Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik verseuchte Versorgungsspannungen in Fräsensteuerung


von Thommi (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe eine Fräsensteuerung gebaut mit 4 Endstufen ala TB6560 AHQ 
(Bild Steuerkasten). Versorgt wird die Endstufe über 2 Ringkerntrafos in 
Reihe, Gleichrichter, Siebelkos. Die Elektronik wird über ein 5/12V 
Schaltnetzteil versorgt (das schwarze Teil). Alle GND sind 
zusammengeführt (Bild Stromversorgung). Wenn ich die Endstufen zuschalte 
habe ich auf allen Versorgungsleitungen die Pulse des Stromchoppers (ca. 
30 kHz) die den Rest meines Steuerschrankes (z.B. Attiny2313-Platine) 
extrem stören (Bilder der Pulse). Wie könnte ich die Pulse dämpfen ? 
Meine Idee war mehrere Tiefpässe auf 30 kHz zu berechnen und die 
Versorgungsleitungen damit zu versehen. Was meint Ihr ?

Gruß
Thommi

von MaWin (Gast)


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> Wie könnte ich die Pulse dämpfen ?

Guten LowESR Elko auf Treiberplatine direkt neben TB6560,
(unten auflöten?)
und jede Endstufe bekommt ihre eigene doppeladrige
Zuleitung von den blauen Siebelkos aus.

Theoretisch könnte man Drosseln in die Zuleitung machen,
halte ich aber für überflüssig.

von Third E. (third-eye)


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Ich weiß jetzt nicht genau, an welchem Punkt die Massen von µC und 
Endstufen verbunden sind, aber der Grundsatz sollte sein, dass kein 
Endstufenstrom über eine Masseleitung fließt, der zu Deiner 
µC-Elektronik geht (Spannungsabfall).

von Thommi (Gast)


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@MaWin:

Ich habe strikt nach Application Note gebaut. Da sind ein 47uF und ein 
1uF Kondi in der Versorgung. Nahe an den Pins. Jede Endstufe hat 2 
Zuleitungen. Von den Elkos gehe ich auf eine dicke Klemme und von dort 
je zu den Endstufen.

@Dane: Die GNDs sind an einem Punkt zusammengeführt. Jede Platine hat 
ihre eigene Masseleitung.

von MaWin (Gast)


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> Da sind ein 47uF und ein 1uF Kondi in der Versorgung.

LowESR ?

47uF sind auch verdammt wenig, zu wenig.

von Thommi (Gast)


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Hm.die 47 waren vorgegeben.Ich kann einen größeren einbauen aber dann 
müsste ich auch ein Relais auf die Platine bauen.Wenn mir mal die5V 
ausfallen entlädt sich der größere Kondensator in den TB6560 und könnte 
mir den zerschiessen.

von Sebastian (Gast)


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Ich habe an einem 1A Glühlampendimmer 2000µF + 100nF zum Abfangen der 
Pulse
Bei einem Motor sollte das noch deutlich höher ausfallen!

von Thommi (Gast)


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Mist.Dann muss ich neu layouten.
Vorher noch irgendeiner ne andere Idee?
Hat jemand zufällig ne Endstufe mit TB6560AHQ und könnte dort mal auf 
der Versorgungsspannung nachmessen?

von Peter II (Gast)


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Hast du mittlweile Rausbkommen, in welcher richtung sie die Störung 
ausbreitet?

Wenn der µC an einem eigenen Netzteil hängt, wie sieht der Ausgang vom 
dem Netzteil aus? Zur not das Netzteil mal an eine andere Phase hängen. 
Oder mal den µC mit eine akku versorgen.

von Thommi (Gast)


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Die Pulse kommen von den Endstufen wenn die den Motor bestromen.Ohne 
angeschlossenen Motor sind die Pulse weg.

von Peter II (Gast)


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Thommi schrieb:
> Die Pulse kommen von den Endstufen wenn die den Motor bestromen.Ohne
> angeschlossenen Motor sind die Pulse weg.

Die Frage ist aber sie die Versorgungsspannung versauen oder über die 
Signalleitungen reinkomen.

von Andreas (Gast)


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Bei meinen selbstgebauten TB6560AHQ Endstufen habe ich auf jeder 
Treiberplatine einen 2200µF Elko, außerdem ist die Motorspannung 
zusätzlich mit jeweils einer dicken Diode vor dem Elko entkoppelt. 
Dadurch fließen auf den langen Versorgungseitungen zur Treiberplatine 
keine hohen Spitzenströme beim Chopperbetrieb.

Versuchs mal mit einer entsprechend belastbaren Diode direkt vor jeder 
Endstufe in der Versorgungsspannung, dazu brauchst du weder an deinem 
Aufbau noch an deinem Layout was ändern. Schlimmstenfalls kann man ja 
noch einen je zusätzlichen dicken Elko nach dieser Diode frei 
verdrahten.

von Andreas (Gast)


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Ach ja, noch was:
Die Kabel zu den Schrittmotoren sind hoffentlich abgeschirmt?

von Peter D. (peda)


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Thommi schrieb:
> die den Rest meines Steuerschrankes (z.B. Attiny2313-Platine)
> extrem stören (Bilder der Pulse).

0,5V sind doch kein Problem für den MC.
Sowas hab ich auch schon gehabt und der ADC ist trotzdem auf 10 Bit 
stabil.

Erzähl mal genauer, was da gestört wird.
Wenn Du z.B. Eingänge (Kontakte) mit Interrupts abfragst, dann ist das 
das Problem. Nimm einen Timerinterrupt mit Entprellung.

Und GND vom MC zu den Leistungsstufen darf keine Erdschleife bilden.
Z.B. GND so verdrahten: Netzteil -> Leistungstufe -> 5V-Regler -> MC


Peter

von Helmut L. (helmi1)


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Ich sehe da nirgends eine vernueftige Erdung der Niederspannungskreise.
Wo ist die Masse der 24V mit der Montageplatte verbunden?

Dort auf Bild1 wo die Platinen drauf sind ist das eine Kunststoffplatte 
oder Metallplatte. Bei Metallplatte ist dort auch eine niederimpedante 
Verbindung vorhanden zum Rest der Schaltung.

In Maschinensteuerungen trennt man normalerweise die Steuerungslogig zu 
den Endstufen ueber Optokoppler ab.

von Thommi (Gast)


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Hallo zusammen,

Danke erstmal für eure Bereitschaft das Problem zu lösen.
@ Andreas:
Das mit der Diode teste ich heute Abend. Mit dem dicken Elko hab ich 
Angst. Wenn die 5V Steuerspannung des TB ausfallen kann es sein das mir 
der Elko den TB zerschiesst. Es werden dann die Reihenfolgen der 
Spannungen beim EIN/Ausschalten nicht mehr eingehalten (siehe 
Datenblatt). Deshalb habe ich auf meiner TB Platine nur einen kleinen 
47uF wie in Appnote beschrieben. Dann kommt ein Leistungsrelais und dann 
die dicken Elkos,Gleichrichter,RKTs.Diese 
Einschalt/Ausschaltreihenfolgen werden über die kleine ATTiny 2313 
Platine gesteuert.
Die Leitungen zu den Motoren sind ab Endstufenstecker durchgehend 
geschirmt.

@Peter:
Das Problem mit dem MC ist folgendes: Ich habe zwei Pins als Eingänge 
geschalten. Auf dem ersten Eingang liegt ein Hilfskontakt eines 230V 
Netzrelais. Das hat die Aufgabe das Vorhandensein von Netzspannung zu 
überwachen. Wenn der FI oder die Sicherung fliegt oder jemand wärend des 
Betriebes den Netzschalter drückt teilt der Kontakt dem MC mi: keine 
Netzspannung, sofort Motorspannung abschalten (bevor 5V zusammenbricht 
und der TB zerschiesst).Der Hilfskontakt zieht bei Netzspannung den Pin 
auf GND = alles in Ordnung. Fällt das Relais ab wird der Pin über die 
internen Pullups des Attiny auf 1 gezogen und das Motorspannungsrelais 
abgeschaltet.Ich arbeite hier nicht mit Interrupts
Der zweite Pin tut das selbe nur für Notaustaster.
Nun das Problem: Wenn ich den Motor einschalte lösen diese Eingänge aus 
obwohl die über die Hilfskontakte auf GND gezogen sind. Der Tiny 
reagiert richtig und schaltet den Motor sofort wieder aus. Er denkt 
einer hat den Notaus gedrückt oder die Netzspannung ist ausgefallen.
Ich habe die Eingänge mit Drähten hart auf GND gelegt und siehe da es 
funktioniert. Meine Vermutung ist das diese Spikes (Oszibilder) die 
wirklich überall in der Schaltung zu messen sind (GND,5V,12V,34V, 
Gehäuse usw.) einen der zwei Pins kurzzeitig auf 5V ziehen und somit den 
Tiny auslösen.

@Helmut:

Alle GNDs der Spannungen sind zusammengeführt. Über eine Brücke kann ich 
diesen GND Sternpunkt noch mit PE verbinden (dieser ist auch mit der 
Montageplatte und allen metallischen Teilen verbunden). Ich konnte aber 
keinen Unterschied mit und ohne Brücke feststellen.

von Thommi (Gast)


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@Helmut:

Das ist eine Kunststoffplatte unter den Platinen. Die Steuerungslogik 
(Fräsen-PC) ist über eine Optoplatine abgekoppelt.

von Helmut L. (helmi1)


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Thommi schrieb:
> Nun das Problem: Wenn ich den Motor einschalte lösen diese Eingänge aus
> obwohl die über die Hilfskontakte auf GND gezogen sind.

Diese Antwort und

Thommi schrieb:
> Fällt das Relais ab wird der Pin über die
> internen Pullups des Attiny auf 1 gezogen und das Motorspannungsrelais
> abgeschaltet

diese Antwort. Die internen Pullups sind sehr hochohmig ca. 50K..100K. 
Das ist viel zu hochohmig umd damit jetzt in einem Schaltschrank um den 
Block zu ziehen.

Fuer sowas macht man die niederohmiger (1..5K) und noch eine RC Filter 
rein das die Stoerungen draussen haelt. Am besten fuehrt man sowas ueber 
Optokoppler.

Die Regel lautet:  "Nicht so schnell wie moeglich schalten sondern nur 
so schnell wie noetig"

Abschirmende Motorleitungen sind flaechig mit der Montageplatte zu 
verbinden nicht mit einem Stueckchen Draht dazwischen.

von Helmut L. (helmi1)


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Thommi schrieb:
> Das ist eine Kunststoffplatte unter den Platinen.

Die schmeisst du am besten wieder raus. Das ist fuer sowas Murks.

von Peter D. (peda)


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Thommi schrieb:
> Ich arbeite hier nicht mit Interrupts

Vermutlich wird Deine Abfrageloop aber so schnell sein, daß es quasi wie 
ein Interrupt wirkt.

Eine 4-fach Abtastung alle 5ms verzögert um 20ms, das sollte ja kein 
Problem sein.


Thommi schrieb:
> Nun das Problem: Wenn ich den Motor einschalte lösen diese Eingänge aus
> obwohl die über die Hilfskontakte auf GND gezogen sind.

Den GND zu diesen Kontakten direkt zum MC führen, nicht von irgendwo 
anders hernehmen (= Erdschleife).


Peter

von Michael B. (laberkopp)


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> obwohl die über die Hilfskontakte auf GND gezogen sind.
> Ich habe die Eingänge mit Drähten hart auf GND gelegt
> und siehe da es funktioniert.

Beides ist doch dasselbe.

Also liegt es an der Leitungsführung.

Vermutlich an der Stelle, an der die Hilfskontakte an Masse
angeschlossne sind. Dort ist ncht mehr Masse, sondern ein
Peak von über 1V.

Verlege die Kabel neu, verdrille sie, und es sollte funktionieren.

Dennoch sind grössere LowESR Elkos auf den Motorplatinen
sinnvoll. Löte sie von der Rückseite zwischen die Pins.

> Und GND vom MC zu den Leistungsstufen darf keine Erdschleife bilden.
> Z.B. GND so verdrahten: Netzteil -> Leistungstufe -> 5V-Regler -> MC

Das wäre eine durchaus sinnvolle Masseführung.

> Bei meinen selbstgebauten TB6560AHQ Endstufen habe ich auf jeder
> Treiberplatine einen 2200µF Elko, außerdem ist die Motorspannung
> zusätzlich mit jeweils einer dicken Diode vor dem Elko entkoppelt.

Das ist eine schlechte Lösung, denn dann kann die Bremsenergie eines 
Motors nur von seinem Elko aufgefangen werden, der daraufhin mit 
Überspannung reagiert, eventuell so viel Überspannung daß es den TB6560 
zerreisst.

> Die Kabel zu den Schrittmotoren sind hoffentlich abgeschirmt?

Das kann man zwar zur Verhinderung der Störaussstrahlug in die Umwelt 
machen, aber mit dem Problem hat es nichts zu tun. Ausserdem reicht 
verdrillen.

von Hubert G. (hubertg)


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Woher ist der GND für die Hilfskontakte? Von der µC-Platine?

von Thommi (Gast)


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Hallo zusammen,

man, da haben sich ja jede Menge Tips und Ideen aufgetan.
Werd die jetzt mal sortieren und abarbeiten. Mit den leichten 
anfangen...

@ Michael: ich sträube mich irgendwie gegen dicke Elkos auf der TB 
Platine.Ich habe Angst das die Spannung über den Elkos (34V) da ist, 
wenn sie nicht da sein dürfte (siehe Ein/Ausschaltreihenfolge im 
Datenblatt des TB6560AHQ). Viele haben dadurch TBs gekillt.

Helmut Lenzen schrieb:
> Fuer sowas macht man die niederohmiger (1..5K) und noch eine RC Filter
> rein das die Stoerungen draussen haelt. Am besten fuehrt man sowas ueber
> Optokoppler.

Was würdest du für einen RC Filter vorschlagen ? Ich hab mal was von 
Reihenwiderstand 22R und 100nF gegen Masse gelesen. Pullups werde ich 
einlöten.

Peter Dannegger schrieb:
> Vermutlich wird Deine Abfrageloop aber so schnell sein, daß es quasi wie
> ein Interrupt wirkt.

Hast Recht. Die Loop wird mit den internen 8Mhz abgefragt. Werde eine 
Verz. einbauen.

von Helmut L. (helmi1)


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Thommi schrieb:
> Was würdest du für einen RC Filter vorschlagen ? Ich hab mal was von
> Reihenwiderstand 22R und 100nF gegen Masse gelesen. Pullups werde ich
> einlöten.
                       +5V-+---
                           |
                          Pullup
                           |
ucEingang -----+----R1-----+--- Eingang
               |
               C
               |
              GND


R1 = 1 .. 4.7K
C  = 10nF .. 100nF

Pullup = 1 .. 4.7K

Mit den Werten mal expermientieren

von Thommi (Gast)


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Danke Helmut !

von Thommi (Gast)


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Hallo Freunde,

ich gebs auf. Alle Tips umgesetzt. Keine Besserung. Stellenweise war die 
5V Leitung so verrauscht das garnichts mehr ging. Werde die ganze 
Steuerung neu überdenken.Auf alle Fälle neue layouten.
Hab da ein Layout gesehen von Pieter (PLi10). Das gefällt mir sehr gut. 
Da sitzt auch ein uC direkt mit neben dem TB. Es muss also 
funktionieren.
@Pieter: Wenn du das hier zufälligerweise liest: Funktioniert deine 
Schaltung und dein Layout stabil ?

Danke und Gruß

Thommi

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