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- Strippenstrolch 2.0 -
Schrittmotorverständnis
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20.01.21 10:59 --- Marco_D 

........ Schrittmotorverständnis ........

Hey zusammen,

wie in meinem anderen Thema schon angekündigt hier ein paar allgemeine Fragen zu Schrittmotoren:

1. Wenn der Schrittmotor von keinem Strom durchflossen wird und ich auch nicht die Spulenkabel kurzschließe - wie nenne ich den Widerstand, den ich beim Drehen des Motorschaftes spüre? Ist das nun die Rotorträgheit oder das Rastmoment?

2. Bezieht sich die Angabe des maximal zulässigen Stromes bei Schrittmotortreibern auf den Strom einer Phase oder beider Phasen?

3. Angenommen ich habe einen Schrittmotortreiber wie den L298N, welcher mir nicht die wesentlichen Funktionen wie "Step" oder "Direction" abnimmt (wie z.B. bei einem A4988) - kann ich mit Hilfe von PWM Signalen jeden beliebigen Strom, der kleiner als der Nennstrom ist, einstellen?

Die Fragen werden bestimmt laufend erweitert werden - auch gerne von anderen.

Vielen Dank schonmal für die Antworten.
Grüße
Marco



20.01.21 21:05 --- Stephan_M 

Administrator



........ Re: Schrittmotorverständnis ........

Hallo Marco,

vielen Dank, dass Sie sich hier registriert und gleich zu Anfang solch interessante Fragen in den Raum gestellt haben.

Ich möchte auch gern kurz darauf Bezug nehmen, wenn auch nur knapp:

zu 1.) Von einer Trägheit kann man wohl eher nur sprechen, wenn Sie auch das "Delta-Rotation", also die Achsbeschleunigung mit berücksichtigen. Wenn Sie das aber analog z.B. zur Haftreibung zweier Flächen betrachten möchten, dann würde ich doch eher sagen, dass es das Rastmoment wäre. Das würde Sinn machen, denn wenn das Drehmoment das Rastmoment übersteigt, beginnt der Rotor sich zu drehen.

zu 2.) Da es sowohl 2, 3, 4 und sogar mehrphasige Motoren gibt, und dort auch nur eine einzige Stromangabe gemacht wird, würde ich sagen, dass sich die Stromangabe auf nur eine Spule bezieht.

zu 3.) Ja man kann den Nennstrom verringern, indem man ein PWM-Signal auf den Enable-Eingang gäbe. So sollte man das auch stets machen, z.B. mit einem Sense-Widerstand in Reihe (an den Spulenenden, gegen Masse). Die dort abfallende Spannung kann über einen Schmitt-Trigger oder einen OP-Amp mit einer einstellbaren Schwellenspannung verglichen werden und der jeweilige Baustein taktet dann den Enable-Eingang des L298. Das wäre dann zwar keine echte Pulsweitenmodulation, aber man könnte auch direkt ein PWM-Signal verwenden, was fest vorgegeben wäre. Mit beiden Methoden lässt sich der Spulenstrom auch tatsächlich sehr feinfühlig verringern.

Diese Zeilen sollen zur Anregung dienen und ich gestehe, dass man noch viel darüber schreiben könnte, so komplex sind die Abläufe in den Spulen eines Schrittmotors.



21.01.21 10:18 --- Marco_D 

........ Re: Schrittmotorverständnis ........

Vielen Dank für Ihre Antwort.

Okay 1. und 2. sind klar.

Zu 3.) Ich habe es noch nicht probieren können, aber an sich müsste es ja auch möglich sein, den Strom über die Duty Cycles zu steuern. Von meinem bisherigen Verständnis wäre der Wirkungskreis folgender:
Über die Duty Cycles der PWM Signale an den Transistoreingängen des L298 steuere ich den Effektivwert der Spannung - darüber wiederum den Effektivwert der Stromes - dieser wiederum ist maßgeblich für das Magnetfeld und somit auch das sich bildende Drehmoment. Wenn ich nun also die DutyCycles so abstimme, dass meine PWM Signale um 90° versetzte Sinus Signale (an den zwei Phasen) abbilden, hätte ich ja sogesehen einen Betrieb ohne Schritte.
Richtig?



21.01.21 21:47 --- Stephan_M 

Administrator



........ Re: Schrittmotorverständnis ........

Ja, das ist richtig.

Allerdings denke ich, dass der jeweilige Enable-Eingang (für die x- und y-Spule) der richtige Pin wäre.

In dem Maße, wie das Magnetfeld in der x-Spule verringert wird, muss es in der Y-Spule erhöht werden und bei 100% einer Spule muss man darauf achten, dass die Spulen dann anders herum bestromt werden.

Mit dem richtigen Algorithmus ergäben sich zwei um 90° versetzte Sinusschwingungen und mit genügend großer Auflösung würden die Schritte minimal werden (es bliebe bei Digitaltechnik jedoch stets ein winziger Mikroschritt ("Epsilon") übrig, je nach Auflösung).

Aber ich denke auch, dass solch ein "Epsilon" irgendwann wegen der Rotorträgheit untergeht und nicht mehr messbar wäre.



23.01.21 16:42 --- Marco_D 

........ Re: Schrittmotorverständnis ........

Okay, danke für die Antwort!

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