Grosses Schrittmotor Problem

**NickR** · 11.05.2005, 15:21

Erst einmal ein herzliches "Hallo" und schon mal vielen Dank fürs lesen

Ich verfolg schon seit geraumer Zeit das Forum hier mit grossem Interesse, sehr viele interessante Themen und kompetente Antworten. Ich hoffe ihr könnt mir jetzt auch ein wenig weiterhelfen, bin nämlich an einem Punkt angelangt wo ich echt nicht mehr weiter weiss.

Meine Aufgabe ist eine Entwicklung einer kompletten Schrittmotor-Anwendung, d.h sowohl die Entwicklung der Treiberstufe wie auch die dazugehörige Programmierung eines Mikrokontrollers. Aufgaben der Schaltung sind unteranderem, variable SpeiseSpannung bis zu 30V, Drehmomentreglung, FullStep, HalfStep, Mikroschrittbetrieb usw.

Die unipolare Treiberstufe ist schon komplett fertig und ist mit PowerMOSEFETS realisiert worden. Bei Bedarf kann ich gerne die Schaltung online stellen. Der Motor läuft auch unterhalb seiner " maximum starting frequency " sehr gut. Hier fangen aber genau meine Probleme an, in der beigefügten Datei sind 2 Diagramme dargestellt, bei jeweils verschiedenen Frequenzen des Motors. Zu erkennen sind in der unteren Hälfte die Steuersignale, der Motor wird so angesteuert das jeweils 2 Spulen bestromt sind, in der oberen Hälfte erkennt man den Stromverlauf an den Messshunts. Ich benutze 2 Messwiderstände, für jeweils eine Spule ein Shunt.
Benutze ausserdem die RealTimePorts des Mikros, unteranderem is ausserdem eine Chopperschaltung über PWM realisiert. Das ist aber alles nicht so wichtig, was ich jetzt nicht verstehe is die seltsame Kurvenform der Spannung über dem Shunt. Sobald ich eine bestimmte MotorFrequenz ( hier im BSP so um 600HZ) überschreite, seh ich die dargestellte Kurve und der Motor ruckt nur noch, nicht verwunderlich bei dem Mist den ich da seh
Mir ist schon die Kurvenform im "sauberen" Betrieb nicht ganz schlüssig, woher kommt der Anstieg am Ende? Muss hier drauf achten das ich nicht in Sättigung lauf? Und warum sieht die Kurve ab einer bestimmten Frequenz so übel aus das der Motor nur noch vor sich her summt? Mein Hauptproblem ist also das ich mit meinem Motor, obwohl im Datenblatt anders angegeben, nicht über eine bestimmte Frequenz von wenigen hundert Herz hinauskomme.
Unabhängig vom Drehmoment müsste ich den Motor doch über einen weit aus grösseren Bereich fahren können.Dazu muss ich noch sagen das ich den Motor unterhalb seiner kritischen Frequenz starte und dann per Hand schneller mache, d.h es ist auch ein Geschwindigkeitsrampe gegeben.

Vielen Dank nochmal und
Freu mich sehr über jegliche Antworten!!! =D>

Nick

**Manf** · 11.05.2005, 15:41

In den Spulen wird abhängig von der Drehzahl eine Spannung induziert. Wenn diese in den Bereich der Versorgungsspannung kommt, dann kann kein Moment mehr aufgebracht werden.

Das würde ich mit genauer ansehen: Fällt der Strom ab?
Die induzierte Spannung hat diese Wellenform, vielleicht sind Oberwellen auch noch dabei.
Erste Prüfung: wie groß ist die induzierte Spannung bei der kritischen Drehzahl, Schrittfrequenz? Und wie hoch ist die Versorgungsspannung?

Der Normalbetrieb ohne Halbschritte sieht vor nur immer eine Spule mit Stom anzusteuern, aber das kann nicht der Hauptgrund sein.

Manfred

**PicNick** · 11.05.2005, 15:50

Der Stomanstieg ist schon klar, ein motor ist ja eine Induktive Last (phasenverschiebung U u. I )
Und die 600Hz als max sind auch nicht so unmöglich. Ich hab' einen Schrittmotor, der brummt ab 0.5 khz, da entstehen wohl die ersten Knoten in den Feldlinien.
Sollt das nich im Datenblatt stehen ?

**NickR** · 11.05.2005, 16:05

Ja das mit dem Datenblatt verwirrt mich ja noch mehr.

Dort ist eine Torque gegenüber RPM Kennlinie aufgetragen bei der der Motor bis 2500RPM betrieben werden kann., zwar ist diese Kurve mit einem KonstantenStromtreiber und einer Speisespannung von 24V aufgenommen aber das dürfte doch nur Auswirkung auf den Drehmoment haben. Ein Anruf bei dem Herrsteller ergab auch nichts, niemand kannte sich aus, 2 Fragen gestellt, 5 verschiedenen Antworten bekommen. Es hiess das dieses Verhalten durchaus normal wäre und man so hohe RPM Werte nur mit 300V Ansteuerung erreichen könnte, die anderen meinten das der Motor eigentlich bis 2000RPM betrieben werden könnte.
Ich würde doch auch sagen das ein Bereich von 0-600Hz sehr mau ist das geht dann grad mal von 0 bis 130RPM.
Wie soll ich den die induzierte Spannung messen?
Hab noch einaml ein paar Eckdaten ermittelt:

Also der Motor hat den ohmschen Widerstand von 5.7 Ohm und 5.4mH pro Phase. Der Nennstrom pro Phase beträgt 1 A. Der in der Zeichnung angegeben Spannungswert von 10V ist nur Bsp., die Spannung soll ja wie gesagt variabel sein. Betreibe den Motor jetzt aber erst mal ohne Stromreglung weil der gleiche Effekt auch mit Chopper auftritt.
Bei einer Versorgungsspannung von 10V fliesst ein Strom laut Messgerät von 1.48A, hab leider keine DC Stromzange um genauere Angaben zu machen. Sobald ich jetzt in den Fall der obrigen Messkurve komme steigt der Strom an. Bei 10V kann ich bis 625Hz fahren, danach fängt der Motor schwer an zu schwingen bis er bei höheren Freq. nur noch auf der Stelle ruckt. Zum Vergleich bei 12V Speisespannung fliessen 1.8 A und ich kann bis ca. 660 gehen, danach das gleiche Verhalten wie davor, Strom steigt Motorbewegung wird katastrophal.

**Manf** · 11.05.2005, 17:01

Wie soll ich den die induzierte Spannung messen?

Es kommt auf die Ausstattung an. Die Spannung ist proportional zur Drehzahl.

Man braucht eigentlich nicht viel mehr als eine geichmäßg abgefahrene Halbwelle die man oszillografiert.

Also ein paar davon, beim Anschubsen (Drehen) mit der Hand. Länge der Halbwelle und Spitzenwert.

Damit ist der Motor charakterisiert. Damit kann man dann einge weitere Parameter ausrechnen.

mit einem KonstantenStromtreiber und einer Speisespannung von 24V aufgenommen aber das dürfte doch nur Auswirkung auf den Drehmoment haben

So unbedeutend ist das nicht, wenn das Drehmoment unter das Lastmoment (bei Leerlauf Reibungsmoment) fällt, ist Schluß.

Manfred