1. Schrittmotorsteuerung und kleine Probleme

[fräs-mitch]

Servus!

Bin neu hier und nerv gleich mal mit meinem Elektronikgemurkse ;-)

Ich hab mir aus einem L297 und ein paar Transistoren eine Steuerung für einen Schrittmotor gebastelt, die im Prinzip auch funktioniert.
( Schaltplan: http://bashworks.de/projekte/fraese/steuerung_v2_schaltplan.jpg)
Der L297 ist wie im Datenblatt beschaltet und läuft im Halbschrittmodus.
Die Impulse bekommt er von einem NE555.

Die Steuerung wird aus einem alten Labornetzteil ( 40V/3A ) russischer Bauart versorgt.

Jetzt zu meinem Problem: Wenn ich die Steuerung mit 20V betreibe und die Drehzahl niedrig ist ( ~120 1/min) , ist alles OK ( Spulenstrom ca. 1A ).
Wenn ich jetzt aber langsam beschleunige, fängt der Motor an zu krächzen ( ~ 300 1/min ) ( Spulenstrom ca. 0,5A ). Kurz danach bleibt er brummend stehen ( Spulenstrom ca. 1,3A ). -> http://bashworks.de/projekte/fraese/steuerung_v2_schrittmotor_kraechzen.avi

Wenn ich die Versorgungsspannung auf 40V dochdreh, setzt das krächzen später ein.
Mein Gedanke: Mehr Strom. Gibt das Netzteil aber nicht her :-(

Ein weiteres Phänomen: Vref liegt bei 600mV, als Rsense hab ich 0,27Ohm-Drahtwiderstände, über die laut meinem 12€-DMM ca 160mV abfallen. Die Strombegrenzung ist also nicht aktiv. Wenn ich die Vref aber auf 400mV runterdreh, tritt das Krächzgeräusch auch auf.
Und das blick ich nicht :-(

Die H-Brücke hab ich mit LTSpice IV simuliert ( http://bashworks.de/projekte/fraese/steuerung_v2.asc )

Bis auf die Peaks beim umschalten sieht das nichtmal so schlecht aus.

Der Schrittmotor ist selbiger: http://de.nanotec.com/downloads/pdf/3130/ST6018L3008%20Layout1%20(1).pdf ( momentan Bipolar mit einer Wicklung betrieben, für parallel reicht mein Netzteil nicht ).

Hat mit einer von Euch einen Tipp, wo ich noch drehen kann?

Zu meiner Selbstbaufräse will ich auch eine Selbstbausteuerung.

Vielen Dank im Voraus.

Grüße aus dem nach verkohlten Transistoren stinkenden Schwarzwald ;-)

Micha

Edit: So siehts auf dem Oszi aus (10V/1ms) :http://bashworks.de/projekte/fraese/steuerung_v2_oszi.avi

[hardware.bas]

Schau Dir mal die Daten des L298 an. Der ist auf den L297 abgestimmt.
Wäre schade, wenn Du mit glühenden Transistoren die Waldbrandgefahr
in Deiner Heimat erhöhst. VG Micha

[fräs-mitch]

Hi Micha,

der L298 ist mir bekannt, werkelt momentan in meiner Frässteuerung.
Ich hätte aber gern etwas mehr "Druck auf dem Bus". Und da meine Motoren max. 4,2A abkönnen, möchte ich das auch nutzen. Und für etwas mehr Dynamik hab ich mit 60V geliebäugelt.

Deswegen will ich mir selbst was basteln.

Und: Schnee brennt nicht ;-)

Gruß
Micha

[hardware.bas]

Ach so, sorry. Gibts nicht noch "sattere" ICs als H-Brücken?
Ich bau zwar auch gern was Diskretes auf, oftmals nervt natürlich
deren Dimensionierung, wenn zienlich viel dynamische Sachen
mit reinspielen. Ich denke jedoch, Du kriegst hier im Forum
noch Hilfe . VG Micha

[fräs-mitch]

Für mehr Strom hab ich Alternativen gefunden, aber nicht für höhere Spannungen.
Mir gehts halt auch um den Lerneffekt.

Jetzt bau ich erstmal n kleines Netzteil. 60V/11A sollten reichen *g*

Gruß
Micha

[hardware.bas]

Was ist das denn eigentlich fürn Russenteil, das Netzgerät?
Hört sich ziemlich robust an. VG Micha

[fräs-mitch]

Ein ca. 20 Jahre altes Westfalia-Gerät, bestückt mit feinsten russischen Transistoren :-) ( siehe Anhang )
Darunter mein Oszi, und darunter mein selbstgebautes 2x30V/3A-Netzteil, das gestern explodiert ist :-(

[hardware.bas]

Das ist ja richtig modern. Ich hatte noch die "sowjetischen
Standartleistungstransistoren" bis vor kurzen bei mir liegen.
Montiert wurden diese mit einen Flanschdeckel mit 3 Bohrungen
und die Anschlussdrähte waren Drahtseile.
Typenbezeichnung war glaube ich П4Б .
Ich habe meine Tasatur mal auf Russisch eingestellt und hoffe,
kyryllische Buchstaben werden dargestellt, lateinisch hiess der
Typ P4B . Vg Micha

[fräs-mitch]

Das klingt ja, als wäre in dem Transistorgehäuse ne Röhre versteckt ;-)
Die kyrillischen Buchstaben sind sichtbar.

Die Transistoren in meinem Netzteil sind aber schon im TO3-Gehäuse.

Gruß
Micha

[hardware.bas]

Will vom Thema jetzt nicht abschweifen, aber seit 20 Jahren gehts ja
in RU auch internationaler zu. Davor jedoch gabs von dort sehr exotische
Halbleiterbauformen mit einstelligen Stromverstärkungsfaktoren und
Restströmen im mA-Bereich. Jedoch, diese Bauelemente waren nicht
totzukriegen .... halt weltraumfest. VG Micha

[fräs-mitch]

Die Dinger musste halt Tschernobyl überstehen *g*

So, Projekt "Kleines Netzteil" liegt auf Eis. 64V Leerlaufspannung will ich dem 63V-Elko nicht zumuten. Vor allem, da er nach 10 Sekunden schon warm wird o_O

Mal wieder Tante Angelika glücklich machen....

Gruß
Micha

[Ostermann]

Hallo!

Für den Motor ist der L298 allerdings etwas zu schwach, mal ganz davon abgesehen, dass der schon ziemlich in die Jahre gekommen ist. Nicht wesentlich neuer, aber immerhin bis 4A bei 45V belastbar ist der L6203.

Übrigens: Ob die Stromregelung aktiv ist, kann man mit einem Multimeter nicht beurteilen. Der Schwellwert für die Stromregelung wird ja immer nur kurzzeitig erreicht. Das Signal am Shunt ist alles andere als sinusförmig...

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[fräs-mitch]

Servus!

Ich hab die H-Brücke nochmal überarbeitet und sie scheint zu funktionieren.
Bis auf eine Kleinigkeit: Die Strombegrenzung :-(

Wenn ich am L297 Control auf Low lege, sieht alles sauber aus.
Wenn ich Control aber auf high lege ( Chopping auf ABCD ) und Vref runterdrehe, setzt die Begrenzung zwar ein, allerdings verbrät die H-Brücke dann an einem 12V-Netzteil satte 90W.
Und je höher die Taktfrequenz an Clock ist, umso schlimmer wird es.

Kann mit jemand das Phänomen erklären? Grade eben war ich noch so nah dran, und jetzt.. :cry:

Gruß
Micha

[Ostermann]

Hallo Micha!

Hast Du mal nachgemessen, ob das Timing in der Brücke stimmt? Das hört sich fast so an, als hättest du bei jedem Schaltvorgang kurzzeitig einen Kurzen. Und was hast du als Freilaufdioden eingebaut?

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[fräs-mitch]

Hallo Thorsten,

am Umschaltzeitpunkt hab ich in der Simulation ca 5µs lange "Kürzschlüsse", allerdings im nicht-Chopping-Betrieb. Bei einem 12V-2W-Lüfter mit Gleichrichter als Last ( die Schrittmotoren liegen in der Werkstatt, 20 Km entfernt :-/ ) liegt die Stromausnahme bei ca 300 mA, ohne Last bei ca. 100 mA.

Auf dem Oszi sieht das Signal an den AB-Pins des L298 so aus: http://bashworks.de/projekte/fraese/oszi_AB_2v_0.5ms.JPG
Am Motoranschluß ohne Chopping : http://bashworks.de/projekte/fraese/oszi_motoranschluss_ohne_last_5v_0.1ms_mit_choppin g.JPG
Und mit Chopping: http://bashworks.de/projekte/fraese/oszi_motoranschluss_ohne_last_5v_0.1ms_mit_choppin g.JPG

Die Stromaufnahme liegt dabei bei über 7A ( mehr kann das Laptop-Netzteil nicht... )

Elkos in der Versorgungsspannung bringen auch keine Besserung ( hab einige zwischen 100µF und 47000µF ausprobiert )

Any ideas?

Gruß
Micha

[Ostermann]

Hallo Micha!

Auf den Scope-Bildern erkennt man leider nicht allzuviel. Ich habe eben spasseshalber mal ein paar Messungen an unserer 3D-Step (3 Achsen mit L297/L298) gemacht, siehe Bilder. Randbedingungen: V(Brücke)=32V, Motor Nidec Servo KA60LM2-552 (2,2A Phasenstrom, 1,65Nm). R(Sense)=0,47R, Phase-Chopping, Halbschritt mit Anpassung des Phasenstroms ("Shaped Halfstep"). Gemessen im Stillstand, also /Clock=high.

Der ganze Zyklus dauert ca. 55µs (~18kHz), die Einschaltzeit liegt in diesem Fall bei 10µs. Da sind deine 5µs Kurzschluss beim Umschalten schon heftig viel.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann