Der Chopper Betrieb beim L297

[sirnoname]

Gerne,

das Ziel des Projektes ist es einen Aktuator mit Schrittmotor zu bauen,
der dem Aktuator des sogenannten Frex Simulators entspricht. Diese
Vorgabe also verwendet sogenannte SCN5 Aktuatoren von Diadic.
http://www.automation4less.com/servact1.htm
Diese werden wiederum durch eine intelligente Elektronik angesteuert, die
vom Simulatorentwickler stammt und zwei davon ansteuert.
Nachdem diese Aktuatoren aus Fernost kommen und auch der Simulator
nicht wirklich erschwingllich ist versuchen wir uns selbst.
Ebenso sind natürlich einige Verbesserungen eingeflossen

Die Schrittmotoren sind wie gesagt so empfohlen worden. (Ich wollte was anderes)
Die Kennlinien sind bei Nanotec zu bekommen:
http://www.nanotec.de/downloads/pdf/...L4218L1806.pdf
http://www.nanotec.de/downloads/pdf/...pezspindel.pdf
http://www.nanotec.de/page_product__...indel__de.html

Bipolar, weil es dadurch angeblich schneller wird. (so empfohlen im Datenblatt !)
Es ist im Prinzip eine Bastellösung, weil wir schnell ans Ziel kommen wollen, auch weil es jeder nachbauen können sollte.
Für die ersten Versuche wird die Schaltung auch Funktionieren aber
ich hätte gerne einmal die volle Ausbeute gespürt.
Desweiteren juckt es mich ein Applikation zu entwickeln, die aus den
Grunddaten des Motors eine Änderung der PWM Frequenz und des
Shunt Wiederstandes vorschlägt.

Ich vergass zu erwähnen, das das Interesse recht hoch ist und wir sehr
viele Nachbauwillige haben

[Manf]

Ah ja, also doch Markenware.
Das macht die Sache übersichtlicher.

http://www.nanotec.de/downloads/pdf/...L4218L1806.pdf
Der Antrieb mit der 5mm Steigung hat beispielsweise die halbe maximale Kraft bei 120mm/s das sind 24 Umdrehungen/s und mit 1,8°/step 4800 Steps/s.
Jetzt die Frage warum werden die bisher nicht erreicht?
In den vergleichenden Diagrammen für die Schrittmotoren sieht man immer wie die Kurve mit 48V bei hohen Drehzahlen mehr Moment bringt als die Kurve mit 24V.

Also mehr Spannung: 48V ist eine magische Grenze, (per Vorschrift) also sollte man sie an weniger Windungen arbeiten lassen. Bei unipolarem Betrieb liegen die 48V an einer Wicklungshälfte, setzt man die gleichen Motoren bipolar ein dann ergeben sich bei den thermischen Verlusten ein paar Prozent Vorteil aber die Spannung pro Windung ist halb so groß.

Versuche mal die Zuordnung der Kurven im Bild 4218L1806T5x5, es ist etwas unübersichtlich wegen der kurzen Linien in der Legende.
http://www.nanotec.de/downloads/pdf/...pezspindel.pdf

Interessant ist auch der Satz unter der Tabelle in der der 4218L1806T5x5 mit 250mm/s also doppelt so schnell wie oben angegeben ist:

alle Angaben beziehen sich auf 1 Wicklungshälfte bzw. unipolar, siehe Seite 5.

Manfred

[egoexpress]

Die Auswahl der Motoren wurde aufgrund der bauartbedingten Besonderheit dieser Aktuatoren getroffen.
Sie wandeln mit Hilfe einer integrierten Trapezgewindemutter die Drehbewegung des Motors sogleich in eine lineare Bewegung der Spindel um.
Wesentlich einfacher als eine Kugelgewindeführung zu planen.
Diese Tatsache, und die fadenscheinigen Kennlinienangaben des "Marken"-Herstellers bewogen uns dazu, diese Antriebe zu benutzen.

Aber bei genauem Hinsehen, fallen nun leider Unregelmäßigkeiten auf.
Z.b die Spindelsteigung und die Leistungsdaten.
Bei 1,8°/Schritt scheint es unmöglich mit einem Spindelvorschub von 0,05mm innerhalb einer Umdrehung 5mm fortzuschreiten.
Aber genau das gibt aber die T5x5 Spindel vor!?
Denn 360°/1,8° gibt bei mir 200Schritte/Umdrehung.
Sollte die Spindelsteigung/Schritt also in der Nanotec Tabelle nicht 0,025mm/Schritt lauten? (Genauso wie bei dem kleine L28* Modell!?)

Dann ist die Leistung eines gleichen Motorenmodells laut Kennlinenblättern mit verschieden, teilweise, so wie Du schon festgestellt hast, doppelt so hohen Werten angegeben!? Ok, es scheint als das es eine Rolle spielt, mit welchem Treiber diese angefahren werden. Aber die Abweichungen der Kennblätter sind schon enorm.
Auf einem steht 100mm/s max, auf einem anderen kann man ablesen, dass der Aktuator mühlos 300mm/s Vorschub schafft^^


Aber ich will dieses Thema nun nicht weiter in diesem Thread hier vertiefen.

@Manf
Vielen Dank, dass Du uns mit Deinen durchaus wertvollen Ratschlägen unterstüzt

Gruss
ego

[Manf]

Vielen Dank auch für diesen Input, man muss ja auch mal hören wie die Stimmung so ist.
Oft ist es so, dass wenn man so unterschiedliche Angaben findet, das man beim genaueren Studieren noch einiges lernt, wie der Hersteller das meißt in bester Absicht zusammengestellt hat. Welche unterschiedlichen Randbedingungen es gibt und wie groß die Streuung der Messungen sein kann.
Ich halte Nanotech für seriös, vor allem geben sie auch recht detaillierte Daten und auch Preise an. Deshalb greife ich in Beispielen immer gerne auf die Unterlagen zurück.

Falls die Auflösung feiner sein sollte als angegeben hätte ich weniger Schwierigkeiten damit. Auch Halbschritte können fast immer sehr einfach und sauber angesteuert werden.


Ich will dann noch einmal auf die Geschwindigkeiten eingehen. Ein Teil des Problems liegt ganz sicher an der Versorgungsspannung pro Windung. Hier wird ein Faktor 2 wirksam werden.

Vielleicht hat der gute alte L297 auch eine Schwäche beim PWM. Das Thema sollten wir dann eben noch mal gemeinsam durchgehen.

Wenn wir dann 0,0125 mm mit Halbschritten schaffen und 200mm/s bei halber maximaler Kraft und gelernt haben warum dann hätte sich der Aufwand gelohnt.
Manfred

[egoexpress]

Falls die Auflösung feiner sein sollte als angegeben hätte ich weniger Schwierigkeiten damit

Womöglich ist es wirklich ein Tippfehler in der Tabelle.
Für Leute wie uns, die versuchen die Geheimnisse der Schrittmotorenesteuerung zu ergründen, stellen solche Abweichungen eine sehr große Hürde dar. Da man natürlich aufgrund seiner eigenen, vagen Kenntnisse der Sachlage, natürlich immer davon ausgeht, dass der Fehler bei einem selbst zu finden ist. Manchmal täuscht man sich da aber. So scheinbar auch in diesem Fall^^
Die Unregelmäßigkeiten in den Kennlinien haben mir schon einige schlaflose google Nächte bereitet^^

Freut mich, dass wir Dein Interesse wecken konnten. Ich verweise Dich jetzt lieber an Sirnoname, unserem Elektonik-Experten.
Wollte nur mal eben die Auswahl der Motoren rechtfertigen

Gruss
ego

[Yossarian]

Hallo
@egoexpress
Wo steht denn, daß der Motor 1.8° Schrittwinkel hat?
Nanotec gibt nur den Hub pro Schritt an, da der Schrittwinkel in diesem Fall eigentlich nicht interessiert.Wenn also 0,05mm Vorschub je Schritt bei 5mm Steigung erreicht werden, wird der Motor 3,6° pro Schritt machen.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[egoexpress]

Hallo Benno

Weil mir ein Nanotec Mitarbeiter, soweit ich mich erinnere, am Telefon versichert hat, dass die #18 gleich hinter dem L42* bedeutet, dass der Motor 1,8° Schritt haben soll.
Ich glaube ich habe noch eine Typenschlüssel-Legende von Nanotec als jpg irgendwo auf der Festplatte.
Ich schau mal eben nach...

Gruss
ego

[Yossarian]

Hallo

die #18 gleich hinter dem L42* bedeutet, dass der Motor 1,8° Schritt

Dann dürfte es sich wohl um einen Druckfehler handeln.
Wenn ihr schon einen Motor bei der Hand habt, gebt doch zweihundert Schritte drauf und meßt den Weg.Damit dürfte der Schrittwinkel bekannt sein.
Um Resonanzen zu vermeiden, sollte aber wenigstens im Halbschritt gefahren werden.

Mit freundlichen Grüßen
Benno

[egoexpress]

Typenschlüssel finde ich gerade nicht. Aber beispielweise hat ein L4209 einen Schrittwinkel von 0,9° im Vollschritt. Siehe hier:
http://www.nanotec.de/page_product__st4209__de.html

Aber das Verfahren, dass Du vorschlägst, wird es mit Sicherheit klären.

Gruss
ego

[sirnoname]

Da hast du jetzt ein Haar in unsere Suppe geworfen.
Ich habe erstmal einen Knopf in der Steuersoftware für den 1 Sekunden
Antrieb eingebaut und kann deine Rechnung bestätigen. ca. 75mm/s bei 3kHz

So, nun bin ich natürlich wieder Meilen vom Ziel entfernt -> '#$?'§'§'##peep

Nun weiss ich auch, warum mein Encoder 800 Schritte pro Umdrehung auswirft.
Nun, irgendwann sind wohl die maximalen Frequenzen der Bauteile ausgereizt.
Beim L6203 sind es maximal 100kHz
Beim L297 sollten es 1 Mhz clock sein ?

Also zurück zur PWM:

Die Schrittperiode ist 1/5 der Zeitkonstanten und der ohmsche Spannungsabfall ist 1/7 der Versorgungsspannung. Man hat also noch etwas Antrieb aber eher ohne viel Lastmoment.

Wir haben bei 1/5 Zeitkonstannte irgendetwas mit 8,7 Volt errechnet.
Dann müsste der Spannungsabfall ca. 1/5 der Versorgungsspannung sein.
Wie errechne ich die PWM Frequenz ?
f= 1/0.69 *R*C ist nur später zum bestimmen der Bauteile gut.
Mich würde die geforderte PWM Frequenz für einen 5 kHz Betrieb
interessieren. Sind das Erfahrungswerte oder bezieht sich das auf 1/5 Zeitkonstante ?