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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik genaue Positionierung, Schrittmotor oder DC-Motor


Autor: Chris H. (xkris)
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Hallo,

ich bearbeite derzeit ein Projekt welches es erfordert 10 verschiedene 
Motoren (quasi-)parallel zu betreiben und möglichst genau Postionen 
anzufahren. Das Ganze soll natürlich wenig Platz in Anspruch nehmen.
Die Motoren müssen ein Drehmoment von mind. 3mNm, als recht wenig.
Meine Frage ist nur: DC oder stepper-Motor. Ich habe relativ viel 
Erfahrung mit Schrittmotoren und überhaupt keine mit DC-Motoren, sowohl 
was Platzbedarf, Leistungsfähigkeit, Positioniergenauigkeit und 
Steueraufwand betrifft. Bei letzterem bin ich am Überlegen, ob ich mit 
µc's hinkomme oder ob FPGA's hier vorzuziehen wären.

Ich danke für jede Anregung

gruß
Kristian

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Stepper sind sehr genau mit definiertem Drehmoment, unkompliziert 
ansteuerbar, aber relativ langsam. DC-Motoren erfordern ein höheres Maß 
an Servoelektronik, sie sind aber schneller. Such´s Dir anhand Deiner 
Anforderungen aus.

Autor: Chris H. (xkris)
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Hallo und Danke für deine Antwort.

Nach allem, was ich bisher gefunden habe, ist die Ansteuerung bei DC 
Motoren aufwendiger, hauptsächlich durch die relativ aufwändige 
Positionerung.
Mit einem Schrittmotor wirds einfacher, aber auch nur, wenn man auf auf 
einen Encoder verzichtet und drauf vertaut, dass es keine 
Schrittverluste gibt.

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Schrittverluste kann man feststellen, indem man die Induktionspannung 
der grade nicht bestromten Spule auswertet. Fehlt diese, hat der Schritt 
nicht stattgefunden.

Autor: Joachim (Gast)
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Es werden normalerweise alle Spulen bestromt.
Das Bestromen nur einer Spule geht auf Kosten des Drehmoments.

Autor: Chris (Gast)
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Wenn man bei Schrittmotoren die Beschleunigungskurve (ausgemessen oder 
Datenblatt) richtig macht, hat man keinen Schrittverlust.

Autor: Olaf (Gast)
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> Wenn man bei Schrittmotoren die Beschleunigungskurve (ausgemessen oder
> Datenblatt) richtig macht, hat man keinen Schrittverlust.

Nur wenn die Mechanik keine Stoerungen macht. Da koennt ja z.B mal
was verschlissen oder verdreckt sein. Oder ein Anwender koennte seine
Finger da rein halten.

DC-Motoren sind eigentlich in allen Punkten ueberlegen, aber aufwendiger
anzusteuern und damit natuerlich teurer.

Ein anderer Punkt kann auch der Energiebedarf sein. Schrittmotoren
haben immer einen gewissen Haltestrom, DC-Motore nicht wenn sie 
stillstehen.


Olaf

Autor: Chris H. (xkris)
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> Ein anderer Punkt kann auch der Energiebedarf sein. Schrittmotoren
> haben immer einen gewissen Haltestrom, DC-Motore nicht wenn sie
> stillstehen.
>
>
> Olaf

Wie erzeugen DC Motoren dann ihr Haltemoment, wenn sie im Stillstand 
nicht bestromt sind?

Autor: Knut Ballhause (Firma: TravelRec.) (travelrec) Benutzerseite
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Über Schneckengetriebe haben alle Motoren auch ohne Strom ein nicht zu 
unterschätzendes Haltemoment ;-)

Die Anwendung entscheidet, welcher Motor vorteilhaft gegenüber dem 
anderen ist. Wenn man alles richtig macht, gibt es letztendlich mit 
keinem Motor Probleme. Alle eine Frage der Anforderung und der Kosten.

Autor: Olaf (Gast)
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> Wie erzeugen DC Motoren dann ihr Haltemoment, wenn sie im Stillstand
> nicht bestromt sind?

Garnicht? :-)

Es haengt von der Anwendung ab. Nehmen wir mal an du ziehst mit dem
Motor ein Gewicht hoch das an einem Seil haengt, so wirst du natuerlich
immer einen Strom fuer das Haltemoment brauchen.

Wenn du aber z.b ein Gewicht seitlich verschiebst und es an seiner
Sollposition ist, so brauchst du keinen Strom mehr. Sollte es aus
irgendwelchen Gruenden auch nur ganz wenig aus seiner Sollposition
verschoben werden wird kurz Strom gebraucht um es wieder aus 
Sollposition
zu bringen, danach aber nicht mehr.
Einen Schrittmotor musst du aber immer unter Strom lassen weil du
bei einem Positionsverlust nicht mehr weisst wo du bist!

Olaf

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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Ein DC-Motor braucht immer einen Istwertgeber. Den kann man sich bei 
Schrittmotoren sparen.

MW

Autor: Rainer (Gast)
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Stellt sich mir die Frage, wie genau der Motor gestellt werden soll?

Autor: Klaus Falser (kfalser)
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> Einen Schrittmotor musst du aber immer unter Strom lassen weil du
> bei einem Positionsverlust nicht mehr weisst wo du bist!

Auch einen Schrittmotor braucht man nicht bestromen, wenn man z.B. eine 
Last seitlich verschiebt, sodass kein Lastmoment wirkt. Zumindest kann 
man den Strom zurückschalten.

Was bisher keiner erwähnt hat ist die Lebensdauer. Ein Schrittmotor hat 
keine Bürsten, und ist deshalb langlebiger als ein bürstenbehafteter DC 
Motor (ca. 2000 h).
Ein brushless Servo Motor ist ebenfalls langlebig, aber die Ansteuerung 
ungleich komplizierter als der Schrittmotor. Dafür ist die erreichbare 
Drehzahl und das Drehmoment ungleich höher.

Autor: Klaus Falser (kfalser)
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Noch ein Nachtrag zur Genauigkeit der Positionierung :
Ein Schrittmotor hat ca. einen Winkelfehler von 5% auf den Sollwinkel.
Wenn Dir das ausreicht (Achtung, bei Übersetzung durch ein Getriebe 
kommt der Fehler des Getriebes noch dazu), und die Geschwindigkeit 
ausreicht, dann ist der Schrittmotor meiner Meinung nach die bessere 
Wahl.
Bleibt in Ruhelage ein Lastmoment am Motor, dann wirkt der Schrittmotor 
wie eine Feder und bewegt sich proportional zu Lastmoment von der 
Sollposition weg.

Bei einen DC Motor (BLDC oder nicht) hängt die Positioniergenauigkeit 
ausschließlich vom Feedback System (Encoder).
Zusätzlich kommt es abhängig von den Regelparametern der Steuerung zu 
einem Einschwingverhalten (ev. Überschwinger usw.). Je nach Komplexität 
(und Preis) der Steuerung kann man dies optimal einstellen.
Bei einem Lastmoment in Ruhelage kann die Steuerung dafür den Motor so 
regeln, dass die Sollposition genau gehalten wird. Das setzt aber ein 
Feedback System voraus, das mit viel höherere Auflösung ( > 10x ) 
arbeitet, als an Positioniergenauigkeit gewünscht wird.

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