Schrittmotor, PWM, Anfahrkurve und Bremskurve

[brundle]

Hallo,

ich habe einen Schrittmotor mit 10000 Steps/Umdrehung.
(40V 5,8A Typ Positec VRDM 397/50 LHB made by Sig Berger Lahr)

Der Motor wird über eine mitgelieferte Karte bestromt.

Eingänge der Karte:
Puls, TOR, Richtung

Der Schrittmotor macht genau einen Step bei einem Puls.
ALSO=>
Der Motor dreht also um so schneller, je höher die Frequenz der Takte
am Pulseingang ist.

DAS PROBLEM:
DER MOTOT SOLL LANGSAM ANFAHREN (ca. 2sec.) DANN ca. 5sec. AUF VOLLGAS FAHREN UND DANN WIEDER WEICH BREMSEN (ca. 2sec.)

Zur PWM habe ich bereits nachgelesen:
dass PWM ja nicht die Frequenz verändert (bzw. die Periodendauer), sondern nur das Puls-Pausen-Verhältnis.

Jetzt zur Frage:
Kann ich diesen StepMotor mit der mitgelieferten Karte über PWM steuern(Geschwindigkeitssteuern) ?
Was ich doch eigentlich brauche ist eine Frequenzveränderung, oder?


MEIN LÖSUNGSANSATZANSATZ:
Das habe ich bis jetzt wie folgt programmiert (WINAVR):

//code
Puls von low nach high
delay
Puls von high nach low
delay

den delay kann ich über eine Schleife verändern, sodass sich auch die Frequenz verändert und somit auch die Geschwindigkeit.

Das Problem bei dieser Lösung ist es, dass (bei WinAvr) die Übergänge zwischen Anfahren und Vollgas und Vollgas und bremsen nicht weich genug sind, bzw. das das für 10000 Steps/Umdrehung zu langsam wird


Generelle Verständnisfrage:
Ist PWM überhaupt das richtige für dieses Problem?

Wie löse ich das Problem mit der Anfahrkurve?

Vielen Dank für jeden Hinweis.
mfg

[BlueNature]

Servus!

So was einfaches in der Art hab ich eben als Beispiel gecodet für eine eigene Stepperkarte. Kannst den Code ja mal probieren, ich gehe über den Timer-Interrupt zurück als Zeitbasis. Kannst es noch zu deiner Variante modifizieren.

http://www.wieselsworld-online.de/themen/px08x006.htm

Und direkt der Code:

http://www.wieselsworld-online.de/th...rteAVRTest.bas

Grüße Wolfgang

[BlueNature]

Probiers mal prinzipiell damit, habs kurz umgeschrieben, muß man aber anpassen. Die Freuenz ist auch nicht linear da T = 1 / f ist. Kannst aber anders schreiben und es ist auch linear.

$RegFile = "m8def.dat"   ' ATMEGA8L8
$Crystal = 3686400       ' 3,68MHz intern

'  Port AVR:       Stepperantrieb
'  ---------       ---------
'
'   PD2 ---------> Enable
'   PD3 ---------> Dir
'   PD4 ---------> Clock
'

Stpk03Enable  Alias PortD.2
Stpk03Dir     Alias PortD.3
Stpk03Clock   Alias PortD.4
Taster1       Alias PinD.6
Taster2       Alias PinD.7

DDRD  = &B00011100
PortD = &B11000000

Dim i         As Integer
Dim k         As Integer

'1,8,64,256,1024
Config Timer0 = Timer , Prescale = 1024
Enable Timer0

On Timer0 DoStep

Enable Interrupts

Stpk03Enable = 1
Stpk03Dir = 1

i = 0
Do
  Do
    i = i + 1
    k = i
    WaitMs 50
  Loop Until k = 255

  WaitMs 5000

  Do
    i = i - 1
    k = i
    WaitMs 50
  Loop Until i = 0

  WaitMs 10000
Loop

DoStep:
  If k = 0 Then
    Stpk03Enable = 0
  Else
    Stpk03Enable = 1
  End If
  Timer0 = k
  Stpk03Clock = Not Stpk03Clock
  Return

Grüße Wolfgang

[Manf]

Jetzt zur Frage:
Kann ich diesen StepMotor mit der mitgelieferten Karte über PWM steuern(Geschwindigkeitssteuern) ?
Was ich doch eigentlich brauche ist eine Frequenzveränderung, oder?

Schrittmotoren werden mit Schrittmustern angesteuert, die mit Schrittfrequenz an den Motor angelegt werden.
Soweit hat das mit PWM nichts zu tun.

Das Muster besteht aus vorgegebenen Strömen. Die Schaltung wird aber mit Spannung versorgt. Um aus der Spannung Ströme für die Spulen zu generieren, benötigt man Regelschleifen mit PWM Stellgliedern.
Die Frequenz der PWM in den Stromregelschleifen sollte damit (konstant und) höher sein als die Schrittfrequenz.
Manfred

http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1679.pdf

[Marvin]

Hi brundle,
Normalerweise brauchst Du nur einen Puls an die Steuerkarte zu geben um den Motor einen Step weiter zu drehen, die Karte erledigt den Rest. Damit der Motor permanent dreht, must Du permanent Pulse geben. Die Frequenz mit der Du die Pulse gibst, bestimmt die Geschwindigkeit des Motors. Wenn die Pulse zu schnell kommen, kommt der Motor nicht mehr mit, d.h. er verliert Pulse und wir kraftlos. Ich hab die Vmax meiner Motoren einfach experimental ermittelt. (ausprobiert )
Der Trick bei der Ansteuerung von Schrittmotoren ist, diese Pulse in einem timergesteuerten Interruptprogramm zu erzeugen. Dadurch kommen die Pulse immer gleichmäßig und du brauchst im Hauptprogramm nicht auf das timing zu achten.
Als Beispiel hier mal die wichtigsten Teile aus meinen Programm. (hoffe ich hab beim Zusammenkürzen nichts wichtiges weggekürz)
Die "waitms 10" im Hauptprogramm sind nur geschätzt, keine Ahnung ob der Motor damit ruckfrei beschleunigt/bremst.

'###################################################
'              Schrittmotorsteuerung
'###################################################

$crystal = 8000000                      'Quarzfrequenz

'Konfiguration Schrittmotoren
Config Pinc.5 = Output                  'linker Schrittmotor Drehrichtung  0=links / 1=rechts
Config Pinc.3 = Output                  'linker Schrittmotor Impuls
Config Pinc.4 = Output                  'rechter Schrittmotor Drehrichtung  0=links / 1=rechts
Config Pinc.2 = Output                  'rechter Schrittmotor Impuls

' Timer0     Impulse für die Motoren
Config Timer0 = Timer , Prescale = 64
On Ovf0 Motoren                         'Bei Überlauf wird das Unterprogramm "Motoren" ausgeführt

Enable Timer0                           'Timer aktivieren
Stop Timer0                             'Timer anhalten
Enable Interrupts                       'Interrupts anschalten

'Variable
Dim Vl As Byte                          'Geschwindigkeit Linker Schrittotor
Dim Vr As Byte                          'Geschwindigkeit rechter Schrittotor
Dim Vzl As Word                         'Zähler Geschwindigkeit links
Dim Vzr As Word                         'Zähler Geschwindigkeit rechts
Dim Schrittelinks As Word               'Zähler Schritte links
Dim Schritterechts As Word              'Zähler Schritte rechts

Dim I As Byte                           'Schleifenzähler
'*************************************************************************
'               +++++++++++++ Hauptprogramm ++++++++++++++
'*************************************************************************
'
' Die Variablen Vl und Vr bestimmen die Geschwindigleit der Motoren
' je kleiner der Wert ist, desto schneller dreht der Motor
' Wie klein der Wert maximal werden darf, hängt von den Motoren,
' der Taktgeschwindigkeit der Prozessors und der Einstellung des Interrupttimers ab
' (bei mir ist Vmax=30)
' Vl bzw. Vr =0 stopt den Motor
'-------------------------------------------------------------------------

Start Timer0
   Portc.5 = 1                          'Drehrichtung der Motoren
   Portc.4 = 0

   For I = 80 To 30 Step -1             'Beschleunigen
      Vl = I
      Vr = Vl
      Waitms 10
   Next I

   Schrittelinks = 0                    'Fahren
   Do
   Loop Until Schrittelinks = 1000

   For I = 30 To 80                     'Bremsen
      Vl = I
      Vr = Vl
      Waitms 10
   Next I
   Wait 1

Stop Timer0

End                                     'end program

'*************************************************************************
'              ------------------ Subs -------------------
'*************************************************************************
Motoren:
  Timer0 = 220

  If Vl > 0 Then
     If Vzl = 0 Then
       Vzl = Vl
       If Portc.3 = 0 Then
         Portc.3 = 1
         Incr Schrittelinks
       Else
         Portc.3 = 0
       End If
     Else
       Decr Vzl
     End If
  End If

  If Vr > 0 Then
    If Vzr = 0 Then
      Vzr = Vr
      If Portc.2 = 0 Then
        Portc.2 = 1
        Incr Schritterechts
      Else
        Portc.2 = 0
      End If
    Else
      Decr Vzr
    End If
  End If
Return

'===========================================

[brundle]

[..]
Der Trick bei der Ansteuerung von Schrittmotoren ist, diese Pulse in einem timergesteuerten Interruptprogramm zu erzeugen. Dadurch kommen die Pulse immer gleichmäßig und du brauchst im Hauptprogramm nicht auf das timing zu achten.
[..]

Hallo,
erts mal vielen Dank für die Info mit dem timergesteuerten Interruptprogramm.
Ich habe es das Timer-Beispiel von http://www.mc-project.de für mich abgeändert und ein paar Fortschritte gemacht.

Hat jemand vielleicht ein WINAVR Code-Schnippel für mich?
(ich programmiere in C und Bascom:keine Ahnung von

Also ich benötige eine gleitende Frequenz von ca.5kHz...40kHz für die Anfahrt.

Frage zur gleitende Frequenzn beim Anfahren, Bremsen:
-linear Ansteigend
-logarithmisch mit e-Funktion
-Sinus-Funktion
was ist besser ?

mfg

[PicNick]

Da war doch mal was mit beschleunigung, geschwindigkeit und weg
@Manf, Wissender, stimmt das ?

b = du / dt beschleunigung
u = b x t + u0 geschwindigkeit
x = b / 2 x t2 + u0 x t + x0 Weg

Stepper:
Die gewünschte Beschleunigung setzt du einfach ein
Getriebe:
Bei getürkter Beschleunigung genauso
sonst setzt du eine feste PWM-duty, die der Beschleunigung entspricht.

(bremsen umgekehrt, logo)

[brundle]

Hallo zusammen.
Und schon wieder einmal habe ich mir selbst geholfen
Vielen Dank für die Anregungen.

Hier mein Quellcode:

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <avr/signal.h>

//Zählvariablen
int i=0;						//setzt den TCNT0
int j=0;
int z=0;



//Motorparameter
int steps=10000;				//Steps des Scrittmotors für eine volle Umdrehung
int Richtung=1;					//wenn Richtung=0 ist => Linksinkslauf
								//wenn Richtung=1 ist => Rechtslauf
int steilheit=1200;				//großer  Wert: langsames Beschleunigen und Bremsen
								//kleiner Wert: schnelles Beschleunigen und Bremsen
int umdrehungen=30;				//Anzahl der Umdrehungen im Vollgasbetrieb

int beschleunigen	=0;			//wenn beschleunigen = 1 ist, so beschleunigt der Motor
int schneller		=0;			//Hilfsvariable beim Beschleunigen
int bremsen			=0;			//wenn bremsen 		 = 1 ist, so bremst der Motor
int langsamer		=0;			//Hilfsvariable beim Bremsen
int vollgas			=0;			//wenn vollgas   	 = 1 ist, so hat der Motor seinen Maximum-Speed erreicht

int maxspeed=255;				//Werte zwischen 0...255
								//Der Timer-Wert TCNT0 wird mit maxspeed gesetzt
								//kleiner Wert => Motor bei Vollgas langsam
								//großer  Wert => Motor bei Vollgas schnell




SIGNAL (SIG_OVERFLOW0) {
	
	
if(beschleunigen)
{
	j++;
	if(j==steilheit)
	{
		j=0;
		schneller=1;
	}		

	if(schneller)
	{
		schneller=0;
	
		if(i<maxspeed)
		{
			i++;
			if(i==maxspeed)
			{
				beschleunigen=0;
				vollgas=1;
			}
		}
	}
}



if(vollgas)
{
	i=maxspeed;

	j++;
	if(j==steps)
	{	
		j=0;
		
		z++;
		if(z==umdrehungen)
		{
			z=0;
			vollgas=0;
			bremsen=1;		
		}
	}
}



if(bremsen)
{
	j++;

	if(j==steilheit)
	{
		j=0;
		langsamer=1;
	}	

	if(langsamer)
	{
		langsamer=0;
		
		if(i>1)
		{
			i--;
			if(i==1)
			{
				beschleunigen=1;
				bremsen=0;
				
				PORTD^=(1<<PD6);		//RICHTUNG:	Bit 6 in PORTD invertieren
				
				//Warteschleife
				for(int u=0;u<32000;u++)
				{
					for(int v=0;v<8000;v++)
					{
					//nop
					}
				}
			}
		}
	}	
}
	

	
	
	TCNT0 = i;							// Timer-0 Startwert setzen	
	PORTD^=(1<<PD4);					//PULS:		Port D: BIT PD4 invertieren (toggeln)

}



// HAUPTPROGRAMM
int main (void) {
/*
_______________________
PORT D des ATMEGA32 µC:
_______________________

PDx				PIN		Funktion							Bemerkung
=========================================================================================
PD0		(RXD)	14		RS232 empfangen
PD1		(TXD)	15		RS232 senden
PD2		(INT0)	16		
PD3		(INT1)	17		
PD4		(OC1B)	18		Puls:								für Schrittmotor
PD5		(OC1A)	19		
PD6		(ICP)	20		Richtung: 							links(low), rechts(high)
PD7		(OC2)	21		TOR:								high=offen low=geschlossen

__________________________________________________________________________________________
*/





	beschleunigen=1;					//muss ein mal auf 1 gesetzt werden, um zu starten
	
	DDRD = 0xFF;   			 			// Setzt das Richtungsregister des Ports D auf 0xFF (alle Pins als Ausgang)
	PORTD |= (1<<6);  					//RICHTUNG:	setzt Bit 6 in PORTD auf "1" für rechtslauf
	PORTD |= (1<<7);  					//TOR:		setzt Bit 7 in PORTB auf "1" für TOR
	
	
	//Timer-0 initialisieren
	TIMSK |= (1<<TOIE0);				//Timer Overflow Interrupt enable
	//TCCR0 = (5<<CS00);				// Timer-0 Vorteiler auf 1024
	//TCCR0 = (1<<CS01) | (1<<CS00);	//Prescaler von 64 
	TCCR0 = (1<<CS00);					//Prescaler von 1  
	TCNT0 = 0;							// Timer-0 Startwert setzen
	//Timer-0 initialisieren ENDE.
	
	
	
	
	
    sei();	
    for (;;) {} 						// Endlosschleife

}
//HAUPTPROGRAMM ENDE.

ok.

Q.Was macht das Programm?
Aas Programm generiert einen gleitenden Frequenzgang von über! 80kHz, das bedeutet mein Stepmotor mit 10000Steps/Vollumdrehung dreht im Vollgasmodus über 8x pro Secunde! Der Motor wird sanft beschleunigt und gebremst. Die Steilheit kann angegeben werden.

Aber jetzt noch einige Probleme:
-Ich will das ganze Programm in eine Funktion packen, damit ich über RS232 die Motorparameter übergeben kann.
Q:Wie mache ich das? Kann ich der Funktion SIGNAL (SIG_OVERFLOW0) {...} Parameter übergeben?

-Im Augenblick läuft das Programm ununterbrochen.
Erst beschleunigt der Motor auf Maximum-Speed, dann dreht er sich ein paar Umdrehungen und dann bremst er wieder ab. (An dieser Stelle will ich eigendlich hier wieder aussteigen)
Danach Kommt ein Richtungswechsel und eine Warteschleife für ca. 3 Sekunden. Danach geht das gleiche Spiel wieder in die Andere Richtung los.
Q:Wie bringe ich das Programm dazu, dass es nach dem Bremsen aussteigt?

Wie immer vielen Dank für alle! anregungen

mfg

PS: µC ist ein Atmega32@16MHz (RN-CONTROL)

[PicNick]

Hilfe zur Selbsthilfe ! So ist das auch gedacht.

Da es von den ISR's ja nur einen Instanz gibt, kannst du globale Felder für Parameter verwenden (!volatile!).

Exit: Ich hab das mal in einer Anwendung so gemacht:
Wenn (Bremsen=on && Speed=minumum && position=target)
{ dreh ich den Saft ab und deaktiviere die Beteiligten. }
Der Positionsvergleich kann natürlich auch ev. entfallen, bei mir war ein Mismatch andererseits auch der Grund, überhaupt aktiv zu werden und die Richtung zu bestimmen)

[Hellmut]

Schaut euch mal den StepRocker von Trinamic an, bei Reichelt.de als TMCM1110 zu beziehen. Da gibt es auch eine Version davon die mehr Strom liefern kann. Diese karten auf der basis der ICs von Trinamic hat eine Funktion die sich S-Ramp nennt. Da wird statt einem Geschwindigkeits-Trapez-Profil ein S-förmiger Verlauf der Beschleunigung und Verzögerung bereitgestellt, welche auch noch durch die Einstellung der maximal zulässigen Beschleunigung beeinflusst werden kann. Siehe dieses Video:



Das lässst eigentlich keine Wünsche übrig und kann sogar eigenständig die Zeitpunkte ermitteln um eine bestimmte Position anzufahren!