L298 - Richtige Wahl von Vss und Rs?

[Martin (Gast)]

Liebe Schrittmotorkenner,

bitte gebt mir einen Rat, ich weiß nicht mehr weiter.
Zunächstmal möchte ich mein Problem beschreiben:

Mit Hilfe eines MPC555 erzeuge ich folgende Signale:

A:  __--__--__--
B:  --__--__--__
C:  --__--__--
D:  -__--__--__-

Alle 0/5V.
Wenn ich das Datenblatt des L297 richtig verstanden habe, ist das auch 
das Signal, was der Chip im "NORMAL DRIVE MODE" erzeugt. Folglich sollte 
das ja schonmal ein guter Anfang sein, um einen Schrittmotor zu bewegen.

Diese Signale habe ich an die entsprechenden Brücken eines L298 
angeschlossen. A/B eine Brücke, C/D die andere.

Zum Einsatz kommen soll folgender Schrittmotor:
Nanotec ST4209S1404 bipolar
1,33A pro Wicklung
2,1Ohm pro Wicklung

Als Spannung werden 2,8V angegeben.

Nun meine eigentliche Frage: Wie bringe ich den L298 dazu, meinen Motor 
optimal zu versorgen? Welche Betriebsspannung Vss und welche 
Begrenzungswiderstände verwende ich am besten?

Die einzige Formel, die ich gefunden habe war Vref = Rs * I, allerdings 
bezieht sich Vref auf den L297, den ich ja nicht verwende.

Mein erster Versuch war 12V und 0.5Ohm, einfach, weil mir dies gerade 
zur Verfügung stand. Leider verhält sich der Motor überhaupt nicht 
schön. Er rattert, bewegt sich unzuverlässig und wird warm. Dieser 
Schnellschuss war also nicht die Lösung, also möchte ich das jetzt 
lieber mal systematisch angehen.

Hat jemand von euch Erfahrung mit dem Betrieb des L298 ohne seinen 
Freund?


Vielen Dank für die Hilfe!

Martin

[Johannes M. (johnny-m)]

> Die einzige Formel, die ich gefunden habe war Vref = Rs * I, allerdings
> bezieht sich Vref auf den L297, den ich ja nicht verwende.
Was verwendest Du denn zur Strombegrenzung, wenn nicht die im L297 
eingebaute? Wenn Du keinen L297 hast, musst Du die Strombegrenzung 
anders aufbauen. Und auch in dem Fall wirst Du irgendeine 
Referenzspannung haben, an die die Sensewiderstände angeglichen werden 
müssen.

[Johannes M. (johnny-m)]

> 1,33A pro Wicklung
> 2,1Ohm pro Wicklung

> Als Spannung werden 2,8V angegeben.

$$U = R \cdot I$$

Das gibt mit den Werten von oben

$$2,1 \Omega\cdot 1,33 A = 2,79 V \approx 2,8 V$$

Klar?

2,8 V ist die Spannung, bei der der Motor ohne Strombegrenzung betrieben 
werden kann.

Allerdings wirst Du den Motor mit 2,8 V vermutlich nicht sinnvoll 
betreiben können. Das  klappt nur bei sehr niedrigen Schrittfrequenzen. 
Wenn Du höhere Schrittfrequenzen fahren willst, dann musst Du die 
Spannung deutlich höher wählen. Dann ist allerdings eine Strombegrenzung 
unbedingt erforderlich. Und die sorgt dann dafür, dass der Strom im 
Rahmen der angegebenen 1,3 A bleibt.

[Johannes M. (johnny-m)]

> Mein erster Versuch war 12V und 0.5Ohm, einfach, weil mir dies gerade
> zur Verfügung stand. Leider verhält sich der Motor überhaupt nicht
> schön. Er rattert, bewegt sich unzuverlässig und wird warm.
Also noch mal Herrn Ohm bemühen:

$$I = \frac{U}{R}$$

Mit

$$R = R_{Wicklung} + R_{Sense}$$

gibt das

$$\Rightarrow I = \frac{12 V}{2,1 \Omega + 0,5 \Omega} = \frac{12 V}{2,6 \Omega} = 4,615 A$$

Dass das viel zu viel für den Motor ist, ist hoffentlich klar...

[Martin (Gast)]

Ah, ok, vielen Dank.
Dann werde ich mal 7 Ohm probieren. I = 12V/(7+2.1)Ohm = 1,33 Ampere 
müsste passen, oder?

Vielen Dank für die Antworten! Ich hoffe, ich hab den Motor noch nicht 
erledigt mit 4,6A :)

[Philipp B. (philipp_burch)]

$$P=U\cdot I$$

Dein Widerstand verheizt dann also

$$P=(12V-2.8V)\cdot1.3A=12W$$

Etwas viel, findest du nicht? Zumal deine Spannung am Motor dann auch 
wieder auf die Nennspannung abfällt, was wohl zu den von Johannes M. 
angesprochenen Problemem führen wird.

Du solltest eigentlich einen kleinen Shunt verwenden und den Strom 
mittels PWM regeln.

[Martin (Gast)]

Vielen Dank für die Antworten!
Gibt es denn eine andere, einfachere Möglichkeit, meine bereits 
vorhandene korrekte Waveform dem Motor mitzuteilen?
Der L297 kommt ja für mich nicht in Frage, da ich ja bereits die 
korrekte Signalform habe, der L297 aber ja ein anderes Signal benötigt.

[Johannes M. (johnny-m)]

Ich hab mal einen Auszug aus einer Laborversuchsdoku angehängt. Für Dich 
dürften v.a. die drei letzten Seiten interessant sein (Abschnitt 
"Spannungsversorgung und Strombegrenzung"). In dem Laborversuch wird 
auch auf den L297 verzichtet und die Steuersignale werden mittels 
Mikrocontroller erzeugt. Die Strombegrenzungsschaltung habe ich dafür 
diskret aufgebaut, wie in dem Schaltbild zu sehen. Das Taktsignal für 
den Chopper kann von einem Mikrocontroller (Timer-Ausgang) oder einer 
beliebigen anderen Quelle erzeugt werden.

Anmerkung: Das Poti links ist zum Einstellen der Schwelle. Die 
Strombegrenzungswiderstände oben rechts in den Steuerleitungen sollten 
im Bereich weniger kOhm liegen. In unserem Versuchsaufbau läuft das mit 
3,3 kOhm, wenn ich mich recht erinnere.

[Martin (Gast)]

Vielen Dank nochmal für eure Antworten!
Danke auch für die angebotene Lösung johnny-m! Wenn ich keine einfachere 
Möglichkeit finde, werde ich wohl darauf zurückgreifen müssen.