Kleinantriebe Universaldrehzahl-Controller für EC- und DC-Motoren

Autor / Redakteur: Thomas Scholl, Andreas Zeiff* / Reinhard Kluger

Kleiner Motor bedeutet fast immer wenig Platz, daher muss auch die Steuerung klein sein. Für Anwendungen, die keine Positionssteuerung erfordern, gibt es nun eine universelle Drehzahlregelung im Kleinformat. Ein rein softwaregesteuerter Regler versorgt wahlweise elektronisch kommutierte EC- oder übliche DC-Bürstenmotoren mit der erforderlichen Spannung.

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Software bestimmte Drehzahlreglergeneration für DC und EC-Motoren: Kompakt und vielseitig nutzen lässt sich der Controller SC 1801 für alle Motoren bis 1 A Dauerstromaufnahme.
Software bestimmte Drehzahlreglergeneration für DC und EC-Motoren: Kompakt und vielseitig nutzen lässt sich der Controller SC 1801 für alle Motoren bis 1 A Dauerstromaufnahme.
( Archiv: Vogel Business Media )

Bei moderner Technik meist gefragt: Kosten sparende und Ressourcen schonende Miniaturisierung. Kleine, kompakte Antriebe tragen dem Rechnung. So kann man die am häufigsten verwendeten Kleinmotoren grob in zwei Arten aufteilen: in elektronisch kommutierte, so genannte EC-Motoren und in herkömmliche bürstenkommutierte DC-Motoren. Beide Arten stellen unterschiedliche Ansprüche an eine Drehzahlregelung. Reicht bei den DC-Motoren eine „einfache“ Pulsweitenmodulation (PWM) der Versorgungsspannung, setzen EC-Motoren zwingend eine frequenzvariable Drehstromversorgung voraus. Bisher waren dazu jeweils unterschiedliche Regler nötig, die Lagerhaltung, Logistik und Ersatzteilmanagement verteuerten. Um dies zu vermeiden, hat der Kleinmotorenexperte Faulhaber einen neuen, kompakten Drehzahlregler entwickelt, der beide Antriebsvarianten ansteuern kann.

Alles in einem Regler

Grundlage des neuen Speed Controller-Konzeptes ist die Zweiteilung der Komponenten. Zum einen gibt es die Leistungselektronik, zum anderen die Steuerungslogik. Je nach Softwarevorgabe für die Steuerung kann so der Speed-Controller als EC- oder DC-Regler arbeiten. Es sind keine mechanischen Einstellungen oder gar Bauteilwechsel am Controller nötig. Dieses Baugruppenkonzept bringt deutliche Vorteile für die Praxis. So kann praktisch die gesamte EC/DC-Motorenpalette des Schönaicher Herstellers mit nur zwei unterschiedlichen Reglerbausteinen gesteuert werden. Beide unterscheiden sich nur in der Versorgungsspannung und dem maximalen Ausgangsstrom. So werden die Platzvorteile der kleinsten Antriebe nicht durch ein überdimensioniertes Regelmodul konterkariert, die Größeren dagegen können dank leistungsfähigerer Hardware problemlos auch im Volllastbereich betrieben werden.

Der SC 1801 bietet bei 4 bis18 VDC Eingangsspannung 0 bis 18V Ausgangsspannung bei maximal 1 A Dauerstrom (2 A kurzzeitig) für den Motor. Der größere SC 2804 leistet bei 5 bis 28 VDC am Eingang 0 bis 28 V Motorspannung bei 4 A Dauerlast (8 A Spitze). Einstellbare Standardschutzschaltungen wie Überstrom- bzw. Übertemperatursicherung für den Motor schützen im Fehlerfall automatisch die Antriebe. Je nach Motortyp sind folgende Betriebsarten möglich: EC-sensorlos, DC-sensorlos, EC-Absolut Encoder, EC-Hall und DC-Encoder. Im PWM-Betriebsmodus liegt die Frequenz für DC-Encoder- und EC-Hall-Motoren bei 96 kHz, für die sensorlosen EC- und DC-Varianten bei 24 kHz. Standardisierte Versorgungs- und Motorschnittstellen sorgen für einen schnellen Einbau. Die Maße der Module betragen für die kleine Variante nur 34 x 25 x 14 mm und für die große 62,5 mm x 38,1 mm x 23 mm.

Software bestimmt Funktion

Da die Funktion nur durch die Software bestimmt wird, lässt sich die Steuerung variabel an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Zurzeit stehen 12 Betriebsarten je Typ zur Verfügung, darunter 9 auswählbare Standardvarianten fertig programmiert als Katalogprodukte. Eine schnelle Bemusterung ist so sichergestellt. Damit sind z.B. einfache Drehzahlrampen oder konstante Drehzahl über externe Steuerspannung oder interne (mit oder ohne Sensoreinbindung) Nachführung möglich. Eine kundenspezifische Anpassung erfordert nur ein Software-Update. Auch spätere Verbesserungen des Produktes beim Kunden sind so schnell realisiert. Selbstverständlich können für die SC-Controller per Programmieradapter und MotionManager SC auch vom Anwender selbst eigene Softwarevariationen erstellt werden. Auf Wunsch sind die gelieferten SC-Controller dann auch mit der spezifischen Kundensoftware programmiert als Plug and play-Version lieferbar.

Der neue SC-Controller erlaubt für viele Anwendungen eine einfache, kompakte Drehzahlregelung aller EC- und DC-Kleinantriebe ohne zusätzlichen Logistikaufwand. Bei Bedarf sind spezifische Lösungen per eigener Software schnell gefunden. Auch spätere Verbesserungen im Einsatz lassen sich problemlos per Software-Update realisieren. Das spart bei Entwicklung, Produktion, Lagerhaltung und Service Kosten und verbessert gleichzeitig die Effektivität der Antriebe.

Alles da, alles klar

Zum Einstellen der Controller SC 1801 und SC 2804 gibt es für den Motion Manager SC. Auf einer neuen Architektur bietet er die gewohnt einheitliche Konfigurations- und Bediensoftware für alle Motioncontroller und Ansteuerungen aus dem Hause Faulhaber. Mit ihm ist die Konfiguration der Controller über Firmwaredownload möglich. Eine Hardware-ID in der Steuerung gewährleistet, dass nur geeignete Firmware-Varianten geladen werden können und nur zulässige Einstellungen möglich sind.

Der Anwender kann nun mit Hilfe des Motion Managers die für seine Anwendung passenden Parameter (Strombegrenzung, Regelparameter, usw.) ermitteln. Diese Parameter sendet er anschließend an Faulhaber und erhält dann fertigprogrammierte Antriebe mit seiner Wunschkonfiguration. Alternativ kann in Zusammenarbeit mit der Entwicklung auch eine anwendungsspezifische Firmware erstellt werden. Während der Entwicklung bekommt der Anwender Testversionen der Software, die er über den Motion Manager auf seine Steuerungen laden kann. Ist die Evolution des Programms abgeschlossen und alle Aufgaben der Software perfekt gelöst, erhält der Kunde die endgültige Softwareversion. Natürlich ist es möglich, die Software direkt in die georderten Steuerungen zu programmieren, um Plug-and-play-Controller zu beziehen.

*Thomas Scholl, Produktmanager Faulhaber, Andreas Zeiff, Refdaktionsbüro Stutensee

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