Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotor lässt sich nicht im niederfrequenten Bereich betreiben


von Antje W. (antje_w)


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Hi :)

Ich versuche derzeit einen bipolaren Schrittmotor
http://de.rs-online.com/web/p/schrittmotoren/5350467/
mit einem Schrittmotortreiber (Texas Instruments DRV8834 
http://de.rs-online.com/web/p/motor-treiber-ics/7741398/ ) zu betreiben, 
problematisch dabei ist, dass der Motor sich erst ab ca 1U/sek überhaupt 
zu drehen beginnt (mit viel Schrittverlust) und das auch nur bis 
4-5U/sek läuft, ich brauche aber sehr viel geringere Drehzahlen.

Ich habe zuvor bereits mit einem anderen Schrittmotor und dem selben 
Treiber gearbeitet und hatte dabei keine Probleme, der Motor ließ sich 
auch gefühlt unendlich langsam drehen.

Hat jemand eine Idee warum der Motor sich so seltsam verhält?

Gruß, Antje

von Max D. (max_d)


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Ohne weitere Infos schwer zu sagen. Könnte aber eine 
verpolte/vertauschte Wicklung sein. Da hilft dann ab 1 RPM der Schwung 
über die falsche Ansteuerung weg ....

von Peter X. (peter_x)


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Mehr Infos bitte.

von Antje W. (antje_w)


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Also falsch verpolt ist der Motor definitv nicht, jedenfalls habe ich 
den Motor entsprechend der beiden Datenblätter angeschlossen. Egal wie 
ich die Drähte setze, der Motor dreht sich trotzdem erst so spät.

Soweit ich weiß macht bei bipolaren Motoren eine verdrehte Wicklung auch 
keinen Unterschied, da der Motor dann lediglich in die andere Richtung 
dreht [korrigiert mich bitte, wenn ich mich irre]. Das hat mein Test 
auch bestätigt.

Das Ganze wird mit einem Mikroprozessor-Entwicklungsboard gesteuert 
(FRDMKL25Z) und der Motor mit 2.8V und 1.33A (regelbare Spannungsquelle) 
betrieben.

Ich habe leider auch nicht viel mehr Infos als die beiden Datenblätter. 
Ich arbeite auch noch nicht lange mit Motoren. Bei genaueren Anfragen 
sag ich natürlich gerne was ich weiß.

Ich vermute, das Treiber-IC passt einfach nicht zum Motor, warum auch 
immer, Strom und Spannung würden jedenfalls passen.

: Bearbeitet durch User
von Klaus (Gast)


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Antje W. schrieb:
> 2.8V und 1.33A (regelbare Spannungsquelle)

Bist du da sicher? Stepper werden eigentlich über den Strom, meißt über 
einen Chopper, betrieben und nicht über eine regelbare Spannungsquelle. 
Mir kommt die Spannung viel zu niedrig vor

MfG Klaus

von Antje W. (antje_w)


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Das sind die Nenndaten, und ja natürlich wird der noch über den Treiber 
betrieben, da hab ich mich etwas ungünstig ausgedrückt.

Der Motor dreht sich übrigens im "Arbeitspunkt" bei ca 4U/sek auch schon 
bei 2.4V mit weniger dreht er sich aber nicht.

Ich sende mit dem Mikroprozessor ein Richtungsbit(DIR), ein 
Stromaktivierungsbit (nENBL) und das Rechtecksignal(STEP) mit der 
jeweiligen Schrittfrequenz wovon jeweils die ansteigende Flanke einen 
Schritt verursacht, ganz normal also. Das Ganze funktioniert ja auch 
soweit aber diese Frequenzeingrenzung macht mich schon stutzig, eben 
weil der andere Motor 
(http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/001c/0900766b8001c018.pdf), 
selbstverständlich mit entsprechenden Nenndaten betrieben, einwandfrei 
in allen Frequenzen arbeitet.

von Karl H. (kbuchegg)


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Antje W. schrieb:

> Soweit ich weiß macht bei bipolaren Motoren eine verdrehte Wicklung auch
> keinen Unterschied, da der Motor dann lediglich in die andere Richtung
> dreht [korrigiert mich bitte, wenn ich mich irre].

Aber nur wenn du die Reihenfolge als ganzes umdrehst. Wenn nur eine der 
beiden Wicklungen verkehrt rum angeschlossen ist, dann spielt das sehr 
wohl eine Rolle.

von Max D. (max_d)


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Was macht den der Motor wenn du ihn "manuell" (Drähte an Batterie 
halten) bestromst?
Er müsste dann eigtl. duetlich sichtbar (und spürbar) springen. Wenn man 
die manuelle Bestromung richtig führt kann man ihn so auch "manuell 
steppen".

Sollte der Motor trotz "manuell-Betrieb" nicht funktionieren, dann ist 
bei ihm irgendwas faul.
Sollte er dagegen aber laufen, so ist der Fehler im Treiber zu suchen.

von Antje W. (antje_w)


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Also angeschlossen habe ich AOUT1 mit der schwarzen Litze (laut 
Datenblatt "Phase A") AOUT2 mit grün ("Phase A-"), BOUT2 mit blau 
("Phase B-") und BOUT1 mit rot ("Phase B").

Das Tauschen von blauer und roter Litze machte keinen Unterschied außer 
der Drehrichtung.

von oszi40 (Gast)


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Antje W. schrieb:
> bei 2.4V

Spannung auf dem Typenschild ist stets kleiner als die nötige Spannung, 
da eine Induktivität Zeit braucht. 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Schrittmotoren

von Antje W. (antje_w)


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Okay, ich versuche morgen mal, die Spannung zu erhöhen.

Max D. schrieb:
> Was macht den der Motor wenn du ihn "manuell" (Drähte an Batterie
> halten) bestromst?

Habe ich ehrlich gesagt noch nicht ausprobiert. Ich hab den Motor aber 
2x und beide zeigen das selbe Verhalten.

von Gerd E. (robberknight)


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Hast Du Dir mal die Strom- und Spannungsverläufe auf beiden Wicklungen 
mit dem Oszi angeschaut?

Sehen die realistisch aus? Evtl. mal mit Deinem funktionierenden Stepper 
vergleichen.

Passen die zu Deinen Strom / Spannungsangaben aus dem Datenblatt?

von Karl H. (kbuchegg)


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Antje W. schrieb:
> Okay, ich versuche morgen mal, die Spannung zu erhöhen.
>
> Max D. schrieb:
>> Was macht den der Motor wenn du ihn "manuell" (Drähte an Batterie
>> halten) bestromst?
>
> Habe ich ehrlich gesagt noch nicht ausprobiert. Ich hab den Motor aber
> 2x und beide zeigen das selbe Verhalten.

Perobiers mal aus.
Es gibt keinen Grund, warum ein Schrittmotor nicht beliebig langsam 
steppen können soll. Die Wicklung kann sich nicht wehren. Wenn Strom 
durchfliesst erzeugt sie ein Magnetfeld und richtet sich zum 
nächstgelegenen Magnete aus. Da gibt es ausser Lagerschaden eigentlich 
nichts was schief gehen kann. Und wenn der Rotor dann in Richtung dieses 
Magneten steht, dann bestromt man die nächste Wicklung die sich wieder 
zum nächstgelegenen Magneten ausrichtet. Nur muss das auch wirklich die 
nächste Wicklung im Drehsinn sein. NIcht die übernächste ud auch nicht 
die vorhergehende.

Prinzipiell probier ich das bei Schrittmotoren immer selbst aus. Ist ja 
auch keine Hexerei. Mit 2 Krokokabeln ist das leicht gemacht. DAs gibt 
imr zumindest mal die Sicherheit am 'lebenden Objekt' die Reihenfolge 
gesehen zu haben, in der die einzelnen Drähte bestromt werden müssen. 
Irgendwelchen Farbangaben trau ich da nicht mehr.

Edit: ein Stück Klebestreifen als 'Fähnchen' auf die Welle geklebt, 
erleichtert das Erkennen der Schritte und der Richtung in die gedreht 
wird ungemein.

: Bearbeitet durch User
von Antje W. (antje_w)


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Ich habe sogar von beiden Motortypen über einen sehr breiten Bereich 
(Periodendauer des Stepsignals von 5000us bis runter auf 30us) vermessen 
und digital gesichert[befindet sich nur leider auf der Arbeit, kann ich 
also erst morgen zeigen].

Auffällig war dabei, dass der gut funktionierende Schrittmotor quasi 
immer eine Art Trapez als Form der Kurven hatte und nur im sehr ruhigen 
Bereich, witzigerweise auch hier ca 4U/s, etwas sinusähnliches. Der 
zickende Motor hat immer etwas nach einer zum Dreieck verzogenen 
Sinuskurve aussehendes oft mit Einbrüchen zwischendrin 
(Schrittverlust?).

Ich lade morgen früh mal Bilder davon hoch.

von Wolfgang (Gast)


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Antje W. schrieb:
> Ich vermute, das Treiber-IC passt einfach nicht zum Motor, warum auch
> immer, Strom und Spannung würden jedenfalls passen.

Welche Spannung würde wozu passen?
Das IC regelt bei richtiger Beschaltung den Spulenstrom. Dafür muss die 
Betriebsspannung für den Motor wesentlich größer als die 
Spannungsangabe auf dem Motor sein.

von Antje W. (antje_w)


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Naja das Treiber-IC lässt Motorspannungen bis maximal 10V und Ströme bis 
maximal 1.5A zu und die Werte des Motors (2.8V, 1.33A) liegen ja 
innerhalb dieser Grenzen.

von Michael S. (captain-stone)


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> Der Motor dreht sich übrigens im "Arbeitspunkt" bei ca 4U/sek auch schon
> bei 2.4V mit weniger dreht er sich aber nicht.

Das mit der angegebenen Spannung "Rated Voltage" vom Datenblatt ist ein 
errechneter Wert. Dieser ergibt aus:

Rated Voltage[V] = Resistance/Phase[R] * Current/Phase[I]
2,793 = 2,1 * 1,33

Das ist nicht zu verwechseln, mit der Spannung, mit der der Motor 
betrieben werden soll.

Im Datenblatt von Deinem Motor ist ein Bild mit dem Drehmoment. Da ist 
auch die Spannung von 24V angegeben. Es kann natürlich sein, dass er 
sich (ohne Last) auch tatsächlich mit 2,4V dreht, aber ich würde ohne 
12V erst gar nicht probieren.

Schau mal hier:
http://www.selene.co/Blog/2011/07/stepper-motor-voltages-explained/

Da ist das gut mit der Spannung und dem Drehmoment erklärt.

Ist aber lustig, ich hab nämlich grad so ein ähnliches Problem. Ich hab 
einen Pololu a4988 Treiber und einen Schrittmotor von Nanotec. Drei 
andere Schrittmotoren laufen ganz normal, der Nanotec dreht sich nur 
einen Schritt vor einen zurück. Ich schließe auch einen 
Verdrahtungsfehler aus. Hab heute die Hotline angeschrieben. Vielleicht 
erfahre ich eine Grundsatzinfo, dann teile ich diese gerne hier mit.

von Antje W. (antje_w)


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Das ist ja dann superschlau gemacht in den Datenblättern. Ich studiere 
zwar Elektrotechnik (ist aber mehr mathematische Theorie als irgendwas 
nützliches) würde aber nie darauf kommen, dass die angegebenen Daten 
nicht diejenigen sind, die ich dann tatsächlich verwenden muss.

Wenn der Motor nur vor und zurück zuckt kontrollier nochmal ob du nicht 
vielleicht doch ein Kabel "vergessen" hast. Ich hatte die Motoren über 
einen Flachbandstecker mit meiner Platine verbunden, dadurch sind 
natürlich nicht alle Pins davon belegt gewesen und hatte dann zuerst 
alle Kabel um einen Pin versetzt, so dass einer ohne Verbindung war und 
hatte genau das selbe Problem. Das konnte ich aber zum Glück schnell 
beheben ;)

: Bearbeitet durch User
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Antje,

> Das ist ja dann superschlau gemacht in den Datenblättern. Ich studiere
> zwar Elektrotechnik (ist aber mehr mathematische Theorie als irgendwas
> nützliches) würde aber nie darauf kommen, dass die angegebenen Daten
> nicht diejenigen sind, die ich dann tatsächlich verwenden muss.

Der Motorhersteller kann nicht in jedem Datenblatt bei Adam und Eva 
anfangen. ;)
Etwas Grundlagen-Wissen muss man da schon voraussetzen dürfen. In diesem 
Fall z.B. den Unterschied zwischen Konstantspannungs- und 
Konstantstromansteuerung [1].

Gibt es eigentlich einen besonderen Grund, warum du dir den DRV8834 
ausgesucht hast? Also musst du in deiner Anwendung mit Spannungen <=10V 
auskommen? Wenn nicht gibt es diverse bessere Treiber. Vor allem aber 
gibt es bei Bedarf fertige Module. Und etwas vergleichbares zu deinem 
Motor hätte man auch günstiger einkaufen können, sogar Markenware von 
japanischen Herstellern. RS ist eine Apotheke.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] http://www.schrittmotor-blog.de/die-sache-mit-der-spannung/

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Antje,

> Ich versuche derzeit einen bipolaren Schrittmotor
> http://de.rs-online.com/web/p/schrittmotoren/5350467/
> mit einem Schrittmotortreiber (Texas Instruments DRV8834
> http://de.rs-online.com/web/p/motor-treiber-ics/7741398/ ) zu betreiben,
> problematisch dabei ist, dass der Motor sich erst ab ca 1U/sek überhaupt
> zu drehen beginnt (mit viel Schrittverlust) und das auch nur bis
> 4-5U/sek läuft, ich brauche aber sehr viel geringere Drehzahlen.

Schaltplan? Bild vom Aufbau? Hast du vielleicht einen Elko oder einen 
Kerko am Treiber vergessen? Oder einen Wackelkontakt / kalte Lötstelle 
an einem der Ausgänge? Welche Betriebsspannung verwendest du für die 
H-Brücke?

> Ich habe zuvor bereits mit einem anderen Schrittmotor und dem selben
> Treiber gearbeitet und hatte dabei keine Probleme, der Motor ließ sich
> auch gefühlt unendlich langsam drehen.

Was hatte dieser Motor für elektrische Daten im vergleich zu dem oben 
genannten?

von Antje W. (antje_w)


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Wenn so ein großer Unterschied zwischen Betriebsspannung und der "Rated 
Voltage" besteht sollte man das schon im Datenblatt vermerken, 
Datenblätter sind ja nunmal dafür da, dass jeder Laie das Ding damit zum 
laufen bekommen kann ;)

Egal

Antje W. schrieb:
> andere Motor
> (http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/001c/0900766b8001c018.pdf)

12V , 0,4A

Ich habe die Schaltung nach dem Datenblatt des DRV 8834 aufgebaut und 
lediglich für die Verbindung zum MCU noch Pullup-Widerstände (4,7 kOhm) 
an die Leitungen STEP, DIR und nENBL sowie niederohmige Widerstände (~20 
Ohm) in die Leitung von STEP, DIR und nENBL zum MCU angeschlossen um 
Spannungsspitzen ein wenig abzufangen.

Ich habe eben nochmal probiert den Motor mit 10V, 1.33A zu betreiben und 
siehe da, es dreht sich was bei 10Hz. Es lag also tatsächlich an der 
Betriebsspannung.

von jb (Gast)


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>Wenn so ein großer Unterschied zwischen Betriebsspannung und der "Rated
>Voltage" besteht sollte man das schon im Datenblatt vermerken,
>Datenblätter sind ja nunmal dafür da, dass jeder Laie das Ding damit zum
>laufen bekommen kann ;)

Bestimmt nicht, freue dich schon mal auf die nette Welt der Datasheets, 
Erata und "undocumented errors" lassen grüßen.

Und wie du schon selber festgestellt hast, liegen zwischen theoretischem 
Wissen und der pratischen Anwendbarkeit in der E-Technik welten...
Also wenn du nach dem Studium was drauf haben willst, häng dich in die 
Praxis.

gruß j

von npn (Gast)


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Antje W. schrieb:
> Ich habe eben nochmal probiert den Motor mit 10V, 1.33A zu betreiben und
> siehe da, es dreht sich was bei 10Hz. Es lag also tatsächlich an der
> Betriebsspannung.

Und langsamer dreht er nicht? Ein Schrittmotor muß doch beliebig langsam 
drehen können, er macht doch nur einzelne Schritte. Von daher darf es 
doch kein Problem sein, ihn mit 1 Schritt pro Stunde anzusteuern. Also 
eine Mindestdrehzahl halte ich für fragwürdig...

von Antje W. (antje_w)


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Langsamer habe ich noch nicht ausprobiert, da sich gestern bei 10Hz 
schon gar nichts mehr gerührt hat.

von jb (Gast)


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Erhöhe mal die Spannung, wasn das fürn Treiber der nur 10V für 
Schrittmotoren bereitstellt? Ich hoffe nicht so Floppy-Disc 
Beschleuniger :) lol

von oszi40 (Gast)


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npn schrieb:
> 1 Schritt pro Stunde anzusteuern

Ist eigentlich kein Problem, wenn man nicht nur den zu kleinen 
Haltestrom benutzt. Für erste Versuche: 
Beitrag "Einfache Schrittmotoransteuerung ohne ICs"

von eProfi (Gast)


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