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Studentische Projekte


Ansteuerung eines BLDC Motors mit Visualisierung

Auch im „Corona-Semester“ haben wir in der Vorlesung Leistungselektronik unsere Projekte realisiert. Allerdings lag der Focus jetzt auf der Projektierung, Simulation und virtuellen Inbetriebnahme. Die Projektgruppe mit Christoph Casagranda, Johannes Huober und Lucas Flender hat in ihrem Projekt gezeigt wie sich ein BLDC - Motor ansteuern lässt mit einer Visualisierung der aktuellen Rotorposition auf einem externen PC. Nachfolgender Link zeigt das Projekt in einem kleinen Videobeitrag. Video


Lukas Hölsch hat in seiner Projektarbeit zum ersten mal im Labor für Leistungselektronik ein TI Launchpad eingesetzt zur Programmierung und Regelung eines Buck-Boost Converters.
Das Besondere daran ist, dass die Programmierung in Simulink rein graphisch erfolgt. Das bedeutet es sind keinerlei Programmierkenntnisse erforderlich. Weiterhin erlaubt die Anbindung der Schaltung an Simulink eine Variation aller Parameter im laufenden Betrieb. Somit ist es auf einfache Weise möglich Regelerparameter anzupassen und sich die Ergebnisse direkt visualisieren zu lassen.
Dokumentation zum Download.projektarbeit_lukas_hoelsch.pdf


100W Klasse D Audio Verstärker

Im Porjektlabor Leistungselektronik haben wir auch dieses Semester eine 100W Audioendstufe entwickelt. Das Ergebnis von Fabian Sernatinger und Dennis Rutkowski kann sich hören lassen. Die erstmals eingesetzten Snubber über den Leistungshalbleitern haben einen deutlich positiven Effekt auf das Klangerlebnis. Die Endstufe generiert die Taktsignale mit Hilfe zweier analogen Referenzspannungen im T/2 Versatz. Dadurch können aufwendige Filerschaltungen zum Dämpfung des Trägersignals entfallen.
Überblick zum Projekt le_rutkowskisernatinger_praesentation1.pdf, Inbetriebnahmevideo


Aktuelle Traktorgeneration

Auch dieses Semester gab es eine neu Version des vollelektrischen Traktors. Der Fokus liegt zunehmen auf Fahrspaß womit die Studierenden dem Motor immer mehr Drehmoment abverlangen. So konnte dieses Semester der Abzug noch einmal um 50% gesteigert werden. Die Obergrenze ist aber noch nicht erreicht. Ich bin gespannt ob wir in den kommenden Jahren noch schneller beschleunigen.


Wechselrichter

Peter Schmidt hat in seiner Bachelorarbeit einen einen Sinuswechselrichter aufgebaut der zukünftig im Praktikum zu den elektrischen Maschinen zum Einsatz kommen wird. Der Wechselrichter kann sowohl im Stand-Alone als auch im Grid-Betrieb zur Energieeinspeisung in das öffenltiche Netz verwendet werden. Die Nachfolgearbeit wird die Frequenzerkennung verbessern und den Wechselrichter in einem kompakten Design aufbauen.
Dokumentation: netzgefuehrter_sinuswechselrichter_schmidt.pdf






Elektr. Trettraktor

Wer ist als Kind nicht gerne mit seinem Trettraktor oder dem Dreirad unterwegs gewesen? Wieviel besser wäre es dann erst mit einer elektrisch angetriebenen Version oder einer elektrischen Unterstützung? Im Sommersemester 2017 haben wir zum ersten mal für die lange Nacht der Wissenschaft die Traktoren elektrifiziert.
Heute gibt es bereits mehrer Versionen: Als Pedelec, als Elektrofahrzeug, mit Gleichstrommotor oder BLDC Motor.
Die Traktoren werden ständig weiterentwickelt und stehen für Projekt- und Abschlussarbeiten zur Verfügung:

  • Elektrische Lenkung
  • Kollisionsvermeidung über Sensoren
  • Autonom fahrende Traktoren
  • Induktive Ladeplatte

Die Systeme können auch im Rahmen des Projektlabors der Vorlesung Leistungselektronik aufgebaut werden.



Steer-ByWire

Sollen unsere Traktoren bald autonom fahren können müssen noch einige Hardwareanforderungen dazu umgesetzt werden. Grundvoraussetzung ist natürlich die Möglichkeit die Fahrtrichtung elektronisch vorzugeben. Das bedeutet der Lenkwinkel / Fahrerwunsch muss elektronisch umgesetzt werden. Im PAE7 Praktikum haben sich Studenten der Aufgabe angenommen und einen ersten Umsetzungsvorschlag ausgearbeitet. Es geht hier nicht darum die perfekte Lösung für eine Fahrzeugintegration zu finden, sondern mit einfachen und vorhandenen Mitteln die Funktion darzustellen. Unsere Standartkomponente im Praktikum, welche auch hier zum Einsatz kommen:

  • DC- Getriebemotor (Aus Akkuschrauber)
  • H-Brücke aus vorhandenem Praktikumsversuch
  • XC866 Trainingsboard

Die Lageerfassung des Lenkrads erfolgt über einen Hallsensor. Über einen zweiten Hallsensor wird die aktuelle Position der Lenkachse ermittelt. Die Software zur elektischen Lenkung hat nur eine Aufgabe: Der Fehlerwinkel zwischen Sollwinkel und Istwinkel muss ausgeglichen bzw. möglichst klein gehalten werden.
Das Projekt hat super funktioniert und es konnte gezeigt werden, dass auch mit einfachen Mitteln eine elektrische Lenkung oder ein Steer by Wire System aufgebaut werden kann. Für den Einsatz im Traktor müssen wir allerdings nach einem geigneten Motor ausschau halten, da:

  • Das hohe Haltemomonte des Getriebes die Regelung ggf. sehr „nervös“ macht
  • Das Getriebespiel der Akkuschraubereinheit sehr hoch ist

Das Ergebnis kann sich sehen lassen:



Fahrzeuggenerator als Motor

Der Drehstromgenerator in modernen Fahrzeugen ist schon lange keine permanenterregte Gleichstrommaschine mehr, wie noch weithin angenommen. Besonders Fahrzeuge im Premmiumsegment haben einen Leistungsverbrauch im Bereich von 3-4kW auf der 12V- Seite mit steigender Tendenz. Für die Versorgung des 12V Bordnetz kommen heute Drehstromgeneratoren zum Einsatz. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um fremderregte Synchronmaschinen.




Die Regelung der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangsstromes erfolgt über einen Linearregler welcher den Erregerstrom entsrepchend beeinflusst. Stabilisiert werden die Bordnetze über einer oder zwei Fahrzeugbattereien. Im ersten Schritt muss das hintere Lagerschild und die Gleichrichterdioden entfernt werden um an die einzelnen Wickelabgriffe zu kommen. Danach gilt es herauszufinden wie die Wicklung verschalten ist. Typischerweise sind die Maschinen im Dreieck verschalten. Da meist keine Informationen zur Verschaltung verfügbar sind kann über eine Spannungsmessung (Drehen von Hand +Erregerfeld anlegen) der Wicklungssinn ermittelt werden.





TI Launchpad F28069


https://www.ti.com/tool/LAUNCHXL-F28069M#technicaldocuments

Das Launchpad F28069 bietet für die Leistungselektronik und elektrische Maschinen einen schnellen Einstieg
zur Steuerung und Regelung leistungselektronischer Schaltungen.
Zusätzlich ist es möglich die Hardware über Simulink zu programmieren, womit nur wenig Kontakt zum C-Code notwendig wird.
Die grafische Programmierung über Simulink ist in der Fahrzeugentwicklung und Autosar-Systemen weit verbreitet und bietet
auch ohne tiefes Wissen über die Hardware eine effiziente Programmierung.
Wie immer ist die erste Hürde (bis die Hardware mit Simulink kommuniziert) eine der Größten.

Vorbereitende Maßnahmen:

  • Launchpad F28069 organisieren
  • In Matlab die Pakete installieren: Embedded Coder Support Package for Texas Instruments C2000 Processors
  • Notwendige Third Party Software wie CCS (Code Composer Studio) installieren

Anbei meine Fallstricke bei der Inbetriebnahme:

Mit welchen LEDs kann ich spielen?
LED Pins:

  • GPIO34 D9 (Rot) (Enable Boot)
  • GPIO39 D10 (Blau)

Zum Spielen bietet sich D10 an (Achtung, Ausgabe ist invertiert) ….


firstc2000_led_toggle.zip

Im Simulinkbeispiel lässt sich über den Schalter die LED D10 aktivieren und deaktivieren.
Dazu muss in Simulink unter Hardware- Run on Hardware - Monitor&Tune gewählt werden.

Falls der Download scheitert:



Daten vom ADC lesen

Über den Block ADC lässt sich der Analog- Digitalwandler konfigurieren und einlesen.
To Do: Wo ist der Unterschied zum Block AIOX?

firstc2000_led_toggle_read_adc.zip

PWM Ausgabe

Die nächste Herausforderung besteht darin eine PWM zu generieren. Idealerweise gleich zusammen mit der invertierten Ausgabe
zur Ansteuerung einer Halbbrücke.

Folgendes Setup ist eine Erweiterung der bisherigen Versuch zur PWM Ausgabe.
Über die Dashboard-Potis lässt sich die Einschaltdauer ändern sowie die Todzeiten für die steigende und fallende Flanke.

firstc2000_led_toggle_read_adc_calcvalue_epwm.zip

Digitalport einlesen


Der erste Versuch direkt einen Interrupt Routine auszulösen über den GPIO Pin 20, siehe unten ging leider schief. Die neue Strategie ist daher erst zu testen einen Digitalen Eingang auszulesen und damit auch zu prüfen ob die Logik-Pegel erkannt werden. Erzeugt werden die Impulse vom GPIO 0 welcher ein in Simulink einstellbares Rechtecksignal ausgibt. Erfreulich ist, dass sich die Signalquelle im Monitor&Tune Modus direkt ändern lassen, siehe firstc2000_led_toggle_read_adc_calcvalue_epwm_readdigital.zip

Interrupt



Das Launchpad besitzt eine Reihe an interruptfähigen Pins. In der Pin-Übersicht des Quick-Start-Guide mit (!) gekennzeichnet. Das fogende Beispiel löst durch einen Flankenwechsel am GPIO20 einen Interrupt aus. In der ISR wird zuerst Port 20 eingelesen, dann die LED ensprechend dem Port-Pin gesetzt. Achtung, das LED Signal ist invertiert. Zum testen lassen wir uns am GPIO0 ein Rechtecksignal erzeugen. Damit der Interrupt ausgelöst wird muss eine Drahtbrücke von GPIO 0 auf 20 gesetzt werden.
Wichtig ist, dass in Matlab unter Hardware-Settings → Target hardware resources → External Interrupt → der XINT3 ausgewählt wird für GPIO 20. Leider lassen sich nur drei externe Interruptquellen anwählen.
firstc2000_led_toggle_read_adc_calcvalue_epwm_interrupt.zip

Stand-Alone

Um eine Stand-Alone Applikation (ohne Simulinkanbindung) zu generieren müssen folgende Änderungen vorgenommen werden.

  • In Simulink unter Hardware Implementation „Boot From Flash“ aktivieren. Danach das Programm mit „Build, Deploy and Start“ auf den Controller flashen. Das Programm starte nach erfolgreichem Flashen auf dem Controller.

  • Auf dem Lanchpad die Dipschalter (Mäuseklavier) auf die Stellung „Get Mode“ setzen: ON ON OFF. Damit wird die richtige Bootkonfiuration gesetzt, damit nach einem Spannungsreset das Programm geladen wird. Dies ist der letzt Schritt bevor die Schaltung sich nicht mehr aus der USB verbindung versorgt. (Ausgangszustand: OFF ON ON)
  • Jetzt können wir das Launchpad über die Zwischenkreisspannung (Batterie oder ähnliches versorgen). Dazu auf der Leiterkarte JP4 setzten. Auf dem Launchpad die Jumper JP1 und JP2 entfernen.

DC- Motor/Generator Prüfstand

Mit Hilfe von Simulink und dem TI-Launchpad werden zwei gekoppelte Gleichstrommaschinen getrennt voneinander angesteuert.

Hardware:

  • Drehzahl / Drehmomentmessung an der Welle
  • Strommessung (positiv, negativ) Motor A/B
  • Spannung stellen Motor A/B
  • Strom stellen Motor A/B (positiv, negativ), im Generatorbetrieb (Strom negativ) muss Leistung in Wärme umgesetzt werden
  • Temperatur Motor A/B

Funktionsblöcke in Simulink:

  • Konstante Spannung Motor (positiv, negativ) A/B (Strombegrenzung auf +/- Imax)
  • Konstanter Motorstrom (positiv, negativ) A/B (Spannungsbegrenzung auf +/- Umax)
  • Konstantes Drehmoment (positiv, negativ) A/B (Strombegrenzung)
  • Lastsimulation, es können vorgegebene Drehmomentverläufe (z.B Fahrprofile) abgefahren werden
  • Konstante Drehzahl A/B (Spannungsbegrenzung, Strombegrenzung)
  • Konstante Position A/B (Spannungsbegrenzung, Strombegrenzung)

Versuchsdurchführung:

  • Messung der Kennlinie n(M) Motor A, Parameter: Ausgangsspannung
  • Messung der Kennlinie I(M) Motor A, Parameter: Ausgangsspannung
  • Wirkungsgrad Motor A
  • Hochlaufzeitzeit unter Last

Hardware-Blöcke

Parameter:

  • Umax = 30V
  • Imax = 20A


Das Bild zeigt den aktuellen Stand der gekoppelten Motoren. Datenblatt
Es fehlen noch der Encoder und die Drehmomentmessung.
Wellendurchmesser: 8mm, Technische Zeichnung gr-63x55-8844201270.pdf
Aus Datenblatt: Dunkermotoren.de Kenndaten eines Motors am Bemessungspunkt: Spannung: 24V Strom: 4,9A Drehzahl: 3350 1/min Drehmoment: 27Ncm Leistung 94,7W

Weitere Kenndaten: Leerlaufdrehzahl: 3650 1/min Leerlaufstrom: 0,4A Anlaufmoment (24V): 260Ncm Anlaufstrom 40A Entmagnetisierungsstrom 30A

Hardwarebegrenzung auf 20A ergibt ein maximales Drehmoment der Motoren von 128Ncm. Sicherheitsreserve für Impulsbelastung: Drehmomentmessung bis 300Ncm.

Nachfolgend ein Teil der notwendigen Hardwarekomponenten:

Leistungswiderstand

Der Widerstand wird verwendet damit im Genertorbetrieb die erzeugte Energie in Wärme umgesetzt werden kann, da unsere Netzteile im Allgemeinen nicht rückspeisefähig sind.
Beispiel für einzusetzenden Lastwiderstand:
https://de.farnell.com/arcol/hs100-r10-j/drahtwiderstand-0r1-5-axial/dp/2478150
Der Widerstand darf nicht zu groß gewählt werden, da ansonst nur für hohe Drehzahlen (große Uind)
ein außreichend großer Strom fließen kann.
Der Widerstand muss zusätzlich auf einem Kühlkörper montiert werden und wird mit einem Temperatursensor ausgestattet.
Die Ansteuerung des Widerstandes erfolgt über PWM (min. 50kHz) über das Launchpad, geregelt wird auf konstante Versorgungsspannung.

Der Leistungswiderstand wird in der ersten Version der Schaltung nicht weiter verfolgt, das stets zwei gekoppelte Motoren verwendet werden. Die Gefahr eines ungewollten Rückspeisens entsteht aufgrund der Verluste in der Leistungselektronik und den Motoren nicht.

Spannungsversorgung

Die Motoren müssen jeweils separat mit einer Spannung -Umax < = U < = +Umax angesteuert werden können.
Der maximale Laststrom wird auf +/-Imax begrenzt.
Die Ansteuerung der Spannungsregelung erfolgt über das Launchpad, geregelt wird auf konstante Ausgangsspannung.

Drehmomentsensor

Das an der Welle anliegende Drehmoment wird mittels einem Drehmomentsensor erfasst.
Analoger Messbereich +/-10V für z.B. Mmax = 1Nm
https://www.burster.de/de/drehmomentsensoren/p/detail/8661/

Nach den ersten Anfragen bei Herstellen von Drehmomentsensoren ist klar, dass sich die Messwellen im Bereich von > 2000€ absipielen → viel zu teuer.
Wir werden daher den Antriebsmotor frei lagern und über einen Hebelarm die Kraft auf einen Hebelarm messen.

Encoder

Zur Drehzahl und Drehrichtungserkennung muss ein Encoder zum Einsatz kommen.
Der Encoder RE30/500 ist mit 5V Impulsausgängen A, B und einem Indexausgang ausgestattet.

Pinbelegung Launchpad Hardware V01

Funktion Analog / Digital Anpassung Launchpad Launchpad Pin Schaltplanlabel Sonstiges, Schutzbeschaltung
PWM Out Motor A
HB_A_Links_HS
HalbBrücke_A_Links_HighSide
D Logikpegel Treiber 1PWM_AH
EPWM1A
40 M1B1H_IN Todzeiteinstellung für jede Halbbrücken
im µC ermöglichen
PWM Out Motor A
HB_A_Links_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_AL
EPWM1B
39 M1B1L_IN
PWM Out Motor A
HB_A_Rechts_HS
D Logikpegel Treiber 1PWM_BH
EPWM2A
38 M1B2H_IN
PWM Out Motor A
HB_A_Rechts_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_BL
EPWM2B
37 M1B2L_IN
PWM Out Motor A*
HB_A*_HS
D Logikpegel Treiber 1PWM_CH
EPWM3A
36 M1B3H_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
PWM Out Motor A*
HB_A*_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_CL
EPWM3B
35 M1B3L_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
PWM Out Motor B
HB_B_Links_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_AH
EPWM4A
80 M2B1H_IN
PWM Out Motor B
HB_B_Links_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_AL
EPWM4B
79 M2B1L_IN
PWM Out Motor B
HB_B_Rechts_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_BH
EPWM5A
78 M2B2H_IN
PWM Out Motor B
HB_B_Rechts_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_BL
EPWM5B
77 M2B2L_IN
PWM Out Motor B*
HB_B*_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_CH
EPWM6A
76 M2B3H_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
PWM Out Motor B*
HB_B*_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_CL
EPWM6B
75 M2B3L_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
Strommessung Motorstrom A
Messbereich +/- 20A
A ACS712 ADCINA0 27 Strom_M1_33
Strommessung Motorstrom B
Messbereich +/- 20A
A ACS712 ADCINB6 6 Strom_M2_33
Versorgungspannung +15V A ADCINB2 26 +15V_33 Überwachung der Versorgungsspannung,
Batteriespannung A ADCINA2 25 Vbat*_33
Versorgungsspannung +3,3V A ADCINB1 24 +3,3V
Drehmomentmessung I
Kraftsensor 1
A Spannungsteiler ADCINA6 2 Moment_Pos_33
Drehmomentmessung II
Kraftsensor 1
A Spannungsteiler ADCINA7 23 Moment_Neg_33
Encoder Pulse D Interrupt 1 Logikpegel anpassen GPIO19
ECAP1
19 Encoder-HallA_Interrupt_33 Jumper BLDC Hall-Sensoren,
Wird auch als ECAP1 benutzt
Encoder Drehrichtung Rechts D Logikpegel anpassen GPIO44 18 Rechts_33
Encoder Drehrichtung Links D Logikpegel anpassen GPIO14 47 Links_33
Encoder Index D Interrupt 2 Logikpegel anpassen GPIO25
ECAP2
54 Index_HallB_Interrupt_33 Jumper
Vorhalt Hallsensor BLDC D Interrupt 3 Logikpegel anpassen GPIO26
ECAP3
58 HallC_33 BLDC Hall-Sensoren
Bafang Speed-Signal D Logikpegel anpassen GPIO16 15 Speed_33
Taster 1
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO12 5 T1
Taster 2
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO22 8 T2
Taster 3
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO13 34 T3 Achtung: Liegt auf Enable-Boot. Ggf. problematisch
Potentiometer A A ADCINB7 63 Poti 1 Manuelle Drehzahlstellung Motor A
(frei Programmierbar in Simulink)
Potentiometer B A ADCINB4 64 Poti 2
Temperatur Motor A A LM355 mit Impedanzwandler ADCINA5 65 Temperatur1_33
Temperatur Motor B A LM355 mit Impedanzwandler ADCINB5 66 Temperatur2_33
LED-Anzeige D GPIO51 12 LED_Rot
LED-Anzeige D GPIO27 59 LED_Grün
Display i2C, SCL D SCL
GPIO 33
9 SCL
Display i2C, SDA D SDA
GPIO 32
10 SDA
Analoge Erweiterung 1 A ADCINB0 28
Analoge Erweiterung 2 A ADCINA1 29

Aktualisiert 05.04.2020:
Die aktuelle Schaltung mit PCB zum Download in der ersten Version: dcdc_v01_update.zip
Das Layout zur Inbetriebnahme der Schaltung in Simulink ermöglicht einen schnellen Test aller IOs.

Folgende Tests können durchgeführt werden:

  • LEDs aktivieren
  • Externe Schalterposition einlesen
  • Pegel der Hall und Encodersignale einlesen
  • Zeit zwischen zwei Hall-Flanken ermitteln
  • Test aller Halbbrücken
  • Analog-Werte einlesen und umwandeln

Download der Inbetriebnahme-Software inbetriebnahme_v05.zip

Fazit und Erkenntnisse während des Aufbaus der Inbetriebnahmesoftware:

  • Compiler und Flash-Vorgang dauert sehr lange.
  • Dashboard Anzeigeelemente funktionieren leider nicht. Zur Anzeige stehen nur Display und Scopes zur Verfügung
  • Das eCap Modul zur Messung der Periodendauer (Encoder) läuft nur alleine. Eine gleichzeitige Portabfrage über GPIO DI Pin ist nicht möglich

Pinbelegung Launchpad Hardware V02

Die Umsetzung der ersten Hardware V01 hat nahezu problemlos funktioniert. Für die Hardware der zweiten Generation werden folgende Änderungen vorgenommen:

Nr. Änderungen zu V01
1 Falsches Label zur Spannungsmessung 3,3V, daher keine Verbindung auf dem PCB
2 3x Zusätzliche Stromsensoren zur Messung der Phasenströme Motor A
3 Wechsel auf IR2110 Treiber mit SD Eingang, da die PWM ansonsten nicht deaktiviert werden kann.
PWM 0% bedeutet die Low-Side Mosfets sind dauerhaft geschlossen womit kein
Freilauf möglich ist. SD Pin deaktiviert die Brücken.
4 Ausgabe der Encoder Impulse über Jumper optional auf Hall C.
Damit kann später auf Position geregelt werden. Simulink erlaubt keine doppelte Pinfunktion z.B. eCAP und gleichzeitig einen Interrupt
5 Neuer Drehmomentsensor mit 50N, da aktuelle Version mit 10N zu gering
6 Taster 1 und 2 werden auf ADC-Ports gesetzt, damit mehr GPIO freiwerden
7 Analoge Erweiterungenports entfallen

Pinbelegung für V02

Funktion Analog / Digital Anpassung Launchpad Launchpad Pin Schaltplanlabel Sonstiges, Schutzbeschaltung
PWM Out Motor A
HB_A_Links_HS
HalbBrücke_A_Links_HighSide
D Logikpegel Treiber 1PWM_AH
EPWM1A
40 M1B1H_IN Todzeiteinstellung für jede Halbbrücken
im µC ermöglichen
PWM Out Motor A
HB_A_Links_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_AL
EPWM1B
39 M1B1L_IN
SD A Links Logikpegel Treiber GPIO50 13 M1B1_SD Motor 1 Brücke 1 SD
PWM Out Motor A
HB_A_Rechts_HS
D Logikpegel Treiber 1PWM_BH
EPWM2A
38 M1B2H_IN
PWM Out Motor A
HB_A_Rechts_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_BL
EPWM2B
37 M1B2L_IN
SD A Rechts Logikpegel Treiber GPIO24 55 M1B2_SD Motor 1 Brücke 2 SD
PWM Out Motor A*
HB_A*_HS
D Logikpegel Treiber 1PWM_CH
EPWM3A
36 M1B3H_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
PWM Out Motor A*
HB_A*_LS
D Logikpegel Treiber 1PWM_CL
EPWM3B
35 M1B3L_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
SD A* Logikpegel Treiber GPIO52 53 M1B3_SD Motor 1 Brücke 3 SD
PWM Out Motor B
HB_B_Links_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_AH
EPWM4A
80 M2B1H_IN
PWM Out Motor B
HB_B_Links_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_AL
EPWM4B
79 M2B1L_IN
SD B Links D Logikpegel Treiber GPIO53 52 B2B1_SD Motor 2 Brücke 1 SD
PWM Out Motor B
HB_B_Rechts_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_BH
EPWM5A
78 M2B2H_IN
PWM Out Motor B
HB_B_Rechts_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_BL
EPWM5B
77 M2B2L_IN
SD B Rechts D Logikpegel GPIO12 5 M2B2_SD Motor 2 Brücke 2 SD
PWM Out Motor B*
HB_B*_HS
D Logikpegel Treiber 2PWM_CH
EPWM6A
76 M2B3H_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
PWM Out Motor B*
HB_B*_LS
D Logikpegel Treiber 2PWM_CL
EPWM6B
75 M2B3L_IN Vorhalt für BLDC Ansteuerung
Motorport A
SD B* D Logikpegel Treiber GPIO22 8 M2B3_SD Motor 2 Brücke 3 SD
Strommessung Motorstrom A
Messbereich +/- 20A
A ACS712 ADCINA0 27 Strom_M1_33
Strommessung Motor 1
Brücke 1
A ACS712 ADCINA3 67 Strom_M1_B1_33 Phasenstrom Motor 1 B1
Strommessung Motor 1
Brücke 2
A ACS712 ADCINB3 68 Strom_M1_B2_33 Phasenstrom Motor 1 B2
Strommessung Motor 1
Brücke 3
A ACS712 ADCINA4 69 Strom_M1_B3_33 Phasenstrom Motor 1 B3
Strommessung Motorstrom B
Messbereich +/- 20A
A ACS712 ADCINB6 6 Strom_M2_33
Versorgungspannung +15V A ADCINB2 26 +15V_33 Überwachung der Versorgungsspannung,
Batteriespannung A ADCINA2 25 Vbat*_33
Versorgungsspannung +3,3V A ADCINB1 24 +3,3V
Drehmomentmessung I
Kraftsensor 1
A Spannungsteiler ADCINA6 2 Moment_Pos_33
Drehmomentmessung II
Kraftsensor 1
A Spannungsteiler ADCINA7 23 Moment_Neg_33
Encoder Pulse
ECPA Modul
D Interrupt 1 Logikpegel anpassen GPIO19
ECAP1
19 Encoder-HallA_Interrupt_33 Jumper BLDC A Hall-Sensor oder ECAP1 Modul
Encoder Drehrichtung Rechts D Logikpegel anpassen GPIO44 18 Rechts_33
Encoder Drehrichtung Links D Logikpegel anpassen GPIO14 47 Links_33
Encoder Index D Interrupt 2 Logikpegel anpassen GPIO25
ECAP2
54 Index_HallB_Interrupt_33 Jumper BLDC B Hall-Sensor oder Encoder Index
Vorhalt Hallsensor BLDC D Interrupt 3 Logikpegel anpassen GPIO26
ECAP3
58 HallC_33
Encoder-HallC_Interrupt_33
Jumper BLDC Hall-Sensoren oder
Encodersignal zur Positionsbestimmung
Bafang Speed-Signal D Logikpegel anpassen GPIO16 15 Speed_33
Taster 1
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO12
ADCINB0
5
28
T1 Keine GPIO mehr übrig. Lösung über ADC Ports
Taster 2
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO22
ADCINA1
8
29
T2 Keine GPIO mehr übrig. Lösung über ADC Ports
Taster 3
für manuelle Ansteuerung
D Pull-Up GPIO13 34 T3
Potentiometer A A ADCINB7 63 Poti 1 Manuelle Drehzahlstellung Motor A
(frei Programmierbar in Simulink)
Potentiometer B A ADCINB4 64 Poti 2
Temperatur Motor A A LM355 mit Impedanzwandler ADCINA5 65 Temperatur1_33
Temperatur Motor B A LM355 mit Impedanzwandler ADCINB5 66 Temperatur2_33
LED-Anzeige D GPIO51 12 LED_Rot
LED-Anzeige D GPIO27 59 LED_Grün
Display i2C, SCL D SCL
GPIO 33
9 SCL
Display i2C, SDA D SDA
GPIO 32
10 SDA
Analoge Erweiterung 1 A ADCINB0 28
Analoge Erweiterung 2 A ADCINA1 29

Hardware Version DCDC_V02 zum Download: dcdc_v02.zip Leider habe ich es in KiCad nicht geschafft alle Projektdateien umzubenennen da ansonsten ständig die Footprints verlorengehen.
Daher bleibt die Bezeichnung der Schaltpläne auf V01. KiCad ist hier leider nicht sehr benutzerfreundlich ….. (oder ich kenne mich zu wenig aus)

Software zur Inbetriebnahme der DCDC_V02 Hardware: inbetriebnahme_v07_4_dcdc02.zip

Fehler in DCDC_V02

  • Längsspannungsregler kann nicht zur autarken Versorgung des Launchpad eingesetzt werden → Verlustleistung zu groß. Muss durch Schaltregler ersetzt werden
professoren_webseiten/rebholz/studentische_projekte.txt · Zuletzt geändert: 2020/10/05 15:40 von hrebholz