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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotorsteuerung selbst gemacht


Autor: Martin (Gast)
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Hallo Leute!

Ich selbst habe schon ein paar Schrittmotorsteuerungen gebaut (Bipolare
Motoren). Allerdings nur mit dem L297 (Ansteuer-IC) und dem L298
(Leistungstreiber-IC).
Der L297 wird wiederrum von einem Mikrokontroller angesteuert.

Ich würde jedoch selbst gerne mal den Leistungsteil mit eigenen
Bauteilen realisieren, da es durchaus einmal vorkommen kann, dass bei
einem Projekt der L298 mit seiner Leistung am Ende ist.

Hier tun sich aber ein paar Probleme auf:

1: Im Datenblatt des L298 ist ein Blockdiagramm erkennbar. In dieser
dargestellten Brückenschaltung sind ausschließlich NPN-Transistoren
dargestellt.
Warum benutzt man für den oberen Teil der Brückenschaltung keine PNP
Transistoren? Bei einem PNP habe ich ja das Bezugspotential auf VS.
Und beim NPN hängt ja der Emitter in der Luft, wenn der untere
diagonal-liegende NPN-Transitor sperrt. Was hat das für einen Grund?

Für meine Schaltung würde ich gerne MosFET N-Kanal selbstsperrend
verwenden. Mosfets haben den Vorteil, dass ich keinen Vorwiderstand
brauche.
2: Wenn meine Motorversorgungsspannung eine höhe von z.B. 24V hat wäre
es nicht schlecht, wenn ich das Gate ebenfalls mit 24V ansteuern würde
oder? Die oberen Mosfets benötigen diese Spannung auf jeden Fall.
Gibt es einen Baustein, der mir die 0V-5V Pegel des L297 in 0V-24V
Pegel verwandelt oder gibt es eine andere Möglichkeit?


Oder was haltet ihr davon?
Wenn ich mit einer Behauptung falsch liege, korrigiert mich bitte!

Danke für eure Antwort.

Tschüss

Martin

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Martin,

Im Anhang mal eine Schaltung mit diskreten Bauteilen für einen
Brückentreiber mit kleiner Leistung. Integrierte Brückentreiber sind
kaum zu übertreffen sofern es sich um keine Schrittmotoren im oberen
Leistungsbereich handelt (z.B. Berger usw.).
Eine integrierte Schaltung kann es sich leisten zum Levelshift einige
Transistoren einzusetzen, mit diskreten Bauteilen ist das aufwendig und
teuer. Außerdem sind die Transistordaten in beiden Brückenzweigen
gleich.
Schau Dir mal den Treiber von Toshiba an.

MfG  Manfred Glae

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Datenblatt vom Treiber.

Autor: Martin (Gast)
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Danke für deine Antwort und für die Schaltungen.

Doch eine Frage stellt sich mir noch.
Ich möchte den Motor mit 24V versorgen. In diesem Fall brauche ich
natürlich Mosfets, die eine Gate-Spannung von 24V verkraften.

Aber wie komme ich vom 5V-Pegel vom Mikrokontroller oder L297 auf die
24V, damit die oberen Mosfets sperren?

Für die Ansteuerung der Leistungsmosfets wiederum Mosfets oder
Transistoren zu verwenden ist doch zu umständlich oder?

Tschüss.

Martin

Autor: Michael (Gast)
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Hallo Martin,

die bipolaren Treiber von STM sind nicht gerade auf geringe Verluste
ausgelegt, was bei kleinen (12V) Versorgungsspannungen lästig ist.
Aktuell verwende ich den L6506 und 2 x L6203, um bipolare
Schrittmotoren anzusteuern. Prinzipiell die gleiche Leistung wie beim
L298 - aber deutlich weniger Verluste.

Der Knackpunkt bei der Ansteuerung ist m.E. nicht ein deutlich höherer
Treiberstrom, sondern eine möglichst hohe Versorgungsspannung, um die
Motoren bei hohen Drehzahlen zu betreiben. Höhere Drehmomente lassen
sich auch mit Getrieben erreichen.

Es ist fraglich, ob Du mit diskreten Bauteilen die Eigenschaften von
integrierten Treibern erreichen kannst - insbesondere bei hoher
Versorgungsspannung. Schalt- und Anstiegszeiten müssen sehr gut
abgestimmt sein, was bei MOSFETs einigen Aufwand erfordert.

Falls die Verluste im Treiber Dich nicht stören und die Kosten niedrig
sein sollen: vielleicht eignen sich integrierte NF-Verstärkerendstufen
? Die sind relativ billig und für hohe Betriebsspannung ausgelegt.

Gruß Michael

Autor: Manfred Glahe (Gast)
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Hallo Martin

da hast Du Recht. Für die unteren könntest du Logiklevel Fets nehmen,
die lassen sich mit einem TTL Pegel ansteuern. Für die oben gibt es
High Side Treiber IC's.
Das Problem mit den Mosfet's ist die relativ große Gs Kapazität. Diese
muß vom Treiber umgeladen werden und das setzt Treiberströme im Ampere
Bereich vorraus. Das ist mit diskreten Bauteilen zwar zu erfüllen,
setzt aber auf Grund der hohen Schaltgeschwindigkeit eine sehr
sorgfältige Auswahl der Bauteile und deren Plazierung vorraus.
Schnelles Schalten ist erforderlich und trotzdem muß gewährleistet
werden, daß eine gewisse (möglichst kleine) Totzeit zwischen einer
Umschaltung (umpolung der Brücke oder PWM Funktion) erreicht wird.
Ansonsten fließen hohe Kurzschlußströme in den Transistoren die NIE
gleichzeitig leitend werden dürfen.
Die oben angegebenen Schaltungen habe ich nur für kleine DC Antriebe
eingesetzt. Für einen Schrittmotor währe mir das zu umständlich, denn
alles muß 4 mal aufgebaut werden.

MfG  Manfred Glahe

Autor: Martin (Gast)
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Ich sehe schon. Das Ganze ist nicht so einfach.

Es ist wahrscheinlich besser man bleibt beim guten alten L298.
Wäre es möglich vielleicht den L298 mit einem zweiten parallel zu
schalten, damit die sich den Laststrom teilen? Somit wäre doppelter
Strom möglich.

Aber wahrscheinlich schalten diese zwei nicht absolut synchron und
somit könnte es wieder zu Problemen kommen oder?

Tschüss.
Martin

Autor: Frank Linde (Gast)
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Zitat Datenblatt:

Figure7: For higher currents, outputs can be paralleled. Take care to
parallel channel 1 with channel 4 and channel 2 with channel 3.

Gruß, Frank

Autor: Martin (Gast)
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Wow! Dankeschön Frank!

Ich habe das Gefühl, dass ich in Zukunft die Datenblätter etwas besser
lesen sollte.

Tschüss
Martin

Autor: Frank Linde (Gast)
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Meine Rede.  ;-)

Kleiner Tipp noch am Rande: Für die meisten Standardbauteile gibt es ja
verschiedene Hersteller und manchmal findet man nützliche
Zusatzinformationen in Datenblättern eines anderen Herstellers. Die
sind dann zwar mit Vorsicht zu genießen, weil nicht notwendigerweise
auf das konkret vorliegende Fabrikat anzuwenden, aber oftmals hilft
einem schon eine etwas andere/ausführlichere Formulierung beim
Verständnis eines Sachverhalts weiter.

Gruß, Frank

Autor: elektron (Gast)
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da gibt es noch bessere IC´s, die haben eine Halbschrittunterteilung mit
dennen sind schritte bis 1/32 normal möglich!! gibt es bis 42V/7,5A
irgend so ein deutscher direktanbieter. musst halt googlen

Autor: Ratber (Gast)
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Zb. TMC 428/453 aber die sind nicht gersde Preiswunder.

Autor: Rudolf Hasnmasn (Gast)
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Hallo Jürgen Klauk

Autor: Michael (Gast)
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Um die Firma einmal zu nennen, die heißt Trinamic. Aber Allegro hat gute
IC's, Infineon, Ericcsen (bis zu 1/128 Schritt). Ich meine auch,
konzentriere dich auf die Software und nicht auf die Hardware. Trinamic
macht einen Stein, da kannst du extern die 4 Transistoren der H-Brücke
anschließen. Mit dem IC hast du Strom ohne Ende.
Michael

Autor: Michael (Gast)
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Eines muß ich noch hinzufügen. Heute werden Schrittmotoren
stromgesteuert und nicht spannungsgesteuert betrieben. Das heißt, die
ganze Betriebsstromerkennung, das Choppen usw. kommt ja auch noch dazu.
Viel Spaß.
Michael

Autor: Pascal (Gast)
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wo gobt es denn die Treiber von Ericcson, bzw. wieviel kosten die mit
1/128 Schritt?
nicht dass ich ihn unbedingt bräuchte(mir reicht im Moment Voll- oder
Halbschrittbetrieb), aber mich würde der prinzipiell interessieren

Autor: Steffen (Gast)
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Ericsson hat diesen Part an New Japan Radio abgegeben. Die haben jetzt
die Motor Controller/Driver.

http://www.njr.com/index4.html

Die Bauteile bekommt man über Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH.

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