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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotor wird heiß


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Autor: Andy (Gast)
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Hallo,

ich bau zur Zeit einen alten Drucker zu einer "Schneideanlage" um,
dass heißt ich ersetze die Patrone durch ein Rollmesser und steuere
dies dann mit einer neuen Schaltung über USART an. Eigentlich kein
großer Aufwand, da im Drucker ja schon Stromversorgung, Treiber,
Mechanik,... vorhanden sind.

Mein Problem ist allerdings, das der eingebaute
Schrittmotor(Blatteinzug) zur schnell heiß wird, obwohl das Blatt
langsamer eingezogen wird als im alten Drucker, also meine Frequenz ist
noch gar nicht so hoch.

Ansteuerung:
Ich habe das Darlingtonarray (STA475A) aus dem Drucker übernommen und
steuere dies über 2,2k-Widerstände mit meinem AVR an. Der Motor ist
bipolar und hängt mit dem gemeinsamen Pin an 30 Volt, wobei diese
Spannung auch aus dem Drucker übernommen ist.

Schon mal Danke für eure Tipps, was ich ändern könnte.
Weiß vielleicht auch jemand, ob diese Motoren im Halb- oder
Ganzschrittmodus betrieben werden?
Andy

Autor: Eumel (Gast)
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Moin Andy,

der Grund wird die kleinere Frequenz sein. Der Motorstrom steigt bis
ihn der ohmsche Widerstand der Spule begrenzt. Abhilfe Chopper oder die
Spannung 'runter.

Gruß
Einhart

Autor: Andy (Gast)
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Dann würde es ja gehen, wenn ich die Frequenz noch weiter hochdrehe,
oder? Wäre mir eh lieber, denn sonst dauert das ewig, bis ein Blatt
durchgezogen wird.
Was ist ein Chopper?

Andy

Autor: Eumel (Gast)
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1. Ja, dann sollte sich der Strom reduzieren
2. Ein Chopper unterbricht die Versorgung wenn ein bestimmter Strom
erreicht wird. Die Versorgung wird dann mit höherer Frequenz getaktet
und begrenzt damit den Strom

Autor: Andy (Gast)
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Ich habe jetzt mit einem Poti und einem ADC-Wandler eine
Geschwindigkeitsregelung gebaut, mit der ich einfach die Frequenz des
Schrittmotors einstelle. Mein Problem bleibt allerdings bestehen.
Ich kann die Freuqenz hochregeln, bis der Schrittmotor nur noch brummt,
aber ich erreiche nicht die Geschwindigkeit, die der Drucker zuvor hatte
sondern nur eine nette Heizung.
Auch habe auch halb- und Vollschrittmodus ausprobiert aber scheinbar
ändert sich da nichts an der Tatsache, dass der Motor nicht so will wie
ich das gern hätte.

Andy

Autor: Hias (Gast)
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Dere Andy!

Wird der Schrittmotor auch heiß wenn er still steht?
Oftmals wird der Strom bei Stillstand herrunter geregelt.

Dazu schau dir mal den LM324 an. Kannst per Widerstand den maximalen
Strom einstellen. Wäre auch im Betrieb denkbar.

Noch was: Verwendest du nur das Darlingtonarray aus dem Drucker, oder
die gesamte Hardware?


P.S.: LM324 hab ich einige da, fallst du welche brauchst
P.P.S: ABI-

Autor: Hias (Gast)
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Noch was...
Kann es rein thoeretisch ned sein, dass die Hitze durch Wirbelströme
entsteht???

Autor: Eumel (Gast)
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Hatte der Drucker evtl. Widerstände zur Strombegrenzug vor den
Motorspulen?

Autor: Andy (Gast)
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@Hias:
-TUR

Bei Stillstand wird der Motor nicht heiß, da ich in meiner Ansteuerung
nur Strom auf die Spulen gebe, wenn er einen Schritt machen soll.
Das mit dem LM324 schau ich mir mal an, bin aber nicht so überzeugt
davon, weil ich das Array schon eingebaut habe und irgendwie muss es ja
gehen, war ja im Drucker auch nicht anders.

@Eumel:
Im Drucker gingen die Leitungen vom Motor direkt zum Array und die
fünfte zu +30V. An den Eingängen des Arrays befand sich jeweils ein
2,2k Widerstand in Reihe zum µC. Das Array hat sonst nur noch zwei
Anschlüsse für Masse.
Also Widerstände vor den Motorspulen waren nicht da.


Die Softwareansteuerung ist bei mir lediglich ein "Lauflicht", kann
es sein, dass ich da irgendetwas beachten muss???

Andy

Autor: Schoaschi (Gast)
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@ Andy

Es kann schon sein, dass ein Schrittmotor im Stillstand heiss wird.
Manche Schrittmotorkarten bestromen auch wärend dem stillstand die
wicklungen, damit der motor ein Haltemoment erzeugt.

Autor: Andy (Gast)
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@Schoaschi:
Ja, diese Art von Ansteuerung habe ich zuerst auch gemacht, aber
nachdem ich in dem Drucker kein Haltemoment brauche, lasse ich das
weg.


Nochmal eine Frage:
Kann es denn nun sein, dass ich in der Software etwas beachten muss, da
die Hartware absolut identisch ist. Der einzige Unterschied ist, dass
ich einen anderen µC (AVR statt "Lexmark ...") habe.

Andy

Autor: Olaf Kindel (Gast)
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Es kann durchaus sein, daß Du in der Software eine ganze Menge
"Vergessen" hast.
Das Problem ist mE die schon angesprochene fehlende Chopperschaltung,
und mit einer einfachen "Lauflicht"-Ansteuerung ist es auch nicht
getan.

Der Motor bekommt zwar 30V auf die Wicklung, aber nur so lange, bis der
Wicklungsstrom den Nennwert (z.B. 500mA) erreicht hat, danach wird die
Wicklung in kurzen Intervallen Aus- und Eingeschaltet (z.B. mit PWM),
um den Wicklungsstrom konstant zu halten, der Strom hat dann einen
sägezahnförmigen Verlauf.

Hintergrund: Bei 500mA Wicklungsstrom und z.B. 24 Ohm ohmschem
Wicklungswiderstand ergäben sich 12V Betriebsspannung. Aber durch die
hohe Induktivität der Wicklung würde der Strom beim Anlegen von 12V nur
langsam steigen. Daher legt man erstmal eine höhere Spannung (z.B. 30V)
an, damit der Strom möglichst schnell ansteigt.

"Richtige" Schrittmotortreiber messen den Wicklungsstrom selber und
begrenzen ihn automatisch, das nennt man "Chopper". Wenn die
Kenndaten des Motors bekannt sind, kann man das aber auch mittels
PWM-Ansteuerung erledigen, und sowas wird der Drucker gehabt haben. Das
PWM-Tastverhältnis ändert sich allerdings abhängig von der
(Halb-)Schrittfrequenz, je höher die Schrittfrequenz, desto größer wird
die Einschaltzeit. Ab einer bestimmten Halbschrittfrequenz (z.B. > 250
Hz) braucht man dann gar kein PWM mehr, da sich der Wicklungsstrom von
selbst durch die kurzen Schrittimpulse begrenzt. Mit weiter wachsender
Schrittfrequenz wird der Wicklungsstrom dann immer kleiner, daher sinkt
gleichzeitig das Drehmoment, und beispielsweise über 500 Hz ist dann
irgendwann ganz Schluß, der Motor bleibt stehen.

Dazu kommt noch ein anderes Problem: Eine hohe Schrittfrequenz kann man
nicht schlagartig anlegen, dafür ist der Motor mechanisch zu träge, er
ruckelt dann nur auf der Stelle. Man muß vielmehr eine Rampensteuerung
programmieren, die die Schrittfrequenz langsam bis zur Maximalfrequenz
steigen läßt, und kurz vor Erreichen des Ziels den Motor wieder sanft
abbremst. Während der Langsamlauf-Phasen wiederum das PWM (bzw.
Chopper) nicht vergessen.

MfG Olaf

Autor: Andy (Gast)
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Danke, dass ist echt interessant. Ich dachte immer, so ein Schrittmotor
sei total einfach anzusteuern.

Ich habe jetzt mal den Strom gemessen, der bei einem Haltemoment
auftreten würde und der liegt bei 470mA (auch hier wird der Motor warm,
aber das ist ja irgendwie klar).

Ich suche jetzt gerade nach Chopper und versuche es auch mal mit
kürzeren Impulesen auf die Wicklungen. Genaue Daten vom Motor habe ich
nicht, da der Hersteller das Datenblatt nicht anbietet. Allerdings gibt
es Datenblätter von Motoren mit ähnlicher Bezeichnung, vielleicht hilft
mir da eins weiter.

Auf jedenfall noch mals Danke, das hat mir jetzt schon viel
weitergeholfen.

Andy

P.S.: Geh ich richtig in der Annahme, dass es bei einem Bipolaren Motor
genuso läuft?

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