Schrittmotorberechnung

Hallo NG,

wie berechne ich einen Schrittmotor?

Dazu am besten ein Beispiel:

Motor, Typ 26M048B1B/ Thomson

-------------------------------------- Nennspannung DC 5 V Wicklungswiderstand 19,8 Ohm Wicklungsinduktivität 13,0 mH Haltemoment 10,6 mNm Polzahl Bipolar Schrittwinkel 7,5 °

Gesteuert wird mit einem TMC222

----------------------------------- DC = 13,8 V Imax^ = 0,8 A max. Mikroschritt = 1 / 16

Rollspule als Motorlast

----------------------- Mges = Mreibung + J * r² * 2 * Pi / t² Mreibung = 3 mNm

Frage:

------ Wie groß ist der Schrittwinkel pro Spannungs-Periode?

Wie ist hoch ist das Motor-Moment bei 4 Umdrehungen / Sekunde? Läßt sich das Moment aus dem Motorstrom direkt ableiten [ I = U / ( R + j *

2 * Pi * f * L ) ]?

Gruß Peter

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Peter Thoms
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wie meinst du das mit "Spannungsperiode" ? du hast die Motordaten mit 7,5° und je nach Ansteuerung (voll/halb/mikro) entsprechend weniger

das gilt für Sinusform, wobei geometrisch zu addieren wäre ...

Du musst schauen, wie der Stromverlauf innerhalb eines Schrittes auschaut: Da ist einmal die Zeitkonstante aus Wicklungswiderstand und Wicklungsinduktivität. Andereseits hast du für den 5V Motor 13,8V zur Verfügung wodurch sich der Stromanstieg beschleunigt. Das kann durch einen zusätzlichen Vorwiderstand passieren oder durch entsprechende Taktung (was dein treiberIC wohl so machen wird, hab das aber nicht nachgeschaut) Das mit den e-Potentzen wirst du dann schon hinbekommen ;-)

Wie du oben teils schon erkannt hast, müssen immer das statische Lastmoment _und_ die dynamischen, resultierend aus dem Trägheitsmoment des Motors und dem Trägheitsmoment der Last berücksichtigt werden. Naja und da sollte die Summe eben >0 sein .. Wenn sich das, insbesonders beim Starten, nicht ausgeht - muss man eben nach einer Rampe hochfahren und nicht einfach Takt EIN/AUS. Ach ja: beim Stoppen haben wir das Gleiche andersherum zu beachten, nur dass dabei die Reibung auf unserer Seite ist.

Komfortabel geht es auch, wenn du vom Motorhersteller entsprechende Diagrammen bekommen kannst. da lassen sich die verschiedenen Betriebspunkte leicht ermitteln (Betriebsgrenzfrequenzkurve/Startgrenzfrequenzkurve) ich denke du wirst bei den Herstellern noch einiges an Anwendungshinweisen finden - Schrittmotorapplikation ist nun mal keine "gmahte Wiesn"

Viel Erfolg, Bertram

--

Bertram Geiger,  Graz - AUSTRIA
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Bertram Geiger

Bertram Geiger schrieb [...]

Vielen Dank für die Antwort,

beim TMC222 wird durch die Mikroschritte der Sinus zunehmend feiner nachgebildet. Max. geht 1 / 16 als Mikroschritt.

Ich meine die *Grundfrequenz* der Spulenspannung und die tritt periodisch auf. Davon meine ich eine Periode, einen Durchlauf der Grundfrequenz. Beispiel:

960 Hz Schrittspannungsfrequenz am bipolaren Motor mit 2 Spulen, Rechteck oder Sinus ist in diesem Beispiel egal.

Wie hoch wäre die theor. Motordrehzahl 20, 10 oder 5 Umdrehungen/ Sekunde?

Gruß Peter

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Peter Thoms

naja: Vollschritt ~ 'Rechteck' (mit exponentiellem Anstieg/Abfall) Eine Annäherung an Sinus erfolgt erst bei steigendem Mikroschrittbetrieb.

Möglicherweise reden wir nicht vom Gleichen, schriftliche Konversation ist nicht immer so einfach ..

Nun ich definiers mal so: Schrittfrequenz: liegt am Eingang des Steuer IC Drehzahl = Schrittfrequenz * 7,5 / 360 / sf sf: Schrittfaktor (1 ... Vollschritt, 2 ... Halbschritt usw)

7,5° Schrittwinkel und 960 Hz Schrittfrequenz ergeben bei Vollschritt: 20 U/s Halbschritt: 10 U/s Mikroschritt entsprechend

so überschlägig: Tau = L/R = 13E-3 /19,8 ~ 0,66 ms

960 Hz -> ~ 1 ms Sollte also bei 960 Hz / 20 U/s noch ein 'tadelloses' Moment bringen, bleibt ja auch noch die Spannungsreserve.

Du könntest bei gleicher Motordrehzahl z.B. auch so fahren: Schrittfrequenz: 960 * 16 = 15.360 Hz und sf = 16 eingestellt Ergibt wiederum eine Drehzahl von 20 U/s Läuft möglicherweise 'runder' d.h. leiser

Wie schon zuvor besprochen, muss eben auch Anlaufsituation und Last mitspielen, da bleiben dann nur die Kurven. Bei Bedarf Zusatzinfo an dl6.. ?

Alle Klarheiten restlos beseitigt ?

7355 Bertram de ex OE6VEG
--

Bertram Geiger,  Graz - AUSTRIA
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Bertram Geiger
[...]

Huch,

örks ...---...

Also, laut Datenblatt zum TMC222 ist ein Index gefragt.

Ja, der ins Auge gefaßte Controller ist wohl eine bequemere Nummer.

Zum Beispiel hat der schnellste "Index 15" 973 Fullsteps, im 1 / 16 Micro-Mode sind es bei dem automatisch 15564. Die Frequenz an der Motorspule bleibt also bei diesem Controller unter der Einstellung "Index 15" gleich, die Ausgangsspannung nähert sich beim Microstep zunehmend dem Sinus.

Also, der "Index 15" speist den Motor konstant mit einer Grundfrequenz von ca. 973 Hz.

Damit läß sich ja schon arbeiten, Microstep, was sonst?

Vielen Dank Peter

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Peter Thoms

...

So ist es ! Ich hab mir nun doch den Baustein angesehen: der macht eben die Positionierung auch intern mit und dadurch hast du mit weiters kaum was zu tun - ausser programmieren ;-) Bin da von den "klassischen" Konzepten ausgegangen, welche Schrittimpulse am Eingang erwarten. Wie ich sehe, ist auch eine Rampenfunktion dabei, ganz bequem !

viel Spass, bertram

--

Bertram Geiger,  Graz - AUSTRIA
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Bertram Geiger

Motorspule

gleich,

von

Eben lese ich im Download AirpaxStepper.pdf auf Seite 3: "... a 4-step sequence which corresponds to 360 electrical degrees..."

Bei 960 Steps/s und 48 Steps/ Motordrehung einer Drehzahl von 20 und einer Frequenz von ca. 240 Hz?

Ooops.

Wozu brauche ich die Frequenz der Motorspannung? Um den Einfluß und Gewichtung der strombremsenden Wichlungs-Induktivität abzuschätzen. Bei fehlender praktischer Erfahrung ist dieser Anhaltspunkt zumindest besser als nichts.

Na ja, und Drehmoment-Kurven sind auch im Download.

Gruß Peter

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Peter Thoms

Hallo,

Am 06.02.2004 12:03 schrieb Bertram Geiger:

Kannst du, oder ein Anderer, einen Buchtipp zum Thema Schrittmotoren geben?

MfG

Stefan

--
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Stefan Ohrmann

Hallo Stefan!

Felix Schörlin: "Mit Schrittmotoren steuern, regeln und antreiben", Franzis Verlag, ISBN3-7723-6722-4. Ca. 300 Seiten, ist manchmal auch günstig bei epay zu haben.

Gruß Thorsten

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Thorsten Ostermann

Hallo Peter!

Die Frage ist etwas unkonkret ;-)

7,5° für deinen Motor.

Nein. Du kannst aus der Leistungsaufnahme eine Abschätzung nach oben machen, aber das wird dir nicht viel helfen. Das Motormoment muß man eigentlich für die konkrete Anwendung (Treiberschaltung, Endstufenspannung usw.) ausmessen. Als Näherung reicht i.d.R. die Kennlinie, die der Hersteller angibt bzw. im Datenblatt zu finden ist*). Man muß natürlich wissen, das das Drehmoment im oberen Drehzahlbereich stark von der Spannung der Endstufe abhängt.

*) Für viele Motoren die z.B. bei Ebay angeboten werden, sind vom Hersteller keine Daten zu bekommen, weil es sich um OEM-Modelle handelt, für die nur der Auftraggeber die Daten bekommt.

Gruß Thorsten

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Thorsten Ostermann

Thorsten Ostermann schrieb im Newsbeitrag

Danke für die Antwort,

im Download AirpaxStepper.pdf auf Seite 3 las ich Gestern: "... a 4-step sequence which corresponds to 360 electrical degrees..." Das wären statt 7,5° dann immerhin 30°. Ergo ist die Induktivität in der Abschätzung etwas zahmer bzw. unkritischer.

j *

Mir ist folgendes noch unklar. Wenn ich einen 5V-Motor mit12V treibe, kommt der Motor in die verlustreiche magn. Sättigung? Muß ich den max. Motorstrom auf Unenn/ Rmotor begrenzen?

Richtig, nach Motoren sollte ich da auch mal schauen.

Gruß Peter

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Peter Thoms

Hallo Peter!

Die Schlußfolgerung zur Induktivität kann ich jetzt irgendwie nicht nachvollziehen.

Nicht solange du eine stromgeregelte Endstufe verwendest.

Ja, das erledigt aber der Stromregler für dich, wenn er richtig konfiguriert ist.

Ich wollte damit eigentlich zwischen den Zeilen ausdrücken, das man bei Epay zimelich viel Schrott angedreht bekommt. Da werden z.B. Vexta PH265 als "Neuware" angeboten, obwohl die seit mind. 5 (eher 10) Jahren nicht mehr hergestellt werden. Aktuelle Modelle haben bei gleicher Baugröße leicht 1,5-faches Nennmoment. Oder die 5-Phasen Motoren, für die es keine bezahlbaren Treiber gibt...

Gruß Thorsten

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Thorsten Ostermann

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