10A Mikroschrittkarte - Probleme mit Strom-Regelung

[Besserwessi]

Die sehr niedrige Frequenz ist schon etwas komisch. Hört sich ein wenig nach einer Schwebung an. Könnte es sein das sich da irgendwelche Frequenzen om Netzteil, Mikrostepping und chopper nahekommen.

Was für ein Netzteil wird benutzt ?, Ist die Spannung sauber. Im Video ist kurz eine Platine mit vielen Elkos zu sehen.
Bei sehr hohen Geschwindigkeiten kann der Strom nicht mehr den vorgaben folgen. Man hat dann irgendwann auch kein echtes Chopping mehr weil der Strom noch andersherum fleißt als er eigentlich soll. Man wird dann einen Elkos dicht beim Treiber haben müssen.

[Kaiser-F]

Also das mit der seltsamen Stromkurve ist "normal" oder wie?
Mal sehen was ich platztechnisch noch unterbringe.
Abgesehen von dem 3Hz-Geräusch, wie kann ich die Stromkurve noch
verbessern?

Das 3Hz ist scheinbar unabhängig von der Stromquelle. Schließe ich
einen starken Modellbauakku an, ist es genau gleich.

Der haufen Elkos soll die eingagnsspannung glätten.
Sind 12x 4700µF.

Also Spannugnsquelle habe ich ein 15V 40A Schaltnetzteil von PeakTech.
Ich bastle mir aber kommende Woche das endgültige netzteil.
230V->Trafo->42V~->Gleichrichter->ca.55VDC, 20A...

Wäre schön wenn ihr mir weiterhelfen könntet.
Jeder noch so kleine Gedanke kann schon hilfreich sein.

[Besserwessi]

Wenn es mit Akkus das selbe ist, scheidet das Netzteil schon mal aus. Wenigstens ein kleiner Elko (z.B. 100 uF) sollte aber mit auf die Platine, damit nicht so viel Wechselstrom über die externen Kabel fließt.

Wird nicht die Ursache für das beschriebene Problem sein, aber der OP07 ist ein relativ langsamer Präzisions OP. Mich wundert schon das das Stromsignal so gut aussieht. Der Tiefpass hinter dem OP ist ziehmlich Niederohmig, das kann Grund für die Überschwinger sein. Besser wäre es gleich die Bandbreite des Verstärkers zu Begrenzen (2 Kondensatoren parallel zu den 10 K Widerständen).

Wenn die Chopperfrequenz immer noch so niedrig ist wie auf den Scope Bildern oben, dann könnte es sein das die Chopperfrequenz zu niedrig ist und in die Größenordnung der Schrittfrequenz kommt. Das Video ist zwar hübschm aber auf den Scope Bilder oben kann man mehr erkennen.

[ManuelB]

Normalerweise sollte die Chopperfrequenz für die Stromregelung im Bereich 20-30kHz liegen.
Ich finde die Karte schon mal schön, da ich auch am überlegen bin eine stärkere ohne die fertigen Brücken ICs zu bauen. Die Einschaltzeiten bei niedrigen Strömen sind auch extrem kurz, so das bei niedrigen Chopperfrequenzen die Spitzenwertregelung nicht mehr so gut funktioniert.
Meine Erfahrungen mit Inhibit-Chopping ist, dass es sehr schnell zu unerwünschten Nebengeräuschen (Pfeifen) führen kann. Liegt dann wahrscheinlich in Zusammenhang mit den größeren Welligkeiten und Anregung von tiefer frequenten Schwingungen im System.

MfG
Manu

[Kaiser-F]

Wenn es mit Akkus das selbe ist, scheidet das Netzteil schon mal aus.
Wenigstens ein kleiner Elko (z.B. 100 uF) sollte aber mit auf die Platine,
damit nicht so viel Wechselstrom über die externen Kabel fließt.

Das werd ich in der nächsten Version auf jeden Fall machen!

Wird nicht die Ursache für das beschriebene Problem sein, aber der OP07
ist ein relativ langsamer Präzisions OP. Mich wundert schon dass das
Stromsignal so gut aussieht.

Hast Du eine Empfehlung für einen schnelleren OP? Diesen Schwachpunkt
würde ich gerne ausbessern.

Der Tiefpass hinter dem OP ist ziehmlich Niederohmig, das kann Grund
für die Überschwinger sein. Besser wäre es gleich die Bandbreite des
Verstärkers zu Begrenzen (2 Kondensatoren parallel zu den 10 K Widerständen).

An welche Bandbreitenbegrenzung denkst du? Ich hätte jttz mal zum
Versuch einen 10N einfach auf die 10K-Widersände "Huckepack" draufgelötet.

Wenn die Chopperfrequenz immer noch so niedrig ist wie auf den Scope
Bildern oben, dann könnte es sein das die Chopperfrequenz zu niedrig ist
und in die Größenordnung der Schrittfrequenz kommt. Das Video ist zwar
hübschm aber auf den Scope Bilder oben kann man mehr erkennen.

Normalerweise sollte die Chopperfrequenz für die Stromregelung im Bereich 20-30kHz liegen.

Die Chopperfrequenz setzt ich nun auf 25kHz.

Ich finde die Karte schon mal schön, da ich auch am überlegen bin eine
stärkere ohne die fertigen Brücken ICs zu bauen. Die Einschaltzeiten bei
niedrigen Strömen sind auch extrem kurz, so das bei niedrigen
Chopperfrequenzen die Spitzenwertregelung nicht mehr so gut
funktioniert.

Danke, da bin ich der gleichen Meinung. Die Chopperfrequenz setze ich
höher. Das hatte ich wohl durchs ständige Experimentieren vergessen.

Meine Erfahrungen mit Inhibit-Chopping ist, dass es sehr schnell zu
unerwünschten Nebengeräuschen (Pfeifen) führen kann. Liegt dann
wahrscheinlich in Zusammenhang mit den größeren Welligkeiten und
Anregung von tiefer frequenten Schwingungen im System.

Interessant. Ich glaube ich werde es so machen, dass ich mit hilfe von
Analog Multiplexern umschalten kann zwischen Phase und Inhibit-Chopping.
Wird zwar ne morz fummelei, dass man das noch drauf bekommt,
aber das muss schon gehen.


Ich Danke Euch recht herzlich für Eure Antworten.
Das hat mich schon sehr viel weiter gebracht!
Für weitere Infos bin ich jederzeit offen!!!

[ManuelB]

Hallo,
nach dem Buch von Felix Schörlin verwendet er einen Tiefpass mit einer Zeitkonstante von ca. 1µs in der Leitung vom Strommesswiderstand um die Spikes zu unterdrücken. In der von ihm vorgschlagenen Schaltung mit dem L6103 verwendet er 220Ohm und 4,7nF.
Ach so die Chopperfrequenz kann natürlich noch höher, ist jedoch ein Kompromiss aus Schaltverlusten und natürlich dem meschlichen Gehör (darum sollte die Frequenz über 20kHz liegen).

MfG
Manu

[Kaiser-F]

Hallo Manu,

Danke für die Info!

Ich habe etwar probleme wenn ich die Chopperfrequenz erhöhe.
Selbst wenn ich den Schrittmotor nicht anschließe,
fließt ein Strom von ca. 400mA bei 10kHz,
und ca. 800mA bei 25kHz.

Die FETs werden ziemlich warm, obwohl keine last dranhängt...

Irgendwas ist hier noch faul...

Die IR2104 haben ja eine totzeitüberbrückung von ca. 540ns.
Also kann ja die Leustungsbrücke ohne verbraucher keinen
Strom fließen lassen. AUßER die verwendeten IRF540 sind wirklich
zu langsam für so hohes switching.

Hier mal die Datenblätter:
IRF540:http://www.irf.com/product-info/data...a/irf540ns.pdf
IR2104:http://www.farnell.com/datasheets/59320.pdf

Evtl sollte ich andere Transistoren verwenden.

Wisst ihr einen FET, der für solche zwecke geeignet ist?

[Kaiser-F]

Es könnte natürlich auch an den Widerständen liegen, die ich
bei den Gates in serie geschaltet habe. Das sind derzeit 470R...

Evtl sollte ich hier schrauben!

EDIT: Irgendwas stimmt mit dem High-Side-Drive nicht so ganz...
Bin dabei es herauszufinden...

[Besserwessi]

Die Kondensatoren prallel zu den 10 k Widerständen müssen natürlich kleiner werden. 1 us Zeitkonstante gäbe es bei 100 pF. Schnellere OPs gint es ein ganze Menge, aber ein nicht zu hoher Offset solte schon sein. Auf Anhieb fiele mir der OP27 ein, ist wenigstens pinkompatibel, aber eigentlich zu gut dafür. Sonst eventuell ein TLC277 (2 fach OP), der kommt eventuell auch ohne die -5 V aus.

Die Verzögerungen beim Ein/Ausschalten kann man trennen indem man den Widerstand vor dem Gate mit einer Diode überbrückt. Das Auschalten geht dann schneller, das Einschaten bleibt kontrolliert langsam. Dadurch sollte man für etwas Verzögerung sorgen können um den Überlapp zu verhindern. Kann sonst auch den den Freilaufdioden liegen. Zumindest die an der Low side müssen schnell sein und wohl Shottky, sonst wirken die FET internen.

[Kaiser-F]

Als Freilaufdioden verwende ich eine ES1 von VISHAY.
Datenblatt: http://www.vishay.com/docs/88586/es1.pdf

Wegen der Diode:
Im Datenblatt des IR2104 steht, dass der Lade/Entlade-Strom
des Gates xxmA nicht überschreiten darf.
Ich traue mich also nicht das so zu machen...

Ich habe die High-Drive-Versorgung überprüft,
da ist alles in ordnung.
Jeder High-Drive-Kondensator hat ca. 12V.
Gecharged über eine Bootstrapschaltung,
welche ich aber kontinuierlich mit 1kHz takte.
Präuchte ich bei der Schrittmotorsteuerung zwar nicht,
aber das hab ich aus meinen bisherigen erfahrungen so übernommen.
Somit kann die H-Brücke auch dauerhaft die High-Side schalten.

Ich werde mir mal den OP27 bestellen.

Muss jetzt mal meine Akkus wieder aufladen.
Ich vermute dass doch etwas vom Netzteil kommt.
Eventuell regelt das mit 25kHz und verursacht deswegen einige Probleme.