Ich treibe einen Gleichstrommotor mit H-Bridge Mosfet mit PWM an. Das Problem ist, dass ich nicht genau weiß, welche Frequenz ich verwenden soll.
1- Haben die DC-Motoren eine ganz bestimmte Frequenz für ihre beste Leistung überhaupt oder haben sie eine Reihe von Frequenzen, mit denen sie arbeiten können?
2- Was passiert, wenn ich mit einem Gleichstrommotor mit höherer oder niedrigerer Frequenz arbeite, mit der er arbeiten kann? Beschädige ich das? (Weil ich das getan habe und mein Motor bei höherer Frequenz ein seltsames Geräusch wie zzzz macht und bei niedrigerer Frequenz zittert)
Die einem (vermutlich) Gleichstrommotor mit Bürsten zugeführte PWM-Frequenz muss hoch genug sein, damit die Kombination aus mechanischer Trägheit und Induktivität der Spulen ausreicht, um die mechanischen Impulse jedes Impulses zu glätten. Dieses Minimum würde sich von Motor zu Motor unterscheiden. Bei einer zu niedrigen Frequenz wird die Motorbewegung als eine Reihe von Rucken oder als Rasseln wahrgenommen.
Die Frequenz darf nicht so hoch sein, dass die Schaltvorrichtung (MOSFET, andere) und die Verbindungsverdrahtung keine nennenswerte Leistung durch Schaltverluste verschwenden. Eine zu hohe Frequenz lässt die Effizienz sinken. Dieses Maximum würde je nach Schaltmechanismus, Länge der Kabel zum Motor, Antriebsspannung (höhere Spannung = Begrenzung der Anstiegsgeschwindigkeit), Abschirmung und möglicherweise auch einigen anderen Faktoren variieren.
Die Frequenz sollte, wenn möglich, das Audiospektrum vermeiden: unter 20 Hz (keine gute Idee außer bei wirklich massiven Motoren) oder über 20 KHz, damit die magnetostriktiven Schwingungen in Wicklungen oder sympathische Schwingungen im mechanischen Rotor nicht zu hören sind durch Menschen.
Zusätzlich zu all dem hat eine bestimmte Kombination aus Motor + Last + Montage eine Resonanzfrequenz bei einer bestimmten Temperatur. Während dies wahrscheinlich nicht so hoch ist wie die 20 KHz+, die für eine typische Motor-PWM angewendet werden, können bestimmte Arten der starren Befestigung tatsächlich Ultraschall-Resonanzfrequenzen erreichen. Wenn die PWM-Frequenz mit der Resonanzfrequenz übereinstimmt, können Resonanzschwingungen dazu führen, dass der Motor unkontrolliert vibriert. Aus diesem Grund werden üblicherweise Gummi-/Nylon-/Elastomerpuffer für Motorhalterungen verwendet.
Dieses letzte Problem ist jedoch etwas selbstheilend, da die Halterung nach einer gewissen Resonanzschwingung dazu neigt, nachzugeben / zu verschleißen, selbst wenn es sich um eine starre metallische Halterung handelt, und dies die Resonanzfrequenz ändert.
Sie müssen mindestens eine Frequenz verwenden, damit der Motor den Durchschnitt "sieht" und nicht auf einzelne Impulse reagiert. Das sind in der Regel einige 100 Hz.
Es gibt jedoch andere Effekte, die dem Motor egal sind, aber Sie könnten. Einzelne Drahtabschnitte in den Wicklungen können mit der PWM-Frequenz leicht vibrieren, was ein hörbares Heulen verursacht. Aus diesem Grund werden viele Motoren mit etwa 25 kHz PWM betrieben, da dies über dem Gehör der meisten Menschen liegt. 25 kHz bedeutet 40-µs-Pulse, was immer noch lang genug ist, dass die Schaltverluste für die meisten gut entworfenen Schaltungen gering sind.
Mehrdad Kamelzadeh
Anindo Ghosh