Motortreiber Stromregler - Maxon Alternative

Friedrich schrieb:
> Nun meine Frage- gibt es günstigere Alternativen (<100€) zu den "Maxon
> ESCON" für DC-Motortreiber mit Stromregler?

Als Alternative könnte das passen: l6203, l6205N Dip (hier würde ich die 
Ausgänge brücken).

Den habe ich momentan hier rumliegen: 
http://www.ebay.de/itm/201445816686?_trksid=p2060353.m1438.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT

Ich komme nicht dazu diesen zu testen. Was sehr gut zu sein scheint ist, 
dass hier ein OPV mit Messshunt verbaut ist (obwohl dieser vom Design 
her Kilometer weit entfernt ist) + Generatorspannung sollte man messen 
können.

Glockenankermotoren haben eine sehr geringe Induktivität. Dabei musst du 
mit der PWM sehr hoch gehen. Ein Oszi hilft dir dabei. Maxon hat auch 
eine Formelsammlung, die dir hilft.

> Theoretisch könnte man ja auch mit einem konventionellen DC-Treiber über
> einen Stromsensor Softwareseitig die Spannung nachregeln um einen
> konstanten Strom zu erhalten?

Ja, sowas nennt man eine Lastregelung. Der Zug fährt durch Berg und Tal 
mit der Konstanten Geschwindigkeit.

> Noch eine Grundlagenfrage: Bisher habe ich die Motoren normal über
> Spannung gesteuert. Inwiefern steht die Strom-Kraft Konstante in Bezug
> zur Spannung?

Male ein Ersatzschaltbild eines Gleichstrommotors, dann kannst du dir 
Frage auch selbst beantworten.

Und zum Schluß sei noch gesagt, DC Motoren brauchen eine gewisse 
Spannung, damit ein Magnetfeld im Motor aufgebaut wird... Beim bei einer 
Regelung wird man das ganz schnell merken, da die Endposition nicht 
immer korrekt angefahren wird. Mit Kaskadenregelung, Zustandsregelung 
mit Beobachter und Co kriegt man alles in Griff.

Bitte.

Friedrich schrieb:
> warum Stromregler den Spannungsreglern überlegen sein sollen.

Du stellst die falsche Frage ;)

Die Maxon RE35 sind Servomotoren. Hinten am Motor sitzt ein Encoder der 
die tatsächliche Position erfasst. Im Servoregler wird hauptsächlich auf 
die Position geregelt (Schleppfehler), Strom & Spannung sind dabei nur 
Mittel zum Zweck.

Ohne Encoder funktioniert das nicht, du bekommst dann überhaupt nicht 
raus ob jemand die Achse bewegt bzw. wo deine Position im Raum momentan 
ist.
Ein simpler Servoregler wäre sowas:
Schleppfehler -> PID Regler -> PWM Tastgrad
Der Strom wird dabei nicht geregelt, bzw. nur als Grenzwert

Ja den L6201/3 hatte ich mir schon rausgesucht - das ist soweit die 
erste Wahl wenn ich kein Board mit integriertem Current-Loop finde.

Im Moment habe ich für die Ein-Achs-Anwendung einen VNH2SP30, beim Kauf 
aber übersehen Supply Voltage ≠ Operating Voltage^^

Das einzige was ich dazu bisher fand war der hier Sanken STA6940 - 
https://www.semicon.sanken-ele.co.jp/sk_content/sta6940m_ds_en.pdf

Soweit ich das aus den Erklärungen zum Ersatzschaltbild verstanden haben 
treten bei einer Drehzahländerung dann Abweichungen zwischen 
Nennspannung und Gegenspannung auf die eine Nichtlinearität vom 
Motorstrom darstellen? Jedoch nur solang bis der Controller die 
Nennspannung anpasst. Solange das also in > 1000Hz (menschliche 
Wahrnehmung für kinästhetische Haptik) passiert ist alles gut.

Ein 2000er Encoder ist dran, sonst wüsste das System ja nie wo im 3D 
Raum sich der Eingabestift befindet. Das mit der Positionsregelung 
verstehe ich nicht. Ich will ja keine Position (z.B. wie klassisch  bei 
CNC Anwendungen für Servomotoren) anfahren, sondern eine Kraft an 
verschiedenen Positionen simulieren. Bei der Simulation einer Feder z.B. 
muss die Position nicht korrgiert werden sondern nur die Kraft abhängig 
der Position angepasst werden.
Wobei man den Strom natürlich auch über einen PID Kreis regeln könnte..

Hier sieht man das Einachsige in Aktion:
https://www.youtube.com/watch?v=NlaF00GmT28

Ja, was mir auch aufgefallen ist, dass dieser Motor ohne Getriebe 
eventuell schnell heiß läuft. 110mN ist bei solchen Hebel nicht viel. 
Rechnen musst du selber. Ich denke mal, dass du nicht mehr wie 100rmp 
brauchst...

Auch wenn dieser Motor 30V Nennspannung hat, kann es sein, dass du mit 
12V und Getriebe auch klar kommst. Das rentiert sich aber nicht, da du 
schon teuer für den Motor bezahlt hast.

Ein Getriebe habe ich zwar nicht dafür aber die Übersetzung mit einem 
Capstan-Antrieb (die Stahldrähte fehlen im Rendering) so dass am Ende 
etwa 3N-6N Kraft in der Vertikalen übrig bleiben, was für die Anwendung 
aber auch voll ausreicht.
Normale Planetengetriebe und Co fallen da leider raus, da diese einen 
viel zu hohen Reibungsverlust haben - wenn man sich im virtuellen Raum 
"bewegt" will man ja nicht das Gefühl haben seine Hand durch Pudding zu 
ziehen^^

Das mit der Temperatur ist aber trotzdessen ein guter Punkt, werde ich 
bei meinem ersten Aufbau bedenken und nachmessen.

Habe mir jetzt mal ein paar L6205 (2€) bestellt, parallel betrieben kann 
der bis zu 5,8A RMS - das kann mit den Maxon-Treibern schon gut 
mithalten. Die Stromregelung und das Auslesen der Encoder via Interrupts 
werde ich über einen STM32F103 (2,5€) machen. Der wird dann als HID über 
USB verbunden und schickt die Position und bekommt die Rückmeldung über 
die auszuübende Kraft =)

Interessant dass es für diese noch keine Robotik-freundliche 
Breakout-Boards hat..

Friedrich schrieb:
> Habe mir jetzt mal ein paar L6205 (2€) bestellt, parallel betrieben kann
> der bis zu 5,8A RMS - das kann mit den Maxon-Treibern schon gut
> mithalten. Die Stromregelung und das Auslesen der Encoder via Interrupts
> werde ich über einen STM32F103 (2,5€) machen. Der wird dann als HID über
> USB verbunden und schickt die Position und bekommt die Rückmeldung über
> die auszuübende Kraft =)

5,8A RMS aber nur mit aktiver Kühlung. Das sind immer solche Traumzahlen 
der Hersteller. Ich würde darauf kein Pfenning setzen. Lies einfach das 
Datanblatt, dann siehst du wieviel Verlustleistung ohne passiven Kühler 
abgeführt werden kann.

Vorallem ist die OCP ganz wichtig in deinen Fall, da der Maxon über 24A 
ziehen kann. Natürlich kann dies auch das Labornetzteil erledigen.

@aSma
Danke für den Hinweis, werde mal sehen wie weit man mit denen kommt. 
Ansonsten scheint es aber auch nichts stärkeres im IC Bereich zu geben?

Dannach kommen dann wohl externe Mosfets - da schaut der Infineon 
BTN8982 als Eval-Board ganz schick aus. Mit 40V und 50A auf jeden Fall 
genügend Reserve.

Den Lastenregler werde ich mir dann wohl selber bauen wenns da keine 
IC's für gibt die das besser machen?

Servus,
Suche nach dedizierten Halbbrückentreiber. Die gibt es auch als Dip.

https://www.mikrocontroller.net/articles/Motoransteuerung_mit_PWM#H-Br.C3.BCcke.2C_4-Quadrantensteller

Ich vermute aber L6205 gebrückt wird dir reichen. Du brauchst ja nur 
kurzzeitig ein Moment und nicht dauerhaft wie bei einer CNC.

> Den Lastenregler werde ich mir dann wohl selber bauen wenns da keine
> IC's für gibt die das besser machen?

Du brauchst einen Messshunt um den Strom zu messen um das Drehmoment wie 
gewünscht zu regeln. Dazu entweder einen fertigen Hallsensor oder Shunt 
mit OPV kaufen (bzw. google: current sensor 5A).

Wie hast du den die Explosionszeichnung mit Multiplex erstellt? Geht das 
mit Solidworks?

Das klingt ja schonmal gut :)

Hallsensor (ACS712) habe ich schon da- haben die gegenüber Shunts 
irgendwelche Nachteile?


Die Explosionsdarstellung ist schon fortgeschrittene Visualisierung mit 
VRay - https://www.chaosgroup.com/gallery Das ist zwar schick man 
braucht aber 3ds max und es dauert seine Zeit - so 1-2Tage wenn man das 
Modell schon hat.

Keyshot geht auch, dazu musst du aber die Oberflächen vorher abtrennen 
mit Offset=0 oder Split

Mit Solidworks wirst du die Qualität nicht erreichen, du kannst aber 
wenn du die PhotoView 360 Erweiterung hast auch Rendern. Da kannst du 
dann ein Material anlegen und das einzelnen Flächen zuweisen. Oder 
einfach unter Darstellung/Erscheinung ein neues Material anlegen, das 
Mapping anpassen und dann ein Screenshot machen. Wie das generell geht 
findest du hier: https://www.youtube.com/watch?v=lb7pXF35Ies
Wenn du die Multiplex-Textur willst, schick mir eine Mail an 
friedrichjux@onlinehome.de

Friedrich schrieb:
> Hallsensor (ACS712) habe ich schon da- haben die gegenüber Shunts
> irgendwelche Nachteile?

Messshunts müssen low induktiv sein (metall film). Jeweils pro Amp nehme 
ich 1ohm 1% parallel. Mit einen ADC 12 bit reicht mir die Auflösung 
oftmals auch aus.