Maximale Step-Frequenz für Schrittmotoren?

Was willst Du wissen, wie schnell der Motor dreht? Dann geht es um 
Vollschritte/s und du bist mit 50kHz auf der sicheren Seite. Wenn es 
darum geht, was die Steuerung ausgeben können muss, hängt es vom Treiber 
ab. Bei 1/2- oder 1/4-Schritt kommst du mit 50kHz hin. Wenn der Treiber 
auf 1/128-Schritt konfiguriert ist wären 50kHz zu wenig (das reicht dann 
nämlich gerade mal für 2 U/s bzw. 120 U/min).

Wobei so feine Auflösungen bei Anwendungen mit hohen Drehzahlen wenig 
Sinn ergeben, aber man sieht so einiges was nicht sinnvoll ist. ;)

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

Hallo Bronnoysund,

> Es geht um die hardwaremäßigen Limits, da ich mir die Steuerung für
> andere Anwendung offen halten will,...

> Das aber rein aus Sicht der Hardware, da die 1/128-Schritte ja eine
> treiberinterne Auflösung sind, die mit den realen Hardwaresteps nichts
> zu tun haben, oder?

Die Auflösung ist keineswegs nur Treiber intern. Normalerweise musst du, 
wenn du den Treiber auf 1/128-Schritt konfigurierst, auch 128 Takte 
erzeugen, bis der Motor einen Vollschritt gemacht hat.

Eine Ausnahme stellen Treiber da, die interne Pulsvervielfachung machen 
können. Das ist aber nicht der Standard. Die TMC26x von Trinamic können 
z.B. eine solche Pulsvervielfachung (IIRC von Vollschritt auf 1/16), 
aber das klappt nur, wenn das Taktsignal ein Puls-Pausen Verhältnis von 
50:50 hat. Für die meisten Soft-CNCs (Mach3, WinPCNC etc.) gilt das aber 
nicht. Bei PCNC (DOS) war das noch so.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

Bronnoysund schrieb:

> OK, da gibt es glaube ich ein Missverständniss: mein Controller soll NUR
> Step- und Direction-Signale ausgeben,

Was'n das dann für ein Controller?
Macht der dann zb "nur" die Rampensteuerung oder wie muss ich mir das 
vorstellen?


> welche den Motor dann um ein
> Inkrement (entsprechend seiner Hardwareauflösung bzw. entsprechend dem,
> was die Treiberstufe daraus macht) weiterschalten sollen.

Der schaltet dann aber nicht 'den Motor' weiter sondern erteilt an den 
eigentlichen Motor-Controller den Befehl, weiterzuschalten.


Wenn dein Controller mit der Bestromung der Spulen sowieso nichts zu tun 
hat, wo liegt dann das Problem? An einem Pin eine kontrollierte Anzahl 
an Pulsen ausgeben ist eine einfache Softwareübung. Je nach Taktfrequenz 
des µC sind 50kHz oder auch 500kHz problemlos machbar. Dazu hat man 
einen Timer im µC und in diversen Modi ist es auch kein Problem, die 
Pulslänge und damit die Frequenz der Pulse per Hardware zu 
kontrollieren.

Dein Eröffnungsposting klingt noch nicht mal danach, als ob du die 
Schrittzahl kontrollieren können musst. Von daher kann zb ein AVR 
basierter Controller maximal die Hälfte seiner Taktfrequenz auf einem 
Ausgangspin erzeugen. Mit 16Mhz wären das dann 8Mhz. Ich denke mal, da 
wird dir jeder dahinter angeschlossene Motorcontroller bereits 
aussteigen.

Ich habe schon mit Schrittmotoren gearbeitet, die bis ca. 70kHz 
Schrittfrequenz einsetzbar sind, nämlich z.B. AR24 oder AR26 von 
Orientalmotor:

http://www.orientalmotor.de/Products/Stepper_motors/Dc_motor_driver_packages/With_integrated_controller/high_efficiency_closed_loop_with_integrated_controller_ar/?&arid=9272&dwn=artnr

In Verbindung mit normalen Schrittmotorsteuerungen wäre bei diesen 
Frequenzen und Beschleunigungsrampen jedoch mit gewaltigen 
Schrittverlusten zu rechnen. Deswegen werden solche Motoren immer mit 
den zugehörigen Motorsteuerungen verkauft. Diese wiederum erhalten aber 
(konfigurierbar) Richtungs- und Schrittsignal oder 
Vorwärts-/Rückwärtsimpulse.

Erstens sind das 5-phasige Motoren, und zweitens sind die 70kHz mit 
Sicherheit nicht die Vollschritt-Rate, sondern die 
Mikroschritt-Frequenz.

@Uwe: Das ist alles schön und richtig, hat aber nichts mit der Frage des 
Op zu tun. Es geht ja nur darum, was an Taktraten so vorkommen kann.

@Karl-Heinz: Dein Beispiel mit den 8MHz ist etwas überspitzt. Sobald man 
"nebenbei" noch etwas anderes machen muss, z.B. Beschleunigungs- und 
Bremsrampen berechnen, geht die maximale Taktrate schnell in den Keller. 
Die 50kHz sind schon eine realistische Größenordnung.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

Bronnoysund schrieb:

> sondern (Trommelwirbel, jetzt kommt es!!!) welche Frequenz ich maximal
> vorsehen sollte, um einen möglichst breiten Einsatzbereich abzudecken.

Wenn du nicht in der Lage bist, dir aus einer beliebigen Frequenz bis 
hinauf in den Megahertz-Bereich, dir die entsprechenden Vorteiler bzw. 
TOP Werte für einen Timer auszurechnen, dann solltest du das Projekt 
bleiben lassen.

Denn das sind einfach nur Zahlen, die sich aus einer vorgegebenen 
gewünschten Taktfrequenz berechenen lassen.

> Das war alles und steht im Ursprungsposting auch so drin. Andere konnten
> das übrigens auch lesen und verstehen UND beantworten, ohne gleich
> pampig zu werden.

Wenn du das pampig nennst, dann hast du noch nie erlebt, wenn ich 
wirklich pampig werde.

Im übrigen haben NICHT alle anderen deine Frage verstanden. Denn 
gefühlte 90% beschäftigen sich damit, wie du Mikroschritt Implementieren 
sollst. Was laut deiner eigenen Aussage überhaupt nicht das Problem ist.
Was du machen willst, ist einfach nur ein Taktgenerator, der seine zu 
erzeugende Taktfrequenz irgendwie aus irgendwewlchen Eingangsparametern 
bestimmt. Und genau nach diesem 'wie' habe ich gefragt. Aber im Kern ist 
es ein Taktgenerator und nicht mehr.

Das du mit dem Takt auf eine andere Schrittmotorsteuerung gehst, ist 
nett. Aber nicht das Problem. Denn für einen Taktgenerator spielt es 
keine Rolle, was sein Takt tatsächlich ansteuert. Er muss einfach nur 
seinen Takt möglichst gut und möglichst genau erzeugen können. Ob du da 
jetzt ein Limit von 50kHz ansetzt, oder ein Limit von 70kHz oder ein 
Limit von 200kHz ist Jacke wie Hose. Denn mit einem 16 Bit Timer und 
Hardware-PWM, die dann den Ausgangs-Takt-Pin ansteuert, ist das alles in 
voller Bandbreite machbar, wobei nach oben hin die Frequenzauflösung 
natürlich abnimmt.

Das wonach du fragst, ist eine Pseudo-Frage, die in Wirklichkeit nicht 
interessiert, weil dein technologisches Limit soweit über dem 
vernünftigerweise anzunehmenden Limit liegt, dass es überhaupt keine 
Rolle spielt. Wenn du den Eingangs-Steuerungs Wert limitieren willst, 
dann ist das daher einfach nur ein Zahlenwert, der irgendwo im Programm 
vorkommt. Mehr nicht und jederzeit änderbar.

Es sei denn natürlich, die Antwort auf die Wie-Frage von weiter oben ist 
derart, dass es da ein zusätzliches Limit gibt. Und genau deswegen habe 
ich danach gefragt.

So, und jetzt bin ich pampig.

Bronnoysund schrieb:

> Da du es offensichtlich immer noch nicht verstanden hast: es ging um
> eine praxisrelevante Frage. Was bringt ein Controller, der maximal 1 kHz
> ausgeben kann? Nichts, weil für 90% der Anwendungen zu langsam. Was
> bringt ein Controller, der 800 MHz ausgeben kann? Ca. 90% Wertebereich,
> die völlig ungenutzt verpuffen.

Ok. vielleicht nicht 800Mhz aber 1Mhz.

Frage:
Was ist der preisliche UNterschied zwischen einem COntroller, der 1kHz 
erzeuigen kann und einem der 1Mhz erzeugen kann?

Antwort: Exakt 0 Euro.

Denn einen Controller, der bei 1kHz Schlapp macht, gibt es nicht mehr. 
Das war mal so, im letzten Jahrhundert, kurz nach dem Krieg in dem wir 
von den Bäumen runtergekommen sind. Da gab es noch Controller, die nicht 
mehr schafften.

Die Frage nach dem 'Wie' hast du übrigens immer noch nicht beantwortet. 
Dabei ist genau das die alles entscheidende Frage.

Bronnoysund schrieb:
> Karl Heinz schrieb:
>> Die Frage nach dem 'Wie' hast du übrigens immer noch nicht beantwortet.
>> Dabei ist genau das die alles entscheidende Frage.
>
> Wessen Frage war das?

Meine.

Welche Nebenbedingungen gibt es in deinem Taktgenerator noch?

Muss der µC Rampenberechnung machen?
Muss er Schritte zählen?


Bis jetzt ist nur klar, dass du zwischen bereits vorhandenen Steuerung 
und Schrittmotor-Steuerung noch eine Steuerung einziehen willst, die 
irgendwas macht und deren Ergebnis eine Steprate und ein Direction 
Signal ist.

Die Steprate ist nicht das Problem. Das Direction Signal auch nicht.
Die Frage ist: wovon hängt diese Steprate ab?
Welche Berechnungen sind dazu nötig. Denn je nachdem kann das nämlich 
dann doch zum Problem werden.

> Es werden im übrigen bis zu 4 Achsen gleichzeitig angesteuert, inclusive
> räumlichen Zielkoordinaten

Ah. Also doch Zielkoordinaten!
Wie wärs wenn du mal mit ein wenig Informationen rausrückst, was das 
eigentlich werden soll.
Die Qualität der Antworten würde schlagartig besser werden.

Denn das hier ...
> ich plane für einen bestehenden Controller gerade eine Erweiterung
> um eine Schrittmotorsteuerung.
ist ja wohl ziemlich wischi-waschi
Das impliziert (zumindest für mich), dass dein jetziger Controller 
(überspitz ausgedrückt) momentan einen Scheibenwischermotor ansteuern 
kann und du als Alternative statt dessen auch einen Schrittmotor 
verwenden können willst, der mit einer konstanten (änderbaren) Drehzahl 
sich einfach nur dreht.
Das ist das, was ICH unter 'Erweiterung' verstehen würde: Zwischen 
Controller und Mechanik kann man verschiedene Motormodule einsetzen. Ein 
paar davon gibt es bereits und jetzt soll auch noch ein Schrittmotor mit 
dazu kommen.