PIC 16F877A Schrittmotorsteuerung

Hallo,

und danke erst mal für die schnelle Antwort.

> Wie moechtest du die Drehzahl messen? Hast du da schon eine Idee?

Ich habe mir überlegt an einer Stelle der Scheibe einen reflektierenden 
Punkt aufzukleben, also ein wenig Spiegelfolie, und dan nach 
Lichtschrankenprinzip nach jeder Umdrehung ein Impuls.
Ich weis jedoch nicht ob das Ausreicht, bei so niedrigen Drehzahlen.

Hallo.

>> Ich weis jedoch nicht ob das Ausreicht, bei so niedrigen Drehzahlen.

>Bei 20UpM ist das sicherlich zu wenig, um schnell genug reagieren zu
>koennen. Aber du kannst ja bspw. 4 Reflektoren montieren - da hast du
>dann auch Symmetrie.

Daran habe ich auch schon gedacht, doch stellte sich mir sofort die 
Frage wie präziese die Positionierung sein mus?

>Hast du jemanden vor Ort, der dir zumindest bei der Schaltung helfen
>kann? Natuerlich kann dir jemand hier einen Schaltplan erstellen, aber
>das Verstaendnis kommt dadurch eben nicht so unbedingt in deiner grauen
>Masse an :)

Schaltungen lesen und verstehen kann ich ganz gut, nur meistens fällt es 
mir schwer selbst an alles zu denken. Bzw. ich weis nicht was wirklich 
benötigt wird.
Für die Schrittmototren z.B. werde ich eine Spannung von 16V brauchen, 
für den PIC.. 5V da würde ich z.B eine Spannungsquelle mit 16V 
konzipieren, und die 5V über ein Stabbi IC erzeugen. Was ich mir da 
nicht sicher bin, ob das so ok ist, oder ob es elegantere bzw. bessere 
Lösungen gibt.

>Das Programm wirst du schon selbst schreiben muessen, wobei dafuer C
>sicherlich die am besten geeignete Sprache sein wird. Ich nehme an, dass
>du bereits C-Erfahrung hast, da du dich wohl sonst nicht an ein
>komplexeres Projekt wagen wuerdest. Falls ich falsch liege, solltest du
>erst ein C-Tutorial fuer PIC suchen und absolvieren.

Ich habe schon in C programiert, ist eine Ehwigkeit her, und hatte nix 
mit µC zu tun. Von daher werde ich an dieser Stelle viel Hilfe 
benötigen. Ein Tutorial suche ich auch schon, da ich das wirklich lernen 
will.

Ideen für Folgeprojekte habe ich auch schon, aber die sind dann noch 
komplexer und schwieriger.

Ich denke das wichtigste ist mir erst einmal die Motorsteuerung mit den 
Anwahltasten. Display kann später folgen.

Hi,

ein kurzer Einwurf zur Drehzahlmessung:

Rechnest du bei deinem Projekt mit "Missing Steps" durch eine zu hohe 
Belastung des Motors oder zu hoher Drehzahl für deinen Motor(oder 
Spannungsversorgung)?
Oder möchtest du unbedingt neben der Steuerung sofort auch mit einer 
Auswertung anfangen?

Falls Nein: Warum messen?
Das interessante bei Schrittmotoren ist ja gerade das man die 
Drehzahl/Drehwinkel sehr exakt steuern kann. Sofern man die 
Randbedingungen seines Systems nicht überschreitet bekommt man GENAU das 
was man bekommt. Eine Kontrolle/Nachregelung wie beim "normalen" Motor 
ist nicht nötig...

Was ich damit sagen möchte:
Dein Programm selber steuert die Drehzahl GENAU. Du brauchst im Prinzip 
nur einen kleinen Algoryhtmus der dir die eingestellten Parameter im 
Programm in eine Drehzahl ("Steps pro Sekunde" im Vehältnis "Steps pro 
360 Grad des Schrittmotors") umrechnet. Eine Auswertung ist überflüssig, 
kann natürlich dann als erweiterung zum Üben später mal implementiert 
werden wenn man denn möchte...

Gruß
Carsten

EDIT: Eine kleine Korrektur:

Im mittleren Absatz muss es natürlich heißen:
***Sofern man die Randbedingungen seines Systems nicht überschreitet 
bekommt man GENAU das was man MIT DEM µC AUSGIBT. (statt bekommt) 
***

Gruß
Carsten

Hi

Da muss ich Carsten zustimmen. Entweder baust du du einen anständigen 
Schrittmotorantrieb, dann brauchst du keine Drehzahlmessung. Oder du 
baust Murks, dann brauchst du auch keinen Schrittmotor.
Überdenke dein Konzept noch mal.

MfG Spess

Hallo

also die Drehzahl soll gemessen und angezeigt werden, es soll keine 
Nachregelung erfolgen.

die Anzeige deswegen, da ich ja einmal eine Vorauswahl an Drehzahl habe, 
diese aber über + und - tasten beeinflussbar sein soll. Das 
Übersetzungsverhältniss kriege ich nicht sauber ausgerechnet, da dachte 
ich warum dem µC nicht einfach messen lassen?

Also kein Regelkreis.

Der Motor wird eine Masse von ca.12Kg antreiben müssen, jedoch soll die 
Drehzahl einmal eingestellt dann konstant bleiben. Dies jedoch möglichst 
gleichmäßig, daher kam ich auf Schrittmotor.

Ich denke dan passt es zu dem was Ihr geschrieben habt oder seht ihr nen 
Denkdreher?

Hallo Döner Man,

ist es möglich bei dieser Schaltung einfach mehrere Motoren parallel an 
einem Treiber anzuschliessen, oder empfiehlt es sich für jeden Motor 
einen eigenen Treiberbaustein einzusetzen?

Die Motoren sollen sich immer Gleichzeitig gleichschnell drehen. Vom 
Strom her sollte das kein Problem darstellen ,da die Motoren die Ich 
einsetzen will ca. 300mA bei 16V ziehen

Die Schaltung gefällt mir sehr gut, ich weis zwar nicht wie ich den Puls 
generiere, aber ich lerne ja noch....

Grüße

Noch eine Frage,

ist es besser den Schrittmotor in Follschritten anzusteuern, oder in 
Halbschritten?

Mir geht es vor allem um gleichlauf und Laufruhe.

danke

Hi

>ist es besser den Schrittmotor in Follschritten anzusteuern, oder in
>Halbschritten?


Kommt auf deinen Motor an. Es mach einen kolossalen Unterschied, ob du
48 oder 400 Schritte/U hast.

MfG Spess

Hallo

Der Gleichlauf ist kein Problem, da der Tackt durch den Mikroprozessor 
vorgegeben wird. Die Laufruhe ist ein Problem. Wenn man ein System mit 
einem Schrittmotor sicher betreiben will, so muss die Kraft (Drehmoment) 
des Schrittmotors groesser sein als die maximal auftreteneden Kraefte 
des angetriebenen Systems. Dann spürt man aber die Schritte.
Der Unterschied zwischen Vollschritt und Halbschritt ist nach meiner 
Erfahrung dabei nicht so gross.
Dies kann durch eine Schrittmotorsteuerung mit Mikroschritten verbessert 
werden, setzt aber geeignete Ansteuerung und Motoren voraus.

Mit der bisherigen Bescheibung des Systems sehe ich noch wenige 
Vorteile, sondern mehr Nachteile durch einen Antrieb mit einem 
Schrittmotor gegenüber einem Antrieb mit einem Gleichstrom Getriebemotor 
und PWM.

Nach meinem Gefühl ist ein Motor mit 16V/300mA der ein System mit 12kg 
antreiben soll schwach ausgelegt. Vor allem da der Motor nur 24 Schritte 
pro Umdrehung hat.

Mfg JensM

>Als Schrittmotorsteuerung würde ich dir die L297+L298 Kombi empfehlen.
Diese Kombination ist veraltet, schrottig ! nimmt lieber TA8435 o.ä.

>Der L297 bietet auch eine Stromsteuerung für den Motor an.
das macht fast jede Endstufe für Schrittmotor.

Gruss

> Und warum ist es "schrottig" ? Bitte kläre mich auf. Ich weiß es echt
>nicht.

in meiner Augen ist die Kombination "schrottig" weil:
a)  brauche 2 ICs und sage und schreibe 8x 3A schnelle Diode
b)  kein Micro-Betrieb möglich
c)  Stromsenkung (Sleepmodul) nur mit Aufwand möglich.
d)  Teuer

Gruss

Hallo JensM,

>Die Laufruhe ist ein Problem. Wenn man ein System mit
>einem Schrittmotor sicher betreiben will, so muss die Kraft (Drehmoment)
>des Schrittmotors groesser sein als die maximal auftreteneden Kraefte
>des angetriebenen Systems. Dann spürt man aber die Schritte.

Worum es mir geht: Die Scheibe mit dem Gewicht von 12Kg soll auf 
Nenndrehzahl gebracht, ab dann die Drehzahl stabil gehalten werden.
Das verwendete Lager für die Scheibe ist sehr gut, und es wird keine 
weiteren Beeinflussenden Größen geben, also keine zusätzlichen 
Wiederstände gegen das Drehen.
Daher hatte ich mir überlegt das ein "schwacher" Schrittmotor wohl 
länger braucht bis die Drehzahl erreicht ist, jedoch dadurch die 
Laufruhe deutlich verbessert werden kan, da der Motor die Masse nicht so 
unter Kontrolle hat.

>Dies kann durch eine Schrittmotorsteuerung mit Mikroschritten verbessert
>werden, setzt aber geeignete Ansteuerung und Motoren voraus.

Hast du einen Vorschlag, was ein geeigneter Motor und Ansteuerung sein 
kan?
Ich wäre sehr dankbar.

>Mit der bisherigen Bescheibung des Systems sehe ich noch wenige
>Vorteile, sondern mehr Nachteile durch einen Antrieb mit einem
>Schrittmotor gegenüber einem Antrieb mit einem Gleichstrom Getriebemotor
>und PWM.

Ich möchte die Drehzahl sehr stabil halten, und einen Regelkreis 
vermeiden.
Da scheint mir ein Schrittmotor am geeignetsen da über die Ansteuerung 
die Drehzahl gut in den Griff zu bekommen ist. Ein Getriebe kommt meiner 
Meinung nach nicht in frage, da ich ein möglichst leise, Optimal wäre 
unhörbare Lösung suche, und ich befürchte das es kaum geräuschareme 
Getriebe gibt. Ich lasse mich jedoch gerne eines besseren belehren.

viele Grüße

Hallo Michael W.

>Was für einen Schrittwinkel haben die Motoren bei einem Vollschritt?

Der RDM 57 von Berger macht 24 Schritte/Undrehung, also gehe ich mal von 
15° je Vollschritt aus.

Ein Antrieb mit einem Gleichstrommotor erfordert natuerlich eine 
Regelung.
Mit einer Drehzahlmessung vor einem Getriebe haette man eine hohe 
Messfrequenz und könnte damit sicher eine vernünftige Regelung 
erreichen.

Nun zur Loesung mit dem Schrittmotor:

Wenn der Teller zu schwer ist und der Schrittmotor ihn nicht mit einem 
Schritt bewegen kann, so werden Schrittverluste auftreten. Es kann dazu 
führen, dass sich der Teller gar nicht bewegt.
Wenn der Schrittmotor elektrisch 2 Schritte weiter ist als die Mechanik 
wirkt die Kraft entgegen, weil der Schrittmotor auf dem vorherigen 
Schritt einrasten moechte. Das entstehende Drehmoment des Schrittmotors 
ist dann mal in die eine Richtung und dann in die andere Richtung. Der 
Drehteller bleibt dann stehen.

Ich könnte mir vorstellen, wenn die Verbindung zwischen Schrittmotor und 
Drehteller weich ist (der Schrittmotor macht einen Schritt dann folgt 
der Drehteller), dass man mit einer Rampe (langsam steigende 
Tacktfrequenz) den Teller dann zum drehen bringen könnte. Die weiche 
Verbindung bringt dann natürlich auch wieder bessere Laufruhe.

Eine Mikroschrittsteuerung würde dabei auch Vorteile bringen.
Der oben genannte TA8435 (entspricht dem IMT901) kann das.

Zum Anfahren von exakten Positionen mit Schrittmotoren im 
Mikroschrittbetrieb braucht man Motoren mit geringen Selbsthaltemoment 
(geringes Einrasten des Motors ohne Strom). In diesem Fall ist dies 
jedoch nicht so wichtig.
Man kann dann den Schrittmotor trotzdem im Mikroschrittbetrieb 
betreiben.

MfG JensM

>Ich könnte mir vorstellen, wenn die Verbindung zwischen Schrittmotor und
>Drehteller weich ist (der Schrittmotor macht einen Schritt dann folgt
>der Drehteller), dass man mit einer Rampe (langsam steigende
>Tacktfrequenz) den Teller dann zum drehen bringen könnte. Die weiche
>Verbindung bringt dann natürlich auch wieder bessere Laufruhe.


Ist ein Gummiriemen als weiche Verbindung dienlich?

Eine Masse von 12 Kg mit so einem kleinem Motor zu bewegen, halte ich 
für sehr gewagt.
Der Motor kriegst du nicht zum Laufen. Der rattert nur rum...

nur so zur info:
Masse ist egal, trägheitsmoment ist das entscheidene.
Aber mit großer masse kann es leicht sein, das das trägheitsmoment auch 
groß ist.
Und dann natürlich die Lagerreibung, die hängt oft von der Masse ab.

Also, wie ist das Trägheitsmoment und die Reibung?

Hallo Ihr Zwei,

>Carsten Sch.
>ODER liegt das Problem dabei das du nicht weißt wie du aus dem
>Verzögerungswert(Endlosschleife) bzw. Ladewert des Timers(IRQ) die
>Tatsächliche Anzahl an Impulsen pro min/sec zu errechnen ist?

Auf dem Schrittmotor soll ein Rädchen drauf über das ein Riemen läuft.
Der Riemen überträgt die Kraft auf die Scheibe.
Da ich das Übersetzungsverhältniss nicht so genau herausbekomme, würde 
ich durch eine Verrechnung der Steuerimpulse nur einen "Näherungswert" 
bekommen. Ausserdem hätte ich eine Kontrolle ob ich mit meinen Pulsen 
richtig liege oder nicht.

>mec:
>Also, wie ist das Trägheitsmoment und die Reibung?

Zu dieser Frage habe ich keine sinvolle Antwort. Es ist ein 
Bronzeteller, durchmesser ca. 15-20 cm bei einer Dicke von ca.4-7 cm, 
Gewicht ca. 12 Kg.
das Lager ist ein Bronze Synther Lager, das mit wenig Öl geschmiert 
wird.
Die Achse im Lager hat einen Druchmesser von ca. 10mm. wobei die Achse 
senkrecht steht, und der Bronzeteller hat in der Mitte eine Bohrung wo 
die Achse durchgeht. Der Teller soll in der Waagerechten drehen.
Besser kann ich es gerade nicht beschreiben

>Carsten Sch.

>Das Übersetzungsverhältnis ist doch einfach ;-)

Stimmt, jedoch sind meine Messtoleranzen zu groß glaube ich, ist auch 
erst einmal zweitrangig.

>Zuerst einmal solltest du deinen Motor überhaupt am drehen haben,

Ganz deiner Meinung.

>Aber mal eine Andere Frage:
>Soll der Hauptzweck dieser Sache das später 100% laufende Projekt sein
>und das "lernen" ist nur Beiwerk, oder möchtest du hauptsächlich etwas
>lernen und das "funktionierende Projekt" ist der nette Nebeneffekt.
>Wenn das "Lernen" im vordergrund steht, so würde ich sowieso erst mal
>Schrittweise vorgehen und nicht sofort alles in einem Schritt aufbauen.

Also das was ich mir als Aufgabe gestellt habe soll in einer 
überschaubaren Zeit fertig werden. Und wen möglich besser sein als "nur" 
100% funktionieren.
Aber, der Lerneffekt ist mir sehr wichtig, und ich würde ihn von der 
Priorität durchaus bei 50% ansiedeln. Daher bin ich schon fleissig am  C 
Tutorials lesen, und Code in den µC Schreiben, am Verändern, und schauen 
was passiert. Ich bin in der Glücklichen Situation so ein Development 
Kit zu besitzen, da sind ohne ende LED's, Taster, 7 Segmentanzeigen, ein 
2 Zeiliges Display, ein Grafikdisplay..... dabei, und auch ein ganz 
kleiner unipolarer Schrittmotor der so wenig power braucht das ihn der 
PIC direkt treiben kan. Also alles da um die Grundlagen erst einmal zu 
verstehen, parallel frage ich euch Löcher in die Bäuche, noch bevor ich 
mich wirkich für etwas festlege.
Sobald dann klar ist in welche Richtung es geht, wird als erstes die 
Motortreiberstufe implementiert (freifliegend) um dan schon mal damit 
arbeiten zu können, und dan immer weiter wie du auch beschrieben hast.
Und wenn dann alles so läuft wie ich mir das vorstelle, werde ich 
zusehen das ich irgendwo eine Platine ätzen lasse, um das dan alles in 
die endgültige Formzu bringen, und zu guter letzt kommt alles an seinen 
Platz.

>Gibt es eigendlich einen Grund warum es gerade dieser Schrittmotor
>sein soll? Ansonsten würde ich vorschlagen diesen höchstens für erste
>Gehversuche einzusetzen und später einen mit mehr "power" und einen
>kleineren Schrittwinkel verwenden.

Die Gründe die für diesen Schrittmotor sprechen sind:
Das ich davon 3 Stück hier liegen habe,
und das sie sehr leise "unhörbar" sein sollen.
Das ist mir wichtig also das sehr leise. Das ein Motor mit etwas mehr 
Power und kleinerem Schrittwinkel Sinn macht, habe ich verstanden.
Von daher möchte ich mich nicht zwingend auf diesen Motor festlegen.
Er ist halt da, und für die ersten Gehversuche mit Treiberstufe wird es 
sicher nicht verkehrt sein.
Ursprünglich hatte ich gedacht das dieser Typ ok ist, aber ich lerne 
gerne dazu.

vielen Dank,
und viele Grüße

Was haltet Ihr von diesem Motor:

Nennspg.: 4,5V
Strom: 1,8A
Wiederst.: 2,5Ohm
Indukt.: 6,5mH
Haltemom.: 57Ncm
Schrittwinkel: 0,9Grad

Kosten: 19,90€


danke schon mal für eure Meinung

Grüße