Ansteuerung von 2 BLDC Outrunnern über je 1 ESC

Hallo liebe Community!

Ich wende mich mit einer Beschreibung und dazugehörigen Fragen an Euch und möchte ein geliebtes Projekt realisieren.

1 Ich beschreibe zunächst, was ich vor habe:

1.1 Über einen Arduino UNO möchte ich 2 BLDC Motoren ansteuern. Jeder davon bekommt einen eigenen ESC. Die ESCs sind aus dem Modellbaubereich für Fahrzeuge und verfügen über Funktionen wie 2 Drehrichtungen und Bremsfunktion.
1.2 Die Drehzahlstellung soll über einen Schiebepoti zB. Mit 10 kOhm passieren. Beide BLDC Motoren sollen gleichzeitig und mit entgegengesetzter Drehrichtung drehen. Die Drehrichtungen sollen über einen Rast-Schalter ( l 0 ll ) eingestellt werden können. Also 1 Schalter, der bei Umschalten die Drehrichtung beider Motoren umkehrt. Bei Stellung „0“ sollen die Motoren still stehen, auch wenn am Poti eine Drehzahl eingestellt wird.

Welche Möglichkeit ist Eurer Meinung / Erfahrung mach besser und sicherer umsetzbar?
M1: Umpolen des Signalkabels zwischen Adruino und ESC durch den Schalter
M2: Der Schalter ist mit den Eingängen des Arduino verbunden, je nach Schaltstellung wird das entsprechende Signal für die jeweilige Drehrichtung an die ESCs ausgegeben

Der Arduino soll per Rast-Schalter ein und ausgeschaltet werden. Kann man hierfür einfach die 5V Spannungsversorgung unterbrochen werden? Oder schadet ihm das?

2 Die Gegebenheiten

2.1 die ESCs sind aus dem Fahrzeugbereich, ca 1/5 mit entsprechenden Funktionen wie oben schon beschrieben. Die Motoren werden ca 800W haben. Die ESCs wähle ich großzügig aus, so dass sie Max. Mit 70-80% belastet werden.

2.2 meinen Informationen nach werden die ESCs mit einem PWM Signal mit einer Periodendauer von 20ms und einer Pulsdauer von 1-2ms angesteuert. 1ms Ist dabei wohl n=-100%, 1,5ms n=0 und 2ms n=100%. Ich habe aber auch gelesen dass bei Flugmodellen 1ms n=0 und 2ms n=100% ist.

2.3 Bremse: 1. über die ESC Funktion und zusätzlich 2. mechanisch über eine Reibbremse. Verbraucht das bremsen über den ESC Strom?

3 Die Realisierung - hier suche ich Eure Unterstützung und den Dialog mit Euch

3.1 Schaltung: Auf dem Bild seht Ihr, wie ich mir den Aufbau der Schaltung vorstelle. Hilfe brauche ich vor allem bei der Entscheidung welche Ein-, und Ausgänge ich für den Anschluss der ESCs, des Wählschalters für die Drehrichtung und des Potis nutzen sollte.

3.2 an welchen Stellen sollte ich die Bauteile mit GND erden um Restspannung auszugleichen (wie bei den Tastern wenn man ein kleines LED Schaltbild aufbaut)?

3.3 der Code: Besonders hier freue ich mich auf Unterstützung. Macht es Sinn eine Servobibliothek zu nehmen und entsprechend umzuändern?

3.4 Batteriespannung messen, Durchschnitt ermitteln und Messwerte in Code einfließen lassen. Bei Vollen Batterien soll die Drehzahl limitiert werden, zB. Durch Max. 1,7ms Pulsweite. Wenn die Batterien nicht mehr ganz voll sind sollen durch längere Pulsweiten anhaltend gleiche Max. Drehzahlen erreicht werden. ZB soll der Code ab einer Spannung von 11,7V die vollen 2ms Pulsweite freigeben.

Ich bin mir darüber bewusst dass dieses Projekt umfangreich ist und bedanke mich vorab für Eure Hilfe.

Der Fotoupload:

Du schreibst leider nicht wie gut oder schlecht Deine Kenntnisse in Sachen Elektronik und Programmierung sind. Aber aus Deiner Beschreibung glaube ich lesen zu können, dass Du weder in der Einen noch in der Anderen Richtung allzu bewandert bist und dass Du Dir da ein Riesen-Luftschloss zusammenreimst. Wenn dem so ist, solltest Du zunächst ein bisschen vertraut mit beidem werden, indem Du die Beispiele in der IDE durcharbeitest.

Gruß

Gregor

Ich sehe das nicht ganz so pessimistisch, aber eine Aufgabe ist es schon.

Je nach Vorerfahrung hat die Standardantwort immer noch Gültigkeit: Alle Teile nacheinander einzeln verstehen und in Betrieb nehmen, danach das Kunstwerk komplettieren. Dabei großzügig mit Ausgaben auf den seriellen Monitor den Status und Ablauf des Programms verfolgen.

Reihenfolge:

  • Schiebepoti (Beispiel AnalogInput in der IDE)
  • Schalter (Beispiel digitalButton - aufgebohrt auf zwei Schalter)
  • ESC / Motor (erst einer, dann zwei).

Bei den Motoren würde ich zur Verwendung der MobaTools raten.

Im Schaltplan fehlt noch die Versorgung der ESCs mit +5V. Die sind aus Sicht des Arduino wie ein Servo zu behandeln. So gesehen ist es auch egal, ob es ein Flugregler (nur vorwärts) oder ein Fahrzeugregler (Servoweg wird auf voll rückwärts bis voll vorwärts abgebildet) ist.

Den dreipoligen Schalter könnte man auch mit zwei Widerständen an einen Analog-Kanal klemmen; zwei Digitalpins halte ich aber für einfacher. Es sind genug Pins am Uno vorhanden.

Was genau soll das werden? (Möglicherweise bist du mit den gewählten Komponenten schon lange den falschen Weg gegangen)
Wenn es z.B. ein Hoverboard werden soll werden dir die Regler gnadenlos abbrennen

Die Drehrichtung der Motore kann mittels Programmierung nur dadurch geschehen indem Du ESC mit Rechts-Linkslauf nimmst.
Die Drehrichtung des Motors kann man durch Umtauschen von 2 der 3 Motorkabel umdrehen. Das über Schalter zu machen rate ich ab.

Grüße Uwe

Hallo zusammen,

Hallo gregorss: Ich habe bereits ein kleines 1 Personen Elektoauto mit einem Bürstenmotor gebaut, vmax 30 Kmh. Verbrennerautos repariere ich selbst. Ich bin gelernter Konstrukteur im Maschinenbau (Ausbildung und Studium) und lerne programmieren derzeit in meiner Freizeit, meine Kenntnisse erweitern sich gerade, sind aber ausbaufähig. Deswegen komme ich hier auf euch zu. Elektronikkenntnisse sind besser. Ein Europa Tabellenbuch findet sich auch bei mir im Regal.

Hallo wno158, ich sehe es auch als Aufgabe die einiges erfordert. Die Mobatools schaue ich mir nun genauer an. Ich würde für den 3 poligen Schalter auch die Digitalen Pins bevorzugen so wie du es schreibst.

Hallo themanfrommoon, es soll ein chassis mit 4 Rädern und 2 Antriebsmotoren an der Hinterachse werden. Vielleicht einen Meter lang und einen halben breit, also etwas das man zum schrauben auf den Wohnzimmertisch stellen oder im Kofferraum mitnehmen kann. Ein Kart bei dem die die Performanceansprüche nicht an erster Stelle stehen, so könnte man es beschreiben, wobei ich ggf. noch eine Karosserie draufsetze. So weit bin ich aber noch nicht.

Hallo Uwe, ok, dann kommen nur Fahrzeug ESC in Frage. Damit habe ich bei der Auswahl mehr Klarheit. Zwischen ESC und Motor möchte ich auch keine Schalter einzubauen, die erste Lösung ist mir lieber. Generell versuche ich Steckerübergänge und Lötstellen auf ein Minimum zu reduzieren, so weit es eben geht.

Ich bedanke mich ausdrücklich bei euch allen für Eure Unterstützung:)

2x 800W bei einem ein Meter langem Auto. Ist das nicht ein bisschen sehr wenig? Wieviel Masse soll da in welcher Zeit auf welche Geschwindigkeit beschleunigt werden?
Je Motor ein ESC ist schonmal gut. Allerdings werden die ja indirekt mechanisch gekoppelt.
Die sensorlosen ESC haben immer ein Anlaufproblem, weil die Gegen-EMK erst ab einer gewissen Drehzahl sauber für die Drehzahlregelung aufgebaut werden kann. Dadurch gibts immer einen gewissen Anfahrruck. Daher ist meine Empfehlung ESCs und Motoren mit Sensoren zu verwenden.
Ich hab in meinen Helis, Rennbooten und Autos Regler und Motoren drin, die bis 12s und 180A Strom gehen. Da werden in einem 5kg Heli auch schonmal 8kW durchgejagt (andere gehen auch an die 20kW)

Ich erinnere mich an mein RC Fahrzeug, da gibt es ganz kurz beim Anfahren ein „Rattern“. Das dürfte mit Sensor Motoren nicht sein. Vielen Dank für diesen Hinweis, ich hatte diese Thematik nicht richtig auf dem Schirm. Das Auto wird nicht schwer, ein paar Alu Profile, Radnaben mit Rillenkugellagern und ein Kartsitz den ich mal vor einiger Zeit gebraucht gekauft habe. Klar, ein Lenkrad noch und eben alles was man braucht um das Auto zu bewegen. Ich denke mal 25kg plus Fahrer 75kg also ca 100kg. Vielleicht mache ich auch eine GFK Karosserie, aber das ist noch ganz weit weg. Ich geh mal davon aus nur das Chassis zu bauen. Batterien kommen auch nur Blei oder AGMs rein. Ggf aber später auch Lifepo4 Batterien. Es gibt Material mit dem man eigene Batterien bauen kann. Man kann die Zellen mit diesen Kunststoffhalterungen so anordnen wie man sie braucht + BMS. Die 800W sind nur mal aus der Luft gegriffen und gecheckt ob lieferbar - da bin ich aber auch nicht festgelegt. Ich werd jetzt auch mal gucken wie es bei Sensormotoren aussieht. Ich möchte ca 40 Kmh erreichen, und ein geeignetes Drehmoment auf die Räder übertragen. Antriebstechnik ist für mich bekanntes Metier, ich habe 2 Jahre bei einem Unternehmen gearbeitet dass diese herstellt und vertreibt und war dort im Produktmanagement. Die 8-20 KW sind beeindruckend und leicht beängstigend - aber eher ersteres! Falls du Bilder oder Videos online kannst du gern einen Link rüberschieben, würds mir gern mal angucken. Lg

Meine Flugskills sind eher unterer Durchschnitt (die elektrisch angetriebenen Helis hatte ich in einem Forum hochgeladen, dass stark zusammengeschrumpft ist und die Videos nicht mehr online hat, müsste ich mal raussuchen und bei youtube hochladen):

Hier mal was für Gehirnakrobaten (man bedenke dabei, dass das eine fliegende Kreissäge mit bis zu 700km/h an den Blattspitzen ist:

Und dann gibts da noch den Speedcup:

So, mal zu deinem Thema:
100kg?! Vergiss mal ganz schnell banale Modellbauregler. Das Geld kannst du dir sparen. Außer du willst in ein Feuerwerk investieren.
Such mal lieber bei youtube nach elektrischen Skateboards die auch im Wald fahren (Mountainboarding). Ich hab da vor ner Weile mal was gesehen, leider finde ich es nicht so schnell wieder.
Hier mal so ein paar Beispiele:
Raw Ride Part 2 - Dual TB 6374 motors 6500 Watt DIY Electric Skateboard! - YouTube Der ist z.B. mit 6500Watt unterwegs.
Electric Mountain Board - YouTube 6000 Watt
DIY 10,000 Watt All-Terrain Electric Mountainboard - YouTube 10000 Watt
doch wieder gefunden:
On Tour With Trampa! Day 1 - YouTube
ich hatte mir das hier angesehen:
Apex Customs 24000mAh Trampa Battery Packs! - YouTube

Die haben sehr spezielle Motoren und ein Getriebe, um das Drehmoment zusammenzubringen.
Die setzen Motoren mit Sensoren ein um das Anfahrproblem überwinden zu können.
Die feilen an der Motorcontroller Software rum, um das Anfahrproblem überwinden zu können.
Billig ist das nicht. Angefangen haben die sicher nicht so kompliziert sondern mit einfachen Chinamotoren und -reglern und dann sind sie damit so lange auf die Nase gefallen und haben soviel Geld verbrannt bis sie zu der Erkenntnis gekommen sind, dass es eben nicht so einfach geht wie sie sich es gedacht haben (an der Stelle bist du gerade).
Das Lehrgeld musst du ja nicht mehr bezahlen, du kannst ja auf deren Erfahrungen aufbauen.

Lieben Gruß,
Chris

Wenn du Fahrzeug ESC´s nimmst, brauchst du ja die Motorkabel nicht umpolen.
Der Schalter würde dann lediglich die vorzeichen bei der Impulslänge wechseln.

Schalter Enstellung 1:
Poti von 0 nach 100 verändert
Puls 1 von 1 auf 2mS
Puls 2 von 2 auf 1mS

Schalter Endstellung 2:
Poti von 0 nach 100 verändert:
Puls 1 von 2 auf 1mS
Puls 2 von 1 auf 2mS

Schalter Mittelstellung:
Puls 1 und 2 bleiben fest auf 1,5mS
Bis dahin ist das relativ einfach '( z.B. mit den MOBA Tools ) zu programmieren.

Prüfen:
Kann der ESC wirklich in beiden Richtungen von 0 auf 100%?

Im laufenden Betrieb den Schalter umlegen bringt aber möglicherweise Licht ins Dunkel im Form abglühender ESC´s.
Die CAR-ESC´s haben dafür einen gewissen Schutz eingebaut, indem man sie nicht per Poti direkt von Vor- auf Rücklauf schalten kann, sondern kurz bei 1500mS halten muss. Einfach mal ein wenig damit am Tisch rumspielen.
Der Richtungswechsel könnte also beispielsweise auch mit einem Poti mit Mittelrastung realisiert werden, ganz ohne Schalter, bzw. den Schalter nur noch als "Motor generell off " einsetzen zu Sicherung.
Wichtig noch, die Impulswege für beide ESC´s gleichzeitig einlernen, damit sie halbwegs kongruent laufen.
Mir ist noch nicht bekannt, das es ESC´s gibt, die sich mittels synchronizer auf gleiche Drehzal stellen lassen, wie man das bei 2-Motorigen, Kolbengetriebenen Flugzeugen kennt ( im manntragenden Bereich ). Hat auch den Nachteil, das der Synchronizer vor jeder Gasänderung abgeschaltet werden soll, im Fahrzeugbetrieb also unpraktikabel.

PS: Ja, das Bremsen über die ESC´s verbraucht Strom, allerdings nur extrem wenig von dem aus der Batterie.
Die machen dann nichts anderes, als die FET´s so zu schalten, das die 3 Anschluskabel schlicht kurzgelossen sind.
Das wirkt dann als Wirbelstrombremse.

Nimm mal so einen Motor und drehe ihn per Finger.
Dann schliesse die Anschlußkabel einfach kurz, und drehe wieder mit dem Finger.
Der Unterschied, den du da spürst, ist deine Bremsleistung. Fett ist die jedoch beim BLDC nicht gerade. Das reicht kaum, um die Gesammtmasse wirkungsvoll runter zu bremsen, es unterstützt lediglich etwas. Das reicht für ein kleines RC-Car, oder um den Faltpropeller anzuhalten, damit er den Segler umarmt. Aber 100KG sich bewegende Masse runter zu bremsen, braucht natürlich die Unterstützung der mechanischen Bremse, es sei denn, du bremst schon in Flensburg, wenn du am Hofbräuhaus in München anhalten möchtest.

Wenn du Fahrzeug ESC´s nimmst, brauchst du ja die Motorkabel nicht umpolen.
Der Schalter würde dann lediglich die vorzeichen bei der Impulslänge wechseln.

Schalter Enstellung 1:
Poti von 0 nach 100 verändert
Puls 1 von 1 auf 2mS
Puls 2 von 2 auf 1mS

Schalter Endstellung 2:
Poti von 0 nach 100 verändert:
Puls 1 von 2 auf 1mS
Puls 2 von 1 auf 2mS

Schalter Mittelstellung:
Puls 1 und 2 bleiben fest auf 1,5mS
Bis dahin ist das relativ einfach '( z.B. mit den MOBA Tools ) zu programmieren.

Prüfen:
Kann der ESC wirklich in beiden Richtungen von 0 auf 100%?

Im laufenden Betrieb den Schalter umlegen bringt aber möglicherweise Licht ins Dunkel im Form abglühender ESC´s.
Die CAR-ESC´s haben dafür einen gewissen Schutz eingebaut, indem man sie nicht per Poti direkt von Vor- auf Rücklauf schalten kann, sondern kurz bei 1500mS halten muss. Einfach mal ein wenig damit am Tisch rumspielen.
Der Richtungswechsel könnte also beispielsweise auch mit einem Poti mit Mittelrastung realisiert werden, ganz ohne Schalter, bzw. den Schalter nur noch als "Motor generell off " einsetzen zu Sicherung.
Wichtig noch, die Impulswege für beide ESC´s gleichzeitig einlernen, damit sie halbwegs kongruent laufen.
Mir ist noch nicht bekannt, das es ESC´s gibt, die sich mittels synchronizer auf gleiche Drehzahl stellen lassen, wie man das bei 2-Motorigen, Kolbengetriebenen Flugzeugen kennt ( im manntragenden Bereich ). Hat auch den Nachteil, das der Synchronizer vor jeder Gasänderung abgeschaltet werden soll, im Fahrzeugbetrieb also unpraktikabel.

PS: Ja, das Bremsen über die ESC´s verbraucht Strom, allerdings nur extrem wenig von dem aus der Batterie.
Die machen dann nichts anderes, als die FET´s so zu schalten, das die 3 Anschluskabel schlicht kurzgelossen sind.
Das wirkt dann als Wirbelstrombremse.

Nimm mal so einen Motor und drehe ihn per Finger.
Dann schliesse die Anschlußkabel einfach kurz, und drehe wieder mit dem Finger.
Der Unterschied, den du da spürst, ist deine Bremsleistung. Fett ist die jedoch beim BLDC nicht gerade. Das reicht kaum, um die Gesamtmasse wirkungsvoll runter zu bremsen, es unterstützt lediglich etwas. Das reicht für ein kleines RC-Car, oder um den Faltpropeller anzuhalten, damit er den Segler umarmt. Aber 100KG sich bewegende Masse runter zu bremsen, braucht natürlich die Unterstützung der mechanischen Bremse, es sei denn, du bremst schon in Flensburg, wenn du am Hofbräuhaus in München anhalten möchtest.

Eventuelle Schreibfehler sind bewusst eingefügt, und damit weder einer Respektlosigkeit noch einem zu häufigen Schulschwänzen zuzuordnen.

Hi Chris!

Der orange Heli ist absolut verrückt… hab noch nie so einen gesteuert, Respekt an alle die so einen heil wieder landen :smiley:

Die Skateboardvideos habe ich auch gesehen. 6-10kW ist schon heftig.

Ich hab mir vor 3 Jahren einen 1,4kW Sensorless BLDC und einen ESC mit 200A burstcurrent bestellt. Vor 4 Wochen endlich die 8mm Bulletstecker angelötet, hatte leider wegen Jobverlust, Autoreparaturen und zu viel Mist zu kämpfen deswegen hat er den Schrank gehütet. Sollte das Auto antreiben, aber mittlerweile möchte ich ja 2 Motoren haben. Deswegen kommt dieser Motor wahrscheinlich in ein Pocketbike wenn ich Ihn schon hab. Das gute hierbei ist, dass bei 24V / 1,4kW die 200A BC denke ich mal ganz gut dimensioniert ist.

Genau, das Lehrgeld muss ich nicht zahlen wenn ich mich gut informiere. Der ESC wird doppelt so groß dimensioniert als er sein muss. Ich werd auch nen USB Steckplatz anbauen damit ich Testfahrten mit Laptop in der Nähe machen und den Code optimieren kann. Und ich habe mich auch auf Motoren mit Sensoren festgelegt, nach unserem Dialog hier. So gehts in jedem Fall schonmal weiter, denke auch alles andere macht keinen Sinn.

Vielen Dank, das ist alles sehr aufschlussreich und auch danke für die Links :slight_smile:

Hi Skyfox,

Ok, dann Belegt der Schalter Pins und diese werden im Code berücksichtigt. Ich würde dann im Code auch eine Sicherheit einbauen, zB. Dass vor dem Umschalten die Drehzahl 0 gewesen sein oder noch sein muss, erst danach darf die Drehrichtung geändert bzw. ausgeführt werden.

Beim Einlernen sehe ich kein Problem, beide ESC werden ja gleichzeitig eingeschaltet und es gibt nur ein „Fahrpedal“-Poti. Die Synchronisation in der Kurve ist Ggf schon ein Problem. Beide Räder werden unterschiedliche Drehzahlen haben. Vielleicht regelt es der mechanische Widerstand bei dem kurveninneren Rad. Wenn nicht, muss ich einen Lenksensor einbauen und den kurveninneren Antrieb während der Kurve abschalten. Oder (wenn ich im coden entsprechende Skills habe) passe ich die Pulsweiten mit den Infos die ein oder mehrere Sensoren von der Lenkung liefern, die Pulsweiten anpassen, sodass das Fahrverhalten wirklich perfekt abgestimmt ist. Das wird sehr viel Zeit in Anspruch nehmen, und nicht einfach werden.

Ok, mechanische Bremse. Ist eh schon eingeplant, hatte aber gehofft dass ich da mehr drauf setzen kann. Beim RC Car klappt es sehr gut, aber klar bei so viel Masse ist das was anderes.

Ich war vor kurzem an dem Punkt an dem ich eine Radnabe entwickelte, an der Bremsscheibe und Antriebsscheibe (zB. Zahnriemenscheibe) montiert werden können. Das ganze unter Berücksichtigung der Fertigungsmöglichkeiten, man kann nicht unbedingt auf der Drehbank den Lagersitz bearbeiten, dann umspannen und den Sitz der Bremsscheibe herstellen. Da kann es zu Problemen mit dem Rundlauf kommen. Ist kniffelig. Nun brauche ich auch die Dimension der Antriebskraftübertragung und damit auch das Drehmoment und final natürlich den Motor der eingesetzt werden soll. Das aber nur als Info nebenbei - wenn man was macht, dann am besten richtig. Nun bin ich an diesem Punkt :slight_smile:

Vielen Dank für die guten Antworten von Euch, die bringen mich weiter.

Ich schaue jeden Tag hier rein, wollte mir aber Zeit nehmen für eine vernünftige Antwort und schreibe deswegen erst jetzt - freue mich wirklich sehra

Hallo zusammen!

Ich bin ein paar Schritte weiter. Habe nun einen Linearpoti (10k) angeschlossen (5V auf Pin 2 und Pin 3 des Potis auf A0). Die Servobib ist drin und die map rechnet 0—1023 auf 0—180 um und gibt das PWM-Signal auf Pin 8 aus. ESC ist also durch Pin 8 und gnd mit dem Arduino verbunden.

Mein Problem ist das teachen. Der esc erkennt und bestätigt „Vollgas“ und bremsen, aber nicht die Neutralstellung. Habt Ihr Hinweise wo der Fehler sein kann?

Hier ein paar Details:

Setze Deinen Sketch bitte als Text ins Forum. Setze ihn bitte direkt ins Forum. Benutze dazu Codetags (</>-Button oben links im Forumseditor oder [code] davor und [/code] dahinter oder gehe in der IDE auf Bearbeiten - Für Forum kopieren und füge es hier ein.
Dann ist er auch auf mobilen Geräten besser lesbar.
Das kannst Du auch noch nachträglich ändern.

Gruß Tommy

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