Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Regler PWM, Timing und co.
Mahandra
14.April.2021, 10:15
Welche Einstellungen für ESC Hifei Swordfish 300 Pro?
Hallo,
ich habe eine Frage über die Einstellungen von meinem Regler.
Setup: 12S2p
Motor TP5850 650 KV
ESC Hifei Swordfish 300 Pro
Wer kann mir die Fragen mit ein ? beantworten.
LVC: 12 Lipo
Brake Types: No
Cute Off Type: Hard cute off
PWM Rate: ?
Cute Off Voltage/Cell: 3.3 Volt
Timing Advance: ?
StartUp Type:?
LG, Andreas
PWM Rate ist die Abtastrate in Hz bzw. kHz, durch die der Regler die Position des Rotors erfasst bzw. entsprechend die Ströme steuern kann. Je höher desto mehr Timing kannst Du fahren ohne dass es zu Fehlkommutationen kommt, außerdem werden höhere Abtastraten bei mehr Polen und höheren Umdrehungszahlen gebraucht. Normal sind 10 bis 20 kHz. Je höher die Abtastrate, desto wärmer sollen die PWM werden. Feststellen konnte ich das aber nicht. Bei meinem 200 A musste ich 15 oder 20 kHz einstellen um mit Auto Timing fahren zu können ohne Fehlkommutationen.
Timing Advance ist das Timing. Auto Timing stellt selbst ein Timing ein, Low ist 0-10° für 2-Pol, Medium 10-20° für 4-Pol und High 20-30° für mehrpolige Motoren. Das Timing kann afaik auch gradgenau eingestellt werden. Normalerweise geben die Motorhersteller etwas an, sonst 10° bis 15° probieren!
Startup ist soft medium hard meine ich. Ich fahre immer medium.
LG!
PWM Rate ist die Abtastrate in Hz bzw. kHz, durch die der Regler die Position des Rotors erfasst bzw. entsprechend die Ströme steuern kann. Je höher desto mehr Timing kannst Du fahren ohne dass es zu Fehlkommutationen kommt, außerdem werden höhere Abtastraten bei mehr Polen und höheren Umdrehungszahlen gebraucht. Normal sind 10 bis 20 kHz. Je höher die Abtastrate, desto wärmer sollen die PWM werden.
Das ist nicht richtig.
Die Position des Rotors wird erfasst über die Spannung am 3. Kabel zum Motor, das Kabel, das aktuell keinen Strom schaltet (immer zwei Kabel reihum schalten eine Spule ein, ein Kabel ist stromlos).
Mit der PWM wird die Teillast des Motors gesteuert:
Im Vollastfall werden - wie beschrieben - reihum Spulen bestromt (= "Kommutierung", also das, was früher Kollektor und Bürsten mechanisch/automatisch gemacht haben).
Im Teillastfall wird zusätzlich der Schalter (MOSFET), der die Spule aktuell auf Minus zieht, gepulst betrieben (PWM = PulsWeitenModulation).
Dadurch wird - genau wie beim Bürstensteller - die mittlere Spannung reduziert, mit der der Motor läuft, wodurch er langsamer läuft.
Die PWM-Frequenz müsste man eigentlich zur Induktivität der Spulen passend wählen. Die kennt man aber nicht. Je höher man sie wählt, desto höher sind in der Tat die Schaltverluste in den dann häufigeren Schaltflanken ==> mehr Wärme durch Teillast. Daher sollte man eine der mittleren Einstellungen wählen.
Ganz allgemein wird das ganze Thema "BL-Steller-Einstellungen" viel zu hoch bewertet, bzw. den Leuten wird eine Pseudo-Optimierung angeboten, die man in der Praxis nur mit viel Know-How und entsprechenden Geräten nutzen kann (könnte).
Mahandra
14.April.2021, 15:39
Das ist nicht richtig.
Die Position des Rotors wird erfasst über die Spannung am 3. Kabel zum Motor, das Kabel, das aktuell keinen Strom schaltet (immer zwei Kabel reihum schalten eine Spule ein, ein Kabel ist stromlos).
Mit der PWM wird die Teillast des Motors gesteuert:
Im Vollastfall werden - wie beschrieben - reihum Spulen bestromt (= "Kommutierung", also das, was früher Kollektor und Bürsten mechanisch/automatisch gemacht haben).
Im Teillastfall wird zusätzlich der Schalter (MOSFET), der die Spule aktuell auf Minus zieht, gepulst betrieben (PWM = PulsWeitenModulation).
Dadurch wird - genau wie beim Bürstensteller - die mittlere Spannung reduziert, mit der der Motor läuft, wodurch er langsamer läuft.
Die PWM-Frequenz müsste man eigentlich zur Induktivität der Spulen passend wählen. Die kennt man aber nicht. Je höher man sie wählt, desto höher sind in der Tat die Schaltverluste in den dann häufigeren Schaltflanken ==> mehr Wärme durch Teillast. Daher sollte man eine der mittleren Einstellungen wählen.
Ganz allgemein wird das ganze Thema "BL-Steller-Einstellungen" viel zu hoch bewertet, bzw. den Leuten wird eine Pseudo-Optimierung angeboten, die man in der Praxis nur mit viel Know-How und entsprechenden Geräten nutzen kann (könnte).
Hallo Michael,
ok die Darstellungen stimmen nicht. Was sind denn die richtigen Werte?
Gruss Andreas
Es gibt keine "richtigen" Werte. Ich habe lediglich die Erklärung zur Rotorlagenerkennung und PWM korrigiert, weil sie technisch/sachlich falsch war. Es gibt außerdem - eben weil die PWM/Rotorlagen-Erklärung falsch ist - keinen Zusammenhang zwischen PWM und "Fehlkommutierungen". Letzteres wird, wenn überhaupt, von ungünstigem (fast immer: zu wenig) Timing hervorgerufen.
Der Rest von Oeses Posting beinhaltet Empfehlungen, wie man sie immer mal liest. Nicht "richtig", nicht "falsch".
Es ist halt ziemlich egal, es sei denn, man kann die Werte für den speziellen Fall optimieren ==> Know-How + Geräte nötig, schrieb ich schon. Falls der Motorlauf irgendwie unbefriedigend ist, kann man ja mal an den Defaults rumspielen. Ansonsten sind die Defaults üblicherweise OK, sind ja nicht nur Nasenbohrer bei den Herstellern.
Die Suchfunktion liefert im übrigen zu "Timing" Threads bis zum Abwinken ... "PWM" kann man nicht suchen, weil zu kurz. Wird aber zum Teil mit behandelt.
koenschenk
14.April.2021, 18:49
Hallo Andreas der timing fur ein TP motor soll immer 0 sein (Werks angäbe )
Moin,
über die Jahre bzw auch Beobachtungen kann ich dazu folgendes Beitragen:
Ich fahre nie! Autotimimg, oder gar 0 Grad. Ich habe gute Erfahrung ab ca10 bis 24 Grad gemacht.
Festes Timing kann auch Reglerbränden vorbeugen, lieber zuviel als zuwenig, dazu hier ein Beispiel:
TFL 5694/1000KV von Dreieck in Stern umgewickelt ( ca 577KV ) an einem Schulze 32.200
- Autotiming - nicht fahrbar, da sich der Regler "verschluckt" hat
- 15 Grad - schon besser, aber immer noch "Verschlucker"
- 22 Grad, keine Probleme
Bei diesen Verschlucker betrugen die Stromspitzen ca 700A - bin froh, das der Regler noch lebt :laugh:
Einige Regler bekommen Fehlkommutierungen mit ( zb die Swordfish ) und schalten, wenn man Glück hat, noch rechtzeitig ab. Die alten Modellbauregler zb hatten anscheind soetwas nicht drinne und hatten einige Probleme mit den Leo's
Ich hatte den Eindruck, das es irgendwie die "halben" Wicklungen betraf ( Beispielwert 2,5D ). Dort waren auch 15Grad zuwenig...*pleased*
"Beispielwerte":
Empfehlung Plettenbergmotoren ( KIMA, DINATOR, MOSKITO, TERAS, ausschliesslich Sternwicklung ) : 24Grad @ 16khz
Lehner empfiehlt 15Grad. TFL sagt auch 15 Grad ( da bin nach obigen Fall schon vorsichtiger geworden ). Die 2960 mit 5000KV bin ich an 24Grad und 16khz an 3s gefahren ( Achtung: SAW-Setup!, ca 160A beim beschleunigen )
Der letzte Regler der bei mir abgebrannt ist, ist schon ne Weile her. Aber was so ein Tropfen Wasser anrichten kann....:laugh:....wisst ihr sicherlich auch, aber dafür gibbet ja zb Plastik70 ;)
In diesem Sinne und eine Reglerbrandfreie Saison,
lg Kay
GunnarH
14.April.2021, 21:38
...
Setup: 12S2p
Motor TP5850 650 KV
ESC Hifei Swordfish 300 Pro
Wer kann mir die Fragen mit ein ? beantworten.
LVC: 12 Lipo
Brake Types: No
Cute Off Type: Hard cute off
PWM Rate: ?
Cute Off Voltage/Cell: 3.3 Volt
Timing Advance: ?
StartUp Type:?
LG, Andreas
Hallo Andreas,
ich hätte auch bei eingen Punkten ohne Fragezeichen Vorschläge:
LVC: 12 Lipo
-> Bietet der keinen automatisch Erkennung? Feste Zellenzahl ist immer doof weil man dann nicht für einen "Trochkentest" oder wenn ewtas komisch zu sein scheint für einen relativ gefahrlosen Test 4S anschließen kann.
Cute Off Type: Hard cute off
->Würde eher "Slow Down" einstellen, ein harter Motorstop kann zum Abflug führen.
PWM Rate: ?
->um 20kHz ist bei Mehrpolern selten verkehrt. Wenn der Regler übermäßig warm wird sollte man weniger probieren.
Timing Advance: ?
-> Teste im Leerlauf mit 4-6S im Leerlauf (ohne Wellenanlage) ausgehend von 15° und nimm das Timing in 5° Schritten zurück.
Wenn es Aussetzer gibt awiedr mindestens 15° mehr geben
Wenn es keine Aussetzer gibt schauen ab wo der Leerlaufstrom sich nur noch wenig ändert, und ab da dann 10-15° dazugeben.
Im Zweifelsfall erstmal lieber zu viel timing fahren als zu wenig, wenn Motor und ggf. Regler relativ warm werden 5° zurücknehmen.
StartUp Type:?
->Gibts da sowas wie "Normal"? Ansosnsten erstmal mit 4-6S im Leerlauf (allerdings mit Wellenanlage und Prop, daher nicht lange trocken laufen lassen) testen welche Einstellung ohne nervige Verzögerung und ohne übermäßigen Ruck anläuft.
Wenns dann beim Anfahren im Wasser zu hart oder zu träge ist muss man nochmal softer bzw. härter probieren
Gruß
Gunnar
Mahandra
14.April.2021, 21:42
Hallo Andreas der timing fur ein TP motor soll immer 0 sein (Werks angäbe )
Hallo Koenschenk,
das ist nicht korrect. Hier ein Auszug aus dem manual.... da sind ja die Fragen auch mit begonnen bei mir ;)101300
werksangabe ist auto.
Mahandra
14.April.2021, 21:53
Hallo Andreas,
ich hätte auch bei eingen Punkten ohne Fragezeichen Vorschläge:
LVC: 12 Lipo
-> Bietet der keinen automatisch Erkennung? Feste Zellenzahl ist immer doof weil man dann nicht für einen "Trochkentest" oder wenn ewtas komisch zu sein scheint für einen relativ gefahrlosen Test 4S anschließen kann.
Cute Off Type: Hard cute off
->Würde eher "Slow Down" einstellen, ein harter Motorstop kann zum Abflug führen.
PWM Rate: ?
->um 20kHz ist bei Mehrpolern selten verkehrt. Wenn der Regler übermäßig warm wird sollte man weniger probieren.
Timing Advance: ?
-> Teste im Leerlauf mit 4-6S im Leerlauf (ohne Wellenanlage) ausgehend von 15° und nimm das Timing in 5° Schritten zurück.
Wenn es Aussetzer gibt awiedr mindestens 15° mehr geben
Wenn es keine Aussetzer gibt schauen ab wo der Leerlaufstrom sich nur noch wenig ändert, und ab da dann 10-15° dazugeben.
Im Zweifelsfall erstmal lieber zu viel timing fahren als zu wenig, wenn Motor und ggf. Regler relativ warm werden 5° zurücknehmen.
StartUp Type:?
->Gibts da sowas wie "Normal"? Ansosnsten erstmal mit 4-6S im Leerlauf (allerdings mit Wellenanlage und Prop, daher nicht lange trocken laufen lassen) testen welche Einstellung ohne nervige Verzögerung und ohne übermäßigen Ruck anläuft.
Wenns dann beim Anfahren im Wasser zu hart oder zu träge ist muss man nochmal softer bzw. härter probieren
Gruß
Gunnar
Hallo Gunnar,
na klar, ich bin Dir und jedem hier dankbar für alle Vorschläge, so langsam sehe allerdings nu noch Bäume....
Dein Vorschlag um sich langsam heranzutasten ist sicherlich zu probieren.
Gruss Andreas
Moin, die PWM-Frequenz hat schon was mit UPM, Polen und Timing zu tun.
Bei 40.000 Upm läuft der Motor 666 Umdrehungen pro Sekunde, das heißt er benötigt 1,5 ms für 1 Umdrehung!
Je Winkelgrad (360° pro Umdrehung) sind es entsprechend nur 4,2 us. Bei 4 Polen bleiben nur 2 us (Millionstel Sekunde) für 1°.
Wie soll der Regler jetzt die Position des Rotors bestimmen, wenn er gerade mal 10.000 Strompulse pro Sekunde abgibt, der Puls also 100 us dauert (und der Rotor dabei 50° weiter dreht?).
Da wird dann 20 kHz gebraucht bei nem Vierpoler damit es halbwegs stimmt (25° während eines Puls).
Ich hatte das Thema mit nem Swordfish 200A.
Über die PWM wird ja nicht nur Teillast gesteuert sondern auch das Drehfeld erzeugt (bitte belehrt mich ansonsten eines besseren).
Wie soll der Regler die Position des Rotors als Stromantwort auf die PWM-Pulse korrekt bestimmen und möglichst gradgenau den nächsten Strompuls bspw. 15° nach OT abgeben?
Je nachdem was für eine Last an der Schraube auftritt kann das bei 15° Timing mal daneben gehen.
Das funktioniert nur weil die Drehung sehr gleichförmig ist und die Messung eben zigtausendfach pro Minute erfolgt. Wenn die PWM- und damit Messrate deutlich zu niedrig ist funktioniert das nicht mehr.
Induktivität der Spulen ist natürlich ein Einflussfaktor, die Anzahl der Pole, UPM und Timing eben andere!
Man kann froh sein dass es funktioniert :laugh: Hier liegt m.W. auch genau das KnowHow bei der Entwicklung der Reglersoftware und entsprechende Unterschiede wie bspw. Torque Vectoring..
Wenn das nicht stimmt bin ich dankbar für Erklärungen...
Es kann natürlich sein dass die Stromantwort auf Phase 3 mit noch höherer Rate abgetastet wird, das würde Sinn machen. Trotzdem limitiert die PWM-Frequenz dann die Genauigkeit der Phasenansteuerung und damit sind wir dann doch wieder in einem Bezug zu UPM, Polen und Timing..
Das Problem bei zu wenig Timing tritt auf wenn der Pol das Drehfeld quasi überholt hat und schon der Gegenpol kommt. Umgekehrt bei zu viel Timing wenn das Drehfeld den Pol überholt und der Gegenpol näher dran ist. Bei Fullspeed allerdings weniger oft, da wirkt die Masse des Rotors ausgleichend so dass viele tausend Messpunkte zur Verfügung stehen. Ich hatte vor allem Anlaufprobleme mit dem Swordfish und zu viel Timing...
Moin, die PWM-Frequenz hat schon was mit UPM, Polen und Timing zu tun.
jein (EDIT: PWM stellt über Teillast MITTELBAR die UPM, deshalb "jein" /EDIT /nein/nein
Bei 40.000 Upm läuft der Motor 666 Umdrehungen pro Sekunde, das heißt er benötigt 1,5 ms für 1 Umdrehung!
Je Winkelgrad (360° pro Umdrehung) sind es entsprechend nur 4,2 us. Bei 4 Polen bleiben nur 2 us (Millionstel Sekunde) für 1°.
Das stimmt, ist aber bezüglich der Nullagenerkennung und PWM nicht relevant
Wie soll der Regler jetzt die Position des Rotors bestimmen, wenn er gerade mal 10.000 Strompulse pro Sekunde abgibt, der Puls also 100 us dauert (und der Rotor dabei 50° weiter dreht?).
Du nimmst an, dass die Nullage ABGETASTET wird. Das wird sie aber nicht. Die unbestromte Phase erzeugt einen Nulldurchgang der Spannung, der von der CPU per Interrupt erkannt wird. KEINE ABTASTUNG.
Da wird dann 20 kHz gebraucht bei nem Vierpoler damit es halbwegs stimmt (25° während eines Puls).
Deshalb - keine Abtastung - auch kein Thema mit dem Nyquist-Theorem.
Über die PWM wird ja nicht nur Teillast gesteuert sondern auch das Drehfeld erzeugt (bitte belehrt mich ansonsten eines besseren).
Habe ich oben schon mal versucht und versuche ich hier ein letztes Mal. Drehfelderzeugung und PWM haben miteinander NICHTS zu tun. Drehfeld ist interruptgesteuert, PWM macht die Teillast über Spannungsreduktion.
Wie soll der Regler die Position des Rotors als Stromantwort auf die PWM-Pulse korrekt bestimmen und möglichst gradgenau den nächsten Strompuls bspw. 15° nach OT abgeben?
Er versucht es erst gar nicht. Deine Annahmen, wie ein BL-Steller arbeitet, sind grundfalsch. Die Fortschaltung des Drehfeldes basiert auf einer zeitlichen Extrapolation (= x°) der erhaltenen Interrupts von der jeweils unbestromten Phase.
Je nachdem was für eine Last an der Schraube auftritt kann das bei 15° Timing mal daneben gehen.
Das tut es auch ständig, denn das Timing ist nur eine Extrapolation der letzten per Interrupt erkannten Nulllage, wie gesagt. Aufgrund der Massenträgheit ist das aber letztlich "quasistationär" aus Sicht eines Mikrocontrollers.
Das funktioniert nur weil die Drehung sehr gleichförmig ist und die Messung eben zigtausendfach pro Minute erfolgt. Wenn die PWM- und damit Messrate deutlich zu niedrig ist funktioniert das nicht mehr.
Induktivität der Spulen ist natürlich ein Einflussfaktor, die Anzahl der Pole, UPM und Timing eben andere!
Wie gesagt, die Nulllagenerkennung erfolgt NICHT durch Abtastung. Wiederholung macht das auch nicht richtiger. Masseträgheit als stabilisierender Faktor wurde schon erwähnt
Man kann froh sein dass es funktioniert :laugh: Hier liegt m.W. auch genau das KnowHow bei der Entwicklung der Reglersoftware und entsprechende Unterschiede wie bspw. Torque Vectoring..
Wenn das nicht stimmt bin ich dankbar für Erklärungen...
Es kann natürlich sein dass die Stromantwort auf Phase 3 mit noch höherer Rate abgetastet wird, das würde Sinn machen. Trotzdem limitiert die PWM-Frequenz dann die Genauigkeit der Phasenansteuerung und damit sind wir dann doch wieder in einem Bezug zu UPM, Polen und Timing..
Das Problem bei zu wenig Timing tritt auf wenn der Pol das Drehfeld quasi überholt hat und schon der Gegenpol kommt. Umgekehrt bei zu viel Timing wenn das Drehfeld den Pol überholt und der Gegenpol näher dran ist. Bei Fullspeed allerdings weniger oft, da wirkt die Masse des Rotors ausgleichend so dass viele tausend Messpunkte zur Verfügung stehen. Ich hatte vor allem Anlaufprobleme mit dem Swordfish und zu viel Timing...
Das Problem ist dass die Nulllagenerkennung durch den Nulldurchgang der unbestromten Phase mit manchen Motoren und manchen Wicklungsschemata besser, mit anderen schlechter funktioniert. Sehr typisch ist, dass Motoren in Sternschaltung sich besser steuern lassen. Deshalb sind die extrapolierten "15°" mal 15° (funzt), mal 20° (funzt), mal 5° (funzt) und manchmal - super selten - eben -5°, die dann u.U. eher sch***e funktionieren. Alle anderen Werte funktionieren und der User hat das gute Gefühl, 15° eingestellt zu haben.
Wenn man bei verschiedenen Stellerherstellern 15° einstellt und bei identischer Versorgung den selben Motor betreibt, erhält man unterschiedliche Drehzahlen. Weil 15° des einen nicht 15° des anderen sind.
Bei sehr hohen Drehzahlen und hohen Polzahlen reicht die zeitliche Auflösung und Rechenleistung, wie der Mikrocontroller bestromen kann, nicht mehr. Es kommt dann zu zunehmend zeitlich unsaubererer Kommutierung und irgendwann auch zu Fehlkommutierungen. Die PWM wiederum erzeugt eine Hardwarezelle des Mikrocontrollers, da wird nur wenig Rechenleistung für gebraucht (gelegentliche Umparametrisierung der HW-Zelle bei Änderung).
Gunnar hat ja einen iterativen Prozess empfohlen, wie man die Einstellungen optimieren kann, wenn man den nötigen Messgerätepark nicht hat. Alternativ nimmt man die Defaults der Hersteller.
GunnarH
18.April.2021, 09:27
jein/nein/nein
Ja aber auch nur bei Vollast. Bei Teillast ist die PWM Frequenz konstant, nur die relative Pulsbreite (bezogen auf Vollast) ist drehzahlabhängig
Du nimmst an, dass die Nullage ABGETASTET wird. Das wird sie aber nicht. Die unbestromte Phase erzeugt einen Nulldurchgang der Spannung, der von der CPU per Interrupt erkannt wird. KEINE ABTASTUNG.
Passiert das wirklich realtiv nah bim Nulldurchgang? Meine Beobachtung ist dass Motoren die eine deutliche Längsstufe etwa mittig zwischen Nulldurchgang und Maximum/ Minimum in den Flanken der Spannungskurve haben eher Probleme mit Fehlkommutierung machen wogegen Lehner die einen fast sauberen Sinus haben die eigentlich jeder Steller problemlos hinkriegt.
Bei meiner SV hab ich TP 4050 die so einen Verlauf haben, mit Flycolor150 ist sie 1.5 motorig gelaufen, der eine Motor hat immer nur gut die Hälfte der Kapzität vom anderen Motor aus dem Akku entnomen und sie fuhr immer einen Bogen in Richtung des Motors mit dem geringen Stromverbrauch.
Mit Schulze fährt sie dagegen geradeaus und beide Motoren ziehen gleich viel aus den Akkus.
Da ist mein Verdacht dass bei dem einen Motor das Timing vor der Stufe erkannt wurde, bei dem anderen Motor nach der Stufe.
Das tut es auch ständig, denn das Timing ist nur eine Extrapolation der letzten per Interrupt erkannten Nulllage, wie gesagt. Aufgrund der Massenträgheit ist das aber letztlich "quasistationär" aus Sicht eines Mikrocontrollers.
Wobei ich die Annahme im Boot für optimistisch halte. Im Flieger wo kein Medienübergang ist und die Luftschraube eine wirklich hohe Massenträgheit hat funktioniert der billigste Chinasteller, im Boot kann man von den Billigstellern guten Gewissens nur Hobbywing und Flycolor empfehlen und selbst die alten YGE (die YEP kopiert hat) sind nur bedingt zu empfehlen gewesen (funtionieren oft problemlos, aber gehen ggf. auch mal ohne offensichtichen Grund hoch).
Gruß
Gunnar
Ganz ehrlich, Gunnar, ich finde es ein bisschen schade, dass Du jetzt mit durchaus richtigen Details hier im Newbie-Bereich tendenziell Verwirrung stiftest :o. Sowas wäre aus meiner Sicht besser in den existierenden Threads zu Selbstbaureglern aufgehoben?
Hier sollte es IMHO erst mal darum gehen, so manches typisches Internet-Ammenmärchen zu widerlegen.
Aber, ganz wie Du willst:
Hast Du Dir die Schaltung der Interrupterzeugung ("Nulldurchgangsdetektor") mal angeschaut? Fast immer ist das ein simpler Spannungsteiler von der Motorphase zum uC-Port. Je nach uC (Schaltschwelle) und Motor (Phasenspannungsverlauf) entsteht der Interrupt somit "irgendwann". Aber immerhin "sicher irgendwann mal" ... bei Lehner meinetwegen "schön" definiert, bei TP eben nicht, bei XYZ nochmal anders. Ja, das ist das praktische Problem dabei, wenn 70% der Regler am Markt auf einer raubkopierten SW (wie von Dir beschrieben) von vor 10-15 Jahren basieren, sowie einer abgekupferten minimalistischen Schaltung, und der Rest Derivate des Open-Source-Projekts sind, neben den Schulze-"Survivors", sowie den Roxxies und Kontroniks mit vermutlich jeweils eigenständiger SW (aber ebenso simpler Schaltung). Und es ist der technische Grund dafür, warum wie von mir beschrieben 15° laut Programmer mal 15° sind, mal mehr, mal weniger, mal "something completely different".
Die PWM zur Teillast wird - wie geschrieben - von einer HW-Zelle im uC erzeugt. Sie läuft mit der gewählten Rahmenfrequenz stumpf durch, ihr Duty-Cycle wird abhängig vom Empfängersignal verstellt. That's it. Natürlich "passen" dann mehr oder weniger PWM-Perioden in eine Kommutierungshalbwelle, je nach Drehzahl. Wollte man das vermeiden, müsste man die Rahmenfrequenz mit der Drehzahl nachführen. Ist aber komplett sinnfrei, macht auch niemand im Bereich der Billisteller für den Modellbaumarkt. Auch hier hilft wieder die Massenträgheit, natürlich im Flieger mehr als im Boot, da hast Du recht.
Der Grund für unmotiviertes Hochgehen ist oft, dass man dem uC und der SW anvertraut, niemals beide FETs einer Halbbrücke gleichzeitig einzuschalten. Das ist sehr vertrauensselig, und es geht halt schon mal schief, insbesondere wenn Wasser an die falsche Stelle kommt, aber auch mit/wegen unausgereifter Firmware. Ein paar Bauteile, die das HW-mäßig verunmöglichen, kosten u.U. Geld und versagen am Ende womöglich wegen eines Tropfen Wassers doch :rolleyes:
Ein weiterer Grund ist, dass ein Gleichstrommotor (auch ein BL-DC-Motor) im Betribe gleichzeitig als Generator arbeitet ("innere Gegenspannung"). Wenn die Halbwellen nun ungeschickt geschaltet werden wegen was auch immer, kann die Situation eintreten, dass die MOSFETs mit der rückgespeisten Energie nur noch ein letztes Mal fertig werden. Indem sie durchschmelzen.
Danke für die Erklärung, jetzt weiß ich wieder einmal mehr! Bin da ja auch kein Spezialist und kenne die Schaltung nicht, kanns mir jetzt aber schon deutlich besser vorstellen. Die induzierte Spannungsspitze wird also detektiert, das war mir noch in den Sinn gekommen. Der PWM ist da also tatsächlich außen vor, dann ist wie Du schreibst Prozessortakt und Rechenleistung limitierend, ok! Sowas ähnliches hab ich mit Abtasten gemeint...
Ich grübele jetzt darüber nach was ich einstellen soll. 8-poliger Outrunner, Werksangabe ist 5°, ich betreibe den mit dem flycolor 150A, von dem ich gehört habe er hätte Probleme mit den Outrunnern. Ich war davon ausgegangen dass es an der PWM-Frequenz liegen könnte, die nicht programmierbar ist, und hatte daher nur 7,5° Timing eingestellt, obwohl ich den gleichen Motor in nem anderen Boot mit 15° fahre. Überlege ob ich mal 15° einstellen sollte...
GunnarH
18.April.2021, 19:32
Danke für die Erklärung, jetzt weiß ich wieder einmal mehr! Bin da ja auch kein Spezialist und kenne die Schaltung nicht, kanns mir jetzt aber schon deutlich besser vorstellen. Die induzierte Spannungsspitze wird also detektiert, das war mir noch in den Sinn gekommen. Der PWM ist da also tatsächlich außen vor, dann ist wie Du schreibst Prozessortakt und Rechenleistung limitierend, ok! Sowas ähnliches hab ich mit Abtasten gemeint...
Ich grübele jetzt darüber nach was ich einstellen soll. 8-poliger Outrunner, Werksangabe ist 5°, ich betreibe den mit dem flycolor 150A, von dem ich gehört habe er hätte Probleme mit den Outrunnern. Ich war davon ausgegangen dass es an der PWM-Frequenz liegen könnte, die nicht programmierbar ist, und hatte daher nur 7,5° Timing eingestellt, obwohl ich den gleichen Motor in nem anderen Boot mit 15° fahre. Überlege ob ich mal 15° einstellen sollte...
Niedrige PWM Frequenzen bei Motoren mit vielen Polen können wohl in der Tat problematisch sein, ich weiß aber gar nicht was der Flycolor überhaupt für eine Frequenz hat, dass die nicht programmierbar ist heißt nicht dass der zwangsläufig dass die niedrig ist.
Es könnte aber ggf. auch die maximale Drehfeldfrequenz der limitierende Faktor sein, wenn der Hersteller nichts angibt sollte man erstmal nur von maximal 120000U/min bei 2 Polern ausgehen.
Bei einem 8 Poler heißt das dass der Motor maximal 30000U/min im Leerlauf bei vollen Akkus drehen darf.
Wenn du da nicht drüber kommst kannst du ja erstmal im Leerlauf testen ob bzw. unterhalb welchem Timing es zu Aussetzern kommt.
Gruß
Gunnar
Danke, die Drehzahl liegt tatsächlich um 30.000 Upm unter Last. Ohne Last kriege ich so 35.000. Da funktioniert es noch. Ja stimmt, hast ja oben geschrieben, werde erstmal im Leerlauf testen! Davor wurde ich gewarnt, aber Versuch macht letztlich am meisten kluch...
MiSt, eine Sache verstehe ich noch nicht. Das Drehfeld wird doch letztlich über die FETs gesteuert und muss ja halbwegs zur Umderhungszahl passen. Hat deren Ansteuerfrequenz nichts mit der PWM-Frequenz zu tun?
plinse
19.April.2021, 19:45
Du musst den Blockstrom ja irgendwie modulieren. Polzahl(P)/Halbe ist die Polpaarzahl (p) ... was die E-Techniker sich da alles ausgedacht haben, um andere zu verwirren ;) ... und die Grundfrequenz ist mechanische Drehzahl * p, also beim 8 Poler Drehzahl * 4.
Die Taktfrequenz muss noch ausreichend Stützstellen lassen, als dass der Steller eine dreiphasige Blockkommutierung erzeugen kann.
Die Flycolor sollen zwar Probleme mit Außenläufern haben, warum weiß ich allerdings nicht. Drehzahl können sie einiges, ich habe mal nachgefragt, die Mail aber wegen Rechnercrash verloren... es stand eine 2 vorne, ich glaube es waren 210.000rpm für einen 2poler.
Grüße, Eike
GunnarH
19.April.2021, 20:40
Danke, die Drehzahl liegt tatsächlich um 30.000 Upm unter Last. Ohne Last kriege ich so 35.000. Da funktioniert es noch. Ja stimmt, hast ja oben geschrieben, werde erstmal im Leerlauf testen! Davor wurde ich gewarnt, aber Versuch macht letztlich am meisten kluch...
Im Prinzip ist das im Leerlauf ungefährlich, es gibt aber 2 Grenzen die man dabei beachten muss: Maximaldrehzahl des Motors und Maximaldrehzahl des Stellers.
Um die Kommutierung zu testen musst du auch nicht die maximale Zellenzahl nehmen.
Wegen Maximaldrehzahl des Stellers muss man in der Tat im Zweifelsfall den Hersteller anschreiben wenn da eine potentiell grenzwertige Drehfrequenz zu erwarten ist, nicht alle Hersteller begrenzen die Drehzahl dann aktiv und der Steller kann hochgehen
MiSt, eine Sache verstehe ich noch nicht. Das Drehfeld wird doch letztlich über die FETs gesteuert und muss ja halbwegs zur Umderhungszahl passen. Hat deren Ansteuerfrequenz nichts mit der PWM-Frequenz zu tun?
Bin zwar nicht Michael, versuch es aber mal vertändlich zu erklären.
Ein BL Steller hat ja 3 Ausgänge mit jeweils 2 FET Bänken wovon jeweils eine nach Plus und eine nach Minus schaltet.
Bei einer Umdrehung des Drehfelds schaltet jede Bank genau einmal von Plus nach Minus (entspricht bei 2 Polern einer Motorumdrehung, bei Vierpolern einer halben Motorumdrehung, 6 Polern 1/3 usw.)
Die Drefeldfrequenz ist also die Frequenz mit der zwischen Plus und Minus hin und her geschaltet wird, und die ändert sich mit der Motordrehzahl.
Dei PWM Frequenz ist dagegen eine bei Teillast der Drehfeldfrequenz überlagerte Taktfrequenz (Ein-Aus) jeder Bank womit über die "Lücken" die effektive Spannung im Motor reduziert wird.
Damit der Motor langsam drehen kann muss die PWM Frequenz ein vielfaches der Drehfeldfrequenz bei "Vollgas" betragen.
Ein weiterer Unterschied zwischen PWM und Drehfeld-Frequenz ist dass i.d.R. nur die Minus Bänke getaktet werden, die Plus Seite taktet nicht und schaltet mit der Drehfeldfrequenz
Gruß
Gunnar
:laugh:Ich war zu langsam. Gunnars Erklärung ist vollkommen richtig, wer's komplizierter mag, darf gerne weiterlesen. Wobei es EIGENTLICH NICHT sein muss, dass die PWM-Frequenz groß sein muss gegen das Drehfeld. es läuft nur scheisse ruckelig, wenn man das missachtet. Außerdem lässt sich bei Missachtung dieses Grundsatzes der Nulldurchgang nicht mehr vernünftig von PWM-Artefakten filtern.
Die Taktfrequenz muss noch ausreichend Stützstellen lassen, als dass der Steller eine dreiphasige Blockkommutierung erzeugen kann.
NOCHMAL:
Die PWM und ihre Einstellung hat mit der eigentlichen Drehfelderzeugung
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!! NICHTS !!!!!!!!!!!!!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
zu tun.
Ein BL-DC-Motor ohne Sensoren, wie wir ihn im Modellbau kennen, wird vom Steller mit einem Drehfeld versorgt, das der Steller so bemisst, dass der Rotor sich gleichmäßig dreht. Aus der aktuellen Rotorposition und der Vorgeschichte (= aktuelle Drehzahl) extrapoliert der Steller die Umschaltpunkte der Halbbrücken, um das Drehfeld zu erzeugen. Das Drehen des Rotors bringt den Steller dazu, das passende Drehfeld zu erzeugen, nicht umgekehrt. Es ist NICHT so (im Modellbaubereich), dass der Steller ein Drehfeld mit Drehzahl X vorgibt, und der Rotor dem zu folgen hat (das wäre eine Synchronmaschine, die eine völlig andere Drehzahl-/Drehmomentkennlinie hat als ein bürstenloser DC-Motor mit Permanentmagneterregung, wie wir es hier vor uns haben. Die Drehzahl-/Drehmomentkennlinie eines BL-DC ist exakt so wie die eines Bürsten-DC-Motors, nur "steifer". Maschinen mit exakt gleichem mechanischem Aufbau lassen sich auch als Synchronmaschinen betreiben, mit Sensoren sogar richtig gut. Macht aber im Modellbausektor keiner, wohl aber in den Elektroautos).
So betrieben "kann" der Motor aber/also nur GENAU die Drehzahl, die durch sein Magnetmaterial, die Windungszahl, den Innenwiderstand, die aktuelle Betriebsspannung und den aktuellen Strom (und das aktuelle Timing) definiert wird.
Verändern kann man im Modell davon praktikabel nur die Betriebsspannung: Magnetmaterial, Windungszahl und Innenwiderstand (abgesehen von seiner Temperaturabhängigkeit) sind "in Stein gemeißelt", das Timing liegt ebenfalls fest (per Voreinstellung) außer im Falle von (funktionierendem) Autotiming, der Strom stellt sich abhängig von der Belastung ein.
Also stellt man die Spannung runter, um den Motor langsamer laufen zu lassen. Das könnte man, indem man im Betrieb von 1s auf 2s über 3s auf ???s schaltet. Macht man aber nicht.
Eleganter geht das mit einer PWM (PulsWeitenModulation). Exakt wie man es bei Bürstenmotoren auch gemacht hat. Halbe Zeit an, halbe Zeit aus = im Mittel halbe Betriebsspannung - beispielsweise.
Beim BL-Steller überlagert man also die (elektronische, nicht mechanische) Kommutierung mit eben so einer PWM, die wie schon geschrieben, von einer HW-Zelle des uC erzeugt wird und der Blockkommutierung des "unteren" MOSFETs jeder Halbbrücke aufmoduliert wird. Je nach Knüppelstellung ist die dann z.B. 20% "on", 50% oder auch 90%. Entsprechend sinkt die vom Motor "gesehene" Betriebsspannung eben ab, entsprechend langsamer mag sein Rotor drehen, entsprechend passend stellt der Steller das Drehfeld bereit.
Und wenn man sich nun wirklich die Aufgabe stellt, diese verd***te PWM irgendwie sinnvoll zu wählen, so ist deren Optimum genau da, wo die Stromwelligkeit (= Drehmomentwelligkeit) minimal wird, bevor die Schaltverluste durch die Decke gehen. Da kommt die schon mal erwähnte Spuleninduktivität ins Spiel: Die Stromwelligkeit wird kleiner bei konstanter PWM-Rahmenfrequenz und viel Induktivität, oder eben bei hoher Frequenz bei wenig Induktivität. Da aber viel Frequenz viel Schaltverluste bedeutet, gibt es für jeden Motor einen optimalen Kompromiss (= bestmöglicher Teillastwirkungsgrad), den man aber nicht "mal eben so" ermitteln kann ohne Messmittel.
Und last not least der Versuch, zu erklären, was das geheimnisvolle "Timing" damit zu tun hat.
Wie gesagt, der Steller nimmt die Rotorposition zur Kenntnis, weiß, wie das vorher so "lief", und errechnet den/die nächsten Umschaltpunkt(e) der Kommutierung. Dabei bezieht er die Timing-Einstellung ein, d.h. er schaltet JEDES MAL früher (selten: später) um, als das bei 0-Timing erforderlich wäre. Er versucht also quasi, dem Rotor "Beine zu machen", was dieser weitgehend ignoriert. Im Leerlauf kann man damit eine höhere Leerlaufdrehzahl einstellen - naja. Eigentlich kompensiert man damit u.A. die Spuleninduktivität, die den Stromanstieg verzögert, aber auch die Deformation des Statormagnetfelds durch das Rotormagnetfeld. Letzteres ist bei hohen Belastungen ein ernstes Thema, weswegen Timing in erster Linie zur Wirkungsgradverbesserung bei hoher aktueller Belastung dient. 0-Timing erzielt optimalen Wirkungsgrad im Leerlauf, das nützt niemandem. Deshalb ist ein funktionierendes Autotiming ein echter Bringer, der einem einige Sekunden Fahrzeit bei dennoch besserer Gesamtperformance einbringt.
Prominentes Beispiel für Timing in der "guten alten Zeit" der Bürstis waren die diversen Blechbüchsen:
400'er hatten original ein leichtes Minustiming - warum, bin ich nie dahinter gekommen bei mäßigem Wirkungsgrad
500'er und 600'er ein Nulltiming (Rein- und Rausdrehen gleich stark beim Akkuschrauber) bei mäßigem Wirkungsgrad
700'er hatten überwiegend 15° Vorwärtstiming bei sehr gutem, wenn auch schmalbandigem Wirkungsgrad für einen Billigmotor, was sie so gut gemacht hat für Rennen in S14/HS14
Ok das wäre bei 700 Umdrehungen per Sekunde und 10.000 kHz ja noch der Fall. So ähnlich habe ich es mir vorgestellt. Bei Vollgas dann keine PWM mehr weil die FET "durchschalten" (hatte FET gemeint, die das Drehfeld erzeugen, die werden ja auch für die PWM verwendet) sondern nur noch 3 mal Umschalten pro Umdrehung (oder bei vielen Polen entsprechend öfter).
Ist das nicht letztlich eine "Taktdomain", die die FET im Drehfeld schaltet und auch die PWM-Reduzierung der Spannung übernimmt? Die PWM-Frequenz quasi als Quantisierung der FET-Schaltvorgänge? Bei Vollgas eben keine Pausen mehr und durchgängig geschaltet und damit kein PWM mehr im engeren Sinn aber die Zeit dann einfach durchgehend an? So dachte ich das..
Das mit geringerer Zellenzahl werde ich dann wohl machen.. Hersteller anschreiben schadet auch nie :)
PWM-Frequenz und Drehfeld-Frequenz sind unabhängig!
Gunnar2
20.April.2021, 00:21
Hallo Michael,
von Deinen Ausführungen habe ich nur einen Teil verstanden, was aber nicht an Dir liegt.
Aber ein großes Lob ! Ich mußte einige Male schmunzeln. Es ist stellenweise amüsant und kurzweilig geschrieben.
Ich staune, wie Du so ruhig und geduldig bleiben kannst :hi5:
Viele Grüße
Gunnar aus Leipzig
Das war ja ein sehr aktiver Thread gestern abend! Hatte nur die Hälfte gelesen. Dafür jetzt :) Ich bedanke mich auch für die geduldigen Ausführungen! Und für die Info zu den Flycolor-Reglern!!
Vielen Dank für die Rückmeldungen.
Ja, es ist nicht ganz einfach mit dem Erklären, manchmal. Ich komme aus einer Lehrerfamilie, habe aber rechtzeitig erkannt, dass ich da nur limitiertes Talent habe :laugh::lol:.
plinse
20.April.2021, 09:02
...
Die Flycolor sollen zwar Probleme mit Außenläufern haben, warum weiß ich allerdings nicht. Drehzahl können sie einiges, ich habe mal nachgefragt, die Mail aber wegen Rechnercrash verloren... es stand eine 2 vorne, ich glaube es waren 210.000rpm für einen 2poler.
Grüße, Eike
Flycolor ist ja bei Fratzenbuch und schnell erreichbar... die erinnerten 210.000rpm für einen Zweipoler haben sich bestätigt.
Weil es so schön in den Thread passt, auch zu den "Drehzahlgrenzen" noch ein paar (frustrierende?) Anmerkungen:
Wie so oft im Leben und insbesondere im Modellbau, fehlt auch bei diesen Spezifikationen eine Definition des Akzeptanzkriteriums.
Bedeutet 210000rpm beim Zweipoler, dass sich der Motor noch so eben dreht, oder bedeutet es, dass er "gut genug" (heißt genau was) so dreht, wie er es z.B. auch bei 30000rpm täte?
Zur Erinnerung:
Die Kommutierung wird von der CPU extrapoliert
Sie wird - der üblicherweise billigstmöglichen Schaltung zum Nulldurchgang geschuldet - auf Basis "wackeliger" Daten extrapoliert
Die CPU hat weitere Aufgaben
Ermitteln der Knüppelposition
Reprogrammierung der PWM bei Knüppeländerung
Bedienung von Schutzmechanismen, soweit vorhanden, wie Übertemperatur, Überstrom etc.
ihre Rechenleistung ist endlich
die zeitliche Auflösung der Kommutierung ist also ebenfalls endlich, irgendwann "kommt sie nicht mehr hinterher". Entweder nur temporär (==> Ruckler), oder dauerhaft (==> Brikett)
In Konsequenz führt das dazu, dass mit steigender Drehfeldfrequenz (= Drehzahl) die Kommutierung immer ungenauer wird (und eine Diskussion über Details beim Timing immer absurder ...), selbst wenn sie noch nicht wirklich "versagt", wobei das eben Definitionssache ist: "Ungenau" ist halt weder OK, noch NOK. Manche zählen es eher zu NOK.
Deswegen würde ich diese "Drehzahlgrenze" ähnlich wie C-Raten der Akkus in der Praxis kräftig nach unten korrigieren bzw. mit dem immer wahrscheinlicheren urplötzlichen Ableben des Stellers rechnen, wenn man da zu nahe ran geht.
Die Member hier, die im Zuge ihrer SAW-Aktivitäten ihre Steller selbst (um-)bauen, können da sicher mehr dazu sagen. Wobei m.W. bisher "nur" die Hardware teils kräftig optimiert wurde (was oft bitter nötig war), aber bisher wurde keine (?) Firmware optimiert oder gar auf eine schnellere CPU portiert, z.B. (???)
Ich hab jetzt mal 18° Timing getestet gegenüber 7,5° kein wirklicher Unterschied. Hab etwas höhere Stromwerte (15 % etwa) gesehen aber schneller fuhr das Boot nicht.
Werde jetzt 15° einstellen und es gut sein lassen. Scorpion sagt auf Nachfrage dass die 5°-Angabe auf Scorpion-Regler bezogen ist und man einstellen kann was der Regler-Hersteller empfiehlt.
y.o.r.k
26.April.2021, 13:28
Diese "Hacker Kolumne" mit Rainer Hacker, auf www.hacker-motor.com "Fragen aus der Praxis mit Elektro-Antrieben – Antworten vom Fachmann" bringt auch ein paar Infos zum Thema.
http://www.hacker-motor.com/daten/Hacker_Kolumne.pdf