.
 {| {{Blauetabelle}}
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 [*1] : Diese Werte wurden berechnet.
-[*2] : Der Treiber ist nur bis 2 A spezifiziert, kann diesen Strom aber kurzzeitig liefern.
+[*2] : Der Treiber ist nur bis 2 A spezifiziert, konnte aber kurzzeitig auch 2,5 A liefern.
 Kommentar:
 * Allgemein gilt: Mit steigendem Laststrom steigt der Spannungsabfall am Treiber sowie auch dessen Verlustleistung.
-* Wie bei anderen Treibern auch sind die laut Datenblatt versprochenen 2 A Ausgangsstrom des Treibers nur mit vernünftiger Kühlung erreichbar.
+* Wie bei anderen Treibern auch ist der laut Datenblatt versprochene maximale Ausgangsstrom des Treibers (hier 2A) nur mit vernünftiger Kühlung erreichbar.
-* Nimmt man als ''gefahrlose'' maximale Betriebstemperatur 60 °C an ( um sich nicht die Finger daran zu verbrennen ;) ), kann man an den Messwerten ablesen, dass dann nur ein halbes Ampere Dauerstrom möglich sind.
+* Nimmt man als ''gefahrlose'' Betriebstemperatur etwa 60 °C an ( um sich nicht die Finger daran zu verbrennen ;) ), kann man an den Messwerten ablesen, dass dann nur knapp ein halbes Ampere ''Dauerstrom'' möglich sind.
 * Für größere Ströme sollte unbedingt ein geeigneter Kühlkörper verwendet werden.

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 === TLE4202B / B57928 ===
-Der TLE4202B ist ein kompakter Motortreiber von Siemens im TO-220-Gehäuse und kann einen Motor mit maximal 2A treiben. Er kann von 3,5V-17V Betriebsspannung arbeiten (absoutes Maximum: 40V).Intern ist der TLE4202B analog aufgebaut, eigentlich besteht er nur aus Komparatoren mit einer Leistungsendstufe. Die notwendigen Freilaufdioden sind bereits integriert. Der Treiber ist kurzschlussfest gegen Masse und schaltet bei Überhitzung ab. Leider lässt sich aufgrund des internen Aufbaus der Motorausgang nicht hochohmig schalten, es mangelt auch - im Vergleich
+Der TLE4202B ist ein kompakter Motortreiber von Siemens im TO-220-Gehäuse und kann einen Motor mit maximal 2A treiben. Er kann von 3,5V-17V Betriebsspannung arbeiten (absoutes Maximum: 40V). Intern ist der TLE4202B analog aufgebaut, er besteht aus Komparatoren mit einer Leistungsendstufe. Die notwendigen Freilaufdioden sind bereits integriert. Der Treiber ist kurzschlussfest gegen Masse und schaltet bei Überhitzung ab.
-zu anderen Motortreiberbausteinen - an einem separaten PWM-Eingang. Der Betrieb mit PWM ist trotzdem möglich (zusätzliche Außenbeschaltung notwendig, [ToDo...]). Wird der angegebene maximale Strom von 2A entnommen, wird man aufgrund der Verlustleistung wahrscheinlich nicht ohne Kühlung auskommen. Bei geringen Strömen kann man den Treiber eventuell auch ohne Kühlkörper verwenden. Der TLE4202B kann laut Datenblatt auch als Leistungsoperationsverstärker verwendet werden (Figure 5 im Datenblatt). Bezugsquelle für den TLE4202B ist vorzugsweise Pollin aufgrund des attraktiven Preises (50Cent).
+Leider lässt sich aufgrund des internen Aufbaus der Motorausgang nicht hochohmig schalten, es mangelt auch - im Vergleich
 Pinbelegung des Motortreibers TLE4202B (TO-220-Gehäuse):
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 Es existiert auch ein TLE4203, welcher bis zu 4 Ampere treiben kann.
 === TLE5205 ===