Schrittmotor-Fragen

So schnell wie moeglich? Also ganz bestimmt nicht mit einem Schrittmotor. :-)

Was haelst du davon um 360Grad zu drehen und due ueberfluessigen Grad zu ignorieren? Dann koenntest du naemlich was aus einem Laserdrucker ausschlachten.

Bevor du eine ernsthafte Antwort erwarten kannst solltest du mal 'moeglichst schnell' definieren. Schrittmotore sind jedenfalls ziemlich lahm.

Olaf

Michael Eggert wrote in news: snipped-for-privacy@4ax.com:

Vielleicht einen Servo benutzen?

M.

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Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

Michael Eggert schrieb:

Voice-Coil-Antrieb, siehe Harddiskköpfe.

Gruß Dieter

Hi!

Und so präzise wie möglich.

Gar nichts, ich brauche nur die beiden Endpositionen, das "dazwischen" kostet bloß Zeit.

Nicht langsamer als 1/10s, je schneller desto besser wärs auch in der Zukunft zu gebrauchen.

Hab hier gelesen, daß Schrittmotoren mit Mikroschritt angesteuert deutlich "drehfreudiger" sind als sonst. Außerdem kann ich - solange das Eisen mitmacht - durchaus höhere Ströme fahren, der Motor hat dann in den Endpositionen Zeit zum ausruhen.

Gruß, Michael.

Michael Eggert schrieb:

Es gibt für jeden Schrittmotor eine max. Schrittfrequenz. Deshalb gilt generell: Je weniger Schritte pro Umdrehung desto größer die Endgeschwindigkeit. Für Details wird dir das Datenblatt deines Motors helfen (Drehmoment über Schrittfrequenz). Vorsicht! Motoren im Vollschrittbetrieb haben ausgeprägte Resonanzzonen in denen ein Einbruch des Drehmoment zu erwarten ist. Im Halbschrittbetrieb brauchst du allerdings doppelt so viele Schritte pro Umdrehung.

ich habe in meinem Projekt

eine Beschleunigung a in Steps/s^2 eingeführt, also ein konstantes Drehmoment. Durch Ausprobieren verschiedener Werte für a kann man die geräteabhängige max. Beschleunigung ermitteln, bei der keine Schrittverluste zu erwarten sind. Ausserdem gilt es die geräteabhängige Höchstgeschwindigkeit zu ermitteln. Nur wenn bei einer Bewegung mit max. Beschleunigung keine Höchstgeschwindigkeit erreicht wird, wird bis zur Mitte beschleunigt und danach wieder abgebremst. Ansonsten nach erreichen der Höchstgeschwindigkeit nicht mehr beschleunigen. ------ / \ / \ Geschwindigkeit über Zeit

Interessante Idee! werde ich gelegentlich mal ausprobieren.

Gruß

hans

Hi!

Modellbau? Wär mir zu wackelig, und wahrscheinlich auch nicht langzeitstabil genug, was die erreichten Winkel angeht (Poti, Temperaturdrift,...).

Gruß, Michael.

Hi!

Hab ich auch schon drüber nachgedacht (Platte auseinandergeschraubt, angeschaut, mal Saft an den Kopf"motor" geklemmt). Glaub nicht, daß das was wird:

- Schaffen keine 60°, nichtmal die Hälfte.

- Letztendlich womöglich noch zu wackelig. 2 Kugellager in 50mm Abstand halten eine Achse halt besser als 1 Kugellager.

- Aufwendige Regelung mit PID, Positionserfassung schon schwierig (Lichtschranke beisst sich mit 500mW IR-Laser der durch das Prisma geht). Und selbst wenn: Gabellichtschranke an den "Endpositionen" würde für die Regelung schlecht gehen, da es beim Erreichen der Position zu spät zum Bremsen wäre. Und mit Reflexlichtschranke irgendwo an der Seite, die also über den gesamten Drehbereich kontinulierich mehr oder weniger Reflexion bekommt, wärs wahrscheinlich nicht langzeitstabil genug (Temperatur -> Drift des Reflexlichtschrankensignals -> andere Endposition).

Die ganze Mechanik mit den entsprechenden Anforderungen (Winkel, mechanische Stabilität) selbst aufzubauen wär mir zu aufwendig und hätte letztendlich wohl auch deutlich mehr Masse als eine Festplattenmechanik.

Gruß, Michael.

"Michael Eggert" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@4ax.com...

Warum kommen die entscheidenden Punkte immer erst bei 10ten Posting ? Ein Magnet, ein Anschlag, und fertig. Gibt's komplett als Leerlaufregelventilmotor (der dreht meist nur 90 Grad ) im Auto, oder im Eigenbau durch einen Gleichstrommmotor, dessen Anker sich nur 60 Grad zwischen zwei Polen dreht, weil ein Anschlag an der Achse ihn hindert weiterzudrehen. Kollektorschleifer koennen dran bleiben oder durch flexible Drahtzuleitungen ersetzt werden.

(Schrittmotoren sind in der Anwnendung natuerlich voellig deplaziert)

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

Hi!

Schon klar, doch die könnte bei einem mit 200 Schritten pro Umdrehung ja höher liegen als bei einem mit 100.

Bei gleicher maximaler Schrittfrequenz.

Ich hoffte, daß jemand mit ein wenig Überblick über gebräuchliche Typen vielleicht schon Schrittmotoren (oder deren Datenblätter) mit in etwa gleicher Größe und Leistungsaufnahme auf dem Tisch hatte und daher vielleicht eine "Daumenregel" für mich hätte.

Soll ich das, was Du oben geschrieben hattest, so verstehen, daß von Größe und Leistung vergleichbare Schrittmotoren in etwa auch die gleiche Schrittfrequenz haben?

Also die Karten von nc-step (sowohl die große mit Mega8 + D/A + Treiber als auch die kleine mit dem Allegro A3977) machen Achtelschritt und damit schon praktisch sinusförmige Anregung. Gibt wohl deutlich weniger Resonanz und mehr Geschwindigkeit (am Motor, nicht bloß Takt) als mit Halb- oder Vollschritt.

Schick! Hast denn auch mit Mikroschritt experimentiert?

Ist auch erstmal das naheliegendste, denke ich. Noch weicheres Anfahren, also linear steigendes Drehmoment, könnte allerdings das Rappeln des gesamten Aufbaus reduzieren.

Bei einer Fräse sicher sinnvoll. Ich kann mir allerdings nicht vorstellen, daß ich auf 30° schon Höchstgeschwindigkeit erreichen werde.

Berichte dann mal...

Gruß, Michael.

Hi!

Weil die Welt oft viel komplizierter ist als man in ein paar Zeilen zusammenfassen kann und ich lieber konkrete Fragen stelle als Herleitungsromane zu schreiben, die eh keiner bis zu meinen eigentlichen Fragen liest.

"Endposition" im Sinne von "ich will von Winkel A nach Winkel B". Olaf hatte mich wohl so verstanden, als wollte ich scannen und Du hast mich jetzt so verstanden, als hätte ich nur zwei Endpositionen. Ich sollte an meinem Schreibstil arbeiten.

Okay, neuer Versuch: Faser _____ Fasern | | (-------

------)========= | | ========(------- |_____| (-------

Kollimator Prisma Kollimator- drehbar Array

Ziel des ganzen ist, wie man leicht sieht, eine Umschaltung von einer Singlemodefaser auf drei andere. Das Prisma hat im Gegensatz zu Spiegeln den Vorteil, lediglich einen Strahl_versatz_ und keine

-verkippung zu machen, was die Ausrichtung der Kollimatoren wesentlich einfacher macht, außerdem wirkt sich ein Wackeln des Prismas dann nicht ganz so schlimm auf die Einkopplung aus wie bei einem Spiegel. Dennoch sollte der Abstand zwischen dem Kollimator links und den Kollimatoren rechts nicht wesentlich mehr als 5cm betragen und das ganze möglichst ohne Anschlag oder ähnliches funktionieren, da ich ein Rappeln in der Kiste nach Möglichkeit vermeiden möchte - zum einen, weil mir ein Schwingen des Aufbaus in dem Moment die Einkopplung versaut, zum anderen, weil sich auf Dauer auch die (einstellbaren) Halterungen der Kollimatoren verstellen könnten.

Also: Ich möchte in unter einer Zehntelsekunde von 15-30° links in die Mitte kommen, oder von der Mitte nach 15-30° rechts, oder von 15-30° rechts nach 15-30° links. Besser noch schneller. Und ohne daß es knallt (Anschlag). Besser auch ohne Lichtschranken (500mW sind hell) und ohne die Leistung in den Faser zu überwachen zu müssen. Ohne viel Platz. Und mechanisch stabil.

Und: Nein, fertig kaufen könnte man sowas wohl nur bei 1550nm.

Gruß, Michael.

Michael Eggert schrieb:

natürlich

so wollte ich nicht verstanden werden. Die mir bekannten Datenblätter von verschiedenen Schrittmotoren haben zwar einen ähnlichen Verlauf der Schrittfrequenz, aber für eine Statistik reicht das nicht. Ausserdem hängt die Frequenz ja noch von anderen Faktoren wie Beschaltung (Uni-/Bipolar), Verwendung eines ohmschen Reihenwiderstandes, Erhöhung der Spannung, Chopperbetrieb ... ab.

das gibt meine auf Lochraster aufgebaute Treiberkarte leider noch nicht her, ist für meine Fräse aber bisher auch nicht zwingend nötig. Im Vollschrittbetrieb hat es aber nicht funktioniert. In einer Bewegung in der X/Y-Ebene können sich die Anteile beliebig in X-/Y-Komponente aufteilen, dadurch kommen für beide Motoren eben auch alle Geschwindigkeiten von v = 0 bis v = vMax vor. Dadurch hatte ich immer wieder Schrittverluste. Im Halbschrittbetrieb funktionierts aber ohne diese Verluste.

Bei einer Beschleunigung a von einigen tausend Steps/s^2 bist du schnell auf deiner Höhstgeschwindigkeit. Du solltest, wenn du die max. Beschleunigung und Geschwindigkeit deines Motors ermittelt hast, wenigstens kurz überschlagen ob es für 30° ohne Begrenzung der Höchstgeschw. funktioniert.

Gruß

hans

Mal eine Frage, kannst du nicht auf das Prisma verzichten und deine Faser dahin biegen wo du sie hin haben willst?

Olaf

Michael Eggert wrote in news: snipped-for-privacy@4ax.com:

Schalte doch 2 Prismen in Reihe, dann könntest du mit MaWins Methode (Anschläge) arbeiten. Klappern könnte man ja verhindern, indem man die Anschläge dämpft (oder auch elektrisch abbremst). Das es nun ausgerechnet 3 Fasern sein muessen... In der Nanotechnik werden Piezos zum Steuern verwendet. Alles nur eine Frage der Größe, wie schnell das dann wird (das Prisma scheint ja riesig zu sein; vielleicht doch lieber eine verspiegelte Oberfläche verwenden?). Mir fallen da auch noch die Spiegelarray-chips aus den Projektoren ein; hab so ein Teil aber noch nie praktisch gesehen... Wird wirklich Zeit, das jemand den elektrisch veränderbaren Brechungsindex erfindet. Noch ne Idee, fächere den Strahl in 3 Teile auf so das alle 3 Fasern immer beleuchtet werden (Nachteil mit weniger als 1/3 der Energie) und benutze dann je eine Lochscheibe (e-magnetisch betätigt) um immer nur einen Strahl freizugeben. Das könnte vielleicht auch ein LCD sein (sofern die Licht-Polarisation in dem LCD nicht stört).

M.

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Bitte auf mwnews2@pentax.boerde.de antworten.

Nicht wirklich. Also einerseits hätte ich Befürchtungen, daß die Faser bei schnellen (evtl aufeinanderfolgenden) Bewegungen anfängt zu schwingen und dann bricht. Aber auch optisch ist das nicht die wahre Lösung, denn für eine Kopplung von einer Faser in die andere muss jeder der drei rechten Kollimatoren genau im Strahl liegen und auf den linken Kollimator zeigen - macht 4 Freiheitsgrade pro Kollimator. Ich hab also folgende Möglichkeiten:

- Ich drehe den linken Kollimator oder einen Spiegel: Jeder der drei rechten Kollimatoren müssen auf den linken Kollimator oder den Spiegel zeigen. Jeder der drei rechten muss einzeln ausgerichtet werden. Das ist zum einen aufwendig, braucht aber zum anderen auch Platz. Viel Platz heißt viel Abstand und das heißt ich muss den linken Kollimator oder den Spiegel um einen großen Winkel drehen aber auf einen sehr kleinen Winkel genau treffen.

oder:

- Ich _verschiebe_ die Faser. Das hat den großen Vorteil, daß ich auf der rechten Seite bloß ein Array aus Kollimatoren brauche, die alle auf einer Linie liegen und alle in die gleiche Richtung schauen. Sowas gibt es. Die kann ich dann _als_ganzes_ ausrichten, hab also nur _einmal_ die vier Freiheitsgrade und muss nur noch darauf achten, daß die Achse um die ich drehe schön senkrecht liegt zur Geraden durch die drei Kollimatoren, und daß der Abstand, um den ich die Faser verschiebe, zum Abstand zwischen den Kollimatoren passt. Und den Abstand kann man dann auf wenige mm verringern, damit braucht man dann nicht so weit zu schieben und das macht es deutlich leichter, die einzelnen Kollimatoren zu "treffen". Verschieben ist aber mechanisch deutlich schwieriger als drehen - und die Probleme mit der schwingenden Faser kommen noch dazu.

oder:

- Ich kombiniere beides, indem ich das Prisma nehme. Prisma ist klein und leicht und robust. Und es macht mir einen _parallelen_ Versatz des Strahls, da die Brechung an den zueinander parallelen Flächen sich wieder aufhebt. Ich kann also mechanisch drehen (einfacher als schieben), optisch aber den Strahl verschieben (einfacher wieder einzukoppeln als beim Drehen).

Gruß, Michael.

Hi!

Hm, ich wollte den Abstand zwischen den Kollimatoren so gering wie möglich halten.

Gummi wird mit der Zeit hart, Filz plattgeklopft und Fett/Öl verändert auch irgendwann seine Eigenschaften. Für einen Anschlag, der wirklich die Position vorgeben soll, ist das nichts. Und elektrisch wird das auch ganz schön aufwendig, da ich ja wieder die Position erfassen muss usw...

Tja, das liegt einfach daran, daß der Raum 3 Dimensionen hat, aber ganz soweit hole ich jetzt heute doch nicht aus :-))

Für Nanotechniker bestimmt, wie gesagt sollte etwa 1cm-Würfel sein.

Nein, denn ich will den Strahl schieben, nicht drehen, siehe meine Antwort an Olaf.

Damit werfen wir permanent 40kEUR an Licht weg.

Gruß, Michael.

Matthias Weingart schrieb:

Ich dachte ich hätte da schonmal irgendwas gelesen. Übergang von einem Silikonöl zu Wasser im E-Feld oder so... Oder waren das Linsen, bei denen man den Fokus per Feld ändern konnte?

Zu dem Spiegel Problem: Einen Lautsprecher und auf die Membran einen Spiegel kleben? natürlich müßten dann die Fasern radial zum Drehpunkt des Spiegels angeordnet sein. Natürlich hat man dann ein Überschwingen vielleicht geht das noch in 1/10 s. Gruß Andy

Hi!

Hm, dann werd ich mal schauen, was ich so finde...

Klar, werde max. Geschwindigkeit, und max. pos/neg Beschleunigung erstmal getrennt voneinander ermitteln, ist ja nicht weiter wild.

Gruß, Michael.

Hi!

Meinst Du, das ist präziser als der Motor, der in einer Festplatte die Köpfe bewegt?

Also ich möchte gern die kleinen pigtailed Kollimatoren benutzen, bei denen die Faser direkt in einen Glaszylinder eingeklebt sind, da die halt schön klein sind und sich dadurch dicht nebeneinander platzieren lassen. Durchmesser so 3-4mm, Strahldurchmesser höchstens 0,5mm. Um dabei die Verluste klein zu halten, rechne ich so mit 0,05mm maximalem Strahlversatz und 0,01° maximaler Strahlverkippung.

Leute, glaubts mir doch einfach, daß ich mir um das alles schon eine Menge Gedanken gemacht hab und nicht ohne Grund einen Schrittmotor wegen der ordentlichen Lagerung und der Möglichkeit des gleichmäßigen Beschleunigens und Abbremsens und des ruhigen Laufs im Mikroschritt- betriebs vorziehe.

Gruß, Michael.

Hallo Michael,

Man kann so etwas auch mit Mehrphasenmotoren machen. Es ist schon sehr lange her, aber ich hatte mal mit einen Vierphasentyp zu tun und der konnte sowohl bis einige zig Tausend Umdrehungen pro Minute laufen als auch auf einen gewissen Drehwinkel gesetzt werden. Letzteres machten wir durch Anlegen der passenden Gleichspannungen an die Wicklungen. Im Prinzip wurde der normale Phasenverlauf schlicht "angehalten". Geht wahrscheinlich auch mit drei Phasen, aber das habe ich noch nicht gemacht. Zu beachten ist aber, dass fuer viele Motoren der zulaessige Strom im "Standbetrieb" geringer sein kann als bei der Nennfrequenz. D.h. wir haben mit abnehmender Frequenz die Amplitude auf allen Wicklungen gleichmaessig heruntergefahren.

Ich nehme an, das auch "Brushless DC Motors" geeignet sein koennen. Nur muess man sie ohne die elektronische Kommutierung besorgen oder selbige entfernen. Zum Testen koennte man ja einen Luefter zerlegen. Die haben heute meist solche Motoren. Oder mal sehen, ob Maxon Motors oder eine aehnliche Firma bei Euch einen passenden Motor hat.

Ich glaube, wir hatten einmal einen Motor fuer solchen variablen Betrieb bis zum gehaltenen Stillstand in der Schweiz bestellt. Die Firma weiss ich aber nicht mehr aus dem Kopf heraus. Jedenfalls stellte sie auch Uhrwerke her. Ich habe eine Uhr mit aehnlichem Werk. Die Zeiger darin koennen per Knopfdruck ueber Kleinstmotoren rasend schnell vor- und zurueckgefahren werden und halten nach Loslassen genau die Zeigerposition.

Gruesse, Joerg