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Thema: IR2111 und Schrittmotor

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    IR2111 und Schrittmotor

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    Hallo!

    Ich will eine solche Schrittmotorsteuerung wie im Bild bauen. Die Teile hab ich schon. Wegen dem IR2111 sollen ja keine falschen Ströme mehr vorkommen habe ich gelesen.
    Schrittmotor: 2A, bis 24V. Muss nur langsam laufen.
    Gesteuert soll werden mit PC über COM an den IN-Anschlüssen vom IR2111.

    Kann bitte jemand die Zeichnung anschauen ob das so richtig ist - und wie gross müssen denn die Elkos sein? Tun es auch normale MKS Kondensatoren 100nF/100V ?

    Danke....

    lg
    Triti
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  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Hallo,
    so ganz einfach wird es wohl nicht werden.
    Ich tippe mal, ohne in das Datenblatt geschaut zu haben, dass die Bootstrap Schaltung für die Versorgung des Highside FETs nur bei Taktung des Lowside FETs funktioniert. D.h. eine statische Ansteuerung ist so nicht möglich, es sei denn man stellt statisch eine Spannung von ca. 15V über der Versorgunsgspannung bereit z.B. über eine extra Ladungspumpe o.ä.
    Besser für den ersten Moment ist eine Stromregelung, so dass die unteren FETs für die Regelung takten.

    Insgesamt würde ich sagen, dass es für den Spannungs- und Strombereich einfachere Möglichkeiten gibt. Dafür reicht ja schon der L298.

    MfG
    Manu

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Äh, entschuldige aber ich verstehe nicht was du schreibst, ist mir zu hoch.

    Welchen IC muss ich denn nehmen damit das so funktioniert wie ich will?
    Also die MOSFET mit high/low ansteuern ohne dass was abbrennt?

    Aus dem COM kriege ich 12V raus, also müsste ich doch nach einander die richtigen impulse an die Gate geben können, halt über einen netten IC. Ein passendes Basicprogramm kann ich schreiben, das ist nicht das Problem.

    Ich dachte der IR2111 ist nur dazu da dass die Mosfet nicht gleichzeitig leiten und die Sache zu heiss also kaputt wird.

    lg
    Triti

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Die IR2104 oder ähnlich sind dafür da, dass man zum Schalten an der VCC seite auch einen N-MOSFET nehmen kann. Es wird auch verhindert das der untere undobere FET gleichezitig eingeschatet sind. Die Sache aht aber einen kleinen Haken: für den N MOSFET auf der VCC-seite braucht man eine Hilfsspannung, und diese Hilfsspannung hat man nicht zur Verfügung, wenn die Halbbrücke längere Zeit (z.B. 1s ) konstant auf H Pegel sein soll. Wenn man im Programm dafür sorgt, dann könnte die Schaltung so gehen.

    Bei den Freilaufdioden sollte man aber darauf achten keine langsamen typen zu nehmen, dann schon lieber weglassen, denn bei den MOSFETS sind schon welche dirn.

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hi Besserwessi,
    danke für die Antwort.
    Als Dioden nehme ich BWY52-150, ich glaube die sind schnell genug.

    > ...Hilfsspannung, und diese Hilfsspannung hat man nicht zur Verfügung, WENN die Halbbrücke längere Zeit (z.B. 1s )...
    Das Wenn verstehe ich nicht. Die Hilfsspannung habe ich ja gar nicht...

    Wenn sich der Schrittmotor dreht, dann sind die Pausen zwischen den Schritten ungefähr 7-10 Mikrosekunden. Geht in QBasic ohne Problem.

    Für das Projekt, für das ich die Sache brauche muss sich der Motor nur ganz langsam drehen und nur kurz, dann wieder eine lange Pause (5 Minuten oder so).
    Jetzt habe ich mir gedacht, damit der Motor in den Pausen nicht zu heiss wird, schalte ich über ein Relais einen oder zwei 10 Ohm/5W Keramikwiderstand in die Plusleitung damit weniger Strom fliesst. Macht das Sinn?

    Ganz ausschalten kann ich nicht, weil der Motor dann die Kraft verliert und vieleicht auch die Schrittezahl nicht stimmt, und die zähle ich im Programm wegen der Position von dem was am Motor dranhängt.

    lg
    Triti

  6. #6
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    Die Hilfsspannung wird intern im Chip erzeugt. Dazu dient der Kondensator und die Diode am Treiber Chip. Die Hilfsspannung ist relativ zum Ausgang (= Source des High side Treibers). Der kondensator speichert etwas Ladung und wird immer bei den low Phasen am Ausgang nachgeladen. Wenn also die High phase zu lange dauert, sinkt die Hilfsspannung zu weit, und der Treiber schaltet aus. Wenn man den Kondensator groß genug wählt (d.h. ggf mehr als 100 nF) sollte das für den normalen Betrieb reichen. Für längere Pausen wird es aber problematisch.

    Man könnte sich helfen, wenn man ein PWM Steuerung wählt, um den Strom im Stillstand oder bei niedrieger Geschwindigkeit des Motors zu reduzieren. Das erfordert aber etwas mehr Aufwand im µC. Man wird das PWM Signal ja auf immer je 2 der 4 Steuerleitungen braucht, müßte man Software PWM nutzen, wenn man keine 4 PWM Ausgänge hat.

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Aha so ist das. Danke, dann nehme ich 4x 220nF und als Dioden dafür 1N5819.

    PWM:
    4 PWM Ausgänge hab ich nicht.
    Könnte ich da nicht einfach die 4 IR2111 extra mit "sauberen" 12V vom Akku versorgen und nur 1 PWM in die Leitung geben die alle Mosfet versorgt?
    Also eigene Plusleitung vom Akku zu den IR2111, dort hinein eine SchottkyDiode und noch 100µF Elko.

    Dann in die Plus-Versorgung zu den 4 Mosfet einen eigenen Mosfet rein und den durchschalten. In den Pausen dort eine PWM. (2 Leitungen habe ich noch frei).

    Ist das eine Lösung?
    Und wieviel PWM ist da richtig? 50%? 25%?

    lg
    Triti

  8. #8
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    Es könnte gehen die IR2111 mit einer extra Spannung von etwa Vcc+9 V zu versorgen. Die Spannung muß ja etwas höher sein als die Spannung die den Motor treibt. Einfach nur die Spannung vom Akku reicht nicht. Allerdings darf die Spannung auch nicht üner 25 V sein, das geht also nur bei einer geringen Spannung.

    Da wird es einfacher sein, das PWM Signal per Software zu erzeugen. Damit kann man dann auch die Absenkung des Stromes in den Ruhephasen erledigen. Welches PWM Verhältnis man brauchen wird hängt davon ab wieviel Haltemoment man braucht. Es kann gut sein, das schon 10% ausreichen, für den Motrteiber sollte auch schon unter 1 % ausreichen.
    Wenn man nur 2 PWM Ausgänge zur Verfügung hat, könnte man diese im Stillstand nutzen, und müßte das Software PWM Signal nur bei sehr langsamen Schritten erzeugen. Mit groß genugen Kondensatoren könnte die Grenze auch schon ziehmlich weit unten sein. Die Einschränkung die man dann hätte, wäre das man nur bei jedem 4 ten Schritt anhalten kann ohne ein Software PWM Signal zu erzeugen.

    Vermutlich wäre es wirklich einfacher gleich ein Treiber IC, wie den L298 zu nehmen, und nicht mit einzelnen MOSFETs zu arbeiten. Wenn die Schrittmotoren für 24 V sind, man aber nur 12 V hat, wird der Strom auch nicht über die Hälfte (=1 A) steigen. Mit reduziertem Drehmoment geht das aber.

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Ach so,
    >... die IR2111 mit einer extra Spannung von etwa Vcc+9 V ... kleiner 25V...
    dann kann ich zum 12V/25Ah Akku in Reihe einen 6V/2,3Ah dazuhängen, habe für den IR höchstens 6,9+13,8=20,7V und das geht also. Mit den normalen 12V füttere ich die 8 Mosfets die den Motor steuern.

    Die PWM will ich ohnehin über das Programm machen, das mir mit einem COM-Ausgang einen extra-Mosfet ansteuert der wenn der Motor läuft, den ganzen 12V-Strom zu den 4 anderen Mosfets durchlässt und bei Ruhe den Strom übers Programm auf PWM hackt.
    So hab ich das vorhin gemeint.


    Moment, etwas verstehe ich nicht: Wenn ich wie vorher geschrieben habe saubere 12V an den IR2111 gebe und der ohnehin (wie du schreibst) intern höhere Volt erzeugt, dann kann ich doch die PWM auf der anderen Plusleitung (für die 8 Mosfet) machen ohne dass es den IR2111 stört.??

    ---------
    >Vermutlich wäre es wirklich einfacher gleich ein Treiber IC, wie den L298 zu nehmen,...
    Ist sicher richtig, aber der hat soviele Haxen kanpp nebeneinander, da graust mir richtig. Ich bin kein Lötmeister und komm leicht durcheinander.
    Aber könnte man nicht auch einen L293D nehmen und an die Ausgänge P und N Mosfet geben? Der L293 regelt hab ich gerade gelesen einen kleinen Schrittmotor komplett. Da braucht man die Ausgänge ja nur verstärken und dann müsste es ja auch gehen. Komplett irre die Idee?

    lg
    Triti

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Das Signal vom L293 nochmal zu Verstärken ist leider nicht so einfach. Damit das einfach wird, käme nur ein Emitterfolger in Frage und man würde noch mal etwa 0,7 V je Seite verlieren, also rund 10% der Spannung.

    Wenn man das Gehäuse des L298 nicht mag (kann ich einsehen, da es da kaum Sockel geben wird), könnte man auch den L6205 nehmen. Der ist von der Leistung ähnlich hat aber ein DIP Gehäuse.


    Wenn man den IR2111 unbedingt nehmen will, sollte man das PWM Signal auf die Eingänge legen, und zwar auf die, die man sonst längere Zeit auf H legen würde. Extra MOSFETs um die Spannung ganz wegzunehmen, oder so sind nicht nötig. Wenn man weniger Strom haben will, schaltet man die eine Halbbrücke auf Low, und die andere kriegt ein PWM Signal. Beim PWM Signal darf man vermutlich irgendwo zwischen 0% und etwa 99% liegen. Wenn man darüber geht, kann einem die Hilfsspannung verloren gehen, bzw. nicht mehr ausreichen. Die Hilfsspannung im Kondensator wird ja gerade "nachgeladen", wenn der Ausgang auf Low ist.

    Wenn man keine Lust auf Software PWM hat, und 2 mal Hardware PWM hat, könnte man auch einfach die 2 Eingänge für eine Spule per Inverter zusammenschalten und dann einfach nur 2 PWM Signal zur Steuerung nutzen. Die PWM Frequenz sollte dann nur hoch genug sein, dass der Strom dem nicht so schnell folgen kann. Bei 50% PWM hätte man dann keinen Strom und bei etwa 1% oder etwa 99% den maximalen Strom. Bei hoher Schrittfrequenz dürfte man dann aufs PWM verzichten.

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