Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schrittmotor Stepper Endstufe Treiber Steuerung Schaltung Varianten Ideen Diskussion


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von Bernhard S. (bernhard)


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Sicherlich fallen Euch noch weitere Varianten und Grundschaltungen ein, 
wie ein Stepper / Hybridschrittmotor angesteuert werden kann.

Beispiel:
Für eine Astro-Nachführeinrichtung soll der Stepper in 
Winkelsekundenbereich das schwere Objektiv und die Nachführeinheit, mit 
einem Getriebe 17:120,ohne zu ruckeln, nachführen.

Also für diese Variante ist der Vollschrittbetrieb nicht ganz so gut 
geeignet. Eine mögliche Lösung wäre, die Wicklungen des Steppers mit 
einem Sinussiganal zu versorgen.

Variante-A: geeignet für den Vollschrittbetrieb, Nachteil bei 
Ansteuerung mit PWM wird der Motor "hochohmig", es fließt weniger 
Motorstrom, das Drehmoment, bzw. der Haltstrom verringert sich

Variante-B: Ansteuerung mit Sinussignal ist möglich, aber Ausgangssignal 
ist verzerrt, da die Transistoren nicht in der Nähe des Arbeitspunktes 
arbeiten.

Variante-C: Arbeitspunktverbesserung

Variante-D: Nun keine Brückenschaltung mehr, die Halbe Brücke wird durch 
Dioden ersetzt.

Variante-E: Ein OPV sorgt für den entsprechenden Motorstrom.

Vorteil Variante D+E: Es wird nur ein Sinusgenerator (z.B. PWM + RC 
Glied) für eine Wicklung benötigt.

Anmerkung: Bei meinem Motorexemplar beträgt der Ohmische Anteil der 
Wicklung 1 Ohm.


Bernhard

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von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Vorteil Variante D+E: Es wird nur ein Sinusgenerator (z.B. PWM + RC
> Glied) für eine Wicklung benötigt.

Durch die vielen Dioden hast du aber Spannungseinbußen.
Für einen Sinus ist die Variante C die beste. Die Phasenumkehrstufe 
lässt sich mit einem vorgespanntem Transistor umsetzen. Das 
nichtinvertierte Sinussignal wird am Emitter abgegriffen und das um 180° 
invertierte Sinussignal am Kollektor.

von Bernhard S. (bernhard)


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Ach Du grüne Neune schrieb:
> Das nichtinvertierte Sinussignal wird am Emitter abgegriffen und das um 180° 
invertierte Sinussignal am Kollektor.

Du hast Recht.

Nur der Spannugshub leidet durch den zusätzlichen Transistor und Du hast 
mehr Hardwareaufwand.

von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Sicherlich fallen Euch noch weitere Varianten und Grundschaltungen ein,
> wie ein Stepper / Hybridschrittmotor angesteuert werden kann.

Mit ein passenden stromregelnden Mikroschritt-IC ?  Upps, das machen ja 
99% aller anderen Leute, das darf man so nicht machen, da müsste man 
sich ja mal informieren was in den letzten 40 Jahren der 
Elektronikentwicklung so stattgefunden hat.

von Achim M. (minifloat)


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Hast du dir die "Pololu-Boards" aus der DIY-CNC-Szene schon mal 
angesehen?

Der hier
https://www.pololu.com/product/3140
kann bis 4A kontinuierlichen Motorstrom und bis 1/256 Microstepping.
Wenn die PWM-Frequenz gut oberhalb des Bereichs des Motor-RL fällt, ist 
dir das ruckelfrei genug?

Dann gibt es noch von Trinamic die "silent" Motortreiber. Da weiß ich 
jetzt keinen, der deine 2,8A-Motoren voll ausfährt. Frage wäre auch, ob 
das überhaupt nötig ist.

Grüße, mf

: Bearbeitet durch User
von Ach Du grüne Neune (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Du hast mehr Hardwareaufwand.

Bei kostbaren optischen Geräten sollte man diesen Hardwareaufwand nicht 
scheuen.

von fredl (Gast)


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Var. E abändern:
Motor rechte Seite an 0 Volt (GND) u. OPV mit +/- Ub gg. GND betreiben.
Ergibt symmetrisches Ausgangssignal u. keine Übernahmeverzerrungen.

Gruß, fredl

von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Sicherlich fallen Euch noch weitere Varianten und
> Grundschaltungen ein, wie ein Stepper /
> Hybridschrittmotor angesteuert werden kann.

Naja, mir drängt sich vor allem eine methodische
Empfehlung auf: Trenne den Leistungsteil gedanklich
von der Erzeugung der Steuersignale.

Für die Leistungsstufen kann man grundsätzlich ohne
weiteres auch Stromchopperstufen nehmen; deren
Stromsollwert lässt sich ja i.d.R. irgendwie analog
manipulieren.
Wenn es stetige (analoge) Leistungsstufen sein sollen,
bieten sich m.E. OPVs mit nachgeschalteten Transistoren
an; Darlingtons bzw. Komplementär-Darlington sind sicher
von Vorteil, Ruhestrom ist wahrscheinlich verzichtbar.

Bei ca. 3V an der Wicklung wird man schon 9V...12V
Speisespannung benötigen; der Wirkungsgrad ist also
nicht so dolle. Mit Sziklai-Paaren (=Komplementär-
Darlington) kommt man vielleicht auch mit 6V aus.

Den notwendigen Vier-Phasen-Drehstrom zur Ansteuerung
zu erzeugen ist dann nochmal ein anderes Thema. :)

: Bearbeitet durch User
von Bernhard S. (bernhard)


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Danke Euch für die vielen Anregungen.

Achim M. schrieb:
> Motorstrom und bis 1/256 Microstepping

Mit dieser Schrittweite arbeite ich momentan auch ganz erfolgreich, 
allerdings mit Transistoren für wenige Ct.

Variante "F", ich denke Fredl hat es so gemeint.

MaWin schrieb:
> das machen ja 99% aller anderen Leute

Demnach ist nichts anderes mehr zugelassen, interessant^^

Warum werden nur 1% Deiner Beiträge als lesenswert bewertet.



Der TDA2030 könnte sich z.B. als Leistungs-OPV eignen.

Kennt jemand weitere OPVs, Stereo wäre schön :-)

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Wenn es stetige (analoge) Leistungsstufen sein sollen,
> bieten sich m.E. OPVs mit nachgeschalteten Transistoren
> an; Darlingtons bzw. Komplementär-Darlington sind sicher
> von Vorteil, Ruhestrom ist wahrscheinlich verzichtbar.

Normalerweise sind Schrittmotorspulen Induktivitäten, die sich zur 
Glättung eines PWM-modulierten Stromes geradezu anbieten. Was will man 
da mit Analogansteuerung rumeiern.

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


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Hallo Bernhard,

Bernhard S. schrieb:
> MaWin schrieb:
>> das machen ja 99% aller anderen Leute
>
> Demnach ist nichts anderes mehr zugelassen, interessant^^

Aber wo er Recht hat, hat er Recht. Wenn technisch nichts gegen den 
Einsatz eines Mikroschritt-Treibers spricht, macht es keinen Sinn, dass 
Rad neu zu erfinden. Meine ersten Mikroschritt Schrittmotorsteuerungen 
waren auch diskret aufgebaut (mit µC, DAC, Stromregler und Mosfet 
H-Brücke). Das ist aber auch gut 20 Jahre her, das ich die gebaut habe. 
Gerade für kleine Motoren bekommt man das heute alles fertig in einem 
Chip.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Alex (Gast)


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Moin,

Fertige Schrittmotorendstufen mit Mikrostepping kosten wirklich nicht 
die Welt und sind bestens erprobt.
Z.b.: DM556 von Leadshine hat einen digitalen Regler und fährt sehr 
weich (auch bei etwas gröberer Schritteinstellung).
45€ (gibts vielleicht noch günstiger mit anderen Strom/Spannungs Werten)
https://www.sorotec.de/shop/Schrittmotorkarte-Leadshine-DM542EU-Digital.html

Wenn's noch billiger sein soll gibt es kleine Endstufen mit den A3... 
Chips aus China.

Sorry Thorsten ;-).

schönen Gruß,
Alex

von Bernhard S. (bernhard)


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> Normalerweise sind Schrittmotorspulen Induktivitäten, die sich zur
> Glättung eines PWM-modulierten Stromes geradezu anbieten. Was will man
> da mit Analogansteuerung rumeiern.

Formal gesehen sind es dann Abwärtswandler, im PWM-Betrieb fließt 
weniger

Strom, dadurch verringert sich das Drehmoment am Rotor.

Um das Auszugleichen wäre eine höhere Spannung erforderlich.

Danke für den Tipp

Alex schrieb:
> Z.b.: DM556 von Leadshine hat einen digitalen Regler

Versorgungsspannung 20...50V, vermutlich wird der Stepper dann auch mit 
PWM betrieben.

: Bearbeitet durch User
von Hermann G. (df2ds)


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Ich würde es mir leicht machen wollen... Für sowas benutze ich gern die 
TMC2130-Module, z.B. 
https://www.berrybase.de/raspberry-pi-co/sensoren-module/motor-robotik/tmc2130-schrittmotortreiber-modul#

Ansteuerung geht über SPI (gibts auch wie die schon erwähnten DM556 mit 
Step/Dir-Interface).

Just my 2ct
  Hermann

von Egon D. (egon_d)


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Wolfgang schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Wenn es stetige (analoge) Leistungsstufen sein sollen,
>> bieten sich m.E. OPVs mit nachgeschalteten Transistoren
>> an; Darlingtons bzw. Komplementär-Darlington sind sicher
>> von Vorteil, Ruhestrom ist wahrscheinlich verzichtbar.
>
> Normalerweise sind Schrittmotorspulen Induktivitäten, die
> sich zur Glättung eines PWM-modulierten Stromes geradezu
> anbieten. Was will man da mit Analogansteuerung rumeiern.

Naja, beispielsweise bei einer Anwendung, die praktisch
überhaupt keine Anforderungen an die Dynamik des
Antriebes stellt -- wie eben z.B. eine Nachführung für
Astro-Aufnahmen. Wozu eine Stromregelung, wenn man ohnehin
nur genau eine Geschwindigkeit braucht?

Unter Astro-Amateuren trifft man auch durchaus Leute, die
zwar wissen, an welcher Seite der Lötkolben heiss wird,
für die aber ein zu programmierender µC trotzdem eine echte
Hürde ist.

von Bernhard S. (bernhard)


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Hermann G. schrieb:
> Für sowas benutze ich gern die TMC2130-Module, z.B.

lt Datenblatt: Voltage Range 4.75… 46V DC

Bei einer Betriebsspannung von 6V, welches Drehmoment könnte dann bei 
diesem Modul der Stepper aufbringen?

von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Formal gesehen sind es dann Abwärtswandler, im
> PWM-Betrieb fließt weniger Strom, dadurch verringert
> sich das Drehmoment am Rotor.
>
> Um das Auszugleichen wäre eine höhere Spannung
> erforderlich.

Kann es sein, dass Du das Prinzip des kontinuierlichen
Drehfeldes nicht verstanden hast?

von Hermann G. (df2ds)


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Bei den TMC gibt es immer die Logik-Spannung (3V...5V) und die 
Motorspannung. Das erreichbare Drehmoment hängt natürlich von der 
Motorspannung ab. Es hat aber nichts mit dem Modul zu tun!

von Egon D. (egon_d)


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Thorsten O. schrieb:

> Bernhard S. schrieb:
>> MaWin schrieb:
>>> das machen ja 99% aller anderen Leute
>>
>> Demnach ist nichts anderes mehr zugelassen,
>> interessant^^
>
> Aber wo er Recht hat, hat er Recht.

Nun ja, für einen Hobbyisten ist das gern genommene
Totschlag-Argument "Das macht in der Industrie kein
Mensch mehr so!" schlicht und ergreifend irrelevant.

Hobby ist keine industrielle Anwendung.

von Bernhard S. (bernhard)


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Egon D. schrieb:
> Kann es sein, dass Du das Prinzip des kontinuierlichen
> Drehfeldes nicht verstanden hast?

Das glaube ich nicht, denn der Prototyp funktioniert schon ganz gut.

Das Microstepping konnte ich mit einem Laser, der an der Mechanik 
montiert war/ist und und den projektierten Lichtpunkt, in mehreren 
Metern Entfernung,  untersuchen.

Wie kommst Du darauf?

Hermann G. schrieb:
> Das erreichbare Drehmoment hängt natürlich von der
> Motorspannung ab.

Genauer gesagt, vom Stromfluss. Und eine PWM bewirkt eine 
"Hochohmigkeit" der Induktivität.

Egon D. schrieb:
> Wozu eine Stromregelung, wenn man ohnehin
> nur genau eine Geschwindigkeit braucht?

An dieser Stelle komme ich mit dem Begriff "Stromregelung" nicht ganz 
zurecht. Die Spulen müssen permanent bestromt sein, damit der Stepper 
nicht seine Position ändert. Auch die Mechanik zeigt teilweise 
Klemmerscheinungen.
Der Stepper muss, auch im Microsteppingbetrieb ein hohes Drehmoment 
aufbringen.

Anmerkung: Die Mechanik, Kamera und Spiegelteleskop (Russentonne) wiegt 
ca. 10kg. Haft- und Gleitreibung sollte man nicht unterschätzen.

Im Bild Strom ist der ideale Stromfluss für einen Vollschritt 
dargestellt, egal ob per PWM erzeugt oder analoge Bestomung.

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Kann es sein, dass Du das Prinzip des
>> kontinuierlichen Drehfeldes nicht verstanden hast?
>
> Das glaube ich nicht, [...]
> Wie kommst Du darauf?

Deswegen:

> [...] Und eine PWM bewirkt eine "Hochohmigkeit"
> der Induktivität.

Die "Hochohmigkeit" ist ja beabsichtig, denn sie
bewirkt, dass mit sinkendem Tastgrad der PWM auch
kontinuierlich weniger Strom fließt -- genau das,
was man für ein gleichmäßiges Drehfeld haben will.
(Dass der Strom in der jeweils anderen Wicklung
entsprechend ansteigen und sich der Tastgrad
entsprechend vergrößern muss, ist natürlich klar.)


> Egon D. schrieb:
>> Wozu eine Stromregelung, wenn man ohnehin
>> nur genau eine Geschwindigkeit braucht?
>
> An dieser Stelle komme ich mit dem Begriff
> "Stromregelung" nicht ganz zurecht. Die Spulen
> müssen permanent bestromt sein,

Nein, das ist falsch.

Richtig ist: Es muss ständig Strom in der Wicklung
fließen -- aber ob dieser Strom von außen eingeprägt
ist (="bestromt") oder Freilaufstrom, das ist egal.
Genau das ist das Prinzip der Stromregelung mittels
Chopperstufen.
Auch klar: Der Stromsollwert der Regelung folgt einer
Sinus- bzw. Cosinusfunktion, sonst kommt keine glatte
Drehung zustande.


> Im Bild Strom ist der ideale Stromfluss für einen
> Vollschritt dargestellt,

Nein -- für vier Vollschritte, d.h. für einen
elektrischen Winkel von 360°. Ein Vollschritt
bezeichnet einen Kommutierungsvorgang, d.h.
elektrisch 90°.


> egal ob per PWM erzeugt oder analoge Bestomung.

Genau.

von Bernhard S. (bernhard)


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Mögliche Varianten einer Enstufe bzw. Treiberstufe.

Vorteil: nur ein Sinussignal ist pro Wicklung erforderlich, egal ob PWM 
erzeugt oder analog. Eine Halbbrücke wird durch eine 
Konstant-spannungsschaltung ersetzt. Untersucht habe ich die 
Extremzuszände am Eingang +5V(rot) bzw. 0V(blau).
Natürlich ändern sich die Ströme im PWM-Betrieb, eine Anhebung der 
Versorgungsspannung kompensiert diesen Effekt.

Varianten 3 + 4 sind am leistungsstärksten.

Bei Variante 4 bin ich mir momentan nicht ganz sicher, ob es im 
Analogbetrieb nicht zu Einer Überschneidung der Kennlinien kommt, es 
darf kein Strom gleichzeitig durch die FETs fließen.

Die OPV-Beschaltung habe ich, wegen der Übersichtlichkeit, einfach mal 
ausgeblendet.

Anmerkung: Die BDW Transistoren sind Darlington-Transistoren.

Mir fällt gerade auf, bei Variante 3+4 ist I(max) nur 2,5A...vertippt, 
sorry

Egon D. schrieb:
> Die "Hochohmigkeit" ist ja beabsichtig, denn sie
> bewirkt, dass mit sinkendem Tastgrad der PWM auch
> kontinuierlich weniger Strom fließt

Nehmen wir an der Tastgrad ist, als Bsp. 50%, und Du änderst die PWM 
Frequenz von 1kHz auf einige MHz.
Durch die Induktivität fließt dann kaum noch ein Strom, der Stepper 
verliert sein Drehmoment und seine Position.

Anders ausgedrückt, ein PWM-Verfahren erfordert immer eine höhere 
Versorgungsspannung, um die induktive werdende Hochohmigkeit zu 
kompensieren.

Egon D. schrieb:
> Richtig ist: Es muss ständig Strom in der Wicklung fließen

Ich wiederspreche nur ungern, aber bei einem Winkel von 0° oder 180° ist 
eine Spule stromlos, die andere wird in der Zeit maximal bestromt und 
übernimmt die Arbeit.

Egon D. schrieb:
>> Im Bild Strom ist der ideale Stromfluss für einen
>> Vollschritt dargestellt,
>
> Nein -- für vier Vollschritte, d.h. für einen
> elektrischen Winkel von 360°. Ein Vollschritt
> bezeichnet einen Kommutierungsvorgang, d.h.
> elektrisch 90°.

Ich dachte immer, ein Vollschritt ist der Zyklus, wenn alles wieder von 
vorne beginnt.... grübel

: Bearbeitet durch User
von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Die "Hochohmigkeit" ist ja beabsichtig, denn sie
>> bewirkt, dass mit sinkendem Tastgrad der PWM auch
>> kontinuierlich weniger Strom fließt
>
> Nehmen wir an der Tastgrad ist, als Bsp. 50%,

Schön.


> und Du änderst die PWM Frequenz von 1kHz auf einige
> MHz.

Gut.


> Durch die Induktivität fließt dann kaum noch ein
> Strom,

Würde es Dir etwas ausmachen, zwischen dem fließenden
Wechselstrom und dem mittleren Gleichstrom zu
unterscheiden?

Eine PWM, die zwischen 0V und U_max hinundherschaltet,
ist ein Mischsignal aus einer (variablen) Gleichspannung
und einer Wechselspannung.

Der Gleichanteil wird von der Induktivität nicht
beeinflusst.


> der Stepper verliert sein Drehmoment und seine
> Position.

Warum sollte er?

Der überlagerte Wechselstrom (="Ripple") ist natürlich
sehr niedrig, wenn die PWM-Frequenz hoch ist -- aber
das ist für den mittleren fließenden Gleichstrom völlig
egal. (Parasitäre kapazitive Effekte mal vernachlässigt.)


> Anders ausgedrückt, ein PWM-Verfahren erfordert immer
> eine höhere Versorgungsspannung, um die induktive
> werdende Hochohmigkeit zu kompensieren.

Sicher -- aber aus völlig anderen Gründen, als Du denkst.


> Egon D. schrieb:
>> Richtig ist: Es muss ständig Strom in der Wicklung
>> fließen
>
> Ich wiederspreche nur ungern, aber bei einem Winkel
> von 0° oder 180° ist eine Spule stromlos, die andere
> wird in der Zeit maximal bestromt und übernimmt die
> Arbeit.

Echt jetzt? Du willst Korinthen kacken?

Der entscheidende Punkt war, dass "in der Wicklung
fließt Strom" KEINESWEGS identisch ist mit "die
Wicklung wird von der externen Spannungsquelle
bestromt".

Natürlich gibt es auch Zeitpunkte, in denen der
Sollstrom einer Wicklung gerade gleich Null ist,
aber da ist der andere Wicklungsstrom maximal.


> Egon D. schrieb:
>>> Im Bild Strom ist der ideale Stromfluss für einen
>>> Vollschritt dargestellt,
>>
>> Nein -- für vier Vollschritte, d.h. für einen
>> elektrischen Winkel von 360°. Ein Vollschritt
>> bezeichnet einen Kommutierungsvorgang, d.h.
>> elektrisch 90°.
>
> Ich dachte immer, ein Vollschritt ist der Zyklus,
> wenn alles wieder von vorne beginnt.... grübel

Nein.
Ein Schritt ist eine Kommutierung, d.h.
von + + zu + - ist ein Vollschritt,
von + - zu - - ist ein Vollschritt,
von - - zu - + ist ein Vollschritt, und
von - + zu + + ist ein Vollschritt.
Sollte genau so im Datenblatt Deines Motors stehen.

von MaWin (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Ich dachte immer, ein Vollschritt ist der Zyklus, wenn alles wieder von
> vorne beginnt.

Spätestens wenn man das allererste Mal seinen allerersten Schrittmotor 
in Bewegung gebracht hat weiss man aber, dass das falsch war.

Du hast also noch nie einen Schrittmotor benutzt, meinst aber mit deinen 
merkwürdigen Schaltungen hier gleich Mal alles viel besser zu machen als 
der Rest der deiner Meinung nach dummen Welt.

Voll der Film hier ..

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Eine Halbbrücke wird durch eine
> Konstant-spannungsschaltung ersetzt.

Und wie implementierst du diese Spannungsquelle, die sowohl Strom 
abgeben als auch aufnehmen kann? Wenn du das gelöst hast: was ist jetzt 
an deiner Lösung noch einfacher oder besser als an den Standardlösungen, 
die alle anderen verwenden?

Bernhard S. schrieb:
> Bei Variante 4 bin ich mir momentan nicht ganz sicher, ob es im
> Analogbetrieb nicht zu Einer Überschneidung der Kennlinien kommt,

Kein Problem: da der pFET verpolt ist wird die Schaltung ohnehin schnell 
abrauchen. Bei Schaltung 2 und 3 solltest du dich mit dem Temperaturgang 
der Transistoren beschäftigen, sonst droht dir dort dasselbe.

Bernhard S. schrieb:
> Nehmen wir an der Tastgrad ist, als Bsp. 50%, und Du änderst die PWM
> Frequenz von 1kHz auf einige MHz.
> Durch die Induktivität fließt dann kaum noch ein Strom, der Stepper
> verliert sein Drehmoment und seine Position.

Wenn du etwas besseres entwickeln willst als die etablierten 
Standard-Motortreiber, dann solltest du zumindest versuchen, deren 
Funktion nachzuvollziehen.

Durch die Induktivität fließt in deinem Szenario kaum hochfrequenter 
Wechselstrom. Aber es fließt mit Chopperansteuerung von 50% nicht 
weniger Strom durch sie, als wenn du eine Analogansteuerung mit der 
halben Versorgungsspannung machen würdest. Und bei stromgeregelten 
Choppertreibern wird der Sollwert des Stroms oft besser erreicht als mit 
deinen Versuchen einer Analogansteuerung (jedenfalls dann, wenn die 
Schritte etwas schneller werden). Dass 1MHz als Chopperfrequenz eine 
unsinnige Wahl wäre, lassen wir mal außen vor.

von Bernhard S. (bernhard)


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Achim S. schrieb:
> Und wie implementierst du diese Spannungsquelle, die sowohl Strom
> abgeben als auch aufnehmen kann?

Ein Leistungs OPV übernimmt diese Aufgabe, wird auch etwas warm.

> Wenn du das gelöst hast: was ist jetzt
> an deiner Lösung noch einfacher oder besser als an den Standardlösungen,
> die alle anderen verwenden?

Leider habe ich z.B. ein TMC2130-Modul, was wesentlich besser ist, wurde 
hier mehrfach bestätigt, nicht einfach hier rumkullern.

Der diskrete Aufbau soll nicht besser sein, sondern ganz einfach nur 
funktionieren.

Zwei leistungsstarke Sinusgeneratoren, mehr braucht man theoretisch 
nicht für einen Schrittmotor.

Für mich steht die Frage, ob der vorhandene Stepper und sein 
Zahnriemengetriebe so feinfühlig positioniert werden kann (s.Bild), oder 
ob es unlösbare Probleme mit der Mechanik gibt, dann müsste ich das 
Astro-Projekt verwerfen. Wäre auch kein Schaden, denn die 4.000 Euro 
teure und funktionstüchtige UC2PSSA000A Cam fand ich bei einem 
Spaziergang auf dem Sperrmüll.

Beitrag "PELKO D Protokoll CAM-Steuerung Kamera Videotec UC2PSSA000A"

Der Motor sollte mit einem 6V Akku betrieben werden.

Achim S. schrieb:
> Kein Problem: da der pFET verpolt ist wird die Schaltung ohnehin schnell
> abrauchen.

Oh, sorry, meine Schuld, verkeht gezeichnet. Gut aufgepasst. Lob!

Achim S. schrieb:
> Bei Schaltung 2 und 3 solltest du dich mit dem Temperaturgang
> der Transistoren beschäftigen, sonst droht dir dort dasselbe.

Sind nur Prinzipdarstellungen.

Achim S. schrieb:
> Wenn du etwas besseres entwickeln willst als die etablierten
> Standard-Motortreiber, dann solltest du zumindest versuchen, deren
> Funktion nachzuvollziehen.

Es liegt nicht in meiner Absicht etwas besseres zu entwickeln.

Vieleicht kann mal jemand etwas zu diesen Funktionen erklären, würde uns 
allen erfreuen.

: Bearbeitet durch User
von Timo N. (tnn85)


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Bernhard S. schrieb:
> Leider habe ich z.B. ein TMC2130-Modul, was wesentlich besser ist, wurde
> hier mehrfach bestätigt, nicht einfach hier rumkullern.

Kann man doch kaufen, oder? Kostet nicht die Welt. Der TMC5160 mit 
externen MOSFETs kann auch höhere Ströme treiben als der TMC2130.

Also ich bin der gleichen Meinung wie MaWin, auch wenn ich seine 
schroffe Art nicht verstehen kann. Die Vorteile eines existierender 
Lösungen hervorzuheben ginge sicher auch diplomatischer.

Es kommt halt drauf an: Ist es ein Hobbyprojekt und geht es darum dabei 
was zu lernen, dann ist der diskrete Aufbau sicherlich verständlich, 
wenn auch sehr ambitioniert.
Willst du dich aber um andere Dinge kümmern und nicht zu viel Zeit nur 
für die Ansteuerung eines Steppers verschwenden, dann greife auf 
vorhandene Chips von Trinamic, ST, TI, Toshiba oder was es halt so gibt 
zurück oder besorg dir gleich einen kompletten Schrittmotortreiber.

von Name (Gast)


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Hallo Bernhard

und wieder ein sehr interessanter Beitrag von Dir, gefällt mir.

Nur so als Vorschlag, das soll keine Kritik sein, teste die Variante4 
mit 4xFET.

Aber Vorsicht, "dann geht die Post" ab !

Bei 1Ohm Motortorwiderstand und 5V bist Du schnell bei 5A Spulenstrom, 
bei 2 Motoren schon 20 Ampere im ungünstigsten Fall. Die FETSs werden 
nicht warm, nur die Kabel und Leiterzüge.

Ach noch was, einige hier kennen zwar die Bestellnummern von z.B. 
Mototreibern, wissen aber nicht, was und wie die Module funktionieren... 
traurig.

von Bernhard S. (bernhard)


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Egon D. schrieb:
>>> Nein -- für vier Vollschritte, d.h. für einen
>>> elektrischen Winkel von 360°. Ein Vollschritt
>>> bezeichnet einen Kommutierungsvorgang, d.h.
>>> elektrisch 90°.

Egon, ich danke Dir, Du hast Recht, so ist es, hab's mal grafisch 
dargestellt, Drehfeld // Steps, meine allerersten Messungen an einem 
Schrittmotor haben es auch bestätigt. Bis jetzt war ich nur auf die 
Feinfühligkeit der Mikrosteps fixiert.


Egon D. schrieb:
> Eine PWM, die zwischen 0V und U_max hinundherschaltet,
> ist ein Mischsignal aus einer (variablen) Gleichspannung
> und einer Wechselspannung.
> Der Gleichanteil wird von der Induktivität nicht
> beeinflusst.

Das stimmt, war ein Gedankenfehler von mir.

Name schrieb:
> teste die Variante4 mit 4xFET.

Sehr guter Tipp, ist momentan meine bevorzugteste Variante, s. 
Versuchsaufbau.

: Bearbeitet durch User
von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Hallo Bernhard,
ich habe vor vielen Jahren mit ähnlichen Schaltungen wie Du gebastelt. 
Nachdem die Schrittmotoren einfach nicht die benötigte Geschwindigkeit 
erreichten und manchmal Schritte verloren, habe ich das erstmal beiseite 
gelegt. Irgendwann habe ich mir aus China Treiber mit der Toshiba TB6600 
bestellt(ca. 8€/Stück). Eingebaut war ein Nachfolger. Andere Hersteller 
sind sicherlich genau so gut. Da lassen sich die Ströme und 
Mikroschritte einstellen. Die brauchen einfach nur einen Takt und die 
Richtung und laufen super. Vielleicht hilft Dir das Datenblatt weiter. 
Mein Motor läuft im 1/8 – Schritt am ruhigsten.
Gruß Carsten

von Bernhard S. (bernhard)


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Hallo Carsten,
@alle

Danke für die Empfehlung. Hast Du, habt Ihr mal die PWM am Ausgang mit 
einem Oszi genauer untersucht?

Momentan arbeite ich mit 90 Mikroschritten pro Step für mein 
Astro-Projekt.

D.h. bei 1,8 Grad pro Step, das sind 90 Mikroschritte pro Step, das 
wären dann 18.000 Mikrosteps pro 360 Grad Rotordrehung.

Getriebe 120:17, ergibt 10,2 Winkelsekunden pro Mikrostep.

Hinweis: Die scheinbare Sonnendurchmesser beträgt
ca.31,5 Winkelminuten = 1.890 Winkelsekunden.

Schafft der TB6600 sicherlich auch?

Bernhard

: Bearbeitet durch User
von Bernhard S. (bernhard)


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von Carsten-Peter C. (carsten-p)


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Bernhard S. schrieb:
> Schafft der TB6600 sicherlich auch?

Hallo Bernhard,
mein Oszi zeigt mir die volle Spannung von 24V. Ich nutze einen XY-Tisch 
aus Teilen einer alten Druckereimaschine. Die Lenze Motoren treiben über 
einen Zahnriemen eine Kugelumlaufspindel mit 0,5 cm/U. Also 200 
Schritte*8Mikroschritte *2Umdrehungen *50cm = Zahlenbereich von 160000. 
Der TB6600 hat nur einen Zähler für die Mikroschritte. Die 
Positionierung muss der Atmega machen. Wenn Du die 1.8 Grad in 90 
Mikroschritte unterteilst und einige Mikroschritte weiterfährst, wird 
der Motor sich nicht bewegen, da die Spannungsänderung viel zu klein 
ist. Probier es aus, vielleicht hast Du ja Glück.
Wenn Du den Motor nur langsam bewegst, um nachzuführen, mag die Voll- 
oder Halbschrittsteuerung ausreichen. Soll er sich schnell drehen, um 
erstmal auf die Position eines Sternes zu kommen vielleicht nicht.
Stell Dir das Ersatzschaltbild einer Wicklung vor. Es besteht aus der 
Reihenschaltung des reinen ohmschen Widerstandes und dem L. Steht der 
Motor, hast Du nur das R. - Taktest Du den Motor, kommt das L dazu. Je 
höher die Frequenz, je höher der induktive Widerstand L. Mit einem 
Sinussignal bekommst Du die meiste Leistung zum Motor. Andere 
Signalformen machen eben höhere Frequenzen.
Für diese Behauptung bin ich vor kurzem in diesem Forum als „krank“ 
beschimpft worden. Glaube es, oder eben nicht.
Eigentlich ist es ja egal, ob dir Motoren einen XY-Tisch oder Dein 
Astro-Projekt treiben. Ich kann Dir anbieten, meinen Treiber zuzumailen. 
Er läuft  z.Zt. auf einem ATmega 1284P auf dem EV-Board von Pollin. Er 
treibt zwei Motore mit Rampe und einen Laser. Angesteuert wird er über 
die serielle Schnittstelle mit HPGL- Befehlen. Die kannst Du z.B. über 
HTerm o.ä. senden.
Geschrieben habe ich ihn in Assembler mit dem Atmel Studio 6.
Gruß Carsten

von Bernhard S. (bernhard)


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Hallo Carsten,

Carsten-Peter C. schrieb:
> Wenn Du die 1.8 Grad in 90
> Mikroschritte unterteilst und einige Mikroschritte weiterfährst, wird
> der Motor sich nicht bewegen, da die Spannungsänderung viel zu klein
> ist. Probier es aus, vielleicht hast Du ja Glück.

Ich hatte Glück, zum Glück. Ein Versuch macht klug.

Einen Laser montierte ich auf der Motorwelle, er projizierte einen Punkt 
auf der 7m entfernten Wand und alle 4 Sekunden bekam der Stepper einen 
neuen Mikroschritt verpasst.

Ergebnis: der Stepper dreht kraftvoll den Rotor und das schwere 
Getriebe, überwand die Haftreibung, ohne einen Mikroschritt auszulassen.

Hoffentlich reichen die 0,002833 Grad pro Mikrostep = 0,17 Winkelminuten 
am Getriebeausgang aus, denn die Kamera soll nicht zu schnell zum 
nächsten Mikrostep springen.

Sollten weitre Mikroschritte pro Stepp gewünscht sein dann stößt die 
8-Bit PWM so langsam an ihre Grenzen, ev. müsste man dann auf  9-Bit 
erweitern.

> bin ich vor kurzem in diesem Forum als „krank“
> beschimpft worden. Glaube es, oder eben nicht.

Bleib locker, ich werde als "extrem krank" deklariert, nur weil ich es 
nicht so umsetze, wie es 99% aller anderen Leute tun ^^

> Ich kann Dir anbieten, meinen Treiber zuzumailen.
Das wäre schön, mich interessiert, wie Du die Problematik gelöst hast.
Ich schreibe Dich mal privat an.

> mein Oszi zeigt mir die volle Spannung von 24V
Mir fällt gerade ein, daß ich hier eine CNC-Fräße herumkullern habe, 
geeignet für Oszi-Messungen.

Bernhard

: Bearbeitet durch User
von Wolfgang (Gast)


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Egon D. schrieb:
> Naja, beispielsweise bei einer Anwendung, die praktisch
> überhaupt keine Anforderungen an die Dynamik des
> Antriebes stellt -- wie eben z.B. eine Nachführung für
> Astro-Aufnahmen. Wozu eine Stromregelung, wenn man ohnehin
> nur genau eine Geschwindigkeit braucht?

Weil bei einem Schrittmotor der Strom das Drehmoment und nicht die 
Geschwindigkeit bestimmt

von Egon D. (egon_d)


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Wolfgang schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> Naja, beispielsweise bei einer Anwendung, die
>> praktisch überhaupt keine Anforderungen an die
>> Dynamik des Antriebes stellt -- wie eben z.B.
>> eine Nachführung für Astro-Aufnahmen. Wozu eine
>> Stromregelung, wenn man ohnehin nur genau eine
>> Geschwindigkeit braucht?
>
> Weil bei einem Schrittmotor der Strom das Drehmoment
> und nicht die Geschwindigkeit bestimmt

Das ist zwar sachlich richtig, aber...

1. ...keine Besonderheit des Schrittmotors; bei anderen
   Motoren ist das genauso;

2. ...keine Begründung für die Notwendigkeit einer
   StromREGELUNG; für eine a priori bekannte und
   halbwegs konstante Drehzahl kann man auch mit
   konstanter, an die Drehzahl angepasster Spannung
   arbeiten (kennt man außerhalb des Schrittmotor-
   universums als U/f-Steuerung).

von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Bleib locker, ich werde als "extrem krank" deklariert,
> nur weil ich es nicht so umsetze, wie es 99% aller
> anderen Leute tun ^^

Naja, entscheidend ist in meinen Augen nicht, ob Du
es so machst, wie die meisten anderen es machen würden,
sondern ob das, was Du machst, Sinn gibt.

Für mich gibt es z.B. relativ wenig Sinn, dass Du
eine Montierung mit einer Kamera, die man normalerweise
im wohlverstandenen Eigeninteresse einigermaßen
ausbalanciert, mit einem 3A-Schrittmotor antreibst,
der geschätzt 100W leistet und ein Fräsportal bewegen
könnte.

Die 0.0007 U/min, die eine Nachführung erzeugen muss,
gewinnt man normalerweise über ein Getriebe, gern mit
Schnecke. Dann genügt als Antrieb auch ein Stepper aus
einem alten Diskettenlaufwerk, und Mikroschritte sind
nur aus Geräuschgründen nützlich, ihre Genauigkeit ist
wurscht.

von Wolfgang (Gast)


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Egon D. schrieb:
> 2. ...keine Begründung für die Notwendigkeit einer
>    StromREGELUNG; für eine a priori bekannte und
>    halbwegs konstante Drehzahl kann man auch mit
>    konstanter, an die Drehzahl angepasster Spannung
>    arbeiten (kennt man außerhalb des Schrittmotor-
>    universums als U/f-Steuerung).

Warum willst du eine Größe Regeln, die gar nicht deine zu 
stabilisierende Größe ist.
Gerade bei Astro-Aufnahmen brauchst du die Stromregelung, weil du einen 
hohen Dynamikbereich in der Schrittfrequenz benötigst. Einerseits 
braucht man die langsame Nachführung und andererseits hohe 
Schrittfrequenzen für zügiges Verfahren von Objekt zu Objekt, mal ganz 
abgesehen von Nachführung auf Satelliten (ISS), wo sich die 
Geschwindigkeit während eines Durchgangs SEHR dynamisch ändert.

Egon D. schrieb:
> Dann genügt als Antrieb auch ein Stepper aus
> einem alten Diskettenlaufwerk, und Mikroschritte sind
> nur aus Geräuschgründen nützlich, ihre Genauigkeit ist
> wurscht.

Geräusche sind Vibrationen und genau die möchte man bei 
Astro-Nachführung, zumindest bei größeren Brennweiten, nicht.

von Bernhard S. (bernhard)


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Egon D. schrieb:
> ...was Du machst, Sinn gibt.
>
> Für mich gibt es z.B. relativ wenig Sinn, dass Du
> eine Montierung mit einer Kamera, die man normalerweise
> im wohlverstandenen Eigeninteresse einigermaßen
> ausbalanciert, mit einem 3A-Schrittmotor antreibst,
> der geschätzt 100W leistet und ein Fräsportal bewegen
> könnte.

Die gesamte zu bewegende Mechanik ist ziemlich schwer, robust aufgebaut, 
der Riemen des Zahnriemengetriebes ist straff gespannt, um das 
Getriebespiel klein zu halten.

Die Mechanik ist massenmäßig nicht korrekt ausgewuchtet, etwas 
kopflastig und wenn die 3kg schwere "Russentonne" montiert ist, muss der 
Motor ein ordentliches Drrehmoment aufbringen können.

Der Motor darf mit 2,8A bestromt werden, momentan mit 2A, bei 5V ergibt 
es 10 Watt. Ich achte schon darauf, daß Greta milde gestimmt wird.

Wie kommst Du auf 100W?

> Die 0.0007 U/min, die eine Nachführung erzeugen muss,
> gewinnt man normalerweise über ein Getriebe, gern mit
> Schnecke. Dann genügt als Antrieb auch ein Stepper aus
> einem alten Diskettenlaufwerk, und Mikroschritte sind
> nur aus Geräuschgründen nützlich, ihre Genauigkeit ist
> wurscht.

Ich stimme Dir zu, es ist nur ein Stepper und ein Getriebe mit einer 
Übersetzung von 7:1 verbaut, was soll ich tun?

: Bearbeitet durch User
von Bernhard S. (bernhard)


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Wolfgang schrieb:
> ...brauchst du die Stromregelung

Kann mir mal bitte jemand erklären, wozu man die Stromregelung benötigt?

Ich stell mir das momentan so vor, soll sich der Stepper bewegen, dann 
wird mit 100% bestromt, hat er sein Ziel erreicht ist nur noch ein 
Haltestrom erforderlich und der Strom kann verringert werden.

Beispiel, Rotor 45 Grad, Strom durch beide Wicklungen je 75%. nach 
kurzer Zeit aktiviert sich die Strombegrenzung und beie Wicklungen weren 
nun noch minimal mit 75/2% bestromt, indem die PWM halbiert wird. Die 
Stromverhältnisse und Kraftverhältnisse bleiben ja gleich.

von Achim S. (Gast)


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Bernhard S. schrieb:
> Kann mir mal bitte jemand erklären, wozu man die Stromregelung benötigt?

Die Stromregelung dient dazu, dass beim schnelleren Drehen der 
gewünschte Strom durch den Motor noch erreicht wird (und damit das 
benötigte Drehmoment). Bei beliebig langsamer Schrittfolge spielt das 
keine Rolle. Da kannst du die Höhe des Stroms auch allein durch den 
ohmschen Widerstand und die Wahl der passenden Versorgungsspannung 
bestimmen. Aber wenn mit dieser Auslegung der Motor auch mal schneller 
drehen soll geht der Strom (und damit das Drehmoment) ohne Stromregelung 
in die Knie.

Mit Stromregelung arbeitet man mit höherer Spannung, als aufgrund des 
ohmschen Widerstands bei niedrigen Drehzahlen eigentlich notwendig wäre. 
Würde man diese höhere Spannung ohne Stromregelung verwenden, dann wäre 
bei niedrigen Drehzahlen der Strom viel zu groß. Das wird verhindert, 
indem der Mittelwert der Motorspannung durch Variation des Tastgrads 
grade so eingestellt, dass der gewünschte Strom fließt.

Mit dieser Kombination (hohe Spannung und Stromregelung) schafft man es, 
sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Schrittfrequenzen den 
gewünschten Strom (und das Drehmoment) zu erreichen. Bei langsamen 
Schrittfrequenzen hat die Sache den Vorteil, dass in der Motorwicklung 
genau der gewünschte Strom dauerhaft fließt, aus der Quelle aber im 
zeitlichen Mittel nur ein wesentlich kleinerer Strom entnommen wird.

Das hat noch nichts mit der Haltestromabsenkung zu tun, die du 
beschreibst. Die lässt sich aber natürlich mit einer Stromregelung noch 
zusätzlich realisieren.

Dazu ist die Stromregelung sinnvoll. Ob sie benötigt wird hängt davon 
ab, wie stark die Schrittfrequenzen variiert werden sollen und welchen 
Drehmomentverlust man dabei in Kauf nehmen will.

von Egon D. (egon_d)


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Wolfgang schrieb:

> Egon D. schrieb:
>> 2. ...keine Begründung für die Notwendigkeit einer
>>    StromREGELUNG; für eine a priori bekannte und
>>    halbwegs konstante Drehzahl kann man auch mit
>>    konstanter, an die Drehzahl angepasster Spannung
>>    arbeiten (kennt man außerhalb des Schrittmotor-
>>    universums als U/f-Steuerung).
>
> Warum willst du eine Größe Regeln,

Du wirst schockiert sein: Ich will gar nicht REGELN.
STEUERN genügt vollauf.


> die gar nicht deine zu stabilisierende Größe ist.

Wie immer in der Technik: Weil diese andere Größe
(die elektrische Spannung) LEICHTER zu manipulieren
ist und es einen funktionalen Zusammenhang zwischen
dieser und dem Strom gibt.


> Gerade bei Astro-Aufnahmen brauchst du die Stromregelung,
> weil du einen hohen Dynamikbereich in der Schrittfrequenz
> benötigst.

Naja. Man braucht die reguläre Nachführgeschwindigkeit und
einen Eilgang. Okay.
Ich sehe nicht, warum das mit U/f-Steuerung nicht
funktionieren sollte.


> Egon D. schrieb:
>> Dann genügt als Antrieb auch ein Stepper aus
>> einem alten Diskettenlaufwerk, und Mikroschritte sind
>> nur aus Geräuschgründen nützlich, ihre Genauigkeit ist
>> wurscht.
>
> Geräusche sind Vibrationen und genau die möchte man bei
> Astro-Nachführung, zumindest bei größeren Brennweiten,
> nicht.

Richtig!

Im Vergleich dazu plant Bernd fast eine Art Direktantrieb,
bei dem die GENAUIGKEIT der Mikroschritte entscheidend
ist. In meinen Augen ein schlechter Einfall.

von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Die gesamte zu bewegende Mechanik ist ziemlich
> schwer, robust aufgebaut, der Riemen des
> Zahnriemengetriebes ist straff gespannt, um das
> Getriebespiel klein zu halten.
>
> Die Mechanik ist massenmäßig nicht korrekt
> ausgewuchtet, etwas kopflastig und wenn die 3kg
> schwere "Russentonne" montiert ist, muss der
> Motor ein ordentliches Drrehmoment aufbringen
> können.

Naja.
Exakt für diesen Fall wurden Getriebe erfunden.

Nachführungen an Astro-Montierungen verwenden m.W.
häufig Schneckenradgetriebe; in Deinem Fall würde
aber fast jede Art von Untersetzung eine Entspannung
der Lage bringen. Schnecken haben noch den Vorteil
der Selbsthemmung.

Aber gut. Das ist Deine Sache.


> Der Motor darf mit 2,8A bestromt werden, momentan
> mit 2A, bei 5V ergibt es 10 Watt. Ich achte schon
> darauf, daß Greta milde gestimmt wird.

Es ging mir weniger um Greta als vielmehr um den
mitzuführenden Bleiakku bzw. den notwendigen Netz-
anschluss.


> Wie kommst Du auf 100W?

Geschätzt.
Motoren dieser Größe liefern über zwei Fäuste 1Nm
oder etwas mehr; bei hoher Drehzahl bleibt davon
vielleicht 0.5Nm übrig. 20 U/s sind 4000 Vollschritte
je Sekunde; das ist mit einer Stromchopperstufe bei
z.B. 48V Betriebsspannung i.d.R. noch machbar.
1
 
2
P = M * Omega = M * 2pi * n = 0.5Nm * 6.3 * 20s^-1 = 63W.
Das ist das, was der Motor bei passender Ansteuerung
leisten KANN .


>> Die 0.0007 U/min, die eine Nachführung erzeugen muss,
>> gewinnt man normalerweise über ein Getriebe, gern mit
>> Schnecke. Dann genügt als Antrieb auch ein Stepper aus
>> einem alten Diskettenlaufwerk, und Mikroschritte sind
>> nur aus Geräuschgründen nützlich, ihre Genauigkeit ist
>> wurscht.
>
> Ich stimme Dir zu, es ist nur ein Stepper und ein
> Getriebe mit einer Übersetzung von 7:1 verbaut, was
> soll ich tun?

Ich verstehe Dein Problem: Der Aufbau ist so, wie er ist,
mechanisch fertig und funktioniert.

Zum einen könnten man schauen, ob man ein Gegengewicht
anbringen kann. Das machen übliche Montierungen ja auch
nicht anders. Damit reduzieren sich schonmal die
Anforderungen an das Haltemoment des Motors.

Zum anderen würde ich wahrscheinlich versuchen, irgend
eine Art von Getriebe an der Stelle unterzubringen,
wo jetzt der Motor ist. Da kann man schlecht raten; ich
kenne ja Deine Möglichkeiten nicht.
Bei Pollin gibt es manchmal Schrittmotoren mit angebautem
Getriebe; vielleicht ist da etwas passendes dabei.
Im schlimmsten Fall hilft vermutlich schon eine zweite
Stufe mit Zahnriemen.

von Egon D. (egon_d)


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Bernhard S. schrieb:

> Wolfgang schrieb:
>> ...brauchst du die Stromregelung
>
> Kann mir mal bitte jemand erklären, wozu man die
> Stromregelung benötigt?

1. Um vernünftiges Drehmoment bei hohen Drehzahlen
   zu erreichen.
2. Für die Sinuskommutierung ("Mikroschrittbetrieb").


> Ich stell mir das momentan so vor, soll sich der
> Stepper bewegen,

Schlechte Vorstellung.
Man sollte davon ausgehen, dass sich der Läufer
IMMER bewegt -- nur eben mehr oder weniger schnell.


> dann wird mit 100% bestromt, hat er sein Ziel
> erreicht ist nur noch ein Haltestrom erforderlich
> und der Strom kann verringert werden.

Das gilt nur im Quasi-Stillstand -- so wie er bei
Deiner Nachführung vorliegt.

Bei "echter" Bewegung (CNC-Fräse) verhindern die
Wicklungsinduktivität und die durch die Drehung
erzeugte Gegenspannung im Motor, dass sich bei
Nennspannung auch Nennstrom aufbaut. Folge: Der
Motor hat zuwenig Drehmoment und verliert Schritte.

Den Rest hat Achim schon erklärt.

von Bernhard S. (bernhard)


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Hab mir mal etwas erlaubt, mit Verlaub:

PWM von 8-Bit auf 10-Bit erhöht, eine 10-Bit Sinustabelle mit 0.5 Grad 
Schritten hinterlegt, nun stehen 180 Mikrosteps pro Vollschritt zur 
Verfügung.

Die PWM wird nicht direkt mit den Tabelenwerten angesteuert, sondern es 
erfolgt ein Vergleich zwischen der Ist-PWM und der Soll-PWM, dabei wird 
die IST-PWM in kleinen Stufen mit 20ms Zeitverzug angepasst (Sanft-PWM), 
wollen wir doch den Motor etwas Zeit geben.

Für eine Motordrehung konnte ich ohne Sanft-PWM 3s messen,
mit Sanft-PWM 24s.

Startet das Programm haben alle PWM den gleichen Wert, alle Wicklungen 
sind stromlos. ganz langsam werden die PWM so angepasst, dauert ca. 1s, 
so dass der Motor seine Startpositon anfahren kann. Endlich ist kein 
Knallen beim Programmstart mehr zu hören, nur bei einem Reset, oder 
Unterbrechen der Beriebsspannung.

Der Motor muss ca. alle 300ms ein Mikroschritt ausführen, ergibt sich 
aus der der Getriebeübersetzung, Mikrostepps pro Vollschritt 86.400s pro 
Tag, 360° usw.

Es ist richtig unheimlich, bei 15kHz PWM-Frequenz hört man nur ab und an 
ein leichtes Pfeifen, die Ursache liegt an einem Timer, der die 
Phasenumkehrschaltung für die Brücken ersetzt, er müsste scheller sein, 
ist er zu schnell dann bleit keine Rechenzeit mehr übrig.

Der Motor ruckelt kaum noch, beim Getriebe ist ein rückeln nicht mehr 
nachweisbar, siehe Lasermesung:

Bernhard S. schrieb: zur Lasermessung

Egon D. schrieb:
> Bei Pollin gibt es manchmal Schrittmotoren mit angebautem Getriebe

Danke für den Tipp, werde mal einen Bestellen :-)

https://www.pollin.de/p/joy-it-schrittmotor-mit-getriebe-5-1-nema17-05gm-1-80-motor-2-phasen-2-8-v-1-68-nm-310803

Schade, er hat nur eine Übersetzung von 5:1

: Bearbeitet durch User
von Bernhard S. (bernhard)


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von Bernhard S. (bernhard)


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


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Das Conrad-Modul ist aus vielen Gründen unbrauchbar:
- Uralte bipolare Motorbrücke mit sehr hohen Verlusten
- Keine Stromregelung, nichtmal Sense-Widerstände bestückt
- Damit auch kein Mikroschritt möglich
Ohne C1 wird das Teil übrigens schnell Rauchzeichen von sich geben. 
Sobald es zu Rückspeisung aus dem Motor kommt steigt die 
Versorgungsspannung stark an.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Thomas F. (igel)


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Bernhard S. schrieb:
> L298N Modul von Conrad Schaltung / Schaltplan

Oben lehnst du die gut funktionierende TB6600 Steuerung ab weil du 
selber etwas  diskret entwickeln willst.

Und dann ziehst du diese völlig veraltete L298-Platine aus dem Hut.
Wie soll es denn nun weitergehen?

von Egon D. (egon_d)


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Thorsten O. schrieb:

> - Keine Stromregelung, nichtmal Sense-Widerstände
>   bestückt
> - Damit auch kein Mikroschritt möglich

Man MUSS nicht zwingend stromgeregelt arbeiten (auch
wenn das in den meisten Fällen sinnvoll ist).
Quasistatisch stellt sich bei Nennspannung auch
Nennstrom ein; eine PWM der Spannung tut es also.
Bernhard macht offenbar genau das.

von Egon D. (egon_d)


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Thomas F. schrieb:

> Bernhard S. schrieb:
>> L298N Modul von Conrad Schaltung / Schaltplan
>
> Oben lehnst du die gut funktionierende TB6600 Steuerung
> ab weil du selber etwas  diskret entwickeln willst.

Genau das ist die Definition von "Hobby": Etwas machen,
weil einem dieses "Machen" Freude bereitet.

von Thomas F. (igel)


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Egon D. schrieb:
> Thomas F. schrieb:

>>> L298N Modul von Conrad Schaltung / Schaltplan

>> Oben lehnst du die gut funktionierende TB6600 Steuerung
>> ab weil du selber etwas  diskret entwickeln willst.

> Genau das ist die Definition von "Hobby": Etwas machen,
> weil einem dieses "Machen" Freude bereitet.

Das "Freude Machen" ist dann also bei Conrad eine veraltete L298-Platine 
zu bestellen anstelle einer TB6600?

von Egon D. (egon_d)


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Thomas F. schrieb:

>> Genau das ist die Definition von "Hobby": Etwas
>> machen, weil einem dieses "Machen" Freude bereitet.
>
> Das "Freude Machen" ist dann also bei Conrad eine
> veraltete L298-Platine zu bestellen anstelle einer
> TB6600?

Nein -- nicht das Bestellen, sondern das Verwenden,
Verstehen, gegebenenfalls sogar Beherrschen.

von Bernhard S. (bernhard)


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Thomas F. schrieb:
> Oben lehnst du die gut funktionierende TB6600 Steuerung ab

An welcher Stelle wird diese Empfehlung abelehnt?

Ein Beispiel würde vollkommen genügen^^

von Schorsch X. (bastelschorsch)


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Wie wär´s mit TMC5160. Da gibts fertige Module bis 35V/3A. Oder 
alternativ einen China Servo, der läuft schon sehr ruhig und kostet 
nicht die Welt. Motor und Elektronic zusammen.

von Bernhard S. (bernhard)


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Egon D. schrieb:
> Nein -- nicht das Bestellen, sondern das Verwenden,
> Verstehen, gegebenenfalls sogar Beherrschen.

Ganz nebenbei, der nostalgische L298 könnte man auch als D-Verstärker 
nutzen, bei 5V Betriebsspannung und 4Ohm Last und maximaler Lautstärke 
lässt der Nachbar nicht lange auf sich warten :-)


Beitrag "D-Verstärker AVR ATmega8 Assembler"

von Bernhard S. (bernhard)


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Carsten-Peter C. schrieb:
> Wenn Du die 1.8 Grad in 90
> Mikroschritte unterteilst und einige Mikroschritte weiterfährst, wird
> der Motor sich nicht bewegen, da die Spannungsänderung viel zu klein
> ist. Probier es aus, vielleicht hast Du ja Glück.

Selbst bei 180 Mikroschritten pro 1,8 Grad ist eine exakte und 
nachvollziehbare Motordrehung mit einem Laser nachweisbar. Ich staune 
selber über das Ergebnis.

Momentan ist diese einfache, unkomplizierte und robuste Schaltung für 
meinen konkreten Anwendungsfall gut geeignet.

Betriebsspannung: 4V...6V
Mikrosteps pro 1,8°: 180
PWM des µC: 10Bit
Kosten: ca. 4Euro

: Bearbeitet durch User

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