Hallo Leute, ich beschäftige mich zur Zeit mit der Ansteuerung von Schrittmotoren. Habe mich auch schon gut in das Thema eingelesen und heute einen kleinen Versuchsaufbau gewagt. Komponenten: Arduino Uno CNC Shield v.3 Treiber : DRV8825 (mit passivem Kühlkörper) Schrittmotor : 17HS19-2004S1 ________ Kenndaten: ---------- Hersteller-Teilenummer: 17HS19-2004S1 Motorentyp: Bipolar Schrittwinkel: 1.8 deg Haltemoment: 59Ncm(84oz.in) Strom/Phase: 2.0A Stromspannung: 2.8V Widerstand/Phase: 1.4ohms Induktivität: 3.0mH ± 20%(1KHz) Nun habe ich folgendes Problem, der Kühlkörper auf dem Treiber wird bereits nach wenigen Minuten so heiß das man sich fast die Finger verbrennt. Ich habe eine Spannung von 25V angelegt und den Strom sogar auf 0.3 Ampere(mit dem Multimeter im Betrieb nachgemessen) begrenzt,wobei der Treiber ja eig bis zu 2.2A können müsste. Jumper für 1/4 od. 1/8 Schritte habe ich nicht gesetzt. Könnt ihr mir sagen was ich falsch mache ?
Benni B. schrieb: > Habe mich auch schon gut in das Thema eingelesen Das würde ich mal vorsichtig bezweifeln. Wie kommst du denn auf die Idee, 25V anzulegen wenn über der Motorwicklung bei 2A schon nur 2,8V abfallen?
Benni B. schrieb: > Nun habe ich folgendes Problem, der Kühlkörper auf dem Treiber wird > bereits nach wenigen Minuten so heiß das man sich fast die Finger > verbrennt. Die Schmerzschwelle des Menschen liegt irgendwo bei 50°C - keine Temperatur, bei der sich ein Halbleiter Sorgen macht. Funktioniert der Treiber, bis auf die dir unangenehme Temperatur, sonst fehlerfrei?
Kalle schrieb: > Das würde ich mal vorsichtig bezweifeln. Wie kommst du denn auf die > Idee, 25V anzulegen wenn über der Motorwicklung bei 2A schon nur 2,8V > abfallen? Immerhin scheinst du noch weniger Ahnung von Schrittmotoren zu haben. Die Spannung liegt am Treiber an und das ist auch gut so. Der DRV8825 ist für bis zu 45V ausgelegt.
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Wolfgang schrieb: > Die Spannung liegt am Treiber an und das ist auch gut so. > Der DRV8825 ist für bis zu 45V ausgelegt. Und wo fallen die restlichen 24V ab? Könnte das eventuell Schuld an der Erwärmung sein?
Kalle schrieb: > Und wo fallen die restlichen 24V ab? Könnte das eventuell Schuld an der > Erwärmung sein? Nirgends. Das sind Spulen, keine Ohmschen Widerstäde. https://de.wikipedia.org/wiki/Chopper-Steuerung
Teo D. schrieb: > Nirgends. Das sind Spulen, keine Ohmschen Widerstäde. Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass sich die Schaltverluste aus dem Spannungsabfall über den FETs ergeben und damit linear mit der Versorgungsspannung wachsen. Bei dem kleinen Motor dürfte das der dominante Teil der ganzen Erhitzung sein. Einfach mal mit 10V betreiben.
Wolfgang schrieb: > Die Schmerzschwelle des Menschen liegt irgendwo bei 50°C - keine > Temperatur, bei der sich ein Halbleiter Sorgen macht. > > Funktioniert der Treiber, bis auf die dir unangenehme Temperatur, sonst > fehlerfrei? Also ich hab noch nicht so viel damit gemacht, aber so wie es aussieht funktioniert sonst alles wie es soll. Ich mach mir nur Sorgen, was passiert wenn ich den Schrittmotor mit 2A betreibe, wenn der Treiber bei 0.3A schon so heiß wird.
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Kalle schrieb: > Einfach mal mit 10V betreiben. Unsinn! Irrer Unsinn. Da kann man ruhig mit der vollen Spannung drauf gehen. 24V und auch 36V ist total angemessen. Je höher das geforderte Drehmoment bei hoher Drehzahl, desto mehr. Benni B. schrieb: > Ich habe eine Spannung von 25V angelegt und den Strom sogar auf 0.3 > Ampere(mit dem Multimeter im Betrieb nachgemessen) begrenzt Das ist Auch Unsinn! Mit dem Multimeter misst du da nur Müll. Es gibt eindeutige Vorschriften, wie man die Einstellung berechnet und durchführt. Daran halte dich, dann klappt das auch! Der Motor ist für 2A spezifiziert. Da etwas drunter zu bleiben dürfte kein Fehler sein. Meine erste Einstellung wäre um 1,7A. Viellicht reicht das schon. 80°C, viel wärmer sollte ein billiger Chinakracher Motor nicht werden. Und ja, die Treiber werden sehr warm. Es ist kein Fehler, sie mit einem Ventilator zu bespielen.
> Kalle schrieb: >> Einfach mal mit 10V betreiben. Habs gerade mit 10V probiert, der Kühlkörper wird genauso warm. Arduino Fanboy D. schrieb: > Das ist Auch Unsinn! > Mit dem Multimeter misst du da nur Müll. > Es gibt eindeutige Vorschriften, wie man die Einstellung berechnet und > durchführt. Daran halte dich, dann klappt das auch! Meine erste Einstellung war eben genau nach der Anleitung um auf 2A zu kommen. Als der Treiber aber dann zu warm wurde habe ich ein Multimeter dazwischen gehängt und runter gedreht. Also kann ich nicht einfach den Strom mit meinem Multimeter zwischen Quelle und Platine messen ? Hat das mit der Induktivität des Motors zu tun ?
Kalle schrieb: > Das ändert aber nichts an der Tatsache, dass sich die Schaltverluste aus > dem Spannungsabfall über den FETs ergeben und damit linear mit der > Versorgungsspannung wachsen. Bei dem kleinen Motor dürfte das der > dominante Teil der ganzen Erhitzung sein. Bei dem geringen Strom von 0.3A dürften die Schaltverluste einen Faktor 8 unter der Auslegungsströmstärke liegen. Guck einfach mal auf die erste Seite vom Datenblatt. Fällt dir an der Spannungsangabe irgendetwas auf? Der Unterschied zwischen 24 und 25V dürfte marginal sein. "The DRV8825 is capable of driving up to 2.5 A of current from each output (with proper heat sinking,at 24 V and 25°C)" Benni B. schrieb: > Ich mach mir nur Sorgen, was passiert wenn ich den Schrittmotor mit 2A > betreibe, wenn der Treiber bei 0.3A schon so heiß wird. Laut Datenblatt besitzt der Treiber eine thermische Schutzschaltung, die irgendwo zwischen 150 und 180°C eingreift. Also nur Mut, z.b. mit 1A.
Benni B. schrieb: > Also kann ich nicht einfach den Strom mit meinem Multimeter zwischen > Quelle und Platine messen ? Was meinst du mit Strom zwischen Quelle und Platine? Der Strom durch den Motor ist wesentlich höher als der Versorgungsstrom. Du darfst im eingeschalteten Zustand aber nie die Leitung zwischen Motor und Treiber öffnen (um z.B. ein Multimeter rein zu hängen). Das quittieren viele Treiber mit schnellem Ableben.
Benni B. schrieb: > Also kann ich nicht einfach den Strom mit meinem Multimeter zwischen > Quelle und Platine messen ? Nein! Bzw. kannst du messen, ja, ist aber Sinnfrei. > Hat das mit der Induktivität des Motors zu tun ? Und mit dem Chopper Betrieb. Benni B. schrieb: > Meine erste Einstellung war eben genau nach der Anleitung um auf 2A zu > kommen. Wiederholen, und erstmal auf 1,7A einstellen. Der Treiber hat keine Haltestromabsenkung. Darum würde ich nicht an die obere Grenze des Motors gehen. Der leidet mehr unter Hitze, als der Treiber. Benni B. schrieb: > Als der Treiber aber dann zu warm wurde Was ist zu warm? Wenn zu warm, dann kühlen. Lüfter da dran.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Mit dem Multimeter misst du da nur Müll. Das ist Müll. Es kommt drauf an, in welcher Leitung das Multimeter hängt und wie der Treiber gerade bespaßt wird. Was für Probleme sollte es geben, bei Stillstand des Motor den Strom zu messen?
Wolfgang schrieb: > Was für Probleme sollte es geben, bei Stillstand des Motor den Strom zu > messen? Der gemessene "Versorgungs" Strom ist erheblich niedriger als der Spulenstrom. Bei der genannten Kombination, würde ich auf ca 1 Zehnerpotenz schätzen.
Wolfgang schrieb: > Was meinst du mit Strom zwischen Quelle und Platine? Ich habe ein Multimeter am Ausgang meines Labornetzteiles und das andere Ende am Eingang des CNC Shields hingehängt um zu sehen wie viel Strom er bei welcher Belastung zieht. Wolfgang schrieb: > Laut Datenblatt besitzt der Treiber eine thermische Schutzschaltung, die > irgendwo zwischen 150 und 180°C eingreift. Also nur Mut, z.b. mit 1A. Gut dann ist ja noch Luft nach oben xD. Mit meinem Infrarotthermometer messe ich aktuell so um die 50Grad am Kühlkörper, wobei man sich da schon echt die Pfoten verbrennt. Wolfgang schrieb: > Guck einfach mal auf die erste Seite vom Datenblatt. Fällt dir an der > Spannungsangabe irgendetwas auf? Der Unterschied zwischen 24 und 25V > dürfte marginal sein. Also sollte ich ihn besser mit 24V betreiben ?
Benni B. schrieb: > Mit meinem Infrarotthermometer > messe ich aktuell so um die 50Grad am Kühlkörper, Wenn der wert stimmt, dann ist der ja noch fast eiskalt... ;-) Benni B. schrieb: > Also sollte ich ihn besser mit 24V betreiben ? 24V oder 25V? Irrelevant.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Wenn der wert stimmt, dann ist der ja noch fast eiskalt... ;-) Haha dann soll es wohl so sein ^^ Arduino Fanboy D. schrieb: > 24V oder 25V? Da das Shield bis zu 36V kann habe mir eigentlich ein 36V Netzteil bestellt, was aber noch nicht angekommen ist. Kann ich das dann verwenden oder sollte ich lieber auf 24V gehen ?
Benni B. schrieb: > Nun habe ich folgendes Problem, der Kühlkörper auf dem Treiber wird > bereits nach wenigen Minuten so heiß das man sich fast die Finger > verbrennt. Tja. Besser kühlen eben. "The DRV8825 is capable of driving up to 2.5 A of current from each output (with proper heat–sinking, at 24 V and 25°C)" Also: Guck mal in die Doku zum Treiber-IC, dort findest du Angaben zum Restwiderstand der Treiber-Endstufen im Chip. Da stehen nämlich so etwa 0.3 Ohm zu Buche, die bei 2 Ampere eben rund 1.2 Watt an Wärme produzieren. Und da bei Brückenschaltungen immer 2 Transistoren quasi in Reihe geschaltet sind, verdoppelt sich das Ganze. Also etwa 2.4 Watt an Wärme - UND DIE MUSS WEG. Da du nun von Arduino schriebest, vermute ich mal, daß der Kühlkörper gnadenlos unterdimensioniert ist. Sieh mal zu, daß du dir nen ausgedienten CPU-Kühler zulegst und deinen Schrittmotortreiber dort drauf montierst - vorausgesetzt, es stehen keine sonstigen Bauteile auf der LP über die Höhe des Treiber-Chips. Dann wäre freifräsen angesagt. noch ein Wort an den Kalle: Kalle schrieb: > Wie kommst du denn auf die > Idee, 25V anzulegen wenn über der Motorwicklung bei 2A schon nur 2,8V > abfallen? Ein idealer Schrittmotor hätte exakt NULL Ohm an Wicklungswiderstand. Und ein idealer Schrittmotortreiber hätte ebenfalls NULL Ohm an Rdson. Das ist ganz genau so wie beim Trafo: Ohmsche Widerstände versauen bloß den Wirkungsgrad. Das Zauberwort ist Induktion. Schrittmotoren werden normalerweise getaktet betrieben (nee, nicht der Schritt-Takt ist gemeint), also etwa wie die Speicherdrossel im Schaltnetzteil. Das gilt auch für den Stillstand. W.S.
Nöö... 36V ist völlig ok. Ich habe die Treiber mit 12V, 24V und 36V im Einsatz. Arduino Fanboy D. schrieb: > Je höher das geforderte Drehmoment bei hoher Drehzahl, desto mehr.
Super, dann vielen Dank für eure Hilfe leute, ging echt fix. W.S. schrieb: > Da du nun von Arduino schriebest, vermute ich mal, daß der Kühlkörper > gnadenlos unterdimensioniert ist Ja der scheint mir tatsächlich zu unterdimensioniert zu sein. Werde mir bei gelegenheit eine bessere Kühlung organisieren, damit das Zeug auch etwas hält.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Der gemessene "Versorgungs" Strom ist erheblich niedriger als der > Spulenstrom. Das schrieb ich bereits Wolfgang schrieb: > Der Strom durch den Motor ist wesentlich höher als der Versorgungsstrom. Benni B. schrieb: > Also sollte ich ihn besser mit 24V betreiben ? Das eine Volt ist völlig schnuppe. Mit einem Amperemeter in der Versorgungsleitung misst du den falschen Strom. Der angegebene Maximalstrom des Treibers bezieht sich auf den Motorstrom. Wie groß ist der Sense Widerstand und welchen Spannungsabfall misst du dort?
Wolfgang schrieb: > Mit einem Amperemeter in der Versorgungsleitung misst du den falschen > Strom. Jain. Sollten die 0,3 A hier gemessen worden sein, so wird der Strom durch die Spule(n) bei geschätzt 1,x A liegen, wodurch auch die Abwärme plausibel wird.
Ich habe die treiber Einstellung jetzt noch einmal gemacht und ihn auf 1.7A eingestellt. Beim messen ist die temp des Kühlkörpers, wenn ich den Motor eine zeit lang nicht fahre bei ungefähr 45Grad. Andscheinend ist das in ordnung, für mich hat sich das aber einfach völlig falsch angefühlt ^^ Wolfgang schrieb: > Wie groß ist der Sense Widerstand und welchen Spannungsabfall misst du > dort? Der Widerstand auf dem Treiber beträgt 0.1 Ohm und die von mir eingestellte Spannung liegt bei 0.85V Wolfgang schrieb: > Mit einem Amperemeter in der Versorgungsleitung misst du den falschen > Strom. Der angegebene Maximalstrom des Treibers bezieht sich auf den > Motorstrom. Danke, das war mich nicht so ganz klar. Wolfgang schrieb: > "The DRV8825 is capable of driving up to 2.5 A of current from each > output (with proper heat sinking,at 24 V and 25°C)" Mir ist noch nicht ganz schlüssig ob eine Spannungsversorgung von 24V nun am optimalsten wäre, oder was diese Aussage laut Datenblatt bedeutet.
Benni B. schrieb: > Mir ist noch nicht ganz schlüssig ob eine Spannungsversorgung von 24V > nun am optimalsten wäre, Da kein Mensch was über die Last und nötige Drehzahl weiß, wird dir das keiner beantworten können, was am "optimalsten" ist. Und selbst wenn die Werte bekannt wären, ist der Rückschluss auf die mindest Spannung nicht trivial. Reserve ist nie schlecht. Mangel, führt zu mangelhaftem Verhalten: z.B. Schrittfehler. Vereinfacht gesagt: Wenn 24V reichen, dann kannst du auch ohne alle Probleme 36V dran klemmen.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Vereinfacht gesagt: > Wenn 24V reichen, dann kannst du auch ohne alle Probleme 36V dran > klemmen. Das habe ich mir auch gedacht, nur der Text aus dem Datenblatt hat mich jetzt etwas verunsichert. Vielen dank
Benni B. schrieb: > nur der Text aus dem Datenblatt hat mich > jetzt etwas verunsichert. KA, was du meinst. Da steht viel drin.
Arduino Fanboy D. schrieb: > Benni B. schrieb: >> nur der Text aus dem Datenblatt hat mich >> jetzt etwas verunsichert. > > KA, was du meinst. > Da steht viel drin. Weiter oben steht was von: Bei 2,5A max. 24V (25°C). Also noch kein Thema bei <=2A. (@TO hab nicht nachgesehen. S8 gugen!)
Benni B. schrieb: > W.S. schrieb: >> Da du nun von Arduino schriebest, vermute ich mal, daß der Kühlkörper >> gnadenlos unterdimensioniert ist > > Ja der scheint mir tatsächlich zu unterdimensioniert zu sein. Werde mir > bei gelegenheit eine bessere Kühlung organisieren, damit das Zeug auch > etwas hält. Das Problem bei diesen "Pololu-Boards" (die kleinen Treiberboards die auf die CNC-Shields) gesteckt werden ist die winzige Platinenfläche. Ein moderner IC gibt seine Wärme über das GND-Pad bzw. die GND-Plane ab und im Idealfall hat man noch Thermal-Vias, welche die Wärme an die gegenüberliegende Seite des PCB leiten und genau da (und nirgends sonst) macht ein Kühlkörper wirklich Sinn. Bei den TMC "Steppsticks" ist das auch genau so gelöst. Das Epoxy vom IC-Gehäuse ist einfach ein besch...eidener Wärmeleiter, da kann ein Kühlkörper dann auch nicht viel ausrichten. Was allerdings sehr viel hilft ist ein Lüfter, am besten so positioniert, das er auch die Unterseite der Treiberplatine mit belüftet und die Elkos freuen sich nebenher auch über eine frische Priese ;)
Christopher J. schrieb: > ... frische Priese ... (Fremd)-Worte können sooh peinlich sein, insbesondere wenn sie nicht zu benutzen weiss.
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