Warum werden den Motoren (parallel) Kondensatoren hinzugefügt? Was ist ihr Zweck?

Ich habe viele Motoren gesehen, bei denen Kondensatoren in Bots parallel geschaltet waren. Anscheinend dient dies der "Sicherheit" des Motors. Soweit ich weiß, können Schwankungen nur geglättet werden - und ich bezweifle, dass Schwankungen negative Auswirkungen auf einen Motor haben können. Anscheinend schützen diese den Motor, wenn die Welle verlangsamt / blockiert wird, aber ich verstehe nicht, wie.

Was genau ist die Funktion eines solchen Kondensators? Was verhindert es und wie?

Kondensatoren werden mit Motoren auf zwei verschiedene Arten verwendet. Manchmal werden auf denselben Motor beide Techniken angewendet und zwei deutlich unterschiedlich aussehende Kondensatoren zugeordnet.

• Wenn Motoren mit Bürsten normal laufen, erzeugen die Motorbürsten Funken, die Geräusche "von Gleichstrom zu Tageslicht" verursachen. Dies hat nichts mit PWM zu tun - dies geschieht auch dann, wenn diese Motoren ohne PWM direkt über eine Batterie angeschlossen sind. Wenn wir nichts tun würden, würde das Kabel, das von der Elektronikplatine (oder direkt von der Batterie) zum Motor verläuft, wie eine Antenne wirken und TV- und andere Funkstörungen ausstrahlen. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu beheben, besteht darin, kleine Keramikkondensatoren direkt am Motor anzubringen, um einen Großteil dieses Geräusches zu absorbieren. b c d e

• Bei Verwendung von PWM zum Antreiben des Motors kann der Motor beim Einschalten der Transistoren einen Stromspitzen- / Stoßstrom ziehen. Die oben genannten rauschfilternden Kondensatoren verschlimmern diese Stromspitze. Wenn die Transistoren "aus" schalten, kann die Motorinduktivität Spannungsspitzen von der Motorinduktivität verursachen - die obigen rauschfilternden Kondensatoren helfen ein wenig. Komplexere Filter, die direkt am Motor angebracht sind, können diese beiden Probleme lösen. a b

• Wenn ein Motor - selbst ein Motor ohne Bürsten - zum ersten Mal bei einem Stillstand eingeschaltet wird und der Roboter auf ein Hindernis stößt und den Motor blockiert, zieht der Motor viel höhere Ströme als im normalen Betrieb - Ströme, die mehrere Sekunden dauern können. Dieser hohe Strom kann die Batterieleistungsschiene so weit herunterziehen, dass die gesamte digitale Elektronik im System zurückgesetzt wird (oder möglicherweise nur ein Teil der digitalen Elektronik zurückgesetzt wird, wodurch ein Halbhirnsyndrom verursacht wird).

  Ein Workaround besteht aus 2 Teilen:

  1. Fügen Sie große Elektrolytkondensatoren direkt über die Batterie (oder über den Batterieeingang zum PWM-Motortreiber oder über den Batterieeingang zur Digitalelektronik oder häufig über Kondensatoren an allen drei Stellen) hinzu. Diese Kondensatoren liefern besser hohe Ströme für a wenige Millisekunden länger als der Akku.
  2. In den wenigen Millisekunden, die wir haben, bevor der blockierte Motor die gesamte Energie von diesen großen Kondensatoren abzieht und dann die Stromschienen so weit herunterzieht, dass ein Zurücksetzen gestartet werden kann, programmieren Sie das digitale System so, dass es erkennt, dass der Motor blockiert ist, und schalten Sie den Motor aus . Dann zieht dieser Motor die Stromschiene nicht mehr herunter, und die digitale Elektronik und alle anderen Motoren arbeiten normal weiter. ("Sanftanlauf", "Strombegrenzung", "Drehmomentbegrenzung" usw. sind komplexere Formen dieser Idee). (Diese großen Kondensatoren absorbieren auch einen Teil der Energie, die aus dem Motor austritt, wenn sich die PWM ausschaltet, und geben diese Energie später wieder in den Motor zurück, wenn sich die PWM einschaltet.)

Die oben genannten Kondensatoren schützen andere Dinge vor elektrischen Störungen des Motors. Ich nehme an, man könnte argumentieren, dass der obige Schritt (2) verhindert, dass ein blockierter Motor nach vielen Sekunden überhitzt und ausfällt - aber das ist nicht wirklich sein Hauptzweck.

Der Kondensator vieler Bürstenmotoren absorbiert Hochfrequenzstörungen aufgrund von Lichtbögen, wenn die Bürsten kommutieren. Sie sehen diese häufig an den in RC-Autos verwendeten Motoren, wo die Motoren ziemlich leistungsstark sind und sich schnell drehen.

Das Problem tritt auf, wenn Sie PWM zum Antreiben des Motors verwenden. Zu Beginn des Arbeitszyklus sehen Sie beim Einschalten des Stroms eine Stromspitze, wenn der Strom von der H-Brücke in den Kondensator fließt. Dieser Einschaltstrom kann manchmal zu merklichen Spannungsschwankungen an der Stromversorgung führen und empfindliche analoge Sensoren rauschen.

Um den Einschaltstrom zu vermeiden, können Sie ein Paar Induktivitäten zwischen der H-Brücke und dem Kondensator hinzufügen. Dies wird den Strom ziemlich stabil halten. Tatsächlich sieht man sowieso oft Induktivitäten in Motorantriebsschaltungen. Obwohl der Motor selbst eine Induktivität ist, ist die Induktivität häufig recht niedrig. Daher wird eine zusätzliche Induktivität hinzugefügt, um Stromschwankungen bei Verwendung des PWM-Antriebs auszugleichen.

Die Kondensatoren haben nichts mit dem Schutz des Motors im Falle eines Stillstands zu tun. Wenn der Motor ausfällt, steigt der Strom und Sie riskieren eine Überhitzung des Motors.