Widerstandsoment/ Leerlaufmoment von Schrittmotoren

[Robin (Gast)]

Hey ich möchte zwei Achsen mit jeweils einem Schrittmotor (Bsp. Motor A 
und B) bestücken. Beide Achsen sind durch eine Folie verbunden. Die 
Folie soll also von der linken Achse auf die rechte Achse aufgerollt 
werden und umgekehrt und auch an bestimmten Stellen stoppen.

Wird also der Motor A betätigt ist der Motor B aus und umgekehrt auch.
Meine Sorge ist, wenn ich das mit einer hohen Beschleunigung mache, dass 
die Achse, wo der nicht betätigte Motor verbunden ist, sich von selbst 
abrollt. Man kann sich das so vorstellen, als wenn man an einer 
Klopapierrolle zu fest zieht und diese von alleine abrollt.

Deswegen die Frage, ob es möglich ist, einen Schrittmotor so zu steuern, 
dass dieser ein bestimmtes Gegenmoment aufbringt?

Gruß

Robin

Ps: vielen Dank im Vorraus

[aSma>> (Gast)]

Mach eine Skizze. Generell hat jeder Stepper ein Rastmoment. Dieser 
steht im Datenblatt beim Nennstrom drin. Nachteiligerweise können die 
Motoren heiß werden ohne ganz Bewegung... Muss man ausprobieren.

Manche Motortreiber besitzen daher oftmal eine Stromabsenkfunktion beim 
Stillstand. Die billigen drv8825 und & Co eher nicht.

Wenn dieses Rastmoment zu klein ist, dann würde ich den Motor 
überdemensionieren, oder kurzzeitig den Strom erhöhen oder eher eine 
Regelung in betracht ziehen.

Trial and Error oder mathematisch alles berechnen.

[MaWin (Gast)]

Robin schrieb:
> Deswegen die Frage, ob es möglich ist, einen Schrittmotor so zu steuern,
> dass dieser ein bestimmtes Gegenmoment aufbringt?

Du kannst ihn mit niedrigem Strangstrom (mehr als Rastmoment) rückwärts 
drehen lassen und das Band unter Zug zu halten und bei abrollen von mehr 
als nötig zum wiederaufrollen zu bringen, aber achte darauf, daß deine 
Ansteuerschaltung nicht durch die vom gezogenen Schrittmotor erzeugten 
Spannung kaputt geht.

Passender wären Gleichstrommotore, wie sie jedes (modernere) 
Tonbandgerät benutzt.

[m.n. (Gast)]

Robin schrieb:

> Meine Sorge ist, wenn ich das mit einer hohen Beschleunigung mache, dass
> die Achse, wo der nicht betätigte Motor verbunden ist, sich von selbst
> abrollt.

Dann beschleunige (bremse) doch einfach nicht zu schnell oder bremse den 
passiven Motor mechanisch oder durch Widerstände parallel zu den 
Wicklungen.

Ergibt sich die Zielposition aus den Motorschritten oder ist sie auf der 
Folie markiert? Im 1. Fall ist ja bekannt, wann gebremst werden muß; 
beim 2. Fall kann man ruhig über das Ziel hinausfahren und dann langsam 
wieder zurück.

[Wolfgang (Gast)]

MaWin schrieb:
> Du kannst ihn mit niedrigem Strangstrom (mehr als Rastmoment) rückwärts
> drehen lassen

Rückwärts wird er nicht drehen können, weil das Band dazwischen ist. 
Infolge dessen, wird er also - egal ob man Phasensignale für 
Rückwärtslauf anlegt oder einfach nur mit kleinem Strom festhält - 
durchrattern, i.e. Schritte verlieren.

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

Hallo aSma,

> Generell hat jeder Stepper ein Rastmoment. Dieser
> steht im Datenblatt beim Nennstrom drin. Nachteiligerweise können die
> Motoren heiß werden ohne ganz Bewegung...

Du verwechselst Haltemoment und Rastmoment. Das Rastmoment liegt bei 
unbestromter Wicklung an, der Datenblatt-Wert gilt für die offene 
Wicklung. Wenn der Motor an irgendwas angeschlossen ist, steigt das 
Rastmoment, abhängig von der Beschaltung.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

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

Hallo Robin,

was du vorhast ist eine klassische Wickleranwendung. Google mal nach 
"Tänzerregelung", da findest du eine ganze Menge Material. Je nach 
Drehzahl und Massenträgheiten sowie Reißfestigkeit (bzw. 
-empfindlichkeit) des Wickelgutes ist das nicht ganz trivial.

Ob man Schrittmotoren oder DC-Motoren einsetzt ist im Grunde egal. Wenn 
die Drehzahl der Schrittmotoren ausreicht, spricht nichts dagegen sie zu 
verwenden. Ich würde allerdings davon abraten, den "gezogenen" Motor 
passiv mitlaufen zu lassen. Dann hast du keine Kontrolle über die 
Bandspannung. Die Spulegrößen ändern sich ja während des Abspulvorgangs 
und beeinflussen die Materialspannung. Außerdem läuft der Motor dann als 
Generator, was für den angeschlossenen Treiber problematisch werden 
kann.

Besser ist es, einen gefederten Tänzerarm vorzusehen, dessen 
Position/Winkel über einen Sensor (z.B. Poti) abgefragt wird. Dann kann 
der gezogene Motor auf die Mittelstellung des Tänzers geregelt werden.

Ich habe sowas schon für Kunden realisiert, sowohl mit DC-Motoren als 
auch mit Schrittmotoren. Eine Regelung auf analaogen Sollwert kann man 
leicht mit programierbaren Schrittmotorsteuerungen [1] umsetzen, an die 
das Poti oder der Sensor direkt angeschlossen werden.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

[1] http://www.mechapro.de/LAM-DS.html

[Robin (Gast)]

Hallo Torsten, ich habe mich mal ein bisschen über die "Tänzerregelung" 
schlau gemacht.

Mein Fehler war, das ich nicht genug Details verraten habe.
Das Problem ist, das auf der Folie Information gespeichert wird (Bilder 
oder Daten werden darauf gedruckt).

Es soll eine Art Suchmaschine gebaut werden. Auf der Folie befindet sich 
eine Punktecode, der mittels Infrarot ausgelesen wird.
Das heißt, es ist am Sinnvollsten wenn die translatorische Bewegung der 
Folie nicht unterbrochen wird (also so einfach wie möglich). Ich denke 
dass das mit der Tänzerregelung machbar ist, aber für meine Zwecke nicht 
notwendig ist und der zeitliche Rahmen dadurch gesprengt wird.

Die Randdaten für meinen Aufbau sind, dass die Folie eine Dicke von 80μm 
hat und nur eine Länge von 30m. Die Wickelrollen haben einen 
Außendurchmesser von 80mm. Habe mal den maximalen gewickelten 
Durchmesser und den minimalen Durchmesser berechnet. Der Unterschied 
beträgt im Radius knapp 1cm, also denke ich dass die Zugspannnung der 
Folie relativ vernachlässigt werden kann, bzw. diese so wieder auf 
Spannung gebracht wird in dem eine Achse los gelagert wird und diese mit 
Hilfe von Zugfedern gespannt wird.

Da mein Budget relativ begrenzt ist und ich das Projekt zeitig beenden 
muss. Ist eine möglichst einfache Variante zu wählen.

Ich denke, dass die beste Variante ist, ein externes Bremsmoment auf 
zubringen.

Meine Frage also, hat jemand eine Idee wie man relativ einfach ein 
Bremsmoment erzeugen kann? Da das ganze System nicht sehr viel wiegt, 
wird da Drehmoment also nicht sonderlich groß sein. (Habe noch keine 
Berechnung gemacht, wird die Tage gemacht) denke aber, dass das maximal 
in einem Bereich von 1Nm sein wird, muss das also auch nicht die 
anspruchsvollste Bremse sein.

Gruß Robin

[m.n. (Gast)]

Robin schrieb:
> Die Randdaten für meinen Aufbau sind, dass die Folie eine Dicke von 80μm
> hat und nur eine Länge von 30m.

Und wie breit ist sie?
Wie schnell sollen denn die 30 m durchgezogen werden?

Robin schrieb:
> (Habe noch keine
> Berechnung gemacht, wird die Tage gemacht) denke aber, dass das maximal
> in einem Bereich von 1Nm sein wird, muss das also auch nicht die
> anspruchsvollste Bremse sein.

Ohne Deinen Aufbau zu kennen, finde ich 1 Nm ganz schön viel 'Zug auf 
der Rolle'. Wie stark willst Du die Motore denn auslegen? Soll die Folie 
gespannt bleiben?

Einfache mechanische Bremsen bestehen aus einem gefederten Lederriemen, 
der halb um eine Achse gelegt wird. Höhere Federkraft oder größerer 
Achsdurchmesser erzeugen höhere Bremswirkung. Die Bremse kann mit einem 
Elektromagneten aktiviert werden. Eine Alternative bleibt, die 
Generatorspannung des Steppers mit passendem Widerstand zu belasten.

[Robin (Gast)]

Also ich denke, dass 1Nm sehr hoch angesetzt ist. Genau kann ich dass 
jetzt nicht sagen, werde das erst morgen berechnen. Die Folie ist nur 30 
cm breit. Also zur Geschwindigkeit kann ich leider nicht viel sagen, 
weil diese von einer Abtastfrequenzabhängt (Auf der Folie befindet sich 
ein Punktcode, welcher mit Infrarotsensoren geprüft wird).

Habe mal im Anhang eine grobe Darstellung beigefügt von dem System. 
Komponenten müssen jetzt nicht genau beachtet werden. Sie sollen nur das 
Prinzip verdeutlichen.

die Generatorspannung des Steppers mit passendem Widerstand zu belasten 
habe ich auch überlegt, aber wenn die Folie oft auf- und abgerollt wird, 
wird dieser sehr warm oder?