Hochstartwinde: Baubericht

Wellenausbreitung

Wellenausbreitung

Hallo, Dietrich_M, vielen Dank

Ich kenne auch diese Programme.

Meistens sind die für eine erste Näherung gut.
Meine Erfahrung zeigt aber "Messen ist Wissen" und Versuch mach kluch.
Die Erde ist nicht rund, sondern eine Kartoffel.

LG Dieter
 
Messungen

Messungen

Ja sicher ist das nur eine Simulation, aber man sieht gut, dass es am Boden ziemlich schwierig wird, und bereits eine etwas höhere Antenne schon zu Verbesserungen führen kann.

Gemessen hatte ich vor einiger Zeit auch mal ein bisschen bei 35MHz.
Hier mal zwei Beispiele:
0_400_S2.GIF 0_400_W2.GIF
Sender Graupner MC16 steht Boden, C12-Empfängerantenne an einem Holzstab befestigt und in ca. 2m Höhe (senkrecht) dann 400m weit gegangen. Beim 2. Beispiel in ca. 1m Höhe Antenne wagerecht gehalten
Die Empfänger-AVR-Spannung und die Pulslänge eines Servokanals wurde mit einem Datenlogger aufgezeichnet.
Damals hatte ich Beziehungen zu einem Kalibrierlabor, wo ich die Empfängereingangsspannung des C12 in Bezug zur AVR kalibrieren konnte.

Gruß Dietrich
 
Funk-Winde

Funk-Winde

Hallo Dieter
Ich möchte mich auch noch ausdrücklich für deine Mühe und sachliche Hinweise bedanken. Ich sehe es inzwischen genauso, das 2,4 gHz nicht die erste Wahl für mein Projekt ist.
Ich habe mich aber jetzt erst mal, unter Verwendung des 2,4 gHz Moduls, auf die Programmierung der Winde konzentriert.
Sobald unser Flugplatz wieder genutzt werden kann, werde ich die Reichweite unter Verwendung der Richtantennen testen können.
Beide Antennen haben dann eine Höhe von ca. 85 cm vom Erdboden.
Sollte die Funkverbindung nicht zuverlässig funktionieren, wovon ich ausgehe, brauche ich mich nur um ein anderes Funkmodul kümmern, da die Winde als solches ja bereits zufriedenstellend programmiert ist.
Gruß Peter
 
Hallo Windenstarter

Nachdem ich dieses Jahr einen Ausfall des selbst gebauten Brushless Reglers meiner Winde hatte, habe ich mich auf die Ursachen suche begeben.
Nachdem ich nun schon über Monate keine Ausfälle mehr hatte, traf mich das vollkommen unvorbereitet.

Was war geschehen?
Beim Starten meines F3J Modells mit 14kg Seilzug kam die Winde zum Stillstand weil die Seilspannung durch passenden Gegenwind über eine kurze Zeitspanne konstant war und nicht nachgeregelt werden musste.

20201123_142142.jpg


Der Haltestrom verteilte sich jetzt nicht auf alle 6 MosFets der Leistungsstufe sonder belastetet wegen fehlender Drehung des Brushless Motors nur eine Phase des Reglers. Also floss der gesamte Haltestrom nur über zwei MosFets. Diese waren vermutlich der Verlustleistung nicht lange gewachsen und starben den Hitzetod. Die durchgebrannten MosFets reißen dann die restlichen MosFets mit, was zum Totalschaden des Reglers führt.

Der Zustand, das die Winde zum Stillstand kommt ist eigentlich sehr unwahrscheinlich, da die Startbedingungen sehr dynamisch sind und sich ständig ändern. Dennoch ist es passiert, und ich möchte das in Zukunft verhindern.

Gruß Peter
 

k_wimmer

User
Dazu hat ein µController mit PWM Peripherie normalerweise einen Eingang, der bei Überstrom die PWM ausschaltet.
Lieber einen Start abbrechen müssen, als eine tote Winde !

Dazu kommt dann noch, dass ein Kühlkörper auf den MosFet's auch nicht die schlechteste Idee ist.
 
Hallo Peter,
wenn du die SW überarbeitest, gebe ich dir gerne meine Feststellungen, die ich mit der Winde gemacht habe. Abbruch des Startes, wie Kai geschrieben hat, sollte nicht schwer in der Software umzusetzen sein. Dafür muss man keine Hardware groß ändern.
LG Dieter
 
Hallo Kai / Hallo Dieter

Selbstverständlich sind die MosFets auf der Grundplatte (110 x100 x2 mm) der Winde unter Zugabe von Wärmeleitpaste verschraubt. Die Temperatur wird überwacht. Zwischen 70 und 100 Grad wird die Leistung von 100 auf 0% zurückgenommen.

Alle Winden haben je nach Baujahr eine Strombegrenzung zwischen 50 und 65 A und sind auf einen maximalen Seilzug zwischen 8 bis 12 kg begrenzt.

Wie beschrieben ist meine Winde nicht blockiert, sondern konnte auf Grund des Gegenwindes bis zum Stillstand zurückregeln, ohne die eingestellte Seilspannung zu unterschreiten. Das bedeutet auch eine deutliche Reduzierung des Stroms.

Wie oben beschrieben verteilt sich die Verlustleistung über alle 6 MosFets auf den Kühlkörper solange der Motor dreht. In meinem speziellen Fall kam der Motor aber zum Stillstand. Die gesamte Verlustleistung wird nun nur über zwei MosFets abgeführt. Die Innentemperatur steigt, ebenso der Innenwiderstand wodurch wiederum die Verlustleistung steigt. Das ganze schaukelt sich im Bruchteil einer Sekunde auf und sorgt für die thermische Zerstörung des ersten MosFets.

Nicht ein zu hoher Strom sondern der Stillstand der Winde ist ursächlich für die thermische Überlastung.

Ein Startabbruch ist nicht Zielführend, denn bevor die Innentemperatur des MosFets am Temperatur Sensor ankommt ist es schon zu spät.

Mein Idee wäre die Motordrehzahl zu überwachen und bei Stillstand die Leistung sofort zu reduzieren um diesen Stillstand unmittelbar zu beenden. Somit kommt es nicht zur thermischen Überlastung eines einzelnen MosFets. Sobald der Stillstand überwunden ist, kann die Leistung wieder freigegeben werden.

Ich denke, das dadurch das Problem gelöst wäre.
Was haltet Ihr von meinem Lösungsansatz?

Gruß Peter
 
Hallo Peter,
war gerade im Keller, und habe meine Winde nochmal angesehen. Die Fets sind schon gut an eine Kühlfläche angebunden. Den Mechanismus über eine Temperatur zu regeln, hätte ich auch nicht empfohlen. Das ist zu träge. Die Drehzahl und/oder eine Stromüberwachung/Begrenzung in jedem Aussenleiter (Phase) macht da eher Sinn. So meine Meinung.
Wie gesagt, wenn du noch meine Kleinigkeiten mit einbauen möchtest, kann ich dir bei der Software behilflich sein. Melde dich per pn.
LG Dieter
 
Hallo Windenstarter

Meine Idee die Motordrehzahl zu überwachen und bei Stillstand die Leistung sofort zu reduzieren um ein Stehenbleiben des Motors zu verhindern habe ich inzwischen umgesetzt. Ein Test auf meinem Prüfstand, hat ergeben, das es nicht mehr möglich ist einen Stillstand der Winde im Startmodus zu provozieren. Entweder wird aufgewickelt oder abgewickelt. Ein Stillstand war nicht mehr herbeizuführen. Somit ist dieses Problem erst einmal für mich gelöst.

Die grundsätzliche thermische Belastung der gesamten Leistungsstufe war aber schon vor dem Ausfall meiner Winde ein Thema.

Bei ungünstigen Rahmenbedingungen wie zum Beispiel Windstille, kombiniert mit hohem Seilzug (14kg) , großen und schwerem Segler sowie hoher Umgebungstemperatur führt noch vor Ende des Startvorgans auf Grund hoher Verlustwärme zur automatischen Leistungsverringerung der Winde.

Das kommt nur an der Leistungsgrenze der Winde vor und stellt keine Gefahr für diese dar. Trotzdem würde ich die thermische Belastbarkeit der Leistungsstufe gerne verbessern. Darum werde ich mich noch einmal verstärkt mit diesem Thema beschäftigen.

Hallo Dieter,
du hattest angedeutet, dass du einige Kleinigkeiten an deiner Winde eingebaut hast. Bei so einem Projekt gibt es ja immer etwas zu verbessern. Ich bin mir sicher, dass auch andere Windenbesitzer sich dafür interessieren, was du da eingebaut hast.


Gruß Peter
 
Hallo Windenstarter

Um die thermische Belastbarkeit meines Brushless Reglers zu verbessern habe ich mich auf die Suche nach niederohmigen MosFets gemacht.
Meine bisher verwendete MosFets IRFB4110 sind mit 100V 180A und 4,5 mOhm angegeben.
Fündig geworden bin ich bei IPP032N06N der mit 60V 120A und 2,9 mOhm geeignet sein könnte.
Ich hoffe, dass durch den geringeren Innenwiderstand die Verlustwärme sinkt und die thermische Belastbarkeit steigt.

Werde mal eine Endstufe damit aufbauen und einen Vergleichstest machen.
Gruß Peter
 

k_wimmer

User
Wie steuerst du denn die MosFet's an?
Wichtig ist hierbei besonders die Flankensteilheit des Gate/Source Signals.
Die meisten Fet's sterben nicht an der Strombelastung direkt, sondern an den Schaltverlusten.
Die Treiberstufe ist dabei von extremer Wichtigkeit.
Endstufe_PhaseA.jpg

Versuch mal diese hier:
 

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k_wimmer

User
Ich sehe hier 2 Ansätze zu verbessern.
1. 100 Ohm Gate-Widerstände sind schon ne Nummer, ich würde hier nicht über 47Ohm, besser 33 raus gehen.
2. 470nF als Bosst-Cap sind reichlich wenig. Da rürde ich mind. 2,2µF vorschlagen. Die 1µF die ich bei mir drin habe sind auf 20kHz PWM optimiert.
Bei niedrigeren Frequenzen sollte da etwas mehr drin sein.
 

S_a_S

User
hallo Peter,
dein Treiber (rise 100...170ns, fall 50...90ns) ist noch langsamer als die FETs (rise 67ns, fall 88ns). Da gibt es inzwischen auch schnelleres auf dem Markt.

@Kai, Ich seh zwar Widerstände mit 000 + Positionskreuz im Schaltbild, aufgebaut (oben) ist mit diskreten gelb lila schwarz, also 47 Ohm.

RCgate ist dann natürlich auch wieder begrenzend.

Grüße Stefan
 
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