Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik VDO-Schrittmotor läuft unrund


von F. P. (pl504)


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Habe hier ein Kombiinstrument mit vier unipolaren Schrittmotoren für 
Geschwindigkeit, Drehzahl, Temperatur und Tank.


Wenn ich die Motoren mit zwei sinusförmigen Spannungen ansteuere (90° 
Phase, 5 Vpp), sollte sich doch eigentlich ein weitestgehend "runder" 
Lauf ergeben. Es ist aber so, daß die Motoren nicht gleichmäßig drehen. 
Demzufolge ist es auch nicht möglich, jede beliebige rasterlose 
Zeigerposition anzufahren. Der Zeiger rutscht dann ein Stück vor oder 
zurück (wegen Rastmoment).

Ich kann mir nicht vorstellen, daß dieses Kombiinstrument mit dieser 
Eigenart so betrieben wird. Das würde bedeuten, der Tachozeiger rutscht 
um ca. 2 km/h und das würde sicher auffallen. Aber was macht der 
Hersteller in der Ansteuerung anders? Mit mehr als 5 V werden die 
Motoren nicht angesteuert, mehr gibt der µC nicht her.

von Uwe (Gast)


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> mehr gibt der µC nicht her
Du hast doch nicht etwa den Motor direkt an den µC drangemacht ?!

> mit zwei sinusförmigen Spannungen ansteuere mit zwei sinusförmigen
> Spannungen ansteuere
An den DA-Wandler Pins ???

Zeig mal Schaltplan !

von F. P. (pl504)


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Ich meinte den µC auf der Platine, der regulär diese Motoren ansteuert. 
Ist ein ASIC (?) von Nec, Datenblätter sind nicht aufzutreiben.

Spulenwiderstand je 123 Ohm, d.h. mit Atmel-µC noch ansteuerbar.

Die sinusförmigen Spannungen habe ich einem 2-Kanal-Funktionsgenerator 
entnommen, alles schön mit Oszi kontrolliert.

von Uwe (Gast)


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> Die sinusförmigen Spannungen habe ich einem 2-Kanal-Funktionsgenerator
> entnommen
Oh man ...

von F. P. (pl504)


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> Oh man ...
?

von MaWin (Gast)


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Wenn ein Schrittmotor zu wenig Haltemoment hat, ist der Strom zu gering 
(denn der Motor aus dem Instrument wird ja für den Zeiger passend sein).
Also wirst du 12V statt 5V benötigen. Vorher aber noch mal am lebenden 
Objekt nachmessen.

von F. P. (pl504)


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12 V gibt der Generator nicht her, da muß erstmal eine Stereoendstufe 
her. ;)
Hatte das Oszi auch mal am Motor, als ich den µC befeuert habe. Bei der 
Initialisierung dreht der die Motoren ziemlich schnell und ruppig auf 
Linksanschlag - die Amplituden sind dabei nur 5 V, also sollte der Motor 
eigentlich auch bei 5 V einwandfrei zu positionieren sein.

Na ja, ich teste wie gesagt mal mit mehr Saft.
Wollte mir nen "digitalen Analogtacho" bauen, aber wenn sich die Motoren 
so zickig haben, muß ich andere probieren oder gleich ein 
Drehspulmeßwerk mit PWM nehmen.

von Uwe (Gast)


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>> Oh man ...
>>?
> aber wenn sich die Motoren so zickig haben

Nicht umsonst gibt es Halbbrücken

von F. P. (pl504)


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Was willst Du mir sagen?

von Cyblord -. (cyblord)


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F. P. schrieb:
> Was willst Du mir sagen?

Motor direkt an Signalgenerator = schlechte Idee.

Nimm eine Halbbrücke.

von F. P. (pl504)


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Warum isses ne schlechte Idee? Der hat nen 50-Ohm-Ausgang.

von Uwe (Gast)


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Du kannst natürlich auf Power Operationsverstärker nehmen. Jedoch 
brauchst du auch noch FreilaufdiodenPro Phase je eine nach V+ und V-.
Dadurch kann man wenn man Ahnung hat auch nen Richtig guten 
Schrittmotortreiber Basteln. Schrittmotore werden normalerweise mit 
einem Stromchopper betrieben mit so viel Spannung wie möglich, da die 
Induktivitäten der Motorwicklungen natürlich hochohmiger werden je höher 
die Freqenz ist braucht man mit Steigender Geschwindigkeit halt mehr 
Spannung, damit der Strom jedoch nicht zu hoch wird braucht man sowas 
wie ne Konstantstromquelle (der Stromchopper).
Deshalb nehmen die meisten Leute Schrittmotortreiber fertig als IC mit 
nem bisschen Hünerfutter.

von Hubert G. (hubertg)


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Wie kommst du eigentlich darauf den Schrittmotor mit einer Sinusspannung 
zu betreiben?
Mit dem 50 Ohm Ausgang ist schon fast ein Drittel des Stroms weg.
Bei einem AVR bist du mit 40mA aber schon am obersten Limit.

von MaWin (Gast)


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> Warum isses ne schlechte Idee?

Es ist nicht shclht, so lange der Motor nicht so schnell drehen muss, 
daß er Blindstrom rückspeisen will.

> Der hat nen 50-Ohm-Ausgang.

Das heisst bei 123 Ohm Spulenwiderstadn aber, daß von den 5V nur noch 
3,5V und damit die halbee Leistung ankommen.

von Hubert G. (hubertg)


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Die Schaltung solltest du doch zeigen, denn wie man einen unipolaren 
Schrittmotor mit zwei Sinussignale ansteuert ist interessant.

von F. P. (pl504)


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Da ist nicht viel mit Schaltung. Kanal 1 an Spule 1, Kanal 2 an Spule 2, 
Phasenverschiebung auf 90° eingestellt und GO.

: Bearbeitet durch User
von Hubert G. (hubertg)


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F. P. schrieb:
> Mit Rechteck könnte er sich schlecht gleichförmig bewegen.

Warum glaubst du wohl heißt dieser Motor "Schrittmotor".

von spess53 (Gast)


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Hi

>Die Schaltung solltest du doch zeigen, denn wie man einen unipolaren
>Schrittmotor mit zwei Sinussignale ansteuert ist interessant.

Schon mal die Signale bei Microstep-Ansteuerung gesehen?

http://www.allegromicro.com/~/media/Files/Technical-Documents/stp01-2-Microstepping-Motor-Driver-IC.ashx

MfG Spess

von Hubert G. (hubertg)


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spess53 schrieb:
> Schon mal die Signale bei Microstep-Ansteuerung gesehen?

Du zeigst mir wie das mit zwei Sinussignale und unipolarem Motor geht.

: Bearbeitet durch User
von spess53 (Gast)


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Hi

>Du zeigst mir wie das mit zwei Sinussignale und unipolarem Motor geht.

Wenn der Motor getrennte Mittelanzapfungen hat kein Problem. Aber ich 
gehe eher davon aus, das die Bezeichnung 'unipolar' nicht zutrifft.

MfG Spess

von F. P. (pl504)


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Warum müssen getrennte Mittelanzapfungen vorhanden sein?

von Hubert G. (hubertg)


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spess53 schrieb:
> Wenn der Motor getrennte Mittelanzapfungen hat kein Problem. Aber ich
> gehe eher davon aus, das die Bezeichnung 'unipolar' nicht zutrifft.

Was nicht zutrifft kann man nur vermuten. Ohne entsprechenden IC habe 
ich Mikroschritt noch nicht gesehen.

F. P. schrieb:
> Warum müssen getrennte Mittelanzapfungen vorhanden sein?

Weil du den Motor sonst nur unipolar verwenden kannst.

: Bearbeitet durch User
von Hans J. (step_up_mosfet)


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Eigentlich sollte man einen Strom durch die Spulen schicken und nicht 
einfach eine Spannung anlegen, auch wenn sie sinusförmig ist wird das 
nicht so funktionieren wie du dir das gedacht hast.

http://www.rn-wissen.de/index.php/Schrittmotoren

Also baue dir zwei Stromquellen und miss den Motor vorher noch einmal 
durch, vielleicht hast du doch ein Kabel an die falsche Spule gelötet.

Kannst auch mal ein kleines Foto vom Motor machen.

von F. P. (pl504)


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Den Strom habe ich natürlich auch oszillographiert. Resultat: astreiner 
Sinus. Ist auch verständlich, weil bei Frequenzen um 1 Hz fast die 
gesamte Spannung am Spulenwiderstand abfällt (Induktivität ca. 160 mH), 
und ein Widerstand ist nunmal sehr linear. ;) Bei 1 Hz wären es nur ca. 
1 V/A Reaktanz im Vergleich zum R = 123 Ohm. Problem also: Man weiß 
nicht, wann die Spule in Sättigung gerät (viel zu schlechte Güte, R >> 
X). Da müßte man andere Methoden anwenden.

Bei hohen Frequenzen wäre zwar X größer, aber dann hat man wieder andere 
Probleme (parasitäre Einflüsse durch Eisenverluste, Kapazitäten, ...), 
was die Messung nicht verbessern würde.

: Bearbeitet durch User
von Mr. Wu (Gast)


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F. P. schrieb:
> Bei der Initialisierung dreht der die Motoren ziemlich schnell und ruppig
> auf Linksanschlag
Was soll der arme Motor auch machen, wenn er einen Sinus kriegt und du 
nicht rechtzeitig vor dem Linksanschlag die Frequenz auf Null runter 
drehst.
So sind sie, die Schrittmotoren.

von F. P. (pl504)


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Er kriegt keinen Sinus. Vermutlich Vollschrittbetrieb, damit das Ding 
möglichst schnell am Anschlag landet. Ich kann da nicht eingreifen, das 
macht der µC so. ;) Hätte ich ein Datenblatt, würde ich den µC 
vermutlich weiterverwenden.

von F. P. (pl504)


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So, nun wird das Problem hoffentlich beseitigt. :) Habe mich nämlich von 
diesem idiotischen Schrittmotor verabschiedet und verwende jetzt so 
einen eisenlosen "Schrittmotor" ohne Getriebe:
Der Magnet sitzt direkt auf der Welle und wird von je zwei um 90° 
versetzten Luftspulen umgeben. Sieht aus wie zwei Helmholtz-Spulenpaare. 
Dank fehlendem Eisenkern entfällt jegliches Rastmoment völlig und damit 
ist die Anzahl der Rotorpositionen praktisch nur noch von der Auflösung 
der PWM abhängig.

Morgen wird getestet...

von Harry (Gast)


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Falls es doch noch interessant ist .....

von Rudolph (Gast)


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Hmm, VDO Schrittmotoren aus nem Kombi-Instrument?
Das sind diese flachen weissen Dinger die in die Platine geklipst sind 
mit den Feder-Kontakten?
Das sind doch auch nur zwei Spulen.

von F. P. (pl504)


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Genau. Da gibt's zwei verschiedene Versionen. Wenn der Zeiger beim 
Drehen/Kippen des Instruments durch die Schwerkraft langsam nach unten 
gedreht wird, sind die oben beschriebenen Motoren verbaut (siehe 
Bilder).

Hat man die "richtigen" Schrittmotoren mit Getriebe, bleibt der Zeiger 
dort stehen, wo er zuletzt stand. Diese Position friert also gerne bei 
schweren Unfällen ein und es läßt sich ablesen, wie schnell der Fahrer 
unterwegs gewesen ist. Hab aktuell kein Bild davon.

Harry schrieb:
> Falls es doch noch interessant ist .....
Schon. Die Dinger, die ich verwendet habe, bringen eindeutig viel zu 
wenig Auflösung. Man sieht deutlich den Zeiger rucken.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Von Freescale gibt es einen speziellen Treiberbaustein den MC33977 .... 
hab leider nur noch keinen Anbieter dafür gefunden. Bei mir liegen 12 
solche Motoren aufm Tisch und warten auf eine Aufgabe.

: Bearbeitet durch User
von F. P. (pl504)


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Der Treiber kann leider auch nicht verhindern, daß der Rotor durch das 
Rastmoment weggezogen wird. Ich hab's auch mit 12 V versucht, das ändert 
nix. Mehr wollte ich dem Teil nicht zumuten.

von Crazy Harry (crazy_h)


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Ok ich hab die Motoren mit 1:180 Getriebe, aber entgegen dem oben 
gesagten kann man die Achse trotz Getriebe relativ leicht drehen.
Achja bei Halbschritt haben die auch nur eine Auflösung von nem halben 
Grad.

: Bearbeitet durch User
von Rudolph (Gast)


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Okay, diese Dinger habe ich nicht gemeint, die sind ja aus dem letzten 
Jahrhundert. :-)

von Crazy Harry (crazy_h)


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Das Datenblatt oben ist von 2006 :oD

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