Schrittmotor NANOTEC

[Dennis G. (pcb-design)]

Hallo Liebe Forengemeinde,

ich habe schon viel im Internet und in Fachbüchern nachgeschlagen, 
jedoch werde ich nicht ganz schlau.

Ich habe einen Nanotec Schrittmotor (2.7V 4.7A) welchen ich gerne vor 
der Automatisierung "von Hand" ansteuern möchte.
Mit dem Arduino haben erste Tests geklappt. Jedoch die Kombination aus 
L297 und L298 haben mich nicht weiter gebracht.

Ich habe die Schaltung aufgebaut und mit einem Drehimpulsgeber sollte 
ein Takt den Motor um einen Schritt bewegen. Der Motor hat jedoch nur 
gezittert und gesummt, ich kann mir das nicht eindeutig erklären woran 
ich gescheitert bin. Im Anhang mal der Schaltplan. Der Motor hat 8 
Anschlüsse, ich habe die Anschlüsse A B C D E F G H folgendermaßen 
angeschlossen (A:X1; B+C; D:X4; E:X5; F+G; H:X8). Wobei die mit '+' 
verbunden Anschlüsse direkt verbunden sind, also gebrückt.


Ist es sinnvoller den L297 und zwei L6203 zu benutzen?


Liebe Grüße

[Michael B. (laberkopp)]

Das ist doch kein Schaltplan.

Das ist doch ein Wortsuchspiel.

WO ist dein Drehimpulsgeber ?

Welchen Wert hat R1, R2, R5 und auf welche Spannung ist VRef eingestellt 
?

Wie hoch ist VLast und welcher Elko puffert die ?

Wie glaubst du schaltet ein L298 die 4.7A ?

Weisst du, wie man 10A Schaltregler aufbaut ?

Du hast doch bloss aufgezeichnet, was abgeschrieben richtig ist, du alle 
von deine Fehlern weggelassen.

Ja, im Prinzip dreht auch ein 4.7A Motor wenn er nur 1A bekommt, wenn 
die Wicklungen richtig verdrahtet sind. Nur nutzt man ihn nicht.

[Dennis G. (pcb-design)]

Vielen Dank für die schnelle Antwort!

Tut mir leid wenn es nicht alles perfekt und fachlich korrekt ist, ich 
bin noch mitten in der Lernphase und für jeden Tip wirklich dankbar.

Ich habe mal die Werte aktualisiert und nochmal in den Anhang gepackt, 
diesmal mit dem Impulsgeber welcher auf einer separaten Platine sitzt 
und per Flachbandkabel verbunden ist.

Der L298 ist zu klein Dimensioniert für den Motor, darüber bin ich mir 
im klaren jedoch habe ich gehofft es funktioniert zumindest für den 
Leerlauf. Für später ist der L6203 gedacht.

Vref habe ich auf anfangs 0,5V eigenstellt und später auf errechnete 
2,25V (was wahrscheinlich falsch ist). Beides hatte leider keine Erfolge 
bzw. große Veränderungen gebracht.

VLast habe ich an 24V geschaltet (Labornetzteil)

[Ewald S. (Gast)]

Jetzt brauchen wir noch das Motorendatenblatt, auf dem die Wicklungen 
mit deren von Dir zitierten Anschlüssen aufgezeichnet sind.
mfg

[Dennis G. (pcb-design)]

Okay, da ist das Datenblatt des Motors. Ich hoffe wir können mir etwas 
Klarheit vermitteln.

Angeschlossen habe ich nach Datenblatt folgendermaßen:

'RED' an Pin X1 (OUT 1 am L298)
'RED/WHT' mit 'BLK/WHT' gebrückt
'BLK' an Pin X4 (OUT 2 am L298)
'GRN' an Pin X5 (OUT 3 am L298)
'GRN/WHT' mit 'YEL/WHT' gebrückt
'YEL' an Pin X8 (OUT 4 am L298)

Ich bin viel am lesen, neuerdings bin ich auf den L6208 gestoßen. Würde 
es denn funktionieren wenn ich die Grundschaltung aus dem Datenblatt 
aufbaue und an 'Clock' ein kurzen 'High'-Impuls eingebe dass sich der 
Motor um einen Vollschritt weiter dreht?
Ist der Motor nach dem oben genannten Schema überhaupt richtig 
angeschlossen?

[Michael B. (laberkopp)]

Am Wortsuchspiel hat sich nichts geändert.

Deine 10k/10nF sind keine Entprellung, die 10nF werden aufgeladen, wenn 
sich der Kontakt schliesst und nie wieder entladen (sie sind vermutlich 
schon aufgeladen bevor der Kontakt das erste Mal schliesst wegen des 
Eingangsstroms vom L297).

Dein Motor braucht 9A bei paralleller Verdrathung und 345.A bei 
Reihenschaltung, also in jedem Fall zu viel für L298 und L6302.

Ein Labornetzteil kann die schwankende Stromaufnahmen eines Choppers 
nicht ausregeln, es braucht einen Elko.

[Dennis G. (pcb-design)]

Ich habe mir deine Hinweise zu Herzen genommen und gebe dir Recht dass 
es mit dem L298 nicht funktionieren wird bzw. keine gute Idee ist.

Im Anhang ist ein neuer Schaltplan mit dem L6208, diesmal ohne Fähnchen. 
Ich bin mir sicher das geht in die richtige Richtung. Wie gesagt, ich 
bin noch kein perfekter Elektroniker, möchte es aber gerne annähernd 
werden.

Vref würde ich wieder an 2,25V legen.

[Michael B. (laberkopp)]

Dennis G. schrieb:
> Vref würde ich wieder an 2,25V legen.

Ich würde 0.45V und 0.1 Ohm verwenden, macht immer noch 2 Watt.

Der 6208 schafft aber nur 2.8A rms, deine Motoren wollen 3.18A. Ob man 
auf die Leistung verzichten kann ?

Irgendwie scheint mir ein TB6564AHQ=THB6064AH besser zu passen, der kann 
auch den besseren Microschritt.

[Ewald S. (Gast)]

Ich habe mich jetzt auf den L298 konzentriert, weil den auch benutze, 
allerdings ein kleinerer Motor.
Angeschlossen hast Du richtig.
Ein/Aus (EN) weiterhin getrennt schalten nicht parallel mit Clock.
Aber Clock direkt gegen GRND und + 5V mit 10k schalten und nicht ein 
Kond. (C2).
Vref auf 1,2 V = 2A
Wie von Michael gesagt Motorspannung so nah wie möglich am 298 mit 2000 
µF abblocken.
mfg

[Dennis G. (pcb-design)]

Vielen Dank, das hilft mir schonmal sehr viel weiter! Habe wirklich 
keine so schnelle Hilfe erwartet.

@Michael:
Denkst du für erste Schritte ist es zu wenig Leistung von dem L6208 um 
den Motor im Leerlauf zu betreiben?
Für die spätere Verwendung als Achsenantrieb würde ich gerne auf deinen 
TB6564AHQ zurückgreifen. Kannst du mir eine seriöse Bezugsquelle nennen?

@Ewald:
Den Kondensator wollte ich zum entprellen benutzen, aber auf dem Oszi 
hat er kaum geprellt von daher denke ich dass du Recht hast und ich ihn 
rausnehmen kann.
1,2V klingt logisch, sonst wird der IC wahrscheinlich schnell und leise 
in Rauch aufgehen. Die 'Formel' für Vref (Motorstrom * Rs) ist ja 
korrekt hoffe ich?!


Ich werde die Schaltung sobald die Bauteile angekommen sind mal aufbauen 
mit dem L6208 und natürlich werde ich meine Erfahrungen mit euch teilen.

[Ewald S. (Gast)]

Dennis G. schrieb:
> @Ewald:
> Den Kondensator wollte ich zum entprellen benutzen, aber auf dem Oszi
> hat er kaum geprellt von daher denke ich dass du Recht hast und ich ihn
> rausnehmen kann.

Du musst ihn rausnehmen, der Clock-Eingang muss TTL-Pegel sein, also Hi 
u. Low. Wie will sonst dieser Eingang auf Low kommen.
mfg

[eProfi (Gast)]

Im L6208-Schaltplan ist Clk mit Enable verbunden, was bezweckst Du 
damit?
Die Current-Sense-Rs müssen LoInductive sein und möglichst kurze 
Verbindungen haben. Poste mal ein gutes aussagekräftiges Foto vom Aufbau 
(Vorder- und Rückseite).

Ob man mit wenig Spulenstrom auskommt, hängt von vielen anderen Faktoren 
ab, z.B. Drehmomentbedarf über Drehzahl  und  Vcc.
Mechanische und elektrische Resonanzen können die ganze Berechnung 
überflüssig machen.

[Wolfgang (Gast)]

Michael B. schrieb:
> Dein Motor braucht 9A bei paralleller Verdrathung und 345.A bei
> Reihenschaltung, also in jedem Fall zu viel für L298 und L6302.

Der Motor wird mit Stromregelung betrieben. Da braucht er genau so viel 
Strom, wie er bekommt und wird mit dem L298 bestimmt genug Drehmoment 
entwickeln, um das Rastmoment zu übertreffen. Für erste Versuche, wenn 
auch mit vermindertem Drehmoment, ist das überhaupt kein Problem.

[Dennis G. (pcb-design)]

eProfi schrieb:
> Im L6208-Schaltplan ist Clk mit Enable verbunden, was bezweckst Du
> damit?

Ich wollte damit bezwecken dass nur bei einem High-Impuls der IC 
'läuft', jedoch ist es Unsinn da der Step dann wahrscheinlich nicht zu 
Ende ausgeführt werden kann. Habe es natürlich im Schaltplan korrigiert.

eProfi schrieb:
> Die Current-Sense-Rs müssen LoInductive sein und möglichst kurze
> Verbindungen haben. Poste mal ein gutes aussagekräftiges Foto vom Aufbau
> (Vorder- und Rückseite).

Das Foto mache ich sobald die Platine fertig ist mitte nächster Woche. 
Das mit dem LowInductive ist ein sehr Wertvoller Tip, ich werde beim 
Layout darauf achten die Leiterbahnen so kurz wie möglich zu halten.

eProfi schrieb:
> Ob man mit wenig Spulenstrom auskommt, hängt von vielen anderen Faktoren
> ab, z.B. Drehmomentbedarf über Drehzahl  und  Vcc.

Der Motor wird vorerst zum Testen im Leerlauf betrieben, wenn ich das 
Prinzip sehr gut verstanden habe durch Messungen etc. dann werde ich den 
Aufbau natürlich mit den optimalen Bauteilen und Werten dimensionieren.

Gibt es noch eine alternative zu dem TB6564AHQ=THB6064AH? Ich kann keine 
Bezugsquelle finden.

Zunächst bleibe ich aber bei dem L6208 für Versuchszwecke.

[Dennis G. (pcb-design)]

Erstmal der neue Schaltplan. Die Platine werde ich morgen fotografieren 
und das Bild hochladen.

[Ewald S. (Gast)]

Hallo Dennis,
Du stehst wohl mit TTL-Signalen auf Kriegsfuß? (Spass!!)
Die Logikeingänge Takt/Vor-Rück/Ein-Aus usw. jeweils mit 10k an +5V, 
nicht über Schalter/Taster. Diese Eingänge dann mit Schalter/Taster 
gegen Grnd (0V) direkt ohne Kond. Tastenprellung kann man vielleicht mit 
C parallel zum Taster vermindern.
Ein Beispiel, wie ich es gemacht habe:
http://timogruss.de/2013/05/schrittmotortreiber-mit-dem-l6208-mit-vollschritt-voraus/#Die_Schaltung
und weitere Seiten von timo.
mfg

[Dennis G. (pcb-design)]

Du hast Recht, das ist die bessere Variante mit der TTL Logik! Werde in 
Zukunft den Beschaltungstil ändern ;-)

Auf den Bildern ist die Platine zu sehen und habe auf der "Bottom" Seite 
die "Rs" rot eingekreist. Die Leiterbahnunterbrechung ist mir nach dem 
herstellen der Platine direkt aufgefallen, da ist leider beim Belichten 
etwas schief gelaufen. Werde den Fehler beheben und dann erstmal 
ausgiebige Tests durchführen. Meine dadurch neu gewonnenen Erkenntnisse 
werde ich euch dann mitteilen.

Ich bedanke mich weiterhin für die Hilfestellungen und hoffe dass ich 
mich irgendwann revanchieren kann :-)

[Dennis G. (pcb-design)]

So, ich kann behaupten das mit dem Impulsgeber direkt an den CLOCK 
Eingang ist eine schlechte Idee. Dieser prellt ziemlich stark sodass es 
zu starken Fehlern bei der Schrittfolge des Motors kommt.

Mit einem Funktionsgenerator funktioniert das ganze echt super, der 
Motor führt die Schritte im Full- /Halfstepmodus sehr sauber aus. Also 
werde ich einen Schritt weiter gehen und einen uC für die Ansteuerung 
des L6208 benutzen.

[Dennis G. (pcb-design)]

Ich melde mich noch einmal zurück! Kann ich denn eigentlich an die 
Ausgänge des L6208 MOSFET´s hängen um damit einen höheren Ausgangsstrom 
zu erzielen?
Ich stehe nur auf dem Schlauch was die Rsense angeht für dieses 
Szenario.
Naja und den Eingang `Control`habe ich noch nicht wirklich verstanden. 
Ansonsten läuft das ganze echt gut und sauber.

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Nein, das geht nicht. Da nimmt man besser gleich einen Treiber der für 
externe MOSFETs gedacht ist. Sowas gibt es z.B. von Trinamic, Allegro 
oder Texas Instruments (DRV8711).

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Dennis G. (pcb-design)]

Danke für den Tip, ich werde mal testen ob ich das hinbekomme eine 
Platine für das Package des TI DRV8711 herzustellen. Wie ich dem 
Datenblatt entnommen habe, ist ein STEP/DIR Betrieb bei diesem Modell 
möglich.
Wäre es dazu Sinnvoll die MOSFETs (ich habe an IRF540 gedacht) über 
einen Treiber anzusteuern?

Musste den Beitrag nochmal bearbeiten...

Wie schaut es mit dem L297 und externer H-Brücke aus? Ich denke für 
meine Anwendung ohne uC reicht erstmal ein Full und Halfstepbetrieb aus.
Die Frage lautet, hat schonmal jemand eine Erfahrung gemacht mit der 
Zuverlässigkeit bzw. Präzision in dieser Kombination?

[Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann)]

Hallo Dennis,

der DRV8711 enthält bereits MOSFET-Treiber. Da noch etwas dazwischen zu 
schalten wird mit Sicherheit nicht direkt funktionieren. Da würde ich 
lieber etwas mehr Zeit auf die Auswahl geeigneter FETs spendieren.

Ein L297 mit externer H-Brücke wäre z.B. der bereits erwähnte (aber zu 
schwache) L298 oder eben der L6203. Man kann natürlich auch einen 
H-Brückentreiber mit externen MOSFETs nehmen. Das ist aber in der Regel 
kein Projekt mehr für Anfänger.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[Dennis G. (pcb-design)]

Danke Thorsten, habe bei dem DRV8711 nicht herausgefunden wie genau man 
die Referenzspannung für die Strombegrenzung an den IC anschliesst. 
Ansonsten ist das ein wirklich interessanter Chip für meine Anwendung.

Also den L297 mit den externen H-Brücken zu benutzen fand ich als 
Alternative gar nicht so schlecht, gibt es da etwas zu beachten was mir 
vielleicht nicht in den Sinn gekommen ist? Es wird zwar eine 
Herausforderung das auf eine Eurokarte zu routen, jedoch wäre es eine 
gute Zwischenlösung. Für die H-Brücken habe ich mich für den IR2104 
Treiber mit dem IRF540 MOSFET entschieden.

[Dennis G. (pcb-design)]

Zur Ansteuerung der Brücken nutze ich für "HIN" die Ausgänge (ABCD) des 
L297 und für "SD" oder "LIN" die INHB Ausgänge des IC L297. Passt das? 
Der Rest ist ja im Datenblatt des Treibers beschrieben wie das 
verschaltet wird mit der Brücke.