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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotor Resonanzproblem


Autor: Spidii (Gast)
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Hallo alle zusammen,

ich hab mir die Schrittmotorsteuerung L297/L298 aufgebaut.
Versorgt wird das ganze mit ca. 20V (+10000uF Stabilisierung)
Der Motor schafft einen Phasenstrom von 1A.
Chopper Frequenz (22k ,2.2nF) gemessen 17KHz.
Schrittmotor:
http://www.mir-elektronik.de/motoren/1,8_56/vextac9212.html

Nun mein Problem:

Bei einer Schrittfrequenz von 50-60Hz (Vollschritt) dreht sich der
Motor zwar, jedoch ist er extrem laut und zittert ab und zu kurz in die
Gegenrichtung. In Halbschrittmodus ist dies bei ca. 100Hz der Fall,
jedoch nicht so stark.
Ab einer Schrittfrequenz von 100Hz - 1Khz (im Vollschrittmode) dreht er
sich wider ganz ruhig.

Ich habe Probiert, den Treiber (L298) mit einer Stromquelle zu
versorgen (2A). Dadurch schaltet der Chopper nicht mehr, da der
Spannungswert am Rsens nie über den Referenzwert Steigen kann (2A
Begrenzung). Und siehe da, der Motor dreht sich bei jeder Frequenz (bis
1Khz) ohne irgendeine Resonanz Erscheinung. Ist es möglich, dass sich
die Chopper Frequenz mit der Schrittfrequenz überlagert und dadurch
dieses Problem auftritt?

Weiß irgendjemand wie ich es schaffe trotz Chopper den Motor bei allen
Frequenzen betreiben zu können?

Danke in Voraus.

Mit freundlichen Grüßen

Autor: Michael (Gast)
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Ich nehme an, Du betreibst den Motor ohne Last; das darf man nicht
machen. Mit der Chopperfrequenz hat das nichts zu tun, die Masse des
Motors hat eine Resonanz, die zu den Schrittverlusten führt.

Autor: Michael (Gast)
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Schau doch mal deine Versorgungsspannung mit dem Oszi an, 10mF klingt
für mich nach viel hilft viel Dimensionierung. Nimm lieber einen
kleineren C mit LowESR.
Zuleitungen kurz halten um parasitäre Induktivitäten zu vermeiden. =>
Spannungs und Stromformen mit Oszi überprüfen.

Mfg Michael

Autor: Spidii (Gast)
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Der Motor treibt eine Gewindespindel, welche eine Platte zieht.
Wenn ich aber den Treiber mit einem Labornetzteil (2A Strombegrenzung)
betreibe, und den Chopper abschalte (da der Strom ja ohne dies nie
größer als 2A werden kann) läuft der Motor ohne Probleme (mit und ohne
Last)

mfg

Autor: Michael (Gast)
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10mF hört sich ja gut an. Ist das Teil vielleicht 'taub' ?

Autor: Spidii (Gast)
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Also auf der Platine sind 3 Treiber für 3 Motoren (3*4700uF). Die
Kondensatoren sind neu und sollten einen kleinen Seriellen Widerstand
haben. Die Versorgung beziehe ich (bis jetzt) immer aus einem
Labornetzgerät.

mfg

Autor: Wolfram (Gast)
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>Also auf der Platine sind 3 Treiber für 3 Motoren (3*4700uF). Die
>Kondensatoren sind neu und sollten einen kleinen Seriellen Widerstand
>haben.
also pro Treiber 4700uF Elko
warum so gross??
dein Hauptproblem sind schnelle Spannungseinbrüche (hohe Frequenzen)
da hilft dir der Elko wenig ,der ist für die niedrigen Frequenzen.
So nah wie möglich an den Treiber sollte ein Keramikkondensator 100nF.
wenn es geht auch 2 parallel (verdoppelt Kapazität und halbiert den
ESR)
dann kommt der Elko. (Ich glaube nicht das da 4700uF nötig sind,halte
dich ans Datenblatt) Der braucht dann auch keinen so niedrigen ESR.

>Die Versorgung beziehe ich (bis jetzt) immer aus einem
>Labornetzgerät
Strombegrenzung kontrollieren!

Zu einem Schrittmotor kann man beim Hersteller auch das
Resonanzdiagramm bekommen. Dann weiss man welche Frequenzbereiche man
meiden sollte.
Wie du schon festgestellt hast kannst du durch kleinere Schritte die
Resonanzen mildern. Allerdings mit der 297/298 Kombnation ist bei
Halbschritt ja Schluß.
Warum nimmst du nicht einfach eine andere Schrittfrequenz und meidest
di Resonanzbereiche?

Autor: spidii (Gast)
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Hallo Wolfram,

100nF sind selbstverständlich auf der Leistungs- , sowie auf der
Digitalseite aller ICs (SMD Kondensator auf der Unterseite zwischen den
jeweiligen Versorgung Pins). Diese Frequenzen meiden, wird schwer: Die
Motoren sind der Antrieb einer CNC Fräse. Da diverse punkte mittels
Bresenham Linienalgorithmus angefahren werden, entstehen automatisch
(auf der nicht Leitachse) verschiedenen Frequenzen (je nach Steigung).
Das seltsame ist ja eben, das sich die Motoren ohne Chopper "Normal"
verhalten. Dh. bei jeder Frequenz ohne Resonanz Erscheinung sich
drehen.

Mit freundlichen Grüßen

Autor: Der Techniker (_techniker_)
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Nimm mal experimentell die Chopperfrequenz etwas runter!
(wird zwar furchtbar schrill laut, aber evtl. bewirkt dies ja was..)

Gruß,
Techniker

Autor: Profi (Gast)
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Das kann ich mir gut vorstellen:
Bei niedriger Schrittfrequenz ist die Impedanz recht klein, und deshalb
auch die Versorgungsspannung. Das hat ein langsames Ansteigen des
Stromes und damit der Kräfte zur Folge --> wenig Resonanz.

Beim Choppen steigt der Strom wegen der hohen Spannung sehr schnell bis
zum eingestellten Level an.

Einzige Möglichkeit ist: Schritte weiter unterteilen. Geht beim L297
schwierig bis gar nicht, da die Vref für beide Brücken gilt.
Evtl. trotzdem die Vref modulieren.

Suche mal nach dem Nanotec IMT-901
http://www.nanotec.de/page_steuerungen_imt901_de.html
Ist ein umgestempelter Toshiba-Chip, den es wesentlich günstiger gibt.

Der L6208 hat FET-Endstufen (wenig Verluste) und getrennte Vref, da
kann man Microstepping realisieren.

Früher gab es mal gelbe Scheiben mit Gel-Füllung, die man direkt an den
Motor anflanschte. Brachte einiges.

Autor: Winfried (Gast)
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Manche Motoren verhalten sich etwas ruppig. Die sind nicht geeignet, um
sie in allen Drehzahlen laufen zu lassen. Das sind Motoren, die z.B. in
Druckern immer mit der selben Geschwindigkeit den Kopf hin- und
herbewegen.

Ein Freund hat aber eine CNC-Fräse laufen mit Steuerung auf L297 Basis
und das funktioniert alles bestens ohne problematische Resonanzen.
Motoren sind gute Vexta von nc-step.de. (Vexta PK268-E2.0B)

Autor: Stefan Helmert (Gast)
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Hallo,

überprüf mal die Freilaufdioden (ja, alle 4 pro Motor!), ob die
Belastbarkeit stimmt und sie auch funktionieren! Der L298 enthält keine
eigenen.

Autor: Spidii (Gast)
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Hallo,

Danke für eure Tipps.

@Techniker: Werde ich einmal Probieren. Ich werde auch versuchen die
Chopperfrequenz auf 100KHz zu erhöhen.

@Profi: Wenn ich diesen IC vorher gekannt hätte, hätte ich mir den
Bestellt (12€). Da der l297,l298 zusammen zirka gleichviel gekostet
hat. Leider müsste ich für diese ICs eine komplett neue Platine
machen.

@Winfried: weißt du welche Chopperfrequenz er eingestellt hat?

@Stefan Helmert: Was meinst du mit Belastbarkeit? (Strom, Spannung) Ich
verwende: HER 105 Dioden.

Mit freundlichen Grüßen

Autor: Michael Werner (Gast)
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@Profi
>Ist ein umgestempelter Toshiba-Chip, den es wesentlich günstiger
gibt.
Weißt Du welcher das ist?

Autor: Winfried (Gast)
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Genaue Chopperfrequenz weiß ich nicht, aber man hört es noch pfeifen.
Also irgendwas zwischen 15 und 20 KHz.

@Michael: Der IMT901 ist identisch zum Toshiba TA8435H.

Autor: Micha Reisinger (Gast)
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Hallo
Hast du das Proplem noch ?.
Bitte anrufen ich werde dier Helfen !.
Tel.: 069-314678 Frankfurt/M
MfG
Michael

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