Schrittmotorendstufe und Spikes

Dec 17, 2007 45 Replies

Hallo!



Ich habe eine kommerzielle Schrittmotorendstufe von Isel, die eigentlich in einen Schrittmotorcontroller von Isel gehört. Ich würde die aber gerne zweckentfremden (Antrieb einer Lineareinheit)... Dazu habe ich eine µC- Platine adaptiert.



Die Endstufe wird mit einem 40V Schaltnetzteil versorgt, die "Logik" wird mit einem 5V Schaltnetzteil versorgt.



Die Endstufenplatine ist mit zwei L6203, L297 und einigem Drumherum bestückt.



Mein Problem ist- sobald ich die Endstufe einschalte (auch im Stillstand) habe ich ziemlichen Müll auf den Leitungen (Endschaltererkennung durch Interrupt ist z.B. nicht mehr möglich)



Masse ist sternförmig, d.h. die beiden Netzteile und die Masseanschlüsse der Platinen treffen sich in einem Punkt.



Jetzt habe ich mal die Spannung an einer Motoranschlussklemme gemessen (Oszilloskopmasse dabei an einer Spulenseite und Tastkopf an der anderen Spulenseite).



Für weitere Messungen habe ich die Oszilloskopmasse an den Sternpunkt angeschlossen.



Den Strom, der in die Endstufenplatine fließt, habe ich über einen 1Ohm Schichtwiderstand gemessen.



Hier mal die Messungen:



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Wie bekomme ich das in den Griff? Also Endschalter wollte ich schon abfragen...



Danke, Heiko.


Bei 2 getrennten Netzteilen und 2 getrennten Boards schwierig. Sternpunkt auf Klemme an Endstufe Stepper legen, damit der Prozessor wenigstens nicht den Spannungsabfall durch Motorstrom über die Masseleitung sieht.

Solche Kabel sind gerne Dreckantenne: beide Drähte verdrillen und Paare immer gemeinsam zum Board führen. Dort mit RC bzw. LC-Tiefpaß filtern.

MfG JRD

Heiko Lechner schrieb:

Man kann überhaupt nicht den DC-Strom erkennen?! Ohne diesen Wert ist das mit den Transienten schwer zu beurteilen. Mache mal eine DC-Strom Messung. Sieht man dann noch Transienten in Monstergröße?

Ich würde mal auf ewig lange Leitungen tippen, sodaß die Sache beim Schalten schwingt. Also tiefpaßfiltern.

- Henry

www.ehydra.dyndns.info

Rafael Deliano schrieb:

LC-Tiefp=E4=DFe sind gut, k=F6nnen unter Umst=E4nden St=F6rungen aber noc= h "verst=E4rken". Man mu=DF wissen was man tut.

Wenn bei au=DFenliegenden Sensoren/Schaltern die eine Ltg. nicht an einen=

zentralen 0-Punkt gef=FChrt werden kann, kann ein sym. Tiefpa=DF g=FCnsti= ger sein. zB sofort nach Klemme beide Ltgs. =FCber zB 1kOhm Widerst=E4nde f=FC= hren.

--=20 mfg hdw

Nachträgliche Entstörmaßnahmen sind nie sehr befriedigend. Bei der Simpelvariante landet man bei L weil der pullup niederohmig sein muß damit man keine Probleme mit Kontakten bei ungekapseltem Schalter hat: 5V | R1 +--------L--+---+--- Schalter C +-----------+-------

Da der Schalter die Drossel pulsförmig anregt kann es nominell zu Schwingungen an der LC-Resonanzfrequenz kommen, man beachte aber, daß der niederohmige Widerstnad R1 bedämpft. Schöner wirds wenn man den niederohmigen R1 innen ausbaut und extern vorne einbaut:

+--------- 5V | R1 +--------+-R2--+--- Schalter C +--------------+---

Das geht aber oft nichtmal, weil der pullup oft fest in der IRQ-Leitung des Controllers auf dem Chip ist.

MfG JRD

Rafael Deliano schrieb:

noch

Der Vollst=E4ndigkeit halber die sym. Variante f=FCr besonders hartn=E4ck= ige F=E4lle.

+--------- 5V | R1 +--------+-R2--+--- Schalter C1 +--------+-R3-----+- R4 | C2 ----+-----+--+- 0

Wobei R2 =3D R3 und C1 =3D C2 sein sollten. R4 kann von zB 10 ...100 Ohm variieren.

--=20 mfg hdw

Der Controller hat allerdings keinen differentiellen IRQ-Eingang. Und heutzutage kann man nichtmal sicher sein, daß 2,5V = TTL-high, weil die oft CMOS-Pegel d.h. 4V wollen.

MfG JRD

Wie sieht das und der Motoranschluss genau aus ?

blau "Masse am Controller (AC)" >>5V Ausschalt-Spike vs. Sternpunkt ohne x10 !?

Ist wohl nicht (nur) eine schlechte Masse/Signalabschirmung. Die Motorspule hängt bei Abschaltung offensichtlich ohne richtigen Freilauf "in der Luft". Bald wird wohl einen Peilwagen der RegTP angelockt .. Sind die Dioden und Abschlüsse am Motor Out richtig drin?

Grüsse Robert

Rafael Deliano schrieb:

ckige

hm

Stimmt, auf nix ist mehr Verlass. Nichteinmal auf entsprechende Schwellen. ;-(

--=20 mfg hdw

Ich habe solche Maschinen schon genug gebaut. Man hört oft von "Stern" und "Brummschleifen". Hier handelt es sich aber um Hochfrequenz, vergiß die Brummschleifen und Stern ganz schnell, denn da gibt es nur 1 Rezept: Flächenmasse. Möglichst viele und gute Masseverbindungen. Zum Chassis der Maschine möglichst dicke Litzen, so 1/2 Starterkabel. Ich nehm gern die Laustsprecherkabel vom Autozubehör wenn mal am Schrottplatz nix zu holen ist. Unter der Stromversorgung mach eine Erdungsschiene wo alles zusammenläuft, das ist der "Stern" wenn man so will.

Die Steppermotorenkabel kann ich aber nicht auf Masse legen weil sie den Strom über R im Rücklauf messen. Sie müssen verdrillt werden, ca 1 mal auf 10 cm. Ich kann sie auch zusätzlich schirmen mit dem Außengeflecht irgendwelcher alten abgeschirmten Kabeln. Wenn man die Kabel aufschlizt kann man das Schirmgeflecht zusammenstauchen und kriegt es schön runter. Die Schirme hinten und vorne und zwischendurch überall auf Masse, es geht um HF, nicht HiFi ! Vom Stepperamplifier muß die HF irgendwie zum gemeinsamen Massepotential über ganz kurze Leitungen. Direkt an den DC Anschlüssen der Endstufen muß ein Elko mit niedrigem ESR sitzen. Es genügt nicht, wenn in der Powersupply Elkos sind!

Etwas anders liegen die Verhältnisse bei Sensorleitungen, außer wenn es sich nur um einfache Schalter handelt. Da können Brummschleifen keine Rolle spielen. Bei Schaltern hat man meistens genug Spannungshub um den Floornoise zu ignorieren, und es gelten wieder die Grundsätze für den HF Noise: alles niederbügeln durch Masse, Masse, Masse und Schirm.

Ich lach immer über die Schulmeister mit den Brummschleifen. Meine Maschinen laufen! Das Lustichste was es gibt ist Millivoltsensorik mit Steppermotorantrieben zu kombinieren, sowas macht richtich Spaß.

Audiotechnik ist andere Baustelle, man muß das auseinanderhalten. w.

Henry Kiefer schrieb:

Wenn du den Strom (Spannung am 1Ohm Shunt) zur Endstufe meinst- das ist DC!

Die anderen Screenshots sind Spannungen (bei den Controller- Spannungen habe ich auf AC gestellt, damit man die Transienten gut erkennen kann).

Zuleitung zum Schrittmotor: ca. 2m 4x0.25 geschirmt. Zuleitung zu den Schaltern: ca. 2m 6x0.14 geschirmt.

Die "Schalter" sind übrigens Hall-Sensoren mit open collector Ausgängen.

Danke, Heiko.

.. und ebenso ("Strom in Motorenstufe" schaut noch verdächtiger aus) auf offene Induktivitäten (Verkabelung) zwischen Schaltnetzteilkondensator und Endstufen prüfen - ist eine hinreichend große und schnelle Kondensator-Serie auch an der Endstufe?

robert schrieb:

Hallo!

Das ist eine Eurokarte für ein 19" Gehäuse mit 7/24 DIN 41612 Busstecker. An den Flachsteckern ist dann ein stückchen Messleitung mit 4mm Laborstecker, das Kabel vom Motor (ca. 2m 4x0.25 geschirmt) endet auf

4mm Buchsen...

Was meinst du jetzt mit "ohne x10"? Das sind 500MHz 10-Fach Tastköpfe, die automatisch vom Oszilloskop erkannt werden.

Die Dioden sind da und in Ordnung. Welche Abschlüsse?

MfG, Heiko.

Heiko Lechner schrieb:

Ich kann da keinen DC-Berg sehen.

Das sind ja Spielzeugleitungen! Was für Schrittmotoren sind da drin?

Wenn du galvanische Trennungen reinmachen kannst, schadet es nicht!

- Henry

www.ehydra.dyndns.info

Rafael Deliano schrieb:

Hallo!

Als ich den 1Ohm Shunt in die Masseleitung zur Endstufe eingeschleift habe, habe ich diese auch direkt an das Netzteil angeschlossen. Die Endstufe selbst hängt jetzt also direkt am 40V Netzteil, GND des Netzteils geht dann auf den Sternpunkt (den könnte ich mal auftrennen, da auf der Endstufenplatine eh 5V GND und 40V GND verbunden ist).

Ich habe vergessen zu erwähnen, dass das Hall- Sensoren mit open collector Ausgängen sind. Verbunden durch ein geschirmtes Kabel mit 6 Leitern (2xSpannungsversorgung, 4xEndschalter).

Danke, Heiko.

Henry Kiefer schrieb:

Wenn man die Verstärkung des Oszilloskops hochdreht, dann sieht man auch ansteigenden DC- Strom inmitten der Spikes.

Ja, das ist das tolle. Die Lineareinheit besitzt als Anschluss an die Außenwelt einen Sub-D-HD15 Stecker- was soll ich da größeres anschließen?

Motor ist ein (IMHO total überdimensionierter) Vexta PK299-E4.5B. Die Stromregelung der Endstufe habe ich auf 1A gestellt (das 40V Netzteil kann nur 2,2A maximal).

Also den Controller mit Optokopplern komplett trennen?

Danke, Heiko.

Hallo Robert, hallo Heiko!

...

Hoffentlich am Anschluss der Endstufe?

Der L6203 ist mit FETs aufgebaut, da braucht man normalerweise keine externen Freilaufdioden. ST empfielt aber ein RC-Glied zwischen den beiden Motoranschlüssen. Ich habe mit 15R und 22nF gute Erfahrungen gemacht. Hat isel sowas nicht auf dem Board?

Je nachdem, wo du deinen Massebezug hinlegt, sehen die Störungen mehr oder weniger dramatisch aus. Den uC interessiert z.B. nur der Pegel des Endschalter in Bezug auf seine Masse...

Gruß Thorsten

www.NC-Step.de Schrittmotorantriebe/Stepper drives Immer einen Schritt voraus

Thorsten Ostermann schrieb:

Hallo!

Öhm... Nö... Werde ich mal basteln.

Kann ich nicht erkennen.

Und der ist schrecklich...

Danke, Heiko.

Sind es zwei völlig getrennte 220V-Netzteile mit 40V und 5V ? D.h.

220V-+-Netzteil40V-----Endstufe----Motoren | | +-Netzteil5V------Controller

Oder kommen die 5V aus einem sekundären DC/DC der 40V auf 5V runtersetzt ? Das würde ich als angenehmer empfinden:

220V---Netzteil40V----+Endstufe----Motoren | | DC/DC--Controller 5V

Prellen dann wenigstens wohl nicht.

Die Kabelschirm ( d.h. GND ) nicht auf Steckverbinder auf der Controllerleiterplatte auflegen, sodaß Strom der eingekoppelt wird quer über die Leiterbahnen des Boards fliesst. Besser auch auf Sternpunkt an Klemme der Endstufe.

MfG JRD

Hallo Heiko!

Für 2-3A sollten die 0,25² schon reichen...

Hoffentlich hast du die Wicklungen seriell geschaltet? Dann liegt der Nennstrom bei 3,2A. bei Parallelschaltung wären es 6,4A, aber das gibt die Endstufe nicht her.

Das spielt keine Rolle. Eine stromgeregelte Endstufe ist quasi ein Schaltnetzteil. Dementsprechend kannst du die Wicklungsströme nicht mit dem Ausgangsstrom des Netzteils verquicken. Die Leistungen sind interessant, d.h. du hast 88VA zur Verfügung. Der Motor hat vermutlich

25W Verlustleistung (bei Nennstrom) plus das, was du ihm an Moment abverlangst.

Gruß Thorsten

"Profi kommt von Profession, d.h. wenn man lange was in dem Fach erfolgreich gemacht hat. Sonst heisst man Consultant ;-) " Georg Acher in News:de.sci.electronics zur Frage: Wie wird man Profi?

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