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Thema: Schrittmotor im Sinus laufen lassen

Hybrid-Darstellung

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  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Schrittmotor im Sinus laufen lassen

    Hallo ihr lieben
    Mein Schrittmotor verliert haufenweise schritte und zwar schon im µC Programm.

    Ich will einen Schrittmotor im Sinus hin und her drehen lassen. Das ziel ist es mit zwei Schrittmotoren so eine Kreisbewegung zu erzeugen, wobei sich dann die beiden Sinus-Bewegungen zu einem Kreis überlagern.

    aber erst mal geht es nur um die X-Achse.
    Bei meinem Projekt ist es wichtig, dass die Zeit exakt eingehalten wird. (die Frequenz des Sinus)
    Deshalb kann ich nicht wie üblich die Schrittmotoren so ansteuern, dass sie einfach ihre Steps abfahren, bis der Job erledigt ist. (das dauert nämlich nicht immer gleich lange.
    Deshalb habe ich Folgendes Programm geschrieben. Es läuft auf einem Arduino bestückt mit einem ATMEGA 320 Was da für ein Schrittmotor Treiber dran hängt ist erst mal egal, da meine Probleme schon im Programm liegen.
    Das Programm generiert eine Sinuskurve, die die anzufahrende Position zu einer bestimmten Zeit darstellt. alle 0.1 Sekunden wird diese Position mit der vorherigen abgeglichen und der Motor mit der entsprechenden Geschwindigkeit weiterbewegt, um die nächste Position in der richtigen zeit zu erreichen.
    Das ganze funktioniert auch auf den ersten Blick, aber leider gehen viele Schritte verloren.

    So ist eine exakte Ansteuerung nicht möglich.

    ich gehe mal davon aus, dass das an der Programmlaufzeit liegt, die den Motor Takt durcheinander bringt.

    aber wie kann ich das besser programmieren? ich würde mich über Hilfe sehr freuen.
    das kann ja nicht so schwer sein ein Schrittmotor exakt im Sinus laufen zu lassen.

    hier der code:

    Code:
    
    
    
    int stepperXPin =  13;   
    int stepperXDirPin =  4;   
    
    
    float i = 0.0000001; 
    int amplitude = 2000;
    
    int motor_statusX = 0;   // motor pin HIGH oder LOW
    float stepsX = 0;        // Anzahl an Schritten die der Motor im naechsten Intervall fahren soll
    int stepCountX = 0;      // Anzahl der noch zu fahrenden schritte
    float positionOldX = 0; 
    float positionX = 0;
    long previousMillis = 0;   // Timer fuer Interval
    long zeitaltX = 0;         // Timer fuer Motor-Takt
    
    
    void setup()   {                
      pinMode(stepperXPin, OUTPUT); 
      pinMode(stepperXDirPin, OUTPUT);     
    }
    
    
    void loop()                     
    {
      
      //-----------------Sinus Signal Erzeugung-------------------------//
      
      
      long interval = 100000;  //0.1 sekunden // Aufloesung in der die Sinuskurve in Geraden unterteilt wird.  
      if (micros() - previousMillis > interval) {  // takt für das ubergeben des nechsten sinus werts. 
        previousMillis = micros();
    
        positionX = ((sin(i)*amplitude)); // erzeugen des sinus signals multipliziert mit der Amplitude (Anzal der Schritte)
        stepsX = positionOldX - positionX;  // zu gehende schitt anzahl wird ermittet. 
        stepCountX = abs(stepsX);
        positionOldX = positionX;
    
        if(stepsX < 0){ //setting the motor direction
          digitalWrite(stepperXDirPin, HIGH); 
        }
        else {
          digitalWrite(stepperXDirPin, LOW); 
        } 
        
        i = i+0.1;  // der zaehler für die Sinuskurve wird um 0.1 erhoeht. das ergibt bei der Sinus laenge von 2 pi eine Aufloesung von 63 pro Sinus durchlauf
      }
    
    
    //-----------------Motor Steuerung-------------------------//
    
    
      if(stepCountX > 0){  // solange es noch schritte zu gehen gibt
        if (micros() - zeitaltX >= (interval/abs(stepsX*2)) ) { // wird der motor im entsprechenden takt gepulst. (zeit geteilt durch schritte)(schitte mal zwei, da pro Schritt eimal HIGH und LOW geschaktet werden muss
    
          zeitaltX= micros();
          if (motor_statusX == 1){
            digitalWrite(stepperXPin, LOW);
            stepCountX--;
            motor_statusX = 0;
    
          }
          else
          {
            digitalWrite(stepperXPin, HIGH);
            motor_statusX = 1;
          }
        }
      }
    
    }
    
    

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär Avatar von 021aet04
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    Welche Last hängt am Schrittmotor? Hast du ein Oszi?

    Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Das erste wäre ein Fehler im Programm bzw µC. Die 2te Möglichkeit wäre, dass der Motor Schritte verliert, weil er eine zu hohe Last anliegt.

    Verwendest du als Takt einen Interrupt? Ich kann keinen erkennen. Um einen exakten Takt zu erzeugen ist es sinvoll einen Interrupt zu verwenden. Je nach Quarz und Presacaler hast du verschiedene Zeiten, die du nutzen kannst.

    MfG Hannes

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    der Fehler liegt im Programm.

    ja, interrupt wäre sicherlich gut, aber ich habe noch nie damit gearbeitet. wie geht das?
    ich kenne das nur, das eine interrupt ausgefürt wird, wenn ein bestimmter imput kommt, also ein imput-pin wird von aussen HIGH oder LOW geschaltet.
    bei mir brauche ich es ja genau anders herumm.
    Wie geht das?
    geht das mit arduino?

    hier die Dokumentation von arduinos interrupt Funktion:
    http://www.arduino.cc/en/Reference/AttachInterrupt

    gibt es irgendwo Beispiel Coder für Schrittmotor Steuerung mit Interrupts?

    vielen dank!

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Also ich würde versuchen, das ganze etwas anders zu lösen. Hab mir jetzt den Code nicht wirklich angeguckt, aber hatte mir darüber schonmal ein wenig Gedanken gemacht. Bei einer Sinusfunktion geht das sogar relativ einfach über die Umkehrfunktion. Um die exakten Schrittzeitpunkte berechnen zu können braucht man eine Funktion der Zeit in Abhängigkeit vom Weg (also anders herum, als gewohnt). Wenn jetzt also meinetwegen x(t)=R*sin(a*t) und y(t)=R*cos(a*t) sind, dann ließe sich t1(x)=asin(x/R)/a und t2(y)=acos(x/R)/a berechnen. t1 und t2 sind die Zeitfunktionen der jeweiligen Achsen, nun könnte man für die x- und y-Werte die aktuelle Schrittzahl*Schrittweite nehmen und wenn man davon die Differenz mit dem nächsten Schritt, also Schrittweite*(aktuelle Schrittzahl+1), nimmt, erhält man immer die nötige Zeitdifferenz zum nächsten Schritt. Was höchstens Probleme machen könnte ist der Rechenaufwand zwischen den einzelnen Schritten, sowie beide Achsen simultan laufen zu lassen. Da fiele mir jetzt aber auch nichts zu ein.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Vielleicht hilft Dir das weiter:
    http://www-i1.informatik.rwth-aachen...o32/algo32.pdf

    Habe ich vor vielen Jahren mal erfolgreich in einer CNC Fräse angewendet.
    Bei Kreisformen ist der Frequenzverlauf ziemlich "glatt", so weit ich mich erinnern kann.
    mfG
    Willi

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von Geistesblitz
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    Das PDF ist sehr interessant, wie hast du das denn in ein Programm für die Schrittmotoren umgesetzt? Erst alle Punkte berechnen lassen oder während der Fahrt "frisch" berechnen?

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Ostermann
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    Hallo Willi!

    Das ist der Bresenham-Algorithmus. Das ist ein Standard in der Informatik. Dazu sollte sich im Web eine ganze Menge Literatur finden lassen.

    Natürlich sind die Frequenzen ziemlich glatt. Die Ableitung des Weges nach der Zeit ist die Geschwindigkeit. Das schöne an sin und cos ist, dass die Ableitungen wieder Winkelfunktionen sind, nämlich cos und -sin...

    Mit freundlichen Grüßen
    Thorsten Ostermann
    --
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    Intelligente Lösungen mit elektrischen Antrieben.
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