Schrittmotor mit oder ohne RN-Board

[Florianinside]

Guten Morgen liebes Forum,
ganz schön verschneit da draussen...

Mittlerweile habe ich mich für die Motorisierung meines kleinen Roboters entschieden. Und zwar zwei mal den Minebea Schrittmotor 5,1V 1,0A.

Die Thematik um das RN-Board Schrittmotoransteuerung kenne ich nun zur genüge, konnte dem Thema aber nicht entnehmen, ab welcher Umdrehungsgeschwindigkeit die höhere Spannung nötig wird.

Mein Roboter wird in etwa 4kg schwer und soll sich mit ca. 6m/min bewegen.
Das sind 0,1m/s bzw. 0,36 km/h.
Ich möchte Reifen mit einem Durchmesser von ca. 3,5cm einsetzen, dass macht einen Umfang von 0,22cm.

Um also auf die 6m/min zu kommen, müsste der Stepper
27upm bzw 5400steps/min oder
90 steps / sek
hinbekommen.

Sind 90Steps/s viel oder megawenig? Wenn das megawenig ist, dann würden mir die L297/298er nichts bringen da diese erst ab hohen Umdrehungszahlen wirkvoll werden.

Aber erstmal vielen Dank fürs lesen,
kommt gut zur Arbeit,
Florian.

[Manf]

Diese Motoren kommen so in die Größenordnung von 500 steps/sec bei 24V und Stromsteuerung (Vergleichbare Typen von Mineba, also ohne Gewähr).
Manfred

[Frank]

Man kann noch sagen das die Kraft oft schon bei geringen Schrittzahlen (je nach Motor) spürbar abnimmt. Daher wird die l297/l298 (Chopper Regelung) sicher bei vielen Motoren auch bei 90 Schritten schon spürbar sein. Zumindest bei kleinen Schrittmotoren hatte ich das schon oft festgestellt.

[Florianinside]

Hi Forum,
erst einmal Danke für die Antworten.

So wie es bis jetzt aussieht, komme ich also um das Schrittmotorboard (2x) nicht rum.... Mist!

Noch kurz vor Schluß: Der Minabea-Motor hat 8 Anschlüsse, angeblich kann man damit die Magneten Seriell oder in Reihe schalten.

Wenn ich die Biester in Reihe schalte, sollte ich ja weniger Geschwindigkeit und mehr Drehmoment bekommen (so habe ich das zumindest verstanden).

Reicht eine Parallelschaltung für die von mir gewünschte Drehzahl von 90 Steps/s bei 4 Kilo Reisegepäck oder sollte ich trotzdem die 35 Euro investition in die 2-Kanal-Controllerkarte stecken?

Weiterhin vielen Dank,
Florian.

[Frank]

Ich würde es mit der Reihenschaltung versuchen.
Zur Berechnung hab ich mal ein Beispiel in RN-Wissen eingefügt, wenn ich mich nicht vertan hab, müsste es in etwas so aussehen:

https://www.roboternetz.de/wissen/index.php/Schrittmotoren#Praxisbeispiel_f.C3.BCr_Stromberech nung

Gruß Frank

[Florianinside]

Hi Frank, das Script rechnet den Weg pro Radumdrehung nicht so aus wie ich das mache ;) Ich nehme nach 2pi*R, wie macht das das Script??

[Frank]

Hi,
ich weiss garnicht was du für Script und was du für ne Berechnung meinst. Wo soll Fehler sein? Rechne mal vor.

Hi Frank,
ich meine das Script zur Stromberechnung, welches Du mir in diesem Thread als Link vorgeschlagen hast.
Der Wert der zurückgelegten Strecke pro Umdrehung wird innerhalb des Scriptes anscheinend mit pi*r errechnet. Korrekt sollten es 2pi*r sein.

[Frank]

Hi Florianinside,
du machst aber ganz schöne Gedankensprünge! Ich hab dir den Link zur Stromberechnung für deinen Schrittmotor gegeben. Du redest nun offenbar von einem Link der auf dieser Seite ist. Vermutlich meinst du die Drehmomentberechnung?
Nein nein das stimmt schon so, du machst einen Denkfehler. Man soll dort nicht den Radius sondern den Durchmesser eingeben! Somit nicht 2xpi*r ;-) Aber wie gesagt, ging eigentlich um die Beantwortung deiner Frage.

Gruß Frank

[Florianinside]

Hi Frank,
mann mann mann, was Du da schreibst scheint 100% zu stimmen, obwohl ich vor ein paar Stunden einer anderen Ansicht fröhnte.

1. Habe ich mittlerweile keine Ahnung mehr wie ich überhaupt zu der Drehzahlberechnung gekommen bin und
2. steht da tatsächlich "Durchmesser" angeben.

Hiermit möchte ich mich für die von mir gestohlene Zeit entschuldigen.

Nun gut, wenn jetzt noch von Deiner Seite Interesse besteht, komme ich nochmal zu meiner Ausgangsfrage mit der RN-Schaltung zurück.

Am liebsten würde ich nämlich auf diese Schaltung verzichten.
Erstens habe ich dann eine Menge knappen Platz, 150 Gramm Gewicht und eine Batterie mit hoher Voltzahl erspart (und damit auch das elende Runterregeln für andere Kleinverbraucher).

Jetzt liege ich bei meinen gewünschten 0,1m/s und einem Radumfang von 22cm im Geradeauslauf mit 90 Steps/s beim Schrittmotor.
Wie Du bereits gesagt hast, kann dies schon zu einer spürbaren Verminderung des Drehmoments führen.

- Frage Nr.1: Reicht das trotzdem, um Notfalls mit zwei Motoren auch über einen Kurzhaarteppich zu fahren? (Für glatte Böden wirds ja wohl noch reichen)

Am meisten Drehmoment beansprucht in meinem Fall die Drehung. Diese wird ein wenig anspruchsvoller, da die Antriebsräder nicht Links und Rechts von der Mitte des Fahrzeuges plaziert werden, sondern Links und Rechts am Heck. Und da vorne keine Omniwheels oder halbe Tischtennisbälle, sondern klitzekleine Walzen angebracht sind, muss ein Stückchen mehr Kraft aufgebracht werden um die Reibarbeit aufzuwenden.

In diesem Falle bin ich mir sicher, dass es mit 90Steps ohne RN-Board nicht hinhaut und die Motoren Schritte verlieren.
Aaaaber wenn die Drehung nur mit 30 oder weniger Schritten von statten geht, sollte es doch wieder klappen. Oder nicht?

Und damit zur
-Frage 2: Ab wie vielen Steps verlieren die kleinen Minabea-Motoren einen Spürbaren teil des Drehmoments? Zumindest der Erfahrung nach reicht mir eine Auskunft von 10, 30, 90 oder so ;)

Wie bereits gesagt möchte ich gerne auf die Zusatzschaltung verzichten und nur einen 293er-Treiber einsetzen.

2x Minabea-Motor mit 0,5Nm, Gewicht zu 70% auf der Antriebsachse, R=3,5cm-Räder. Wie stehen die Chancen, auf die L297/298er verzichten zu können??

Danke schonmal fürs lesen,
Florian.

[Frank]

Hi Florian,

ich lese doch gern über Schrittmotorexperimente, also nichts zu danken. Nun ich hab mit den Minebea Motoren selber noch nicht viel gemacht außer ein paar Experimente mit Motorsteuerungen. Generell sind die eigentlich schon recht stark, ich hab schon wesentlich schwächere für den Antrieb ähnlicher schwerer Roboter verwendet. Allerdings mit Stromreglung (L297/298). Wenn du nur L293D mit konstanter Spannung nehmen willst kanns aber schon etwas knapp werden. Nun 10 bis 30 Schritte wird vermutlich noch klappen aber genau kann ich´s dir nicht sagen, du solltest es einfach mal ausprobieren. Allerdings der L293D ist selbst in Reihenschaltung der Wicklungen eigentlich schon überlastet. Bei langen Fahrzeiten wird er sicherlich zu heiß und brennt weg.
Du könntest eine höhere Spannung nehmen, vielleicht 12V und auch den L293D mit PWM ansteuern. Dadurch kannst du quasi die Spannung etwas drosseln und in schwierigen Momenten, wie dem Anfahren, kurz erhöhen.

Falls du also schon ein Board mir L293D hast, kannst du ja ruhig mal vorsichtig experimentieren. Auf Dauer wirst du wohl am L298 oder noch besser L297/L298 nicht vorbeikommen. Letzteres läßt sich dann auch wieder etwas einfacher Programmieren.

Gruß Frank

[Florianinside]

Hallo Frank,
sind ja rosige Aussichten.

Alles klar, dann mache ich mich also mal auf die Suche nach den Einzelteilen um mir das RN-Board zusammenzu-Mc-Gyvern (denn auf die 2x 25 Euro bei Robotik-Hardware habe ich keine Lust).
Bevor ich den L293D mit PWM, aber dann doch mit den ungeliebten 12V ansteuere, beiß´ ich halt in den sauren 2-Kanal-Schritt-Apfel.

Ach ja, die Motoren habe ich gerade gekauft ;)
Schon interessant, wie sich mit einem kleinem Gedankenkonstrukt des ausgedachten Roboters viele kleine Einzelprobleme mit einem "HUIBUH" in den Weg schmeißen...
Jetzt noch überlegen wo ich die Räder herbekomme, den Optokoppler anschließe, die Akkus wieder auflade, die ganzen is471 vernünftig plaziere, die 12V sparsam auf 3 und 5V runterregle und die vielen, vielen digitalen und analogen Ports mit dem AVR-Butterfly anschließe...

Naja, dazu später mehr ;)
Danke fürs schnelle Antworen,
gute Nacht,
Florian.