Fahrtregler4_5 (Zweikanal)

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    • Für alle, die bei der Modellbaumesse 2015 in Castrop-Rauxel nicht dabei waren: Der Fahrtregler konnte sich einem Brachialtest unterziehen. :D

      Testobjekt war ein Modellbaupanzer von der benachbarten Militär-Modellbautruppe:



      Verbaut sind, laut mündlicher Beschreibung, zwei 500W-Motoren (Nennspannung: 24V)

      Testweise mal meinen Fahrtregler für eine Antriebsseite adaptiert:



      Ergebnis: Langsame Fahrt vorwärts funktioniert. Etwas "sportlicheres" Anfahren zieht dann mehr als 40Ampere und die MOSFET-Endstufen regeln ab. (Interne Strombegrenzung bei ca. 40A).


      Ich habe jetzt die Nachfolge-Typen von den MOSFET-Halbbrücken geliefert bekommen. Sie haben einen geringeren RDS und somit weniger interne Verlustleistung. Entsprechend sind diese Bauteile auf 55Ampere ausgelegt.
      Neue Platinen sind bestellt, bis in ca. 2 Wochen müßten die Prototypen aufgebaut sein. Gehen dann zu Hendrik (mein Ansprechpartner bei den Modellbau-Panzerbauern) und wird dort dann getestet. Bin neugierig, ob mit den Fahrtreglern auch die 300kg-Klasse befeuert werden kann.
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      Interesse an Elektronik für Schaukampfroboter und Kettenfahrzeuge (Fahrtregler, ESC) ? => http://www.Robots.IB-Fink.de
    • Original von bat_boy
      dann müsstest du auch die Absicherung ändern. Ich hatte dir ja dazu einmal die Maxi Sicherungen gezeigt, die es mindestens bis 100A gibt

      Allerdings müsste man diese aufgrund der großen Bauform wohl abgewinkelt oder mit "losen" Kabeln verwenden.


      Ja, die derzeitige Absicherung mit 40A ist da wohl etwas überfordert.
      Die Sicherungen, die Du mir gezeigt hast, sind LKW-Absicherungen. Habe ich derzeit nur als Sortiment beim "C" gefunden. Einzeln über Elektronik-Distributoren nicht erhältlich.

      Für die Tests wird's wohl ein Adapter werden, so wie Du das beschrieben hast.

      Etwas mehr Sorgen machen mir die Schraubklemmen. Die sind bis 32A spezifiziert. Laut Norm müssen sie für die Dauer von 1 Stunde das 1.45-fache aushalten. Das werden sie auch. Aber bei zweimal 55Ampere ist die Grenze wohl deutlich überschritten. Und das Anlöten von festen Drähten widerspricht meinem Sinn für ein servicegerechtes Handling, vor allem wenn man "schnell" mal was austauschen muss.
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    • Falls bei der Standard-Version doch mal blöderweise ein paar Ampere fehlen sollten und die 30A-Sicherung auslöst, dann kann mit einem Adapter auch auf 40A hochgerüstet werden:




      Allerdings muss ich darauf hinweisen, dass jede Kontaktstelle einen Übergangswiderstand hat und hier dann ein paar Millivolt hängenbleiben. In Zusammenhang mit "vielen Ampere" bleibt da also auch etwas Leistung auf der Strecke.
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    • Original von Bot-fan
      "dann kann mit einem Adapter auch auf 40A hochgerüstet werden"

      Wieso? gibt doch auch noch 40A-Sicherungen in der gleichen Größe.


      Nein, leider nicht. Zumindest habe ich sie noch nirgends angeboten bekommen.) Bei den Mini-Sicherungen (FK) ist bei 30A (grün) Schluss. FKS1 (Flachsicherungen) gibt es bis 40A (orange).

      Warum nimmt man eigentlich nicht gleich eine Sicherung als removable Link für den bot?

      Die Fassungen sind nur für eine bestimmte Anzahl von Steckzyklen ausgelegt. Sogar innerhalb der Steckzyklen steigt dann der Übergangswiderstand an.
      Zum Anderen ist zu befürchten, dass das Gehäuse und die Steckkontakte der Sicherung diesen Stress nicht lange mitmachen. Sind halt nur für einen "einmaligen" Gebrauch ausgelegt.

      Weiterhin denke ich mir, dass keiner Lust hat, sich die Finger an einer Schmelzsicherung zu verbrennen, wenn der Bot gerade mit einigen Ah-Akkuverlust durch die Arena gescheucht wurde. ;)
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    • Wie in einigen Postings vorher schon bezüglich der Modellbaumesse in Castrop-Rauxel (2015) erwähnt, wurde der Fahrtregler4_5 testweise mal bei einem Panzer von unseren Modellbaukollegen der Military-Abteilung getestet. Verbaut sind in dem 300kg-Modell (?) zwei 24V-Motoren mit je 500Watt. Betrieben wurde der Panzer in Castrop-Rauxel aber nur an 12V.

      Beim Testen regelte der Fahrtregler bei 40A ab. Das ist legal, denn die MOSFET-Halbbrücken sind bis zu diesem Strom spezifiziert.
      Infineon hat offensichtlich eine Produktbereinigung durchgeführt, denn es gibt einen Nachfolgetyp von den verwendeten MOSFET-Halbbrücken, der bis 55A können soll.

      Diese MOSFET-Halbbrücken habe ich tatsächlich in einer kleineren Menge bekommen, neue Platinen bestellt, in den letzten zwei Wochen bestückt und soweit vorbereitet.

      Ein befürchteter Knackpunkt von mir war der Kühlkörper. Ich hatte mich irgendwie nicht ganz getraut, den bisherigen Kühlkörper von der XL-Variante zu benutzen. Ich wollte unbedingt etwas mehr "Masse" haben, damit bei einer kurzzeitigen Überlastung die Hitze im Chip möglichst schnell weggeschaufelt wird. Erst bei längerem Betrieb sollte der Kühlkörper warm werden und so der MOSFET-Halbbrücke das Wegschaufeln von der Hitze etwas schwerer machen.

      Laut Datenblatt von Infineon muss jede MOSFET-Halbbrücke eine separaten Elko mit 1000uF bekommen.

      Herausgekommen ist dann das:



      In o.g. Foto ist deutlich bei der Verschraubung des Kühlkörpers die "Masse" erkennbar, die als Hitzepuffer dienen soll.


      Von der Seite wird die Dimension mit den hohen Kondensatoren und dem Kühlkörper deutlich.





      Das Anfertigen des Kühlkörpers war etwas mühsam. Ich hatte ein großes Profil, von dem ich eine Rippe abgeschnitten habe. Allerdings ist der Zwischenraum im Profil so gering, dass keine Mutter mehr dazwischenpasst. Also zwei Schlitzchen, damit die Muttern dazwischengehen.





      Dann der Jungferntest, in Fachkreisen auch "Smoke-Test" genannt.

      Zunächst ein kurzer Rundblick über den Versuchsaufbau. (Das Gerümpel am oberen Ende des Labortisches bitte ignorieren. :D )

      members.roboteers.org/IBF/Fahrtregler4_5XXL_Testaufbau.mp4

      Wie zu sehen ist, habe ich nur einen Kanal des Fahrtreglers belegt. Die beiden Motoren sind parallelgeschaltet.
      Etwas "sozial" bei diesem Aufbau ist, dass der Strom für beide Motoren durch ein einziges Paar der Laborstrippen muss und nicht zwei Pärchen gelegt sind. Damit bleibt etwas von der Spannung auf der Strecke. Aber wichtig war für mich das Austesten der Stromtragfähigkeit.

      Getestet wurde zunächst mit zwei NiCd-Akkus (5000mAh), die mal aus einem Pedelec stammen und immer für Tests herhalten müssen. Es sind zwei Pärchen mit jeweils 12V (wegen Laden), die dann in Reihe geschaltet werden.

      Testablauf:
      - Starten der Motoren im Leerlauf, also ohne mechanische Belastung/Bremse
      - Hochfahren auf maximale Drehzahl
      - Bremsen der Motoren bis zum Stillstand


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      Zwei Versuchsdurchgänge möchte ich euch vorstellen:



      Zunächst der Test mit 24V:


      members.roboteers.org/IBF/Fahr…L_24V_1Kanal_2Motoren.mp4

      Kurzzeitig also 50Ampere an einem Kanal zu ziehen, ohne dass was passiert.

      Leider hatten die Akkus dann nicht mehr genügend Power, ich bin dann auf einen LiFePO4 umgestiegen. Also Testwiederholung mit 13V.

      members.roboteers.org/IBF/Fahr…L_13V_1Kanal_2Motoren.mp4


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      Zum Temperaturverhalten:
      Der Kühlkörper blieb kalt wie eine Hundeschnauze. An der Unterseite der Baugruppe waren die Leiterbahnen leicht warm. Ebenso die Schraubklemmen und die ganzen Laborstrippen vom Akku bzw. zu den Motoren.


      Was noch eine Lücke in dem Test ist: Ich habe die Motorbremse immer dann angezogen, wenn die MOSFET-Halbbrücken auf Vollgas waren. Somit eigentlich keine richtige PWM wirksam. => Das gibt's dann bei den nächsten Tests.... ;)

      Aktuell bin ich zufrieden mit dem Ergebnis.




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      //Edit:
      Habe gerade festgestellt, dass beim Abspielen der Videos bei mir kein Ton zu hören ist. Sowohl unter Firefox als auch unter IE.
      Bei euch auch so?
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    • Das sieht sehr erfolgversprechend aus !
      Vielleicht sollten wir doch mal einen Heavy bauen :D
      Ich glaube die "schlimmste" Belastung erreichst du wenn du mit voll gezogener Bremse 1/2 bis 3/4 Gas gibst und dann langsam die Bremse löst. Fall die Bremsklötze das noch aushalten.
      Die Videos sind unter Safari auch ohne Ton und voller Artefakte. Wenn die Dateien erst runter geladen und dann abgespielt werden ist alles i.O.
      haben ist besser als brauchen
    • Danke für die Rückmeldungen.

      Dann liegt die fehlende Tonwiedergabe also nicht an meiner PC-Einstellung, sondern am Video-File. Habe etwas herumprobiert (verschiedene Dateiformate mit VLC erzeugt), aber leider immer das gleiche Ergebnis. :(

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      Heute waren die Tests angesetzt, mit denen der Fahrtregler richtig gestresst wird und "Hitze" erzeugen soll.
      Die Feuerwehr ist vor 10 Minuten weggefahren. Der Wasserschaden im Labor dürfte aber höher sein als das ursächliche Feuer durch die Fahrtregler.....


      *Scherz*

      Natürlich ist nichts in Flammen aufgegangen. ;) Erstens arbeite ich mit NiCd oder LiFePO4 und nicht mit LiPo, und zweitens befindet sich im Labor eine Feuerlöschdecke und ein CO2-Feuerlöscher. (Ich weis, CO2 ist im Keller etwas ungünstig, weil das Zeugs schwerer als Luft ist, aber lieber mal mit dem Staubsauger die Laborbodenluft nach aussen saugen, als tagelang das Labor ausräumen und vom Staub des Pulverlöschers befreien.)

      Der Versuchsaufbau ist der Gleiche wie vom Vortag. Also nur ein einziger Kanal mit zwei parallelgeschalteten Motoren belegt.
      Versorgungsspannung ist 13.2V von einem 4S LiFePO4.

      Stresstest:
      1)
      - Motoren blockieren
      - Fahrt langsam erhöhen (Der Fahrtregler erhöht langsam die PWM)
      - Bei Vollgas dann die Bremse lösen
      - Bei Vollgas die Bremse langsam wieder anziehen
      - Die Fahrt langsam verringern
      2)
      - Auf halbe Fahrt beschleunigen
      - Bremse wechselweise langsam blockieren und langsam wieder lösen

      Alles in allem machte das der Regler ca. eine halbe Minute mit. Dann wurde unter Blockade plötzlich der Strom (bisher meistens > 50A, manchmal auch 60A) verweigert.
      Sobald die Fahrt auf Null reduziert wird, kann wieder neu beschleunigt werden. Allerdings wird beim langsamen Blockieren der Bremse der Zeitpunkt bis zum Abschalten des Reglers immer geringer.

      Habe dann mal die Temperaturen am Fahtregler nachgemessen:

      An der Unterseite bei der fetten (mit 2.5qmm verstärkten) Leiterbahn:



      Und am Kühlkörper:



      Auffällig ist, dass die Temperatur am Kühlkörper langsamer ansteigt als auf der Leiterbahn-Unterseite.
      Heißt: Der Löwenanteil von der Verlustleistung wird über die aufgelöteten Kühlfahnen der MOSFET-Halbbrücke auf die Platine abgegeben und nicht auf den aufgeschraubten Kühlkörper. (War zu erwarten). Und: Die Hitze auf der Platinenunterseite wird nicht schnell genug weggeschaufelt.

      Alle Verbindungsleitungen und der Akku waren "handwarm".

      Verbesserungspotenzial besteht also darin, die Hitze von den aufgelöteten Kühlflächen etwas schneller zu den Klemmen oder Anschlussdrähten abzuführen.

      Bei "Hardcore-Anwendungen" wird eine aktive Kühlung (=Lüfter, der auf die Unterseite der Baugruppe zubläst) nicht zu vermeiden sein.
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    • Wollten die für den Panzer nicht auch beide Kanäle zu einem machen? Wäre doch auch eine Möglichkeit für einen Heavy. Nimmt man einfach zwei Deiner Regler.

      Das wäre so eine ähnliche Beschaltungsweise wie beim Waffenkanal des Fahrtreglers4_1. In diesem Fall aber eiskalt die beiden Kanäle 1 und 2 parallelschalten, um vorwärts/rückwärts zu können.

      Das Problem:
      In der Software läuft die Erkennung der Empfängersignale und die Ansteuerung der beiden Endstufen unabhängig voneinander. Es sind zwei getrennte Pulsweitenmodulatoren, die bezüglich der Ansteuerung und ihrem aktuellen Zustand (High- oder Low-Level des ausgegebenen Signals) nichts voneinander wissen.
      Wenn also nur die beiden Empfänger-Eingänge parallelgeschaltet werden, ist nicht sichergestellt, dass bei beiden Ausgängen auch tatsächlich die geschalteten Spannungspegel absolut synchron laufen.

      Heißt:
      Ein Kanal kann ein bißchen schneller sein, der muss dann erst mal den ganzen Strom durchleiten, während der zweite Kanal noch wartet, bis er ein paar hundert Mikrosekunden später auch durchschalten darf. Bei der Anwendung der Kreuzmischerfunktion spielt diese minimale Verzögerung absolut keine Rolle, aber sehr wohl, wenn es tatsächlich um das Schalten von Spannungen bzw. hohen Strömen geht.
      Sehr problematisch ist das Bremsen (=Stotterbremse). Die mache ich im Programm nämlich "manuell" mit dem setzen/löschen von einzelnen Portbits. Die beiden Kanäle sind also garantiert nicht synchron. Dabei besteht die Gefahr, dass ein Kanal auf "High" durchgeschaltet hat, der andere auf "Low". Somit ein satter Kurzschluss durch die Endstufen provoziert wird.

      Ich habe eine Idee, wie man das "synchronisieren" kann, aber dafür brauche ich Speicherplatz im Mikrocontroller. Und der ist, wie soll es anders sein, natürlich knapp.
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    • Das Anfertigen des Kühlkörpers war etwas mühsam. Ich hatte ein großes Profil, von dem ich eine Rippe abgeschnitten habe. Allerdings ist der Zwischenraum im Profil so gering, dass keine Mutter mehr dazwischenpasst. Also zwei Schlitzchen, damit die Muttern dazwischengehen.

      Vielleicht wäre es noch einfacher in den Kühlkörper ein Gewinde für die Schraube zu schneiden? Das spart die Fummelei mit der Mutter. Wobei ich etwas Bauchschmerzen bekomme ist, dass die Platine sich durchbiegt wenn die Schrauben zu fest angezogen werden. Macht da eine kleine Distanzhülse Sinn? Natürlich nicht zu lang, sonst geht der Kontakt verloren.
      haben ist besser als brauchen
    • Original von Flatliner
      Das Anfertigen des Kühlkörpers war etwas mühsam. Ich hatte ein großes Profil, von dem ich eine Rippe abgeschnitten habe. Allerdings ist der Zwischenraum im Profil so gering, dass keine Mutter mehr dazwischenpasst. Also zwei Schlitzchen, damit die Muttern dazwischengehen.

      Vielleicht wäre es noch einfacher in den Kühlkörper ein Gewinde für die Schraube zu schneiden? Das spart die Fummelei mit der Mutter. Wobei ich etwas Bauchschmerzen bekomme ist, dass die Platine sich durchbiegt wenn die Schrauben zu fest angezogen werden. Macht da eine kleine Distanzhülse Sinn? Natürlich nicht zu lang, sonst geht der Kontakt verloren.


      Die Anfertigung von dieser Kühlrippe hatte zwei Hindernisse:
      1)
      Der große Kühlkörper, von dem die Rippe stammt, ist kein Bezug von der Firma Fischer Elektronik. Habe ihn wohl mal vor langer Zeit bei RS-Components bezogen. Irgendwie müssen die Hardox in das Aluminium gemischt haben. Meine Bandsäge mühte sich hier pro Rippenschnitt ca. 10 Minuten ab, bis das Ding endlich durch war. (Relativ neues Sägeblatt).
      2)
      Das Fräsen von den zwei Schlitzen ist mit dem 5er Fräser normalerweise auch keine Baustelle. Allerdings hat meine Fräsmaschine (trotz neuer Pinole) schon wieder einen Defekt. Unter Belastung "rutscht" der Antrieb durch, ich kriege keine Kraft mehr auf den Fräser.

      Eine Distanzhülse müsste in der Länge sehr präzise sein. Ein bißchen zu lang, und ich verliere den Druckpunkt auf die MOSFET-Gehäuse. Wenn sie zu kurz ist, dann ist sie eigentlich überflüssig, da die MOSFETs wieder den ganzen Druck aufnehmen müssen. Problematisch ist, dass die MOSFETs auf die Platine flächig aufgelötet werden. Je nach tagesform kann ich hier etwas "mehr" an Lötzinn dazwischen haben und schon sind's ein paar Mikrometer mehr an Bauhöhe.
      Zugegebenerweise haben die Bauteile zueinander auch ein paar Null-Komma-Irgendwas-Mikrometer Höhenunterschied. Aber das gleicht dann die Wärmeleitfolie aus, die gibt nämlich ein bißchen nach. :D

      Mit dem "Durchbiegen" der Platine hatte ich auch zunächst etwas Bauchschmerzen. Aber auf der Unterseite der Baugruppe läuft die Versorgungs-Leiterbahn für die Masseversorgung. Da steckt ein 2.5qmm Draht drin, der massiv verzinnt wurde. Der ist eigentlich relativ stabil. Zumindest so, dass ich bei der Montage zum "Vor-Biegen" schon mal zwei Zangen brauche.

      Die Befürchtungen mit dem Durchbiegen schlagen bei Fahrtreglern mit bis zu 6 MOSFET-Halbbrücken noch nicht durch. Aber bei 8 MOSFETs ist's tatsächlich so, dass die Baugruppe bei etwas zu herzhaftem Anziehen der Schrauben einen Bananen-Effekt bekommt. ( 8 MOSFETS sind nur im Fahrtregler4_3 verbaut, und da habe ich mittlerweile mittig im Kühlkörper bzw der Platine eine dritte Befestigungsbohrung gesetzt. )

      Ein Gewinde im Alu wäre durchaus einfacher, da gebe ich Dir recht. Irgendwie war mein Vertrauen in "Alu-Gewinde" nie besonders hoch. Aber bei der dicken Alumasse des XXL-Kühlkörpers müsste die M3-Schraube auch diverse Crashtests des ESC (Bot wird aus 2m Höhe zu Fall gebracht) aushalten. :D Einen Vibrationsteststand, so wie das in der Industrie üblich ist, habe ich nicht. Bei Standard-Baugruppen mache ich den Rütteltest immer so, dass die Geräte eine Woche im Auto mitfahren. Und bei den hiesigen Straßenverhältnissen entspricht das durchaus einem industriellem Vibrationstest. :D
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    • Original von IBF
      Allerdings hat meine Fräsmaschine (trotz neuer Pinole) schon wieder einen Defekt. Unter Belastung "rutscht" der Antrieb durch, ich kriege keine Kraft mehr auf den Fräser.


      Klingt ganz so als ob das Plastikzahnrad im inneren Zahnverlust hat, hab das mal im einem anderen Forum gelesen, das wirklich nur Plastik Zahnräder im inneren verbaut sind, hab mir da für meine Optimum vor gut 1 Jahr gleich ein Zahnrad aus Metal geholt, gab es Günstig in irgendeinen Privat Shop musst da mal etwas suchen Original Plastik kommt mir auf jeden Fall nicht mehr darein! ;)

      Original von IBF
      Aber bei der dicken Alumasse des XXL-Kühlkörpers müsste die M3-Schraube auch diverse Crashtests des ESC (Bot wird aus 2m Höhe zu Fall gebracht) aushalten.


      Du dürftest eher Probleme haben M3 Gewinde zu schneiden, das erfordert extremes Fingerspitzen Gefühl bei M3, ein Fehler und der Bohrer bricht und der Kühlkörper ist auch gleich Schrott!

      Wir bauen Showkampfroboter, unsere Homepage devil-crew.eu schaut mal rein!
    • das erfordert extremes Fingerspitzen Gefühl bei M3, ein Fehler und der Bohrer bricht und der Kühlkörper ist auch gleich Schrott!

      Ja, wäre nicht das erste Mal, dass bei mir ein M3-Gewindebohrer abreißt. Meistens, wenn es in 5- bis 10mm-Stahl geht. (Da kommste mit Fingerspitzengefühl nicht weiter und irgendwann knackts dann.... gefolgt von verbalen Äußerungen in erhöhter Lautstärke, die ich hier aus Jugendschutzgründen nicht wiedergeben möchte...)

      Erschwerend kommt dazu, dass bei diesem Aluminiumkühlkörper beim Gießen wohl eine Prise Hardox mit dazugemischt worden ist. :(
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