Beschleunigungszeit Schrittmotor

Das die Winkelgeschwindigkeit bezogen auf die Zeit die 
Winkelbeschleunigung ergibt ist klar.
Die Winkelgeschwindigkeit habe ich. Mir fehlt halt eine Zeitangabe, die 
grob der Orientierung dienen soll. Benötige keinen konkreten Zahlenwert. 
Nur in welchem Bereich man sich bewegt. Sekunden, Millisekunden...

Ich versuche praktisch die Winkelbeschleunigung auszurechnen.

Habe mir hier von dieser Seite die Formel unter 2.4.2 für die Berechnung 
des Beschleunigungsmomentes zur Orientierung genommen:

http://www.motron.de/index.php?article_id=135&clang=0

Karl Heinz schrieb:
> Kommt aber
> natürlich auch auf die Last an, die der Motor bewegt.

V.a. auf die Masse, die beschleunigt werden soll, und wie und warum - es 
macht ja wenig Sinn, eine Frässpindel mit 50 g durch die Gegend zu 
schleudern.

Gruss Reinhard

Wenn es um eine Stepperansteuerung geht, können dir vielleicht diese 
Links helfen:

http://www.embedded.com/design/mcus-processors-and-socs/4006438/Generate-stepper-motor-speed-profiles-in-real-time#

http://titania.ctie.monash.edu.au/papers/pj-stepper-motor-control.pdf

http://www.atmel.com/images/doc8017.pdf

http://www.ti.com/lit/an/slyt482/slyt482.pdf

Es geht um einen Bohrer.
die Last hat ein Gewicht von 1kg.
Bei der Drehzahl würde ich mich dann auf 20 U/min festlegen.
Das Massenträgheitsmoment ist im Bereich von 80.000gcm^2

An sich scheint mir 5 U/m auch nicht wirklich kritisch zu sein.
Genau genommen hängt das aber von der Masse ab, die beschleunigt werden 
soll, im Endeffekt also vom Drehmoment.

Zur Sicherheit kann man aber im Datenblatt des Schrittmotors mal 
nachschauen wie sich der Drehmoment in Abhängigkeit von der 
Schrittfrequenz verhält. Allerdings sind die Angaben, je nach 
Hersteller, mehr oder weniger, äh..., "optimistisch gestaltet".

Prinzipbedingt ist der Drehmoment bei geringen Schrittfrequenzen grösser 
als bei hohen Schrittfrequenzen.

Viel Erfolg

P.S. Der Optimist des 20. Jahrhunderts sah uns als in der besten aller 
Welten lebend. Der Pessimist hielt das für möglich.

der bohrer dient als förderschnecke. danke für die nette antwort

@ Udo Schmitt
>Willst du uns verarschen?

Na na na. Man kann erstmal annehmen, das der TO nicht genau weiß welche 
Grössenordnungen hier vorliegen und was wichtig ist. Jedenfalls wäre es 
schön wenn wir höflich bleiben.


@ markus
>der bohrer dient als förderschnecke.

Hm. Es wird aber doch bei jedem Post von Dir ein bisschen weniger 
einfach.
Das ist ein wenig frustrierend, da man so nie eine Chance hat, einen 
wirklich treffenden Rat zu geben.

Du solltest entweder das Vorhaben mal ausführlich beschreiben und uns 
alle Informationen, Skizzen etc. vorlegen oder aber Dir genau ausrechnen 
welche Kräfte auftreten und mit welchen zeitlichen Verlauf und dann 
schauen welche Kräfte der Motor aufbringen kann.

Es läuft aber anscheinend darauf hinaus, das Du eine Drehzahlregelung 
vorsehen solltest.


P.S. Es ist ein Zeichen für den Verfall einer Gesellschaft wenn die 
Manieren roher werden. (Frei nach Robert A. Heinlein - "Friday")

Du hast das Nennmoment M Deines Schrittmotors, das Trägheitsmoment J der 
Last (Also Rotor+was dranhängt, Rotor wird man bei 1kg dran wohl 
vernachlässigen können) und die Endgeschwindigkeit...

Einfachste Schulmathematik, bloß dass ich wahrscheinlich trotzdem krasse 
Fehler reinrechne ;)

J*d²phi/d²t = M
<=> d²phi/d²t = M/J
<=> dphi/dt = omega = Int(M/J,0,t) + omega0 = M/J*t + omega0

Das soll Dein omega_soll sein:

omega_soll = M/J*t + omega0
<=>
omega_soll-omaga0 = M/J*t
<=>
J/M*(omega_soll-omega0) = t

So, die Zeit musst Du dem Motor als Geschwindigkeitsrampe geben, wenn Du 
ihn nicht übersteuerst, damit er nicht "springt", besser noch einen 
Sicherheitsfaktor abziehen.

Die Frage ist eigentlich nur dann relevant, wenn man aus irgendwelchen 
Gründen sehr schnell beschleunigen muss. So schnell, das der vom Motor 
erzeugte Drehmoment in der selben Grössenordnung liegt wie das nötige 
Drehmoment für die Last. Ansonsten fängt man einfach mit einer flachen 
Rampe an und steigert sich bis Schritt ausgelassen werden.

Als Daumenregel kenne ich, das man in ungefähr 10 Schritten auf die 
Nenndrehzahl des Motors beschleunigen kann.

Danke für die Antworten, das hilft mir schon was weiter.

Um einfach mal zu sagen was ich vorhabe. Ich möchte den Motor 
dimensionieren. Dazu hatte ich mich an die Formel aus dem Link von oben 
gehalten. Bei der Beschleunigungszeit wusste ich dann nicht weiter.

Ich hatte mir einen Motor ausgewählt der ein maximales Drehmoment von 
5Nm und eine maximale Drehzahl von 20 U/min hat.
Durch die Rechnungen würde ich gern herausfinden ob das Drehmoment 
ausreicht.

Die einzigen interessanten Anwendungen sind doch die, bei denen man aus 
irgendeinem Grund richtig schnell beschleunigen und bremsen will, 
positionsgenau. Drehzahlregelung ist doch langweilig ;)

@Markus: Wenn die Reibung mitspielt, kannst Du aus jedem Nennmoment > 0 
jede Drehzahl erreichen. In Deinem Fall bräuchten wir also das 
Reibungsmoment bei 20 U/min. Das darf nicht größer sein als das 
Nennmoment.

Jede Drehzahl stimmt natürlich auch nicht, BEMF und so... So sollte es 
lauten: Bei Abwesenheit von Reibung erreicht man Lastunabhängig immer 
die Nenndrehzahl (Bei Gabe von Nennspannung).

Udo Schmitt schrieb:
> Ich tippe mal:
> selbstgebauter 3D Drucker

nope.

ja das Reibmoment hat mir auch etwas kopfzerbrechen gemacht. Der Bohrer 
ist über eine Kupplung mit dem Motor verbunden. Lager werden keine 
verwendet. Ansonsten berührt der Bohrer nur das Material das befördert 
wird.

Es gibt doch bestimmt Geräte, die man benutzen kann um das wirkende 
Moment anzuzeigen, während man die Sache im Handbetrieb hat, wenn sich 
das der Berechnung entzieht...
Z.b. eine 1m lange leichte Stange dranmachen und am Ende Gewichte 
drauflegen und schauen ab wann es sich dreht... oder sowas... :)

Wenn Du dann das maximale Reibungsmoment bestimmt hast, musst Du das in 
der Berechnung der Beschleunigungszeit natürlich von dem Motormoment 
abziehen!

Reibungsmoment ist eigentlich ein schlechter Begriff in dem Fall, weil 
ja auch die Beschleunigung des Gutes und die Reibung darin und mit den 
"Wänden" mit drin ist, also besser einfach Lastmoment... Das ist 
natürlich auch gut und gerne von der Fördergeschwindigkeit und einem 
eventuellen Staudruck abhängig, falls am Ende eine Düse ist... (Ich 
denke gerade an einen Plätzchenspritzer mjam)

markus schrieb:
> Lager werden keine
> verwendet. Ansonsten berührt der Bohrer nur das Material das befördert
> wird.

Dann wirken also die ganzen Vorschubkräfte der Schnecke axial auf das 
Motorlager? Du musst also beim Dimensionieren auch berücksichtigen, dass 
der Motor das verkraftet

Ja der Motor hat ein Getriebe.

Mit Staudruck der Düse und so, das sprengt dann doch etwas den Rahmen ;)

Aber auch ohne das fehlt mir der Durchblick.

Meine Vorgehensweise:

Ich würde als erstes die Massenträgheitsmomente berechnen für das 
Beschleunigungsmoment. Hier wäre dann aber die Frage wie ich das ohne 
die Beschleunigungszeit anstelle.

Als nächstes dann die Berechnung von dem Reibmoment (Lastmoment). Hatte 
mich da vertan, der Bohrer ist doch gelagert.

Das Problem ist, dass Du uns eigentlich alle interessanten Kenngrößen 
unterschlägst, sodass wir Dir alles aus der Nase ziehen müssen, nur um 
hinterher wahrscheinlich festzustellen, dass das Übersetzungsverhältnis 
dermaßen hoch für den Mechanismus ist, dass der Motor davon fast nichts 
mehr mitbekommt.

was wäre noch wichtig?

Übersetzungsverhältnis ist 10:1

Gesamtmassenträgheitsmoment ist 85000 gcm^2

Drehzahl 20 U/min

Gewicht der Last insgesamt 1200g

Das "Gewicht" der Last wird ja vermutlich durch die Zwangkräfte der 
Lagerungen aufgebracht, schätze ich?
Dann wären von dem Gewicht hier nur die Auswirkungen auf die 
Largerreibung und damit das Reibungsmoment interessant.
Aber das bekommt man auch in Kombination mit der Reibung im bewegten Gut 
heraus, integriert in ein gemeinsamens Lastmoment. Dieses Lastmoment 
schätze ich intuitiv Geschwindkeitsabhängig ein. Ohne dieses Lastmoment 
geht es nicht weiter, das kann man mit gewieften mathematischen Methoden 
bestimmt irgendwie berechnen, oder aber man misst es, was mir 
praktikabler erscheint.
Ist der Aufbau schon fertig zur Untersuchung? Oder rechnest Du gerade in 
der Luft herum?

Das antriebsseitige Trägheitsmoment (1/ü²) liegt zumindest in der 
Größenordnug der Rotorträgheit von gängigen permanenterregten Motoren, 
also würde ich das mal zwei nehmen, wenn Du keine Daten des Motors hast 
(wird bei Bohrmaschinen wohl nicht angegeben).

Aber was mich jetzt wundert ist folgendes: Werden Bohrmaschinen wirklich 
mit Schrittmotoren gebaut? Oo

Okay, Drehzahlmessung ist doch gut machbar, Drehmomentmessung auch, 
Winkelbeschleunigung mit etwas Filterung auch... gibt's nicht Geräte, 
die man bloß auf eine Achse setzen muss und dann dreht man etwas mit 
einer Kurbel mit welchsenden Kräften und das Gerät spuckt einem J und 
M_L(omega) aus? Ich habe mal etwas in Richtung Dynamometer gesucht, aber 
das war nicht so ganz etwas darunter, was ich mir jetzt so vorstelle.