Foto von Max Prell

In der letzten Woche hatte ich ja schon vom SPURT Roboter-Rennen in Rostock berichtet, in dem es darum geht mit selbstgebauten Robotern möglichst schnell einen schwarzweißen Parcours abzufahren. Die autonomen Roboter haben hierbei die Aufgabe, selbständig, dass heißt ohne äußere Unterstützung beispilesweise durch eine Fernbedienung einer schwarz-weißen Linie zu folgen.

Beim Testen der einfachen Roboter sieht man sehr schnell, dass diese Linienfolger ziemlich hin und her wackeln und bei jeder Richtungsänderung über das Ziel hinausschießen.

Das Überschwingen kommt unter anderem daher, dass die abgeschalteten Motoren einfach auslaufen und nicht aktiv gebremst werden.

Abbremsen des Motors

Durch aktives Abbremsen kann das Überschwingen reduziert werden, so dass der Roboter ruhiger und damit auch schneller läuft.

Das Abbremsen eines Motors lässt sich nun folgendermaßen realisieren. Wenn der Motor nach dem Abschalten weiterläuft, wirkt er als Generator. Wenn nun dieser Generator belastet wird, also Strom liefern muss, wird es schwerer ihn zu drehen. Der Motor, der Generator, die elektrische Maschine wird also abgebremst. Warum das so ist, zeige ich unten im 2. Video.

Belastung durch die Freilaufdiode?

Auf meinen Vorschlag, den abgeschalteten Motor kurzzuschließen und damit stark zu belasten, sagte einer meiner Schüler „Warum muss der Motor denn kurzgeschlossen werden, er ist doch schon über die Freilauf-Diode kurzgeschlossen. Somit bremst die Freilauf-Diode ja schon“. Eigentlich richtig – die Freilaufdiode schließt den Motor kurz.

Warum der Motor trotzdem nicht abgebremst wird, soll folgendes Video zeigen …

Anschaulich ist da natürlich klar – wenn ein Generator bei Belastung nicht schwerer gehen würde, wäre das das Ende unserer Energieprobleme, denn wir könnten Energie erzeugen, ohne größere mechanische Leistung aufbringen zu müssen.

Im Video zeige ich, wie man das Abbremsen durch diese elektrische Belastung auch elektrotechnisch erklären kann…

Beim Ausschalten von Motoren werden durch die Induktivität der Spulen Spannungen induziert. Die Richtung der Spannung ergibt sich nach der Lenzschen Regel.

Durch eine Freilaufdiode wird verhindert, dass der induzierte Strom an dem schaltenden Element, beispielsweise einem Transistor, eine hohe Spannung erzeugt und dann den Transistor zerstört.

Im folgenden Video wird gezeigt, wie das Kurzschließen des Induktionsstroms durch die Freilaufdiode funktioniert.
Die Tonqualität ist bei diesem Video leider nicht so toll. Zum einen ist mir meine Erkältung doch ein bißchen auf die Stimme geschlagen, zum anderen muss ich mir demnächt mal eine besseres Mikrophon kaufen . Ich hoffe aber, es geht trotzdem …

Das Bohrsche Atommodell kann als Grundlage für die Begriffe “Elektrische Spannung” und “Elektrischer Strom” dienen. Nach dem Bohrschen Atommodell ist ein Atom aus Neutronen, Protonen und Elektronen aufgebaut. Während Protonen und Elektronen elektrisch geladen sind und daher die Grundlage für die Elektrizität bilden, sind Neutronen – wie der Name schon sagt – elektrisch neutral.

Daher haben die Neutronen für die Elektrizitätslehre und damit für die Elektrotechnik keine Bedeutung. Wir werden uns daher künftig nur mit Protonen und vor allem mit Elektronen beschäftigen.

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