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Topic: PWM-Signal (Read 6 times) previous topic - next topic

guntherb

Drei Anmerkungen:

1.)  Dein M150 verlangt, wenn ich das Datenblatt richtig verstehe, eine PWM am Eingang.
Wenn du an den Arduino-Ausgang einen Tiefpass anschliesst, dann hast du keine PWM mehr.

2.) Zweitens: Integrieren / Mittelwerbildung.
PWM bedeutet etwas schnell Ein und Aus zu schalten. Um bei deinem LED-Beispiel zu bleiben:
Die LED dauernd ein: Hell
Die LED 50% EIN, 50% AUS: mittelhell    (oder blinkend, je nach Frequenz)
Die LED 10% EIN, 90% AUS: recht dunkel.

Das kannst du sehr schön mit dem Arduino Einstiegsprogramm "Blink" ausprobieren, in dem du die Zeiten entsprechend kürzer machst.
DAs Geheimnis ist die Frequenz, also wie oft pro sekunde geschalten wird. ab ca. 20-30Hz kann dein Auge die einzelnen Lichtblitze nicht mehr unterscheiden, dein Auge INTEGRIERT die einzelnen kurzen Lichtblitze zu einer mittleren Helligkeit.

Dieses physikalische Integrieren passiert, wenn das System (hier das Auge) langsamer ist als die PWM-Frequenz (Schalthäufigkeit)

Das bringt mich zu

3.) Deine Heizung
Eine Heizung ist per se ein Integrator!
Nichts integriert besser als eine Heizung! Warum? Weil eine Heizung etwas sehr langsames ist.
Die meisten Heizungsregler für elektrische Heizungen sind klassische 2-Punkt regler:  Einschalten bei T1, ausschalten bei T2.
Wenn du es genauer haben willst, dann kannst du im Arduino auch einen PID-Regler programmieren, aber die Schaltfrequenz für eine Heizung kann meist im Minutenbereich liegen. Du mußt also nicht den Strom regeln (vergiss den m028) sondern einfach nur schalten (nimm ein Relais!)

Aber generell muß ich Mario recht geben: Wer keine Ahnung von Strom hat, der sollte von tödlichen Spannungen die Finger lassen!

Gunther
Grüße
Gunther

strohhirn

Hallo,
Wie ein PWM signal fuktioniert verstehe ich.
Ich habe einen Elektriker Kolegen, deswegen keine Sorgen. Ich muss es nur mit dem arduino  zum funktionieren bringen.
Ich habe einen Kühlkörper angeschloßen und ohne den M150 funktioniert auch alles wunderbar mit dem poti.(klappt alles seit 1 Jahr)
Nun möchte ich das halt nur automatisieren mit dem arduino. D.h ich möchte einen sketch schreiben der bewirkt:
1. die heizung mit 100V versorgen
2. nach ner stunde( oder minute) mit 200V
3. nach ner weiteren stunde ( oder minute) mit 220V versorgen

doch jetzt ist mein problem wenn ich das maximale PWM signal, also 255, gebe denn müsste doch die heizung mit 220V versorgt werden.
denn 255 entspricht ja eingentlich 5V und 5V sind dorch den Kemo 220 bei der Heizung. Richtig?

Nun bekommt die Heizung aber nur maximal 180V da das PWM signal keinen Mittelwert von 5V sondern einen von ca. 4,3V hat.
Laut Datasheet können bei 5V nur 90% der Leistung erreicht werden,sowie ich verstanden habe(s. Tabelle).90% von 220V sind 198V aber doch nicht 180V . Richtig?

Wie kriege ich es nun hin die Heizung proportional zum PWM signal zu steuern also
255 = 5V=220V
51=1V= 44V
usw. ....



Mfg

strohhirn

Gruß

strohhirn

sth77

#12
Feb 05, 2013, 07:46 pm Last Edit: Feb 05, 2013, 07:54 pm by sth77 Reason: 1

doch jetzt ist mein problem wenn ich das maximale PWM signal, also 255, gebe denn müsste doch die heizung mit 220V versorgt werden.
denn 255 entspricht ja eingentlich 5V und 5V sind dorch den Kemo 220 bei der Heizung. Richtig?

Dauerhafte 5V am Steuereingang bedeuten 100% Leistung, soweit kann ich dir noch folgen.

Quote

Nun bekommt die Heizung aber nur maximal 180V da das PWM signal keinen Mittelwert von 5V sondern einen von ca. 4,3V hat.
Laut Datasheet können bei 5V nur 90% der Leistung erreicht werden,sowie ich verstanden habe(s. Tabelle).90% von 220V sind 198V aber doch nicht 180V . Richtig?

Nee, nicht richtig. Ab einer 90% Duty-Cycle der PWM wird etwa 100% Heizleistung erreicht, zumindest sollte es so sein. Deine ganze Rechnerei (und ich befürchte auch Messerei) mit geringeren Spannungen an der Leistungsseite ist hier fehl am Platze. Du regelst hier über einen Phasenanschnitt, das kannst du nicht einfach als linearen Spannungsverlauf sehen und messen.

Quote
Wie kriege ich es nun hin die Heizung proportional zum PWM signal zu steuern also
255 = 5V=220V
51=1V= 44V
usw. ....

So wie du es schreibst geht das erst mal nicht. Ab 10% Duty-Cycle gibt es erst Leistung, also etwa ab einem PWM-Wert von 25. Bei einem PWM-Wert von ca. 128 (50%) gibt es auch 50% Leistung, bei einem PWM-Wert von etwa 230 (90%) ist auch das Maximum an Leistung erreicht. Sieht über die 3 gegebenen Punkte erst mal linear aus.

[edit] Kurzer Nachtrag: Die abgegebene Heizleistung hängt nicht nur von der Spannung ab, auf die du dich hier immer beziehst. Dein Modul kann ja ohmsche Verbraucher ansteuern, dazu zählt deine Heizung in erster Näherung auch. Und da gilt auch, dass die Leistung proportional zu U² ist, eine tatsächliche Halbierung des effektivwertes der Spannung bewirkt nur noch ein Viertel Heizleistung.
Mein Arduino-Blog: http://www.sth77.de/ - letzte Einträge: Teensy 3.0 - Teensyduino unter Window 7 - Teensyduino unter Windows 8

strohhirn

So ich hab das jetzt mal mit den genannten werten ausprobiert.
Bei einem PWM-Signal von 128 habe ich eine Spannung von 130V an der Heizung und bei 230 eine Spannung von 186V.

Quote
Du regelst hier über einen Phasenanschnitt, das kannst du nicht einfach als linearen Spannungsverlauf sehen und messen.

Diesen satz habe ich nicht verstanden, was meinst du mit Phasenanschnitte?

Quote
Und da gilt auch, dass die Leistung proportional zu U² ist, eine tatsächliche Halbierung des effektivwertes der Spannung bewirkt nur noch ein Viertel Heizleistung.

Was ist U^2 ? Und was ist der Effektivwert?

Und wie schaffe ich es den jetzt wenigstens annähernd ( über200V) an die 220 V zu kommen?
Gruß

strohhirn

marau

Hallo,

google einfach mal nach 'Phasenanschnittsteuerung'.
So ziemlich als erster Eintrag kommt ein WIKIPEDIA-Artikel, in dem das seh anschaulich mit Skizzen erklärt ist.

Zu Deinen restliche Fragen:

U² ist ganz einfach das Quadrat der Spannung (U = Formelzeichen für Spannung)

Zum Effektivwert:
Da wir es in den Lichtnetzten mit Wechselspannungen zu tun haben, wird hier üblicherweise mit dem Effektivwert gerechnet.
Das sind z.B. die 230V der Netzspannung.

Würdest Du Dir die Netzspannung auf einem Oszilloskop ansehen, so könntest Du sehen, dass bei den genannten 230V Effektivspannung der Scheitelwert 230V * 1,41 = 324V ist.
Der Scheitelwert ist der Abstand von der Nulllinie des Sinussignals bis zur Spitze der Sinuskurve.
Die Effektivspannung kann man sich nun so vorstellen, dass der Effektivwert die von der Sinuswelle bedeckte Fläche wäre, wenn Du das ganze auf ein Blatt Papier skizzieren würdest.
(So hat uns das unser Dozent in Leistungselektronik erklärt)
Im übrigen haben gerade mit der Effektivwertbildung inbesondere die preiswerteren unter den Multimetern Probleme, hier sind Messfehler von mehreren % keine Seltenheit!
Gutgemeinter Rat: Befasse Dich erstmal mit Elektronikgrundlagen, ruhig nebenher zur Ergänzung der Programmierarbeit am Arduino.
Zumindest sollte Dir das Ohm'sche Gesetz sowie der Leistungssatz (P = U*I) in 'Fleisch und Blut' übergehen, wenn du mit elektrischen Dingen basteln willst!
Das Ohm'sche Gesetz benötigts Du schon um einen Vorwiderstand für eine LED berechnen zu können!
Einfach mal 'Tante Google' befragen.

Nun noch zu Deinem Problem mit den KEMO-Modulen:
Im Datenblatt des Ansteuermoduls ist mir aufgefallen, dass dort ein Hinweis steht, dass die PWM-Frequenz 1..10 KHz betragen soll.
Möglicherweise ist das des Rätsels Lösung.
Ich weiß nur nicht auswendig, welcher PWM-Ausgang mit welcher Frequenz bedient wird, aber das sollte in den Sezifikationen Deines Boards zu finden sein.


Grüße

Martin


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