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Thema: Strombegrenzung bei einem L293D für einen Schrittmotor

  1. #1

    Strombegrenzung bei einem L293D für einen Schrittmotor

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    Guten Abend,

    für einen Roboter haben wir eine Motorsteuerung mit dem L293D aufgebaut, die an sich funktioniert. Problem dabei ist, dass wir den Strom begrenzen müssen, da sonst der IC innerhalb kurzer Zeit durchbrennt. Ein Kühlblech hat keine Abhilfe geschafft.

    Wir nutzen jetzt das PWM-Signal, um den IC an- und auszuschalten, was dem IC auch zu einer passablen Lebensdauer verhilft. Nicht ganz klar wurde uns, ob die PWM-Ansteuerungsmöglichkeit des ICs nur für Gleichstrommotoren oder auch für Schrittmotoren nutzbar ist.

    Das PWM führt nämlich offensichtlich zu einem weiteren Problem. Die Versorgungsspannung des ICs ist mit Spannungstiefen verseucht, die auch bei der Versorgung mit einem Netzgerät bestehen. Der Motor führt noch einzelne Schritte durch, beginnt sich aber zugleich unkontrolliert zu drehen und zu ruckeln.

    Sind jemandem solche Rückkoppelungen bekannt?
    Kann man den Aufbau verbessern ohne zu einer ggf. leistungsstärkeren Regelung über L297/8 zu wechseln?

    Vielen Dank für Hilfe!!

    Beste Grüße, Tobias

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von ManuelB
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    Hallo,
    wie ist den die Versorgungsspannung Entkoppelt? Normalerweise sollte man zum Elko nur kurze, dicke Bahnen ziehen und noch möglichst direkt am IC schnelle Kondensatoren (z.B. Keramik oder dergleichen mit etwa 100-220nF) setzten. Ich weiß nicht wie das alles aufgebaut ist. Ev. hilft es noch Signaleingänge mit einem RC-Tiefpass zu beschalten, nur um hochfrequente Störsignale rauszufiltern.

    MfG
    Manu

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hi Tobias,

    PWM-Ansteuerung am Enable-Eingang sollte auch bei Schrittmotoren OK sein. Allerdings muss dann die PWM-Frequenz um einiges höher als die Schrittfrequenz sein.

    Wie sieht es mit Entkoppelung aus eigentlich? Ich meine ich habe den Tipp gesehen etwa 1000uF für jeden Ampere als Entkoppelung zu nehmen, ich würde low-ESR Elkos nehmen. Wenn der Motortreiber mit langen Kabel ans Netzgerät angeschlossen ist verhindert die Induktivität der Kabel das die Elkos im Netzgerät viel bringen.

    Gegen Rückeln könnt ihr ggf. die Schrittfrequenz verringern.

    Eine Strombegrenzung könnt ihr mit einem kleinen Widerstand (z.B. 0.1 Ohm), einen OPV+Komparator und ein Paar Gatter aufbauen.

    Hast du ein Paar Eckdaten deiner Schaltung? Versorgungsspannung, Schrittfrequenz, Wicklungswiderstand...?

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Habe was lustiges gefunden, hier haben die einfach 3x L293 aufeinandergelötet...:

    http://www.balticrobotsumo.org/defau...own%20MiniSumo

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    Habe was lustiges gefunden, hier haben die einfach 3x L293 aufeinandergelötet...
    Das ist nichts wirklich neues, halt ne Quick and Dirty Lösung.

  6. #6
    Hallo zusammen,

    vielen Dank für die Antworten!

    Der Motor hat eine Nennspannung von 24V, unsere Batterien liefern 18V. Allerdings bestand das Problem auch bei 24V Spannung vom Netzgerät.

    sonstige Daten:
    Schrittwinkel 1.8°
    2 Phasen Hybrid Schrittmotor
    Haltemoment <= 6Ncm
    gemessene Stromaufnahme 1A (entspricht dem Maximum des ICs)

    In den nächsten Tage werde ich versuchen, durch einen Blockkondensator den Einbruch der Versorgungsspannung zu verhindern,
    oder, falls das nicht ausreicht, ist wohl eine alternative Strombegrenzung nötig, um das PWM zu ersetzen.

    Im Anhang noch der Schaltplan zum besseren Verständnis =)
    Angehängte Dateien Angehängte Dateien

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hi Tobias,

    wie habt ihr die Stromaufnahme gemessen? Mit laufenden Motor? Aufschlussreich wäre die Widerstandsmessung einer Wicklung, dann kann man den Spitzenstrom berechnen. Könnte sein dass z.B. der Spitzenstrom 2A beträgt und den Netzteil in die Knie bringt, aber der Durchschnittsstrom nur 1A ist.
    Wie hoch sind PWM-frequenz und Schrittfrequenz?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker
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    Hallo !

    Ich hatte auch mal am RN - Control zwei Motore angeschlossen, die je 0,5 A im Normalbetrieb aufnahmen. (ist das gleiche wie ein 1A Motor).
    Habe dann mehrere Testfahrten gemacht, alles i.O.
    Plötzlich ging nichts mehr, der L 293 D war defekt.
    Ausgetauscht, alles wieder von Vorne, mehrere Testfahrten, L 293 D defekt.
    Was war der Fehler?
    Habe mehrere kurze Richtungswechsel der Motore durchgeführt, die zu hohen Motorsrömen führten und den l 293 D zerstörten.
    Dann vor jedem Richtungswechsel eine kurze Bremsphase (70 ms) gemacht.
    Was soll ich Euch sagen, der Baustein läuft nun schon 1 Jahr.

    Roland
    Robotik Homepage
    www.sensobot.de

  9. #9
    Erfahrener Benutzer Begeisterter Techniker Avatar von Ostermann
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    Hallo Roland!

    Das Problem wird dadurch verursacht, dass der Motor beim Abbremsen je nach Treiberkonfiguration Energie zurückspeist (Dynamoprinzip), wodurch insbesondere bei kleinen Elkos die Versorgungsspannung so weit ansteigen kann, dass die Treiber gegrillt werden. Das passiert auch beim L298 gerne, wenn der in der nähe der maximal zulässigen Spannung betrieben wird. Abhilfe kann man dadurch schaffen, in dem man Überspannung z.B. in einem Lastwiderstand verheizt, oder mit der Versorgungsspannung etwas unterhalb vom Limit des Treibers bleibt.

    Mit freundlichen Grüßen
    Thorsten Ostermann
    --
    Wir bewegen Ihre Ideen!
    Intelligente Lösungen mit elektrischen Antrieben.
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