Eure Drehzahlen [Archiv]

Ratber

27.10.2005, 16:56

@Markusiii

Zum verständniss wie ein Microstep eigentlich vonstatten geht stelle dir mal vor das du einen Kompas nimmst und 2 größere Stabmagneten.
Diese legst du zb. in einem 90° Winkel um den Kompas und beobachtest die Nadel.
durch umlegen der Stabmagneten kannst du die Richtung der Nadel schön festlegen.

Jetzt zum Microstep:

Du legst an einen der Stabmagneten einen kleineren schwächeren Stabmagneten an.

Wirkung:

Das Magnetfeld dieser Einheit wird kräftiger und die Nadel schlägt etwas mehr in die Richtung der "Modifizierten" Magneten.

Beim Stepper wird es nicht anders gemacht.

Nimm mal einen und kleb ne Nadel auf die Welle (damit man die Bewegungen besser sieht) und Variiere beide Wiklungsströme (zb. Strombegrenzung Netzteil).

Die Nadel wandert zwischen beiden Psoitionen etwas hin und her.

PS:
Is natürlich etwas kindlich erklärt aber es geht ja um das Prinzip

Edit:

Öha,zulangsam.

Markusiii

28.10.2005, 17:29

Hallo Ratber und Manf !

Allgemein: Ist (2-Phasen-Motor) gleich ((4-Strang) oder (4-Spulen-Motor)) ?

Zu diesem Posting: Ich beziehe mich jetzt mal auf einen Stepper mit vier Spulen.

Generell weiss ich, wie der Halbschrittmode funktioniert.
Ich weiss nicht, ob ich hier falsch liege : Wenn ich zwei, um 90 Grad versetzte, E-Magneten habe, dann schalte ich beide ein, um einen
Halbschritt zu erhalten. Wenn ich nur einen der beiden ansteuere,
dann erhalte ich einen ganzen Schritt.

Einen Microschrittbetrieb stellen ich mir jetzt folgendermassen vor
(nachdem ich die Datenblätter gelesen, und hoffentlich auch verstanden
hab, dies stellt sich aber hoffentlich jetzt heraus :-) ) :

Um obiges Beispiel aufzugreifen, habe ich wieder zwei, um 90 Grad
versetzte E-Magnete.
Ich fahre also erst einmal den Halbschrittbetrieb an, indem ich alle
zwei E-Magnete mit Strom beaufschlage. Nun steht der Rotor im 45-Grad
Winkel.
In diesem Zustand ist das Strom-Verhältnis (Magnet 1 / Magnet 2) = (50% / 50%) .
Angenommen ich würde jetzt eine 22,5 - Grad - Stellung wünschen,
dann müsste die Strom-Regeleinheit dieses Verhältnis auf
(25% / 75%) ändern, sodass der Rotor im 22,5 Grad Winkel bleibt (ist
gleich 45Grad / 2) .

Wenn ich hier richtig liegen sollte, dann stellt sich aber noch die Frage,
woher die Regeleinheit ein Feedback bekommt, denn der Rotor würde
sich ja dann immer zum stärkeren E-Magneten (hier mit 75 %) neigen.

Dies wäre quasi ein labiler Zustand. Ausser natürlich, am Stepper
ist ein Encoder angebracht, welcher von derselben Steuereinheit
ausgewertet wird.
WENN es denn aber so sein sollte, dass ein Encoder verwendet würde,
dann müsste es wohl so sein, dass sich die Regeleinheit NUR auf den
Encoder 'verlassen' müsste, wobei DANN ein Stepper durch einen
billigeren z.B. Gleichstrom-E-Motor ersetzbar scheint, das würde ja aber auch dann heissen, dass der Stepper völlig überflüssig sein würde.

Ich liege komplett falsch oder ? *g*

Ich wäre für Aufklärung sehr dankbar :-)
Oder versteh ich kein Englisch mehr ? (Datenblatt)

Grüssle,

Markus :-)

Ratber

28.10.2005, 17:58

Zu ersterem Teil:

Ja ,soweit die Theorie ohne die Probleme der Praxis.

Wenn ich hier richtig liegen sollte, dann stellt sich aber noch die Frage,
woher die Regeleinheit ein Feedback bekommt, denn der Rotor würde
sich ja dann immer zum stärkeren E-Magneten (hier mit 75 %) neigen.

Nein,das ist ein kleiner Denkfehler.

Wenn es so wäre dann wäre auch die 45° Geschichte labil da die beiden Magnetfelder in der Praxis nie exakt gleich wären und die Nadel sich demnach vollständig dem stärkeren zuwenden würde.

Die Richtung der Nadel ergibt sich aus dem Kombiniertemn Feld beider Quellen.

Im Stepper ist es genauso nur das Stator und Rotor "Verzahnt" sind woraus sich ja die Schrittaufteilungen ergeben.
aber wenn man mal mit der Lupe auf diese Verzahnung schaut und die Ströme in beiden (oder 4) Wiklungen Variiert dann sieht man das der Rotor immer entsprechend seinem Anteil ausgelenkt wird.

Leider bekommt man se nicht mehr so einfach im Handel aber ein alter 25° Schrittmotor (Nannte sich teilweise noch Wendeantrieb) wäre das ideale Anschauungsobjekt in Verrbindung mit 2 Netzteilen (Mit Strombegrenzung)

Im Grunde ist der Begriff "Microstep" irreführend" denn als Halbschrittmodus ist dieses Verfahren schon sehr lange bekannt.

Der Unterschied ist nur das man es Klassisch mit Spulenanzapfungen bewerkstelligte wärend man Heute die Leistung der Wicklungen moduliert.

Wenn man das mal verinnerlicht hat dann ist der ganze "Microstepkrempel" nur noch eine "Fleißarbeit".

Sinnigerweise würde man das Heute kaum noch Diskret aufbauen wenn firmen wie Trinamic einem so schöne Bausteine dafür liefern.

Den Nachteil der Methode kennt man ja.
Es kostet Drehmoment.
man muß also bei Auflösungserhöhungen mit kräftigeren Antrieben ausgleichen.

So,wieder fertig.

PS:
Ich weiß das ist alles teilweise etwas wirr geschrieben.
Ich hatte versucht es in wenige Worte zu fassen ohne wichtiges zu unterschlagen.
Is nicht richtig gelungen.
Dennoch lasse ich es mal stehen.
Vieleicht kannste damit was anfangen.

Manf

28.10.2005, 21:53

denn der Rotor würde
sich ja dann immer zum stärkeren E-Magneten (hier mit 75 %) neigen.Ich versuche es mal etwas kürzer:
Das würde bei nadelförmigen Polen auftreten.
Schrittmotorpole sind aber breit, fast geausobreit wie die Nuten zwischen den Polen. Sie sind so breit, dass man die um 90° versetzten Pole oft auch an zwei unterschiedlichen Stellen auf der Achse anbringt, jede Anordnung mit eigenem Anker.
In erklärenden Skizzen wird das nicht sehr anschaulich deshalb sind die Pole dort schmal dargestellt.
Manfred

Ratber

28.10.2005, 22:55

Genau.

Und weil man das was man sieht besser versteht hab ich mal eben nen Stepper (Unipolar) geöffnet und geknipst. (Siehe Anhang)

Markusiii

31.10.2005, 10:54

Hallo Manf, Hallo Ratber !

Sehr vielen dank für Eure Erklärungen und der Mühe mit dem geöffneten Stepper :-)
Ein klein wenig Licht ins Dunkle hat mir das jetzt schon gebracht.
Aber wenn ich jetzt sage, dass ich immer noch nicht bis ins Detail
durchsteige, dann erschlagt mich jetzt bitte nicht *g*

Wahrscheinlich wäre als Anschauungsobjekt wirklich dieser alte
Wendeantrieb am besten.
Aber genauergenommen ist es ja egal, wie er funktioniert, hauptsache
ist, dass er überhaupt funktioniert :-)

Von Vorteil wäre es natürlich dies zu wissen, wenn man mit dem MicrostepMode herumtüfteln will. Aber klar ist wohl auch hier,
wenn es funktioniert, dann ist das fehlende Wissen nicht von allzu grosser
Bedeutung.
Aber das muss ich erst noch rausfinden, ich habe irgendwann mal
mit diesem SAA 1027 (ich glaub, so heisst der) herum experimentiert,
das war aber irgendwie total der Reinfall, das klappte von anfang an nicht.

Weitere Experimente mit nem Z80 und einem einprogrammierten
Schritt-Muster (mit Endstufen TIP 36 o.Ä.) kamen da schon etwas näher
an den erwünschten Erfolg.

Allerdings stellte sich hier schnell raus, dass hohe Drehzahlen nicht
möglich waren, erst aber dann, als ich die Spannung (damit auch den
Strom) höher stellte. Dann wurde er heiss. Also kam ich auf die Idee,
mein PRG so umzuschreiben, dass es bei hohen Drehzahlen die Spannung
selbstständig hochschaltet, und umgekehrt.
(bereits ausführlich hier in anderen Threads diskutiert und erklärt)
Schien mir aber recht umständlich, und ich hab das nie in die Tat
umgesetzt.

Nach einer längeren Pause im Bereich 'Stepper', stiess ich schliesslich
hier auf die L298 und L297 Bausteine, die ja selbst regeln.

Ich werde jetzt mal die Steuerung mit diesen L298 und L297 aufbauen,
dann mal sehen und hoffentlich auch staunen. :-)

Vielleicht finde ich ja auch noch detaillierte Erklärungen im Netz
für das Prinzip des MicroStepMode.

Nochmal tausend Dank.

Grüsse,

Markus

Ratber

31.10.2005, 11:28

Ja daß das Drehmoment im Microstep abnimmt habe ich ja schon angedeutet.
Das ist eben Prinzipbedingt.
Damit ist auch die maximale Drehzahl niedriger als im Voll oder Halbschrittmodus.
Die passende Tuningmaßnahme kennste ja schon und
den Preis den du dafür zahlen mußt ebenfalls.

Denk aber daran das die Erwärmung recht steil in die
Höhe gehen kann wenn man nicht vernünftig kühlt.
Da kann man sich schnell den Stepper abfackeln.

Mir ist das im eifer des Gefechts auch schon passiert

Ich war auf der Jagdt nach mehr Leistung und es hieß nur noch :
"Scotty,mehr Energie !!!"
Irgendwann ging der Anbtrieb "unter Warp".
Bei der Fehlersuche hab ich mir gehörig die Flossen angesengt weil der
Stepper Kochte.
Der Nachfolger war dann ne Nummer größer und bekam neben einer
Kühlmanschette auch nen Tempsensor verordnet damit das Hobby nicht
noch teurer wird als es eh schon ist :mrgreen:

Man sollte also einplanen das diemeisten Steppergehäuse nicht
gerade viel Wärme ableiten können.

Ansonsten viel Spaß beim baateln.

Gruß
Ratber

Markusiii

06.11.2005, 00:22

Hallo Ratber und Manf (Manfred) !

Ich habe nun die Schaltung soweit aufgebaut, wie auf https://www.roboternetz.de/bilder/schaltungstep298.gif
beschrieben.

Ja Ratber, Du hast vollkommen recht, die Sache mit der Temperatur.
Nach einem Test mit einem Netzteil (mit 16 Volt AC bei ca. 1 Ampére) auf
die Dauer von ca. 10 Minuten erhitzten sich die Bauteile schon sehr.
Aber hierfür werde ich irgendwie Abhilfe finden :-)

Meine weiteren Fragen zu dem Thema L298 und L297 werde ich
im Thread https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=733
(Schrittmotor ansteuern mit L298 und L297) posten.

Aber vielleicht doch noch kurz die Frage :
Meine Sperrdioden von den vier Motorsträngen zum PLUS werden
warm, um nicht zu sagen etwas zu warm, und bereits nach wenigen
Sekunden. Den 10-Minuten-Test überleben sie anscheinend.
Die 'Minusdioden' bleiben kühl. Ist das normal ?
Könnte man auch andere Dioden, evtl. stärkere, verwenden,
sodass auch höhere Ströme und Leistungen gefahren werden können ?

Ist es nun mit dieser Schaltung möglich, den MicroStepMode zu fahren ?

Meine ersten Tests habe ich mit Vollschritt gefahren. Weiter werde ich
einmal den Halbschritt versuchen.
Müsste es aber bei einem HalbschrittMode nicht so sein, dass sich das
Drehmoment hier erhöht, da der Rotor einen 'halb so grossen' Abstand
von einem stabilen Zustand zum anderen stabilen Zustand zurücklegen
muss ?
Ich gehe davon aus, dass bei einem Wechsel von einem Schrittmuster
zum nächsten Schrittmuster (elektrisch) der kritische mechanische
Bereich liegt, d.h. dass hier der Stepper am leichtesten anzuhalten ist.
Er hat also in diesem Zustand das geringste Drehmoment.

Im Gegensatz zum Haltemodus, hier herrscht wahrscheinlich die höchste
Kraft.

Liege ich wieder falsch ? *g*

Liebe Grüsse,

Markus :-)

Ratber

06.11.2005, 02:50

@Markusiii

Aber hierfür werde ich irgendwie Abhilfe finden

Eine nette Möglichkeit ist es dem Stepper einfach auf die freien Flächen
kleine Kühlkörper zu befestigen und am Ende einen Lüfter davor zu setzen.
Ein Tempsensor sorgt dann für die richtige Kühlung und schaltet im
Fehlerfall ab.
Dafür verbrate ich ,wennes billig sein soll,einen oder auch mehrere
Atiny26 mit KTY-Tempfühlern (8 Stück pro Controller) oder ich nehme die
Tereren Dallas 1Wire die dann in fast beliebiger Zahl an einem Port
hängen.
Natürlich kann die Lösung mit dem Tiny26 auch per Serielle oder andeem
Interface mit der Zentraleinheit komunizieren (Im Fehlerfall
Meldelinie,Dann Fragt Master alle Slaves ab wo der Alarm herkam und was
Sache ist.)

Meine Sperrdioden von den vier Motorsträngen zum PLUS werden
warm...................

Ja,normalerweise sollten beide Seiten sich in etwa gleich erwärmen.
Oder sind die nach masse vieleicht ganicht angeschlossen ?

Größere Dioden können zwar mehr ab aber die Erwärmung ist die gleiche.
Wenn die Verlustleistung nur schlecht abgegeben werden kann können
auch die leicht durchbrennen.

Es wird gerne vergessen das auch Dioden genauso wie Transistoren etwas
Aufmerksamkeit benötigen '-)

Ist es nun mit dieser Schaltung möglich, den MicroStepMode zu
fahren ?

Ja eigentlich schon.
Mußt dazu den Motorstrom Modulieren.

Müsste es aber bei einem HalbschrittMode nicht so sein, dass sich
das Drehmoment hier erhöht, da der Rotor einen 'halb so grossen'
Abstand von einem stabilen Zustand zum anderen stabilen Zustand
zurücklegen muss ?

Also das ist mehr Konstrukionsbedingt.
Die größte Magnetische Kraft ergibt sich beim geringsten Luftspalt.
Wenn ich aber im Halbschrittmodus bin erhöt sich im Halben Schritt das
Magnetfeld da beide Wicklungen aktiv sind.
Normalerweise sind stepper so gebaut das man immer ds optimalste
Kraftmoment aus der jeweiligen Situation bekommt.
somit dürfte so rein Gedanklich der halbe Schritt das größte Moment
haben aber festnageln lass ich mich aber darauf nicht.
Ich habs nie nachgemessen.
Das gilt auch für den Rest der Frage.

Wenn ich mal Zeit habe und dran denke wäre es sicher interessant bei den
verschiedenen Modellen mal nachzusehen .

Markusiii

06.11.2005, 04:38

Hallo Ratber !

Danke für die uhrzeitmässig späte Nachricht *gggg*
(...aber ich bin net anders jetzt im Moment *gähn*...)

Jo die Sache mit dem Überhitzungsschutz stelle ich gleich,
mit der Frage 'Wie übertakte ich meinen Prozessor, ohne dass dieser
Schaden nimmt' .
Diese Frage hat sich für mich erübrigt, denn ich möchte, in jeglicher
Hinsicht, mit einem Produkt mit den angegebenen Spezifikationen
arbeiten.
Möglicherweise stellt sich bereits jetzt aus meiner Aussage heraus,
dass ich hierzu einige Bauteile in meiner Schaltung, und selbst den
Schrittmotor, gegen entsprechend stärkere Bauteile austauschen müsste.

Soweit muss ich wohl jetzt gehen, wenn ich laut den Spezifikationen
meines jetzigen Steppers, und auch nach den übrigen Bauteilen,
eine Überhitzung feststelle.

Aber gut, das stelle ich jetzt mal ein klein wenig in den Hintergrund,
dazu könne man zu Genüge philosophieren :-)

Das gilt ja nur einem Dauertest.

Funktional ....

Die Minus-Sperrdioden sind korrekt angeschlossen.
Ich kanns mir bis jetzt nicht erklären, warum die Plus-Dioden
sehr warm werden. Bei grösseren Dioden ist mir bekannt, dass
diese gekühlt werden müssen *g* .
Nur welche Typen würde ich verwenden können ?

Ratber, was heisst nun, im Zusammenhang mit MicroStepMode mit
dieser Schaltung, dass ich den Motorstrom modulieren muss ?
Hierzu sind doch weitere Bausteine notwendig. Wie würde soetwas
aussehen ?

Die Sache mit dem Halb- und Vollschrittmodus und den jeweiligen
Drehmomenten werde ich noch austesten.

Da Du hier aber kein wirkliches Statement entgegen meiner Annahme,
'es müsste doch ein höheres Drehmoment, als im Vollschritt zu erwarten
sein', geschrieben hast, würde ich meiner Annahme erstmal standhalten.

Eigentlich wäre es logisch, da ja eben zwei Spulen zugleich angesteuert
werden, und somit die Kraft erhöht wird. Somit wäre aber doch dann auch
das Haltemoment grösser.

Aber mein Test wird es zeigen :-)

....wer lässt sich gerne festnageln ? ....
.....is doch erstmal nur ein kleines brainstorming....

Ich glaube, ich sollte mal Heia machen :-)

Liebe Grüssle,

Markus :-)

Markusiii

06.11.2005, 04:54

@ Bunch !

Ist Deine Angabe von 1400 U/min, ohne Schritte zu verlieren, auf
einen Leerlauf, oder auf einen Lauf unter Last zu verstehen ?

Manf

06.11.2005, 07:30

Ist es nun mit dieser Schaltung möglich, den MicroStepMode zu fahren ?
Im Mikroschrittmode müssen die Ströme in ihrer Größe eingestellt werden, das ist bei der Schaltung nicht vorgesehen. Es wird nicht effizient sein, an den Shuntwiderständen im Schritttakt einstellbare Spannungsteiler anzubringen.

Müsste es aber bei einem HalbschrittMode nicht so sein, dass sich das Drehmoment hier erhöht, da der Rotor einen 'halb so grossen' Abstand von einem stabilen Zustand zum anderen stabilen Zustand zurücklegen muss ? Im Vollschrittmode werden üblicherweise 2 Spulen gleichzeitig betrieben. Im Halbschrittmode schwankt das Drehmoment, da abwechselnd eine und zwei Spulen mit dem jeweils gleichen Strom den Motor antreiben. Eine wesentliche Änderung des Drehmomentes durch den kleineren Schrittwinkel ergibt sich dabei nicht.

Wenn der Schrittmotor sich zu stark erwärmt solltest Du prüfen, ob der Strom richtig eingestellt ist und ob er nicht reduziert werden kann. Die Erwärmung des Motors dauert relativ lange und hat bei einem Versuch mit einem Motor von 250g Masse erst nach einer Stunde ihren Endwert erreicht, (das thermische Verhalten entspricht wegen der Wicklungsisolation nicht einem einzelnen Tiefpass). Es kommt also auch auf die Einsatzdauer an.

Die Dioden nehmen beim Stromfluß Leistung auf. Die Durchlassspannung sollte damit klein gehalten werden. Schottky Dioden (für hohe Ströme) sind dabei von Vorteil. Welche sind jetzt eingesetzt? Bei den BYV27 wird die Wärme im wesentlichen durch die Anschlußdrähte abtransportiert. 10mm Drahtlänge 40°C/W, (5mm 25°C/W) siehe:
http://www.vishay.com/docs/86042/86042.pdf
Manfred

Ratber

06.11.2005, 14:57

Ja,viele ist nicht mehr zu sagen.

Da meiste ist schon durch die anderen abgedeckt bzw. Bestätigt bzw.
einführender erklärt worden.

Also kann ich mich mal kurz fassen und nochwas zur Verlustleistung sagen:

Wie bei Halbleitern werden Stepper auch mit einer Maximalen Leistung
angegeben.
Dazu gehöhrt auch die Maximale Verlustleistung die ja immer anfällt.
Wie bei den Halbleitern auch gilt es zu unterscheiden ob ohne extrakühlung
oder mit.

Auch ein Stepper ist nur ein Elektromotor wie jeder andere nur daß das
allgemeine Funktionsprinzip etwas abgewandelt ist.
Er muß ebenso mit entsprechender Verlustleistung rechnen wie alle anderen Varianten.
Sogar mehr noch da er auch im Stand betrieben werden kann.

Wenn man nun das Gehäuse betrachtet und mit anderen Elektroantrieben
vergleicht wird man feststellen das die Wärmeableitung nicht besonders gut
sein kann.

Faktisch hat so ein gängiger Stepper überhaupt keine
Sonderkühlvorrichtungen weil er nur aus Kern und Schilden besteht.
Auf Rippen oder was ähnliche verzichtet man meist.

Wenn man ihn also mit den angegebenen Nennwerten betreiben will
muß man ihn auch entsprechend kühlen.
So wie bei Halbleitern auch.

Ein größerer Stepper verbrät bei gleicher Strombegrenzung die gleiche
Leistung wie der kleinere aber wegen seiner größeren Masse und der
größeren Kühlfläche kann er die etwas besser ableiten.

Mit einer vernünftigen Kühlung wäre man aber auch mit dem alten noch
lange gut bedient.

Auch sollte man sich mit den zugelassenen Temperaturen aus dem
Datenblatt auseinandersetzen.
"Heiß" ist ein recht subjektiver Begriff.

Für eine gängige CPU mögen 60-70° schon die Funktion und 90° das Leben
selbiger gefärden aber ein Leistungstransistor würde darüber nur lachen
weil er es sozusagen als wohlig warm empfindet.

Elektomotoren können da einiges mehr ab.
Die Erwärmung verändert in gewissem Maße die Magnetischen
Eigenschaften (Mantel,Magneten usw.) und auch die Mechanischen
gegebenheiten unterliegen ihr (Ausdehnung und veränderte Lagermaße)
Die Gleitmittel spielen ebenfalls ne rolle.

Aber die eigentliche Temperaturbremse ist die Isolieung der Wicklungen.
Der Kupferlack ist da empfindlich gegenüber höheren Temperaturen.
Wäre der wesentlich haltbarer dann dürfte so ein Motor so heiß werden
das man damit Backen könnte.

Für die kleinen beliebten Stepper wie den oben im Bild gibt es übrigens
schon fertige Aufsteckkühler aber die sind oft Teuer.
Da lohnt der eigenbau wieder .

Über die Kühlung würde ich mir also auch bei nem größeren Modell Gedanken machen .
Es ist billiger nen Kühler anzubringen als einen unnötig großen Stepper zu
verwenden der fast genausoschnell überhitzt.

So,schon fertig.

Edit:
Hmmm,das mit dem "Kuz fassen" war eigentlich ersnt gemeint. ^^

Markusiii

06.11.2005, 15:49

Hallo Ratber, Hallo Manfred !

Ich denke wohl, dass der MicroStepMode für mich sowieso nicht
in Frage kommt, denn bei dieser Anwendung ist er gar nicht notwendig.
Mich hätte es nur mal interessiert, wie genau dass dann so ein Stepper
an seiner Achse arbeiten würde, und bei welcher Geschwindigkeit.
Aber das Thema werde ich wohl erst dann genauer in Augenschein
nehmen, wenn es auch praktischerweise tatsächlich nötig ist.

Manfred Du hast vollkommenrecht, im HalbschrittMode erhöht sich das
Drehmoment nicht, entgegen meiner Annahme. Bei diesem mir vorliegenden Stepper bleibt es schätzungsweise gleich gross (Fingertest,
ich habe kein Drehmomentmessgerät).
Auch hat er dann bei unterschiedlichen Stellungen verschiedene Kräfte,
das kommt wahrscheinlich von der Ansteuerung der Spulen, wie Manfred
schon gemeint hat.

Als Dioden habe ich die BYV27 eingesetzt. Die Drähte habe ich ziemlich
lang gelassen (ca. 30mm).
Was mir hier auch noch aufgefallen ist, dass sich im Haltebetrieb nur
immer bestimmte Dioden erwärmen. Im Haltebetrieb entstehen
aber keine Rückwärtigen Spannungsspitzen, die eliminiert werden
müssen.
Könnte es also sein, dass die Dioden in der Plusleitung hier einen quasi
'Kurzschluss', oder zumindest einen geringen Widerstand aufweisen,
sodass hier eine gewisse Leistung in Wärme verbraten wird ?
Das geschieht aber nie bei den Dioden in der Minusleitung.

Selbst bei einem Test mit der anderen Drehrichtung tritt dasselbe
Problem auf, da ich dann dachte, es wäre drehrichtungsabhängig.

Wirken diese Dioden nun als Rückwärts-Elimination, oder aber als
Schalter, um den Stromfluss derart zu leiten, sodass der Motor
die korrekte Polarität bekommt ? Fällt mir grad so ein. Könnte ja auch
noch sein. Damit wäre die Wämeentwicklung der Dioden erklärbar.
Aber damit wäre dann, wenn es so wäre, auch noch nicht geklärt,
warum es nur die Plus-Dioden betrifft.

Ich verstehs nicht ganz.

Ich denke, ich werde Euren Rat beherzigen, und eine entsprechende
Kühlung für den Stepper entwerfen. Das löst aber noch nicht mein
Problem mit dem geringen Drehmoment, ich werde dennoch
einmal einen stärker ausgelegten Stepper ausprobieren.

Liebe Grüsse,

Markus

Ratber

06.11.2005, 18:27

@Marcusiii

Zu deinem Temperaturproblem mit den Dioden.:

Einfache Logische Abfolge im vereinfachten Modell..

Die Dioden werdn nur warm wenn über sie eine Spannung abfällt und
damit ein Strom fließt.
Die Verlustleistung ist dabei der bei PN-Übergängen übliche
Spannungsabfall multipliziert mit dem fließenden Strom.

Das kann aber nur passieren wenn die Spannung die umgekehrte Polarität
zur normalerweise angelegten Betriebsspannung hat.

Mit einem rein Ohmschen Verbraucher kann einem das in dieser Schaltung
nie passieren da die Dioden ja in Sperrichtung zur Versorgung eingebaut sind.

Jetzt kommt die induktive Komponennte ins Spiel die jede Spule also auch
jeder handelsübliche elektomechanische Antrieb besitzt.

Jetzt kürze ich etwas ab damits nicht so langweilig wird.
Lege ich an so eine Spule eine Spannung an dann baut sich folglich ein
Magnetfeld auf was ich für meine Zwecke nutze.
Schalte ich aber nun ab dann fällt das Magnetfeld in sich zusammen und
induziert in der Spule eine Spannung.
Was daran wichtig ist ist der Umstand das diese Induzierte Spannung
genau umgekehrt gepolt ist (Gegenpolig) wie die ursprünglich angelegte Spannung.
Da diese Induktionsspannungen meist ziemlich hoch werden können und
auch einige Energie enthalten sind sie eine Gefahr für alle angeschlossenen
gepolten Bauteile in der Schaltung und müssen Abgeleitet werden.
Hier kommen unsere Dioden ins Spiel.

Wenn man sich die H-Brücke vor Augen ruft dann liegt über jeden der Vier
Schalter eine Diode in richtung Versorgungsspannung.

Nun Schalten wir von oben Links nach unten Rechts durch.
Link an der Spule ist Plus und Rechts ist Minus.
Schalten wir ab dann sind die Schalter Hochohmig und die gegenpolige
Induktonsspannung tritt auf.(Also Rechts Plus und links Minus.)
Diese ist meist höher als die Versorgungspannung plus den
Schwellspannungen aller Dioden im Zweig und gefärdet die
Sdchaltlelemente der Brücke die Rückwärtige Spannung nur schlecht
vertragen können.

Nun muß ich der einfachheit halber etwas Bildlich sprechen.
Wie würde sich diese Spannung nun ableiten lassen ?
Nimmt man die Potentiale genauer unter die Lupe dann sieht man das es
einen Weg über die Dioden Rechts oben,unten Links und die
Spannungsquelle selber ergibt. (Stell dir über die Spannungsquelle eine
weitere antiparallele Schutzdiode vor).
Folglich werden nur diese beiden Dioden wärmer.
Das gleiche gilt für den umgekehrten Zustand.

Wenn du aber PWM anwendest dann wird beim Stillstand ein Zuistand
peramennt ein und ausgeschaltet und damit eine dauernde Rückinduktion
bewirken und nur zur Erwärmung einer Gruppe führen.

Jetzt zu deinem Umstand das nur die Dioden in richtung der Versorgung
warm werden und die Massezweige garnicht:

Wenn an der Versorgung der Bypass fehlt dann läuft sich die
Induktionsenergie an der Versorgung tot die das schlucken muß.
Kann sie das nicht dann hats du mit massiven Störungen zu rechnen oder
im schlechten Fall schäden.
Zumindest dürfte das NT wärmer werden.

Schalt mal ne Diode in Sperrichtung zur Versorgung und beobachte die
Erwärmungen aller Dioden (Plus und Massezweig)

So,habe fertig und Hunger.

Ratber

07.11.2005, 04:06

Was mir noch eingefallen ist:

Was für einen Stepper hast du angeschlossen und wie ?

Markusiii

07.11.2005, 04:57

Hallo Ratber !

Die Sache mit den Spannungsspitzen wusste ich bereits.
Nur dachte ich jetzt nicht so weit, dass im Stillstand die PWM
immer noch schaltet. Dann ist es erklärbar. Danke :-)
Dazu noch ne kurze Frage. Schaltet die PWM selbst bei hohen
Drehzahlen, sodass hier eine 'echte' Regelung stattfindet ?

Wenn ich ein Datenblatt anhängen könnte, würde ich dies jetzt tun :-)
Es ist der kleinere von Reichelt, 17HD2402-01N ,
die Daten sind :

2 Phasen
1,8 Volt 2 Ampére
0,9 Ohm / Phase
Haltemoment 0,32 Nm

Ich denke dies ist ein bipolarer, da keine Mittelanzapfung existiert,
soweit meiner Kenntniss.

Die Anschlüsse habe ich in der Reihenfolge :
Rot Blau Gelb Weiss
zu
Ausgang 1, 2, 3, 4
angeschlossen.

Ich denke nicht, dass ich das falsch angeschlossen habe,
denn die Schritte sind alle gleich gross, bei sehr langsamer Fahrt gut
zu erkennen.
Ich lasse mich gerne verbessern :-)

Grüsse,

Markus

Bunch

07.11.2005, 07:48

Ist Deine Angabe von 1400 U/min, ohne Schritte zu verlieren, auf
einen Leerlauf, oder auf einen Lauf unter Last zu verstehen ?

Meine Aussage bezieht sich auf den Betrieb an der Maschine unter Last.
Ohne Last würde er Aufrund seiner Eigenresonanzen diese Drehzahl vermutlich nicht erreichen.

Der Motor ist aus der PD2-Reihe von Nanotec und hat eine integrierte Leistungsbeschaltung, somit braucht man nur Takt und Richtungssignale zu übergeben.

Die nötige Spannungsversorgung liegt bei 24V und die Signalspannung muss min. 5V betragen.

Manf

07.11.2005, 21:25

Was mir hier auch noch aufgefallen ist, dass sich im Haltebetrieb nur immer bestimmte Dioden erwärmen. Im Haltebetrieb entstehen aber keine Rückwärtigen Spannungsspitzen, die eliminiert werden müssen.

Könnte es also sein, dass die Dioden in der Plusleitung hier einen quasi 'Kurzschluss', oder zumindest einen geringen Widerstand aufweisen, sodass hier eine gewisse Leistung in Wärme verbraten wird ? Das geschieht aber nie bei den Dioden in der Minusleitung.

...
Aber damit wäre dann, wenn es so wäre, auch noch nicht geklärt,
warum es nur die Plus-Dioden betrifft.

Ich verstehs nicht ganz.
Die Frage nach dem chopper mode des L297 kam schon öfters auf ich habe es deshalb hier einmal kurz dargestellt.
Beim Phasen Chopper Betrieb sind nur die Dioden im oberen Teil der Brücke als Freilaufdioden in Funktion.
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=129536#129536

Markusiii

08.11.2005, 04:36

Danke für die Erklärungen. Es leuchtet ein Licht :-)

Einige der Nanotec Motoren könnten wohl gut geeignet sein.
Ich werde mal eine Anfrage starten, aber ich denke, dass die
Preise wohl recht hoch sein werden.

Bunch

08.11.2005, 07:30

Ich werde mal eine Anfrage starten, aber ich denke, dass die
Preise wohl recht hoch sein werden.

Auf der Homepage www.nanotec.de kannst du die Preise sehen.
Die beschriebene Motorreihe heist PD2 - T für Takteingang, und kommt unter Plug & Drive Motoren.

Grüsse

Markusiii

08.11.2005, 20:31

Hi Bunch !

Jo das hab ich bereits bemerkt.
Und ich muss jetzt sagen, dass die Preise von Nanotec
ziemlich hoch sind. Das hat dann auch einer meiner Kollegen
gemeint. Scheidet aus im Prinzip.
Die Sache mit der 'Steuerung on Motor' (onBoard) brauch ich nicht,
denn sowas ist wohl sehr einfach zu realisieren, wie bereits heraus zu
hören war.

Und ich denke, dass selbst Strangströme von über 2 Ampére
mit der Schaltung L297 zu bewältigen ist, wenn man entsprechend
starke Darlingtons, oder Ähnliches, verwendet.

Den Preis dafür werde ich dann wohl nicht ausgeben.

Und dennoch sind die Preise für die 'StandAlone' Motoren auch
noch ziemlich extrem, im Vergleich zu beispielsweise
http://www.mir-elektronik.de/ .

Zudem hatte ich heute einen weiteren Kollegen befragt,
welches Drehmoment ich denn überhaupt benötige.
Daraufhin folgte eine kurze, knappe und einleuchtende
Formel, die mich jetzt erstmal dazu bewegt, das tatsächlich
benötigte Drehmoment, zu bestimmen.
Denn diese Rechnerei ist es hier wohl wert, wenn ich diese
Preisunterschiede sehe.

Mir schwebt jetzt erstmal der TECO C0208 Art.-No. 93.860
von http://www.mir-elektronik.de/ im Gehirn.
Ist relativ günstig, bei scheinbar ausreichenden Daten.

Hier habe ich jetzt einmal eine Anfrage gestartet,
und ich denke, sofern die Daten mit meinen mechanischen
Berechnungen übereinstimmen, werde ich mich dafür entscheiden.

Wohlgemerkt, dieser Motor scheint einen industriellen Charakter zu haben,
und wäre demnach bei diesem Preis nicht schlecht, meine Meinung.

Ein praktischer Test wird es zeigen, ich lese zwar gerne erstmal die
Datenblätter, aber in der Praxis sieht es dann immer etwas anders
aus, meine Erfahrung.

Ich lasse mich, wie immer, sehr gerne eines Besseren belehren :-)

Grüsse,

Markus :-)

Manf

08.11.2005, 20:40

Mir schwebt jetzt erstmal der TECO C0208 Art.-No. 93.860
von http://www.mir-elektronik.de/ im Gehirn.
Ist relativ günstig, bei scheinbar ausreichenden Daten.
130Ncm wird er erreichen, nur wäre da nicht einer mit kleinerem Strom einfacher anzusteuern, brauchst Du die Geschwindigkeit?
Manfred

Markusiii

08.11.2005, 20:50

Hallo Manfred !

Ja Du hast recht mit der Sache mt der Geschwindigkeit.
Ich versuche, ein gewisses Mittelmass zw. Speed und Torque zu
finden. Wobei ich das alles erstmal ausrechnen sollte, wie bereits erwähnt.

Das Mittelmass liegt eben auch in der Auswahl des Stromes und der Spannung des Motors. Hier stelle ich mir vor, könnte ich dann, aufgrund
der geringen Spannung, den Strom entsprechend regeln (ergibt sich ja aus dem Wiederstand der Spulen).
Vielleicht sollte ich hinzusagen, dass ich zunehmend davon ausgehe,
dass ich 12 Volt bei sehr grosszügiger Stromreserve verwenden werde.

Wie gesagt, es kommt erstens auf meine Berechnung an, zweitens
dann auf das tatsächliche Ergebnis in der Praxis.
Learning by Doing.

Liebe Grüsse,

Markus

Nachtrag......
Wohlgemerkt sind das 130 Ncm Haltemoment.
Bei steigender Drehzahl nimmt dies stetig ab.

Manf

08.11.2005, 21:04

Bis zu welcher Geschwindigkeit brauchst Du denn das Moment (oder einen Teil davon).
Manfred

Markusiii

08.11.2005, 21:13

Das is auch ne Frage der Berechnung, die ich erst anstellen muss.
Das ganze soll in der ersten Idee mittels 'Ritzel am Motor'
und 'Zahnstange' ablaufen. Hier muss ich aber auch noch klären,
wie hoch dann die Auflösung der ausgeführten Schritte wird,
normalerweise sollten sie hier kleiner werden, und demnach das
in Hubenergie umgewandelte Drehmoment des Motors steigen.
Nur die Frage ist hier dann noch, wieviel mm/step kann ich mit dieser
Konstruktion fahren.

Die nächste Überlegung wäre ein Kugelumlaufgetriebe, und
hier kommt es dann auch noch auf die Steigung der Welle an.
Also heisst es wirklich erstmal Rechnen und ein klein wenig ausprobieren.

Ich kann eigentlich Deine Frage, bevor die Berechnungen und ein kleiner
Versuch stattgefunden haben, jetzt so nicht klar beantworten.

Das Ergebnis sollte im Endeffekt sein, es müssen 5 Kilogramm (50Nm, Reserve bereits eingerechnet) bewegt werden, bei relativ hoher
Geschwindigkeit, schätzungsweise 10cm/sec.

Is wohl wirklich erstmal ne ziemliche Rechnerei.

Ich sollte nun eine Ruhezeit einlegen, der Wecker schreit um 4 h wieder
*g*

Liebe Grüsse,

Markus

Markusiii

09.11.2005, 20:19

Hallo Manfred !

Ich habe zwar die ganze Sache noch nicht berechnet,
aber einen kleinen Versuch hab ich bereits gestartet.

Aufgrund des Versuches mt einer Spielzeug-Zahnstange habe ich mich
nun, um einen Mittelweg zu finden, auf ca. 2 Kilogramm Zug- oder
Druckkraft an der Zahnstange entschieden, und dies reicht wohl völlig aus.

Und jetzt komme ich wohl auch mit dem bisherigen Stepper zurecht,
ich benötige also keinen stärkeren.

Der Versuch hat gezeigt, dass ein Gewicht von 1 Kilogramm gehoben
werden kann, bei schätzungsweise 6 bis 8 cm/sec. , mittels einer
Zahnstange und einem Ritzel an der Motorwelle mit ca. 8 bis 9mm
Mitteldurchmesser.
Zudem konnte ich noch einen nicht zu verachtenden Druck auf die
Zahnstange ausüben, während die Versuchsanordnung das 1Kg-Gewicht
gehoben hat.

Alles bei 16 Volt AC @ ca. 1Ampére,
gleichgerichtet und mit einem 2200 µF ElKo geglättet.

Ich werde weitere Versuche anstellen.

Grüsse,

Markus

Manf

09.11.2005, 20:38

Ja, gut, wenn die Zahnstange gut gelagert ist und die Verluste nicht zu hoch dann kann ein kleiner Motor viel bewirken.

Du wirst Dir sicher bei Gelegenheit mal ansehen welche Leistung Du benötigst:
Kraft mal weg pro Zeit

und welche Leistung der Motor abgibt:
Drehmoment mal Winkelgeschwindigkeit.
Manfred

Markusiii

10.11.2005, 19:31

Hallo Manfred !

Sehr vielen Dank für den Tip mit den Berechnungen.
Ich muss aber hier ganz ehrlich sagen,
dass ich mich hier zu allerst, ganz klar, auf grobe Berechnungen
verlasse, dann aber sehr gerne einen praktischen Versuch anstelle.

Daher habe ich jetzt dennoch den Stepper TECO C0208 Art.No. 93.860
von http://www.mir-elektronik.de bestellt.
Dieser hat die Daten 2,2 Volt, 4,6 Ampére/Phase,
und Haltemoment von 130 Ncm.
(auf der Webseite zu finden unter 'Motoren/(1,8° / 56mm)/TECO C0208,
das Datenblatt hierfür dürfte wohl ähnlich dem von TECO C0408 sein)

Sodass ich eben einen zweiten, praktischen Anhaltspunkt für die
praktische Einschätzung der Stärke des Endeffekts habe.

Liebe Grüsse,

Markus

Markusiii

26.11.2005, 23:15

Soderle....

Nun habe ich diesen Moter (oben genannt).
Ich hab ihn mit demselben Strom angesteuert, wie zuvor
den kleineren, und er hat deutlich mehr Drehmoment.
Wenn ich diesen schliesslich mit ca. 2 Amperé ansteuere,
dann denk ich, dass er ausreichend ist.
Er wiegt schliesslich auch über ein Kilogramm. :-)

Die Sache mit der Zahnstange und dem Ritzel hab ich fallen gelassen.
Es gibt hier auch noch die Möglichkeit der Verwendung einer
Spindel. Ich kenne gerade eben den Fachausdruck nicht.
Spindelantrieb könnte es vielleicht heissen.
Sowas ist einfacher aufzubauen, man kann exakter fahren,
und die Untersetzung ist ja sowieso egal,
es gilt ja die goldene Regel der Physik.
Wenn ich also hier keine gerechte Untersetzung bekomme,
dann brauche ich einfach nur meine Geschwindigkeit
des Motors entsprechend anzupassen.

Jedenfalls....

Nun wollte ich die Schaltung mit dem eigentlichen Controller (Atmel AT91) verbinden, und siehe da, auf einmal zittert er nur noch.
Schon etwas komisch.
Wobei das Datenblatt des L297 aussagt, dass man als Highpegel
mindestens 2 Volt anlegen soll, hingegen soll der Lowpegel
bei max. 0,6 Volt liegen.
Ich habe an demselben Anschluss noch eine LED mit Vorwiederstand
nach Plus 3,3 Volt liegen.
Könnte das evtl. stören ?

Hat generell jemand Erfahrung mit dem L297 und dem Ansteuern mit 3,3 Volt ?

Manfred, Du hast bestimmt wieder einen Tip parat :-)

Liebe Grüsse,

und ein schönes Wochenende :-)

Markus