Hochstartwinde: Brushless-Regler

[vivi-56]

Hallo Reglerbauer,

wir, Rolf und Ich, bauen ja eine Winde mit dem Selbstbauregler von Peter.
Haben diese auch ans laufen bekommen und auch die Software scheint nun brauchbar zu sein mit eventuell noch kleinen Anpassungen.
Allerdings haben wir das Problem, dass immer einige der Keramikkondensatoren (13 Stück mit 470nF) die zwischen Plus und Minus gelötet sind teilweise abrauchen.
Immer an der Plusseite.
Beim Zusammenbau löte ich alles auf einer Lochrasterplatine, verschraubt zusammen, so wie Peter!
Unsere Vermutung ist, das diese mechanisch beschädigt werden beim Einbau in den U-Träger!
Warum?: Wir verwenden als Isolation eine "Silikonmatte". Diese ist ca. 1,5mm dick und gibt natürlich beim festschrauben der MosFet`s nach.
Dadurch können auch die Kondensatoren sich mechanisch bewegen und an den Anschlussstellen (Lötstellen an dem 1,5mm² Kupferdraht) "brechen"!

Habt Ihr ähnliche Erfahrungen gemacht?
Was verwendest Ihr als Isolationsmaterial? Peter was verwendest Du?
Sind die Kondensatoren dringend nötig?, da ja noch 4 x 1000 uF Elkos auch da drüber liegen!

Jede Hilfe und Input ist herzlich willkommen. Bin gespannt!

Vielen Dank in der Hoffnung bald Praxistests machen zu können!

Viele Grüße
Siggi

 

[Windenbauer]

Hallo Siggi, Hallo Reglerbauer

Beim Bau des Reglers ging es mir um kompakte Abmessungen mit kurzen Wegen für Strom und Wärme. Durch das Verlöten und montieren auf einer absolut geraden und festen Unterlage ist eine mechanische Belastung so gut wie ausgeschlossen.

Was verwendest Ihr als Isolationsmaterial?

Eine 1,5mm starke Silikonmatte ist nicht ratsam. Ich verwende eine wärmeleitende dünne Isolierfolie mit Wärmeleitpaste. Habe auch schon 0,2 mm starke GFK Platten verwendet und nie Ausfälle durch mechanische Beschädigungen gehabt.

Sind die Kondensatoren dringend nötig?, da ja noch 4 x 1000 uF Elkos auch da drüber liegen!

Die Kondensatoren haben alle ihre Funktion und ich würde auf keinen verzichten.
Weitere Infos findet Ihr am Anfang der Baubeschreibung. Es würde sich bestimmt lohnen die ersten Seiten noch einmal zu lesen.
Ich hoffe meine Ausführungen helfen euch weiter.

Gruß Peter

 

[Windenbauer]

Hallo Siegfried

Eine 1,5mm starke Silikonmatte ist nicht ratsam. Ich verwende eine wärmeleitende dünne Isolierfolie mit Wärmeleitpaste.

Habt ihr das Problem mit der mechanischen Belastung lösen können.

Vielen Dank in der Hoffnung bald Praxistests machen zu können!

Ist es schon geschähen oder bald so weit?

Gruß Peter

 

[vivi-56]

Hallo Peter,

wir sind uns noch nicht sicher, da wir noch keine Feldversuche machen konnten. Zumindest im Keller funktioniert die Winde und Rolf erledigt noch einige Kleinigkeiten in der Software. Auch habe ich dünnes GFK (0,3mm) verwendet mit Wärmeleitpaste als Isolierung. Das sollte besser funktionieren!
Aber ich habe auch schon eine Idee umgesetzt aber noch nicht eingebaut. Wird dann geschehen wenn wieder etwas abraucht!
Aus eine Kupferbeschichteten GFK Platte habe ich mir eine "Schiene" gefräst worin die Kerkos Platz finden. Diese dann damit verlötet und dann daran die Kupferleitungen.

Das sieht sehr vielversprechend aus und es ist in der Tiefe nur 2mm länger als Dein Aufbau. Aber die mechanische Last geht nicht mehr direkt auf die Kerkos!
Wir werden berichten wenn wir Feldversuche gemacht haben.
An dieser Stelle nochmals herzlichen Dank für Deine Unterstützung und die gute Dokumentation. Ohne diese hätten wir es wahrscheinlich nicht geschafft. Wir haben zwar auch Elektronikmüll produziert, aber sicher nur einen Bruchteil von dem was Du da investiert hast. Daher ist das Verständnis während der Bauphase extrem gewachsen. Danke!


Einen schönen Sonntag und viele Grüße
Siggi

 

[Windenbauer]

Hallo Siegfried
Da hast du eine wirklich gute Lösung gefunden. Leider fehlt es bei mir an einer Fräse.
Gruß Peter

 

[vivi-56]

Wenn welche gebraucht werde , bitte melden!

 

[Windenbauer]

Hallo Reglerbauer

Ich habe jetzt endlich auch wieder Zeit gefunden mit der neuen Winde weiterzumachen. Die MosFet Treiberdplatine habe ich ja neu designt und in eine Winde eingebaut. Die Hallsensoren ließen sich einstellen und der Motor lief stabil. Nachdem ich auch den neuen ESP32LoRa eingebaut habe und die Software an den ESP angepasst wurde, funktionierte die Winde im Testbetrieb einwandfrei. Aber nur ca. 1 Minute. Dann kam es zu einem Ausfall der Spannungsversorgung die sich jetzt komplett auf der Treiberdplatine befindet. Auf der alten Treiberdplatine befand sich nur ein LM78L05 (TO92-100mA) Spannungsregler, der von dem LM7812 (TO220-1,5A) Spannungsregler, der auf dem Alugrundplatte verklebt war, versorgt wurde. Das hatte immer gut funktioniert.

Nun habe ich aber aus verschiedenen Gründen einen LM78L12 direkt auf die Treiberdplatine montiert der dann auch direkt wegen zu hoher Verlustleistung eine Pause anforderte. Wie konnte ich nur auf so eine dumme Idee kommen.

Der 12V Regler versorgte früher den 5V Spannungsregler und den Arduino Nano. Der Ruhestrom lag da bei ca. 100mA. Was bei einem Spannungsabfall von 24V Lipo zu 5V Logikspannung ca. 1,9W entspricht. Ein TO220 am Kühlkörper steckt das weg.

Aber ein TO92 ohne Kühlkörper ist da überfordert. Zumal die Winde mit ESP auch einen höheren Ruhestrom von 120mA benötigt. Was jetzt bei einen Spannungsabfall von 24V zu 3.3V Logikspannung 2,4W entspricht. Das geht ja gar nicht. Da hab ich wohl nicht nachgedacht.
Die gut überdachte Änderung ist schon in Arbeit.

Gruß Peter

 

[Windenbauer]

Die überdachte Lösung

Der Arduino Nano wurde über den 12V Regler mit Spannung versorgt. Der 5V Regler wurde durch den Prozessor nicht belastet.
Nun muss der 5V Regler aber auch den ESP32LoRa versorgen. Da sind die 100 mA schon grenzwertig.
Um auf der sicheren Seite zu sein, habe ich jetzt die gesamte Spannungsversorgung über TO220 realisiert.

Die Regler sind nun zur Abfuhr der Verlustleistung am Grundkörper verklebt, das funktioniert nun störungsfrei.

Die nochmals überdachte Lösung

Ich könnte jetzt zufrieden sein. Es stört mich aber die 3.3V Logikspannung mit Linear Regler und entsprechender Verlustleistung aus den 24V Lipo Spannung zu erzeugen. Auch die zusätzliche und unzugängliche Verkabelung der Regler ist nicht optimal. Ein moderner DC-DC Wandler könnte da von Vorteil sein.

GAPTEC DC-DC-Wandler, Electronic, open frame SIP3, 8-36Vin, 5Vout, 1000mA​

Durch die geringe Verlustleistung ist ein Kühlkörper nicht notwendig und ich könnte die Spannungsversorgung wieder direkt ohne zusätzliche Verdrahtung auf der Treiberdplatine realisieren.

Die DC-DC Wandler sind gerade klein genug um auf der Treiberplatine Platz zu finden. Die zusätzliche Verdrahtung fällt weg und alle Anschlüsse sind wieder auf der Lötseite der Treiberdplatine zugänglich.

Der Ruhestrom müsste jetzt um ein Vielfaches geringer sein. Bin gespannt, was die Messung des Ruhestromes ergibt.

Gruß Peter

 

[Windenbauer]

Hallo Windenbauer

Wie habt ihr denn aktuell die Spannungsversorgung gelöst. Es werden ja 12V, 5V und 3.3V benötigt. Welche Spannungsregler hab ihr verwendet und wie wurden sie verschaltet.

Bin dabei eine Winde mit DC-DC-Wandler aufzubauen. Denke das das die Verlustleistung spürbar senken wird. Werde über das Ergebnis berichten.

Gruß Peter

 

[Arne Kerfin]

Hallo Peter und alle anderen Windenbauer,
zuerst mal deine Frage Peter:
12V: Nutze ich einen L7812ABD2T-TR der hat einen Ruhestrom von 6mA.
5V: Nutze ich einen LM7805MP_NOPB der hat einen Ruhestrom von 6,5mA.
3,3V benötige ich nur für Taster und Schalter und nutze hier die vom Heltec ESP32.

 

[Arne Kerfin]

Mir sind schon mehrere Fehler in meine Layout aufgefallen die ich, für alle Nachbauer, Teilen möchte. Alles bezieht sich hierbei auf das HELTEC ESP32 V2 Modul.
Ich konnte die Pins 36, 37, 38 und 39 nicht nutzen. Ich habe verschiedenes Probiert jedoch geht es irgendwie nicht. Im Datenblatt sind diese Pins mit einem * Markiert. Ich konnte hier auch keine Infos finden warum.

Des weiteren habe ich festgestellt das wenn ich die gekennzeichneten 3,3V Pins nutze um z.B. einen Taster mit 10kOhm Pullup zu versorgen das der uC nicht mehr startet. Diese liefern zwar 3,3V und nach dem Abstecken und starten des uC läuft das alles jedoch sind sie scheinbar nur dafür da den uC zu versorgen. Lösung für diese Problem ist die Pins Vext zu nutzen.


Gruß Arne

 

[Windenbauer]

Hallo Arne

Mein Problem der Spannungsversorgung ist der Stromverbrauch von Display (ca. 40mA) und ESP32LoRa (ca.80mA) aus der Lipo Spannung. Bei einer Spannungsreglung von ca. 25V auf 5V entsteht mit Linear Reglern eine Verlustleistung von ca. 2,4W, was bei mir für thermischen Problemen sorgt. Mit DC-DC Regler müsste dieses Problem gelöst sein. Mein neuer Aufbau ist aber noch nicht fertig.

Ich konnte die Pins 36, 37, 38 und 39 nicht nutzen / diese Pins mit einem * Markiert / 3,3V Pins nutze um z.B. einen Taster mit 10kOhm Pullup zu versorgen

Ich selber benutze den HELTEC ESP32 V3 den ich über "Vin" mit 5V versorge. Der wiederum versorgt meine Sensoren für Temperatur, Strom und Seilzug mit 3.3V. Was bisher Funktioniert.
Aber es gibt beim ESP doch nur zwei 3.3V Pins. Oder sehe ich das falsch.
Die Pins 36, 37, 38 und 39 sind mit GPI gekenzeichnet und nicht mit GPIO was vielleicht bedeuten könnte, das sie nur als Eingang genutzt werden können.

https://resource.heltec.cn/download/WiFi_LoRa_32/WIFI_LoRa_32_V2.pdf

Ich nutze grundsätzlich die Pullup Widerstände der jeweiligen Eingänge, die ich mit dem Befehl „ digitalWrite(SW,HIGH); „ aktiviere. Wobei „SW“ bei mir der Eingang GPI37 ist.
Dadurch spart man sich auch die externen Widerstände und deren Verdrahtung.

Vielleicht hilft das weiter und ich liege nicht ganz falsch.
Gruß Peter

 

[vivi-56]

Hallo Arne und Peter,

wir benutzen auch die Spannungsregler wie Arne! Unser Display zieht etwa 100mA! Daher wird es extra mit einem 5V Spannungsregler versorgt.

Natürlich haben wir aus o.g. Gründen großes Interesse an der Lösung von Peter. Bitte berichten!

Leide sind wir noch immer nicht zum Feldtest gekommen. Zur Zeit ist Rolf im Urlaub und danach gehe ich!
Eventuell schaffen wir es ja zwischendurch. Jedenfalls sind wir soweit, dass wir die Praxis testen können.
Alles läuft i.M. zufriedenstellend!

Viele Grüße
Siggi

 

[Windenbauer]

Hallo Arne, hallo Siggi und Mitleser

War heute fleißig und bin gut vorangekommen.

Wie man sieht, kommt man jetzt wieder gut an alle Lötpunkte zum Verkabeln. Die DC-DC-Wandler sitzen auf der Treiberdplatine. Der Eingang für 24V Lipo und der 5V Ausgang für Display und ESP sind gut zugänglich. Der Strom beträgt jetzt statt 120 mA nur noch 30 mA. Das war der Plan.

Gruß Peter