Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Verwirrt über die Spezifikationen von Schrittmotoren und den PWM-Step/Dir-Trick


von Leona (leona39)


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Hallo!
Ich habe die wenigen Leute, die sich damit auskennen, konsultiert und 
wende mich nun dieser unerschöpflichen Wissensquelle zu: den 
Elektronikforen.
Ich wollte gestern einen Schrittmotor kaufen, bin mir aber über die 
Spezifikationen nicht im Klaren und brauche daher zuerst eine Antwort 
auf diese Frage. Ich habe zwei verschiedene Schrittmotoren, die in der 
Größe sehr ähnlich sind, aber sehr unterschiedliche Spezifikationen 
haben.
1. 
https://www.oyostepper.com/goods-43-Nema-17-Stepper-Motor-Bipolar-18-deg-36Ncm-51ozin-168A-28V-42x42x39mm-4-Wires.html
2. 
https://www.oyostepper.com/goods-34-Nema-17-Stepper-Motor-Bipolar-18-deg-26Ncm-368ozin-04A-12V-42x42x34mm-4-Wires.html
Beide sind Nema-17-Motoren, und ich sehe, dass letzterer deutlich mehr 
Widerstand hat. Aber wo liegt das Problem?

Eine Verdoppelung des Drehmoments auf 1/3 des Stroms klingt zu schön, um 
wahr zu sein. Was übersehe ich also?

: Verschoben durch Moderator
von Udo S. (urschmitt)


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Die Nennspannung. Leistung ist Spannung mal Strom.

von Rainer W. (rawi)


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Leona schrieb:
> Was übersehe ich also?

Drehmomentkurve und Betriebsspannung

von Axel R. (axlr)


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Na den einen mit 40Volt und den anderen mit 12Volt betreiben.
Je nach Design der Gesamtschaltung (zB. Chopperfrequenz).
Der eine hat 37mH und der andere nur ein zehntel davon.

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


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Leona schrieb:
> Eine Verdoppelung des Drehmoments auf 1/3 des Stroms klingt zu schön, um
> wahr zu sein. Was übersehe ich also?
Der 12V-Motor hat mehr Windungen auf dem Stator. Und 1,6A mit 1 Windung 
erzeugen das selbe Magnetfeld wie 0,4A mit 4 Windungen. Stichwort: 
Amperewindungen.

> Was übersehe ich also?
Der für 12V spezifizierte Motor hat eine 12 mal höhere Induktivität. Bei 
der selben Versorgungsspannung hast du also eine signifikant längere 
Stromanstiegszeit und kannst ihn deshalb auch nicht so schnell fahren.

Oder andersrum: der 12V Motor ist für einfache Ansteuerung mit simplen 
Transistoren ohne Stromregler (Stichwort: simple Arduinoschaltungen) 
direkt an einem 12V Netzteil.
Der Motor mit 2,8V braucht bei einer vernünftigen Versorgungsspannung 
(ab 12V aufwärts) einen Stromregler, der dafür sorgt, dass micht mehr 
Strom als die 1,7A fließen.

von Ada J. Quiroz (inschnier)


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Korrigiert mich wenn ich falsch liege, aber Schrittmotoren mit niedriger 
Spannung und hohem Strom sind eher für Kraft konzipiert, während Motoren 
mit hoher Spannung für Geschwindigkeit ausgelegt sind.

Ich beispielsweise betreibe meine Treiber aus diesem Grund an der 
unteren Spannungsgrenze, weil bei meinen Maschinen Geschwindigkeit keine 
Rolle spielt und ausschließlich das Drehmoment.

Aber vielleicht irre ich mich ja auch. Evtl. ist es genau andersherum.

: Bearbeitet durch User
von Michael (weingutii)


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Hallo Freunde,

ich habe mich hier kurz angemeldet da ich eher stiller Leser bin.

Gebt euch bei dem Thema hier keine große Mühe. Das ist ein Spammer. Das 
läuft auf vielen anderen Foren auch immer mit einem Link zu Oyostepper.

Der Anmeldename des Spammers hat auch immer das gleiche System, kurzer 
Name und zwei Zahlen. Die Oyostepper-Spam-Aktion läuft schon über ein 
Jahr auf zig Foren...

Ihr habt den Spammer hier auch noch einmal auf eurem Forum:
https://www.mikrocontroller.net/topic/573905


Grüße

Hier noch Beispiele:
https://forum.drucktipps3d.de/forum/thread/35800-empfehlungen-f%C3%BCr-schrittmotoren/

https://apple-forum.de/forum/sonstiges/offtopic/51806-vergleich-nema-17-stepper-oyostepper-de-vs-anet

https://www.forum64.de/index.php?thread/152663-ausf%C3%BChren-von-nema-stepper-17-auf-einem-raspberry-pi/

von Michael (weingutii)


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Hier auch noch mal bei euch, man findet den sicherlich auch noch öfters 
wenn man hier sucht:

https://www.mikrocontroller.net/topic/572531#new

https://www.mikrocontroller.net/topic/570844#new

https://www.mikrocontroller.net/topic/579082#new

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


Angehängte Dateien:

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Ada J. Quiroz schrieb:
> Korrigiert mich wenn ich falsch liege, aber Schrittmotoren mit niedriger
> Spannung und hohem Strom sind eher für Kraft konzipiert
Die maximal dauerhaft mögliche "Kraft" bestimmt die Baugröße des Motors.

> während Motoren mit hoher Spannung für Geschwindigkeit ausgelegt sind.
Bei gleicher Bauform haben Schrittmotoren mit hoher Spannung und weniger 
Strom mehr Windungen auf dem Stator. Mehr Windungen bei gleichem 
Kernmaterial bedeutet "mehr Induktivität". Aus den obigen Datenblättern 
sieht man das dann an den 3,2mH für den "Niederspanunngsmotor" und 37mH 
für den "Hochspannungsmotor".
Zudem ist klar, dass der Motor für die hohe Spannung einen höheren 
Innenwiderstand hat (klar, wegen U/I).  Der "Niederspannungmotor" hat 
hier also 1,65 Ohm, der mit der hohe Spulenspannung kommt auf 30 Ohm.

Und jetzt kommt die Sache mit der "Ladekurve". Ähnlich wie ein 
Kondensator über einen Vorwiderstand mit Spannung geladen wird, wird 
hier die Induktivität über einen Vorwiderstand (Spulenwiderstand) mit 
Strom "geladen".

Und dann setzt du in die Ladekurve bei einer vorgegebenen 
Versorgungsspannung von z.B. 24V einfach mal die Werte 3,2mH/1,65R bzw. 
37mH/30R ein.
Dort kannst du mal mit dieser Ladekurve herumspielen:
https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektromagnetische-induktion/grundwissen/ein-und-ausschalten-von-rl-kreisen

Was dort leicht erkennbar ist: bei hoher Induktivität ist der 
Stromanstieg flacher. Mit einem Simulationsprogramm wie LTSpice kannst 
du dann leicht herausfinden, wie schnell bei gegebener 
Versorgungsspanung der Strom auf den Nennwert des Motor ansteigt. Ich 
habe das mal exemplarisch mit LT-Spice simuliert. Da sieht man, dass bei 
12V Versorgungsspannung der "Niedervoltmotor" schon nach 500µs seinen 
Nennstrom I=1,65A und damit seine Nennkraft erreicht hat. Der 
"Hochspannungsmotor" braucht da bis zu sienen 0,4A mit 5ms locker die 
10-fache Zeit.

Also gilt: der Stromanstieg bis zum Nennstrom(!) an *gegebener 
Versorgungsspannung* ist beim "Hochspannungsmotor" 10 mal langsamer. Und 
deshalb kann der bei gleicher Versorgungsspanung bei Nennlast auch 
niemals so schnell fahren wie der "Niederspannungsmotor".


Michael schrieb:
> Das ist ein Spammer.
Danke, stimmt, wieder mal drauf reingefallen. Nutzer entfernt.
> Hier noch Beispiele:
Gleich alle mit aufgeräumt.

: Bearbeitet durch Moderator
von Michael (weingutii)


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Lothar M. schrieb:
> Gleich alle mit aufgeräumt.

Die melden sich sowieso nicht mehr. In allen Foren die gleiche Taktik:
Anmelden => einen Spambeitrag absetzen und das war es.

Ich vermute mal das macht ein Unternehmen welches sich darauf 
spezialisiert hat gegen Münzeinwurf Traffic zu erzeugen.

Nervig so was aber gut. Solche gibt es halt auch ;-)

von Michael (weingutii)


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Ihr könnt euch auf jeden Fall merken: Irgendwas mit NEMA oder Oyostepper 
und dann noch ein Username mit zwei Zahlen hinten raus => Müll

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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Michael schrieb:
> Ich vermute mal das macht ein Unternehmen welches sich darauf
> spezialisiert hat gegen Münzeinwurf Traffic zu erzeugen.

Und was macht man dann mit dem Traffic?

von Michael (weingutii)


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Jens G. schrieb:
> Und was macht man dann mit dem Traffic?

Leute werden gegen Geld auf Verkaufsplattformen gelenkt.

von Horst V. (hoschti)


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Lothar M. schrieb:
> Danke, stimmt, wieder mal drauf reingefallen. Nutzer entfernt.

Trotzdem Danke für die ausführliche Erklärung. Hilft vielleicht anderen 
"Mitlesern", die die gleiche Frage haben.

von Rainer W. (rawi)


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Ada J. Quiroz schrieb:
> Korrigiert mich wenn ich falsch liege, aber Schrittmotoren mit niedriger
> Spannung und hohem Strom sind eher für Kraft konzipiert, während Motoren
> mit hoher Spannung für Geschwindigkeit ausgelegt sind.

Du liegst falsch.
Motoren mit geringer Spannung (wenig Windungen, geringe Induktivität, 
hoher Strom) sind für Geschwindigkeit ausgelegt.
Die Kraft interessiert dich bei der Spezifikation des Motors nicht, weil 
die immer von dem Hebel abhängt, den du an der Achse dran hast. Darum 
verwendet man das Drehmoment als Kenngröße und das ist bei fester 
Motorgeometrie proportional zur Amperewindungszahl.
Hohe Spannung heißt: viele Windungen, hohe Induktivität und funktioniert 
daher nur bei geringer Drehzahl.

Lothar M. schrieb:
> Oder andersrum: der 12V Motor ist für einfache Ansteuerung mit simplen
> Transistoren ohne Stromregler (Stichwort: simple Arduinoschaltungen)
> direkt an einem 12V Netzteil.

Was passiert wohl bei einem Motor mit 12V Nennspannung, wenn man den mit 
hoher Spannung (z.B. 40V) und stromgeregelter Ansteuerung betreibt?
Auch da reicht die Drehmomentkurve dann weiter raus, als bei Betrieb mit 
12V.

Da muss man eben wissen, was man vor hat, d.h. welches Drehmoment bei 
welcher Drehzahl.

: Bearbeitet durch User
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