Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schrittmotortreiber Strom viel geringer als berechnet


von Bert S. (kautschuck)


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Hi,

Ich habe mir folgenden Schrittmotortreiber zugelegt:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8825.pdf

Das Schaltschema ist wie auf Seite 18, außer dass ich für VREF einen 
Spannungsteiler mit 10kOhm und 4.7kOhm bilde, was einer Spannung von 
grob 1V ergibt. Die Shunts sind auch jeweils 200mOhm.

Nun zieht mein Schrittmotor gerade mal 220mA (total vom Labornetzteil. 
Strombegrenzung nicht limitierend) bei 24V, obwohl der Innenwiderstand 
nur 1Ohm beträgt. Nach der Berechnung sollte der Schrittmotor aber um 
die 1A ziehen. Der Fault Pin ist immer auf HIGH, somit gibt der Treiber 
kein Fehler aus. Die Ladungspumpe funktioniert und liefert um die 37V, 
ohne Einbrüche. Die Verbindungen zum IC wurden alle mit einem Multimeter 
getestet.

Jemand eine Idee, warum der Strom nur grob 1/5 des berechneten ist? Es 
scheint fast so, als ob der Gain Av bei mir nicht 5, sondern 1 ist?

: Verschoben durch Moderator
von Alex G. (dragongamer)


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Äh, wird der Motor auch angetrieben, oder hast du einfach nur eine Spule 
unter Strom gesetzt?
Was Energie benötigt, ist nämlich das Aufbauen des Magnetfeldes. Sobald 
dieses steht und nicht gegen ein anderes magnetfeld (Stator) ankämpft, 
muss erheblich weniger Strom fließen (vereinfacht ausgedrückt).

Schrittmotoren verhalten sich darum genau entgegengesetzt zu DC Motoren 
welche im blockierten Zustand, den höchsten verbrauch haben.

Du kannst das ja mal testen indem du mit der Hand die Welle grad soweit 
drehst dass der Stator zwischen zwei Spulen ist (von denen eine die 
aktive ist). Dann sollte der Strom höher sein.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Bert S. schrieb:
> Jemand eine Idee, warum der Strom nur grob 1/5 des berechneten ist?
Wie sieht denn das Layout aus? Und was hast du für Shunts? Und welche 
Spannung ist tatsächlich am Ref-Eingang?

Alex G. schrieb:
> muss erheblich weniger Strom fließen (vereinfacht ausgedrückt).
Nicht beim Schrittmotor. Da fließt immer der gewünschte Strom. Der macht 
dann das Haltemoment aus...

: Bearbeitet durch Moderator
von Bert S. (kautschuck)


Angehängte Dateien:

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Ich habe hier noch eine Erklärung gefunden, jedoch verstehe ich diese 
nicht wirklich, da ich ja nicht die Leistung regle, sondern direkt den 
Strom, obwohl das Verhalten eher einer Konstant-Leistungsregelung 
entspricht:

https://electronics.stackexchange.com/questions/357232/stepper-motor-drawing-very-low-current-from-drv8825

Wenn ich die Spannung runterdrehe, dann steigt auch der Strom an. So 
zieht bei 12V Eingangsspannung der Treiber etwa 400mA Strom.

Lothar M. schrieb:
> Wie sieht denn das Layout aus? Und was hast du für Shunts? Und welche
> Spannung ist tatsächlich am Ref-Eingang?

Shunts sind diese hier:
https://www.mouser.ch/ProductDetail/panasonic/erj-6dsfr20v/?qs=WO7YBshssFGjzKGXf%252bLgAQ==&countrycode=CH&currencycode=CHF

Am VREF Eingang ist 1.04V.

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Alex G. schrieb:
> Schrittmotoren verhalten sich darum genau entgegengesetzt zu DC Motoren
> welche im blockierten Zustand, den höchsten verbrauch haben.

Bei Schrittmotoren an einem Treiber mit Stromregelung wird bei 
ausreichend hoher Betriebsspannung der Strom einfach durchgedrückt - 
egal ob der Motor steht, oder nicht. Das ist genau der Sinn der 
Stromregelung.

von Bert S. (kautschuck)


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Die Stromveränderung beim Zurückfahren auf 12V ist aber auch nur im 
1/16 und 1/32 Microstep Mode zu beobachten, bei den anderen Modi bleibt 
der Konstant.

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


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Du darfst nicht den Strom vom Netzteil zum Motortreiber mit dem 
Wicklungsstrom im Motor gleichsetzen. Die Wicklungen werden ja durch den 
Stromregler getaktet betrieben und sehen im zeitlichen Mittel damit eine 
viel niedrigere Spannung.

Ausführliche Erklärung dazu siehe:
http://www.schrittmotor-blog.de/betrachtungen-zur-leistung-von-schrittmotoren/

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

: Bearbeitet durch User
von Bert S. (kautschuck)


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Thorsten O. schrieb:
> Du darfst nicht den Strom vom Netzteil zum Motortreiber mit dem
> Wicklungsstrom im Motor gleichsetzen. Die Wicklungen werden ja durch den
> Stromregler getaktet betrieben und sehen im zeitlichen Mittel damit eine
> viel niedrigere Spannung.
>
> Ausführliche Erklärung dazu siehe:
> http://www.schrittmotor-blog.de/betrachtungen-zur-leistung-von-schrittmotoren/
>
> Mit freundlichen Grüßen
> Thorsten Ostermann

Danke, ich habe hier auch noch gerade eine Berechnung gefunden:

https://electronics.stackexchange.com/questions/248381/calculation-of-supply-current-in-stepping-motor-driven-using-chopping-driver

Daher stimmt das schon mit dem Strom.

von Wolfgang (Gast)


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Bert S. schrieb:
> Die Stromveränderung beim Zurückfahren auf 12V ist aber auch nur im
> 1/16 und 1/32 Microstep Mode zu beobachten, bei den anderen Modi bleibt
> der Konstant.

Die Reduzierung des Wicklungsstromes ist bei alle Schrittmodi aktiv. 
Guck dir mal die Tabelle 2 (Relative Current and Step Directions) im 
Datenblatt vom DRV8825 an. Im Fullstep Modus fließen maximal 71%.
Nur bei den anderen Modi fließt manchmal der volle Strom durch eine 
Wicklung.

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


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Hallo Bert,

die von dir verlinkte Formel vernachlässigt sowohl die mechanisch 
abgegebene Leistung als auch die Verluste in Motor und Treiber. Das ist 
also nur eine sehr grobe Näherung für Anwendungen mit niedriger Last und 
modernen Treiberschaltungen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

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