Liebe Tonbandfreunde,
vielen Dank für Eure Antworten! Jetzt ist meine Neugier bezüglich des Sensors endlich gestillt. Wir können im Text weiter machen.
Das erste Bild zeigt nochmal den alten, krummen Verlauf des Gleichlaufs, eine Minute lang. Die Grundgeschwindigkeit wird zwar gut gehalten, aber es gibt viele kleine Schwankungen. Hier das Ergebnis verschiedener Versionen der "alten" Schaltung, keine davon zufriedenstellend.
Der Pollin verramscht einen sog. Stromsensor, der ziemlich genau arbeitet, vom Gleichstrom bis zu einigen kHz. Braucht 5 Volt, und so habe ich dann das kleine Ding gebaut, hier in doppelter Ansicht. Damit lassen sich dann alle Größen der Regelung im Zusammenhang darstellen, vom Sensor-Input bis zum Motor-Output, wodurch eine effektive Analyse erst möglich wurde.
Hier sehen wir den Output dieses Stromsensors, in die Zuleitung des Tonmotors eingeschleift. Die Kurve ist vollkommen in Ordnung. Die Zacken kommen von den verschliffenen Schaltflanken des Brückengleichrichters.
Die relevanten Signale im Zusammenhang, oben das Sensorsignal mit seinem vorher besprochenen Brumm, darunter die vom Prozessor generierte Ein- und Ausschaltregelung. Wenn die Periodenzeit zu kurz ist, dann schalte ein, sonst schalte aus, so simpel ist das.
Darunter dann das, was der Motor bekommt. Wir sehen die unterschiedliche Amplituden dieses Signals, und ich konnte das Ganze jeweils im Zusammenhang betrachten - damit konnte ich dann weiterarbeiten.
Hier das Ganze nochmal für die Bandgeschwindigkeit 19, also für 1600 Hz. Auch hier kann man sehen, wie es funktioniert. Anmerkung: In der aktuellen Software wird diese Ein/Aus-Regelung aber nicht angewendet, sondern nur proportional geregelt, wenn dann der letzte Schliff mit laufendem Band erfolgt, wird sicher ein wenig "Integral" dazu kommen. Der weitaus überwiegende Integrations-Anteil ist aber rein mechanisch, durch die Schwungmasse des Motors. Diese beiden Integrationskonstanten, die elektronische und die mechanische, sind sich wohl in meiner vorherigen Konstruktion in die Haare geraten und haben irgendwie gegeneinander gearbeitet, deshalb die Regelschwingungen.
Den Differential-Zweig der PID-Regelung braucht man gar nicht, denn es müssen keine schnellen Belastungsänderungen ausgeregelt werden.
Hier sehen wir das Sensorsignal noch mal in größerer Zeitauflösung. Man kann erkennen, dass auf dem Signal sich diverse HF-Störungen tummeln. Ich habe auch die Quelle rausgekriegt. Es ist meine Fritzbox, die alte HF-Schleuder. Es ist klar, dass ein schnell schaltender Mikroprozessor dann auf irgendwelche Impulse triggert. Und die Abhilfe war ziemlich einfach. Ein Eingangsfilter, ein RC-Tiefpass direkt nach dem Tachosensor, und damit waren dann zumindest diese unregelmäßigen Schwankungen weg. Dass ich da nicht eher drauf gekommen bin!
Ein anderes Problem war schwerwiegender. Ich hatte ja für die Ansteuerung der Leistungstransistoren in der Regel-Elektronik einfach einen Tiefpass gebaut, direkt nach dem Opto-Koppler, um die PWM in Gleichspannung zu verwandeln. Dieser Filter hatte eine sehr große Zeitkonstante.
Und diese Zeitkonstante war absolut kontraproduktiv und hat quasi zwangsläufig zu Regelschwingungen geführt. Wie ich mir das damals gedacht habe, könnt ihr in dem Beitrag Nummer 28 vom letzten Jahr nachlesen. Link:
https://tonbandforum.de/showthread.php?t...#pid370872
Diese Schaltung musste nun komplett umgearbeitet werden und kommt jetzt so daher:
Die neue Ansteuerschaltung kommt mit einem zusätzlichen IC daher. Damit ergibt sich a) ein steiler, aktiver Tiefpass, der die Hf-Reste der PWM komplett wegbügelt. Und b) eine Gegenkopplung direkt über den Source-Widerstand des End-FETs. Diese linearisiert die ganze Geschichte, sodass ich nun wirklich eine vernünftige Ansteuerung habe. Für die Wickelmotoren wäre es nicht unbedingt nögtig gewesen, aber für den Tonmotor unverzichtbar.
Jedenfalls funktioniert die Ansteuerung der Motoren nun sehr viel besser als vorher, eigentlich perfekt.
Entschuldigt bitte die wilde Handskizze. Ich habe kurz versucht, das Ganze auch mal in schön zu zeichnen mit dem Computer und habe mir mal Kicad auf dem PC geholt. Aber das dauert ja ewig! Und ist eigentlich nicht meine Baustelle. Also habe ich die Handskizze, die ich eigentlich nur für mich selber angefertigt hatte, einfach da mal eingestellt.
Erster Test der neuen Schaltung auf dem Steckboard. Die eine Hälfte des 358 erzeugt eine virtuelle Masse auf ca 1/3 UB, die andere ist für die Ansteuerung zuständig. Das IC hat zwar keine Super-Verstärkung, ist dafür schön träge und neigt freundlicherweise nicht zu wilden Schwingungen, hat zudem noch einen sehr geringen Eigenverbrauch, was der Versorgung durch meinen 3-fach-DC-zu-DC-Konverter zugute kommt..
Die Platine mit den drei ICs ist fertig und wird nochmals getestet, bevor sie dann im Bandgerät zum Einsatz kommt.
Eingebaut, funktioniert. Große Freude bei mir.
Die Prozessor-Platine musste ja nun auch noch weiter bestückt werden. Der rechte, ein ESP32, ist ausschließlich für den Tonmotor zuständig. Der linke, ein Arduino Nano, macht den Rest, die Steuerung und Regelung der Wickelmotoren und den Bandlängenzähler. Dass das funktioniert, habe ich euch ja schon im vorletzten Beitrag mit dem kleinen Filmchen gezeigt.
Hier nochmal in Funktion. Beide Prozessoren tun ihre Arbeit.
Und nun bleibt mir noch, euch für euer Interesse zu danken und viel Spaß beim Betrachten zu wünschen. Wenn ihr Fragen habt, zur Funktion, zur Schaltung oder so, gerne.
Freundliche Grüße,
Binse, Selbstbauer
