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Thema: Schrittmotor: Freilaufdiode

  1. #1

    Schrittmotor: Freilaufdiode

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    Hallo zusammen!

    Ich benütze einen unipolaren Schrittmotor ( http://www.eminebea.com/content/html...f/pm35l048.pdf ), der nach Herstellerinformationen mit 24V betrieben werden kann. Die Ansteuerung erfolgt über einen Mikrocontroller, der Daten vom PC erhält und dann vier Ausgänge (PB0-PB3) entsprechend ein- oder ausschaltet. Die "Signale" des Mikrocontrollers werden dann mit einem Transistor (NPN, BC639, max. 1A) verstärkt und gelangen dann direkt zum Motor. (siehe Schaltplan im Anhang).
    Zum Ausprobieren habe ich den Motor einmal mit 3V betrieben, was auch einwandfrei funktionierte. Um nun aber die Leistung des Motors zu erhöhen, wollte ich die Schaltung natürlich mit mehr Spannung versorgen, sprich 12V.

    Nach einiger Zeit wurde nun aber der Motor extrem heiss, obwohl ja laut Herstellerangaben die doppelte Betriebsspannung möglich wäre. Nach einigen Nachforschungen habe ich schnell bemerkt, dass ich die Freilaufdioden vergessen habe. Nun aber endlich zu meiner Frage: Liegt das wirklich an den fehlenden Freilaufdioden?
    Ich kann mir dies irgendwie nicht vorstellen, da ich denke, dass bei fehlenden Freilaufdioden eher die Schaltung (d.h. die Transistoren) leiden würde, was aber in diesem Fall überhaupt nicht so ist.

    Und wenn ich gleich am Schreiben bin: Der PC sendet bei Maximalgeschwindigkeit jede Millisekunde ein Byte, d.h. der Mikrocontroller ändert höchstens 1000mal pro Sekunde die Zustände der vier Ausgänge, was also eine Frequenz von maximal 1MHz ergibt. Müsste ich nun die UF400X-Reihe als Freilaufdioden benützen, oder würde dafür auch die 1N400X-Reihe genügen?
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  2. #2
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    Der Schrittmotor arbeitet grundsätzlich mit dem angegebenen Strom. Bei höherer Spannung wenn der Endwert des Spuenstroms den angegebenen Wert übersteigt hat man durch Stromstabilisierung dafür zu sorgen dass der Strom nicht zu groß wird.
    Die Version ohne Stromangabe kommt vielleicht mit einer einfachen Schaltung mit Spannungsansteuerung aus, es ist aber zu prüfen, ob nicht die Einschaltdauer auf ein paar Sekunden begrenzt ist.

    Der Satz sagt natürlich alles, ohne auf Details einzugehen:
    Heat radiation conditions and temperature rise effect by duty are different on each equipment,
    therefore please select motors after considering the heat conditions in the actual equipment.

  3. #3
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    Bei den Daten kommt mit ein Betreib mit 24 V auch reichlich viel vor. Das wären dann rund 0.8 A oder 19.2 W, und das auch noch für ein Spule. Das kann höchstens kurzzeitig gut gehen. Die Angaben zu der Version für Chopperbetrieb klingendas realistischer. 0,5 A bei 5.5 Ohm (2,75 V) machen rund 1,4 W (pro Spule ?).

    Wenn man die Transistoren wirklich nur Ain/Aus schaltet für einzele Schritte, sollt eine 1N400x schon reichen. Wenn man allerdings vom µC ein PWM Signal erzeugen will für einen reduzierten Strom, dann sollte man schnellere Dioden nehmen.

  4. #4
    Vielen Dank für eure schnellen Antworten.

    Der Schrittmotor arbeitet grundsätzlich mit dem angegebenen Strom. Bei höherer Spannung wenn der Endwert des Spuenstroms den angegebenen Wert übersteigt hat man durch Stromstabilisierung dafür zu sorgen dass der Strom nicht zu groß wird.
    Normalerweise ist es doch auch so, dass man einen Schrittmotor mit einem begrenzten Strom betreibt, dafür mit einer hohen Spannung. Der Hersteller hat wohl gedacht, man könne es ruhig mit 24V betreiben, wenn man den Motor mit Eiswürfeln kühlt

    Ich werde nun sicher einmal das Programm im Mikrocontroller anpassen. Zur Zeit sind nämlich permanent irgendwelche Spulen des Motors aktiviert, auch wenn sich der Motor gerade nicht dreht. So lässt sich die Wärmeentwicklung sicherlich bereits wesentlich senken. Trotzdem müsste er es ca. 4 Minuten bei ständiger Drehung aushalten. Wenn dies mit 12V nicht klappt, versuche ich erst mal die Mechanik zu verbessern, damit der Motor weniger Drehmoment besitzen muss und ich die Spannung senken kann.
    Die letzte Möglichkeit wäre dann das mit der Stomstabilisierung, was halt doch relativ aufwendig wäre, da man ja für jede einzelne Spule eine Stromstabilisierung bauen müsste. Es kommen auch noch mehr Motoren dazu...

    Wenn man die Transistoren wirklich nur Ain/Aus schaltet für einzele Schritte, sollt eine 1N400x schon reichen. Wenn man allerdings vom µC ein PWM Signal erzeugen will für einen reduzierten Strom, dann sollte man schnellere Dioden nehmen.
    Danke für die Infos. Ein PWM Signal wird nicht erzeugt, dann sollten es die 1N400X-Dioden tun.

    Liebe Grüsse

  5. #5
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    Es gibt auch Anwendungen, Automaten und dabei soetwas spezielles wie die Geldrückgabefunktion, bei denen kommt der Betrieb für eine halbe Sekunde nur alle Minuten einmal vor.
    Da geht dann sogar so ein: "temperature rise effect by duty".

  6. #6
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    Das maximale Drehmoment der Schrittmotoren wird vom Strombestimmt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist die Stromaufnahmen und damit auch die Erwärmung unabhängig davon wie schwer diemechanik tatsächlich geht.

    Der Betreib mit Stromregelung ist nur besser bei eher hohen Geschwindigkeiten. Bei langsamer Geschwindigkeit ( < 20 Schritte/s) hat man da keinen Vorteil gegen dem Betreib mit konstanter Spannung. Was eventuell Sinn machen würde wäre ein absenkung des Stromes im Stillstand.

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