Eure Drehzahlen

[Markusiii]

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]

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

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

Ansonsten viel Spaß beim baateln.


Gruß
Ratber

[Markusiii]

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]

@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]

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]

@ Bunch !

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

[Manf]

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]

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]

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]

@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.