Erste Hilfe (K8055 und Schrittmotoren)

Hallo zusammen...

dies is mein erster Beitrag in diesem Forum, also seid alle gegrüßt! Vielleicht kann mir jemand meine Frage(n) beantworten...

Ich nehme Bezug auf folgenden Beitrag: https://www.roboternetz.de/community...t-RN-Stepp-297.

Ich habe mir selbst vor ein paar Tagen ein Velleman K8055 bestellt (allerdings eine neuere Version mit nur 2ms anstatt 20ms Dauer pro Schaltvorgang), mit welchem ich plane einen Beregnungsroboter für meinen Garten zu bauen (die Spritze soll drehbar sein: rechts/links, den Neigungswinkel ändern können: hoch/runter - und auf und zu gemacht werden können: feiner/harter Strahl = Reichwite). Bei anderen Projekten mit PC-Motor-Steuerung habe ich bisher immer normale Getriebemotoren (mit Endschaltern) verwendet. Das wollte ich dieses Mal genauso machen. Nun kam ich aber auf die Idee, dass es ja auch mal sehr interessant sein könnte, sowas mit Schrittmotoren zu realisieren.

Daher meine Frage(n):
1. Wäre so etwas mit dem neuen K8055N (http://www.velleman.eu/products/view/?id=404880) und dem RN-Stepp-297 (welches ich natürlich noch nicht gekauft habe) grundsätzlich möglich?
2. Falls ja, welche Betriebs- und Motoren-Art sollte man da wählen, wenn man ein relativ hohes Drehmoment braucht? Hättet Ihr konkrete Motorenempfehlungen (gutes Preis-Leistungsverhältnis)?
3. Habe ich das Grundprinzip der Ansteuerung richtig verstanden: mein PC-Programm steuert die Velleman-Karte dahin gehend, dass diese auf dem RN-Stepp-297 primär die Drehrichtung, das Schrittverfahren (half/full), etc. einstellt, also einfach den entsprechenden Kontakt (z.B. 17) auf 5V legt und dann im Anschluss die Anzahl gewünschter Drehschritte über Pin 18 schaltet? Kann es wirklich so einfach sein ;) ?

Ich bin jetzt erstmal noch fleißig am Wiki-lesen, würde mich aber über Antworten freuen!

Vielen Dank für Hilfe und Tips.

Gruß
Rainer

Hm... hat denn wirklich keiner Lust mir zu antworten? :(

Ich kenne das Vellemann board nicht. Wo ich das Hauptproblem sehe ist, dass der Motor (und damit auch das RN step 297) eine Frequenz als Input braucht, an deren Konstanz relativ hohe Anforderungen gestellt sind. Ob das Vellemann diese Frequenz in der geforderten Genauigkeit generieren kann scheint mir fraglich. Es liegt ja auch am dahinter liegenden PC und dessem Betriebssystem, dessen Auslastung durch andere Tasks und so weiter.

Vielen Dank für deine Antwort! Das mit der Frequenz war mir so nicht bewusst. Oder braucht man das nur, wenn man einen runden Motorlauf mit einer feinen Schrittauflösung haben will. Mein Motor soll ja maximal eine halbe Umdrehung innerhalb von ein paar Sekunden machen. Ich brauche eigentlich nur einen starken Motor von dem ich (wenn er keinen Schritt überspringt) immer weiß wo er sich befindet, dass ich kein sensorisches Feedbak bauen muss.

Zitat:

---

Mein Motor soll ja maximal eine halbe Umdrehung innerhalb von ein paar Sekunden machen.

---

Wenn der Motor tatsächlich nur wenige Schritte pro Sekunde machen soll, ist es wohl egal, ob da eine kleine Verzögerung reinkommt. Je schneller der Motor dreht umso kritischer wir es: Die Schwungmasse des Rotors (und was mechanisch daran angeschlossen ist) erlaubt Beschleunigungen oder Verzögerungen nur in beschränktem Maß. Wenn es Verzögerungen bei der Frequenzaufbereitung gibt verliert man die Synchronität zwischen dem elektromagnetischen Feld und der mechanischen Rotation. Der Motor läuft dann meistens aus und zittert um eine zufällige Ruhestellung und läßt sich erst durch Herunterfahren auf eine niedrige Frequenz wieder einfangen.
Wenn Du den Motor aber nur sehr langsam bewegen lassen willst, brauchst Du einen vergleichsweise großen und teuren Motor für Deine Aufgabe. Die Alternative wäre ein kleiner, schneller drehender Motor mit nachgeschaltetem Getriebe.
Der schnelldrehende Motor wird aber dann einen inteligenteren Schrittmotortreiber brauchen (der z.B. nur die Verfahrstrecke von der Vellemannkarte mitgeteilt bekommt und den Rest (Generierung der Ansteuerfrequenz inkl. Anfahr- und Verzögerungsrampe) selbstständig macht.

Zitat:

---

Ich brauche eigentlich nur einen starken Motor von dem ich (wenn er keinen Schritt überspringt) immer weiß wo er sich befindet, dass ich kein sensorisches Feedbak bauen muss.

---

Ganz ohne sensorisches Feedback kommt man trotzdem meistens nicht aus. Wenn man nämlich die Maschine einschaltet, kennt die Elektronik die mechanische Stellung des Motors nicht. Für diesen Fall verwendet man meistens einen Schaltkontakt der bei einer definierten mechanischen Stellung Kontakt gibt. Der Motor wird dann solange verfahren bis der Kontakt betätigt wird, damit ist die mechanische Stellung der Elektronik bekannt. Dafür muss man eine extra Routine machen und natürlich auch die elektrische Verarbeitung des Schaltsignals einplanen.

Hallo ranke, was du schreibst klingt auch für meine unerfahrenen Ohren logisch, und so allmählich verstehe ich (immer ein wenig mehr) wie diese Schrittmororen "ticken". Und mir wird langsam auch klar, dass das Vellemannboard für eine direkte Ansteuerung nicht konzipiert wurde.

Hab mal einen Test gemacht: wenn ich einen der 8 Ausgänge des Boards jeweils 200x an - und ausschalte bekomme ich für 10 Durchläufe folgende Werte (was auch in etwa den 20ms pro Schaltvorgang entspricht): 422.21 ms, 442.67 ms, 431.93 ms, 407.91 ms, 406.93 ms, 414.01 ms, 408.74 ms, 417.91 ms. Das ist für die meisten Anwendungen wahrscheinlich zu ungenau, oder? Aber für meine Anwendung wird es reichen, hoffe ich mal.

Ich habe auf dem Speicher meines Elternhauses noch einen Schrittmotor, der liegt da schon seit ziemlich genau 20 Jahren :p. Heute im Laufe des Tages erfahre ich hoffentlich was an Daten oder Typbezeichnung drauf steht und wieviel Anschlusskabel er hat. Jedenfalls ist es ein ganz schöner Klopper, soweit ich mich erinnern kann. Vielleicht kann ich den ja verwenden ;). Ansonsten werde ich erst mal die Konstruktion bauen müssen und messen wieviel Kraft tatsächlich von Nöten ist, wenn die Anschlussleitung unter Druck steht und wie sich sich bewegen lässt, etc. - das hängt ja dann doch von vielen Faktoren ab - und ich habe noch kein Gefühl dafür, wie stark Schrittmotoren (ohne) Getriebe nun wirklich sind.

Sehr viele offene Paramter :cheesy:...

Dass ich eine sensorische Rückmeldung in Form von Endlagenschalten brauche (wenigstens als Sicherheitsmaßnahme), hatte ich einkalkuliert. Wird denn eigentlich der Eingang 'Reset' des L297-Chips auf dem Rnstepp297 nach außen geführt und könnte ich den nutzen um den Motor 'einzunorden'? Wenn er eh nur maximal eine halbe Umdrehung machen soll (180°, 100 Schritte), dann müsste man doch damit arbeiten können, oder? Wobei das was du oben geschrieben hast nicht danach klingt, zugegeben. Aber wofür ist dann dieser Eingang überhaput da?

Edit: hättest du mal eine Beispiel / Typenbezeichnung für so eine intelligente Steuerungseinheit? Oder muss man da selbst mit Microcontrollern basteln?

Zitat:

---

... auf dem Speicher meines Elternhauses noch einen Schrittmotor ...

---

Schau Dir mal das "Erbstück deiner Ahnen" an, ob es ein zweiphasiger bipolarer ist. Früher waren unipolare recht gebräuchlich, die brauchen eine etwas andere Ansteuerung, wobei man manche unipolare auch bipolar ansteren kann. Auch gibt es hin und wieder Sonderbauformen mit mehr als 2 Phasen.

Zitat:

---

Wird denn eigentlich der Eingang 'Reset' des L297-Chips auf dem Rnstepp297 nach außen geführt und könnte ich den nutzen um den Motor 'einzunorden'?

---

Je nach Voreinstellung des L297 (Halbschritt oder Vollschritt) braucht der 297 vier oder acht Impulse um einen gesamten Schrittzyklus zu durchlaufen. Ein LOW am Reset Eingang setzt den Zyklus auf den Anfang eines Schrittes (näheres siehe Datenblatt). In den meisten Fällen wird man die Funktion nicht brauchen und den Eingang dauerhaft auf logisch HIGH löten.

Zitat:

---

hättest du mal eine Beispiel / Typenbezeichnung für so eine intelligente Steuerungseinheit? Oder muss man da selbst mit Microcontrollern basteln?

---

Der user Ostermann in diesem Forum verkauft so etwas, siehe www.mechapro.com (das soll jetzt keine Kaufempfehlung sein, aber ein Beispiel). Man muss also nicht alles selbst machen, man kann - wenn man kann. Eine Grundlage zum Selbstbau könnte z.B. das RN-Control board sein, allerdings ist der onboard Motortreiber nur für kleinere Motoren (aber man kann natürlich statt dessen einen größeren dranhängen, der Controller hat ja 4 Ports mit je 8 Bit, da geht schon was).

Tja, meine Mutter hat das "Erbstück" :) leider nicht gefunden, aber nächste Woche werde ich eh mal daheim vorbeischauen. Das Ding habe ich damals übrigens selbst aus dem Schrott gezogen und wann immer es hätte entsorgt werden sollten, habe ich protestiert, weil ich wusste, dass seine Zeit noch kommen wird ;)...

Sobald ich was über den Motor weiß, melde ich mich wieder.

So, da bin ich wieder...

nun sind es doch 4 Wochen geworden, aber ich habe den Motor tatsächlich noch gefunden. Was ich weiß: er hat 6 Anschlussleitungen (also unipolar, oder?), 200 Steps und heißt 'Tec zpbbk-00101' und läuft laut Typenschild mit 2VDC. Hier ein Bild, welches ich im Internet gefunden habe - es gibt ihn wirklich noch zu kaufen ;) :

Anhang 22994

Mehr konnte ich leider nicht rausfinden. Kann ich noch irgend etwas ausmessen (außer vielleicht den Widerständen und wie die Anschlussleitungen zusammengehören), bzw. wie kann ich jetzt sinnvoll testen, ohne den Motor oder die Ansteuerung zu schrotten?

Bin für Tipps dankbar...

Rainer

Zitat:

---

Mehr konnte ich leider nicht rausfinden

---

Das ist schon eine Menge. Miss mit einem Ohmmeter aus, wie die Anschlüsse zu den Spulen passen. Vermutlich sind es 2 elektrisch getrennte Spulen mit Anzapfung in der Mitte. Der zulässige Strom sollte sich so errechnen lassen:
I: 2V/R, wobei R der Widerstand einer halben Spule ist (also zwischen einem Spulenende und der zugehörigen Mittelanzapfung). Wenn der Motor so aufgebaut ist wie vermutet, dann kann man ihn auch bipolar betreiben, die Mittelanzapfungen bleiben dann unbeschaltet.

Vielen Dank für deine Hilfe! Also, meine Messungen haben folgendes ergeben:

Spule A (gelb, schwarz, blau): schwarz ist die Mittelzapfung
Spule B (rot, weiß, braun): weiß ist die Mittelzapfung

Widerstände: 0,6 Ohm bzw. 1,2 Ohm --> 2V/0,6 Ohm = 3,33[...] A

Ich vermute mal, dass das auf einen recht kräftigen Motor hindeutet, oder :p ?

In der Beschreibung meines RnStepp297 steht, dass folgendes gilt: Vref=Motorstrom * 0,51.
Also 3,33A * 0,51 = 1,7V Referenzspannung.

Schade, dass mein Netzteil nur 3A liefert, aber da es sich ja um den Maximalstrom handelt, sollten die 10% erst mal kein Beinbruch sein, oder?

Dann werde ich das heute Nachmittag mal ausprobieren, und schauen, ob ich den Motor zum Laufen bringe. Und wenn ja, wie er klingt \\:D/...

Edit: Oh, ich sehe gerade, dass das RnStepp297 nur bis 2A ausgelegt ist :(.
Könnte ich denn zum Testen mal 1V Referenzspannung nehmen (und vielleicht zusätzlich die Strombegrenzung am Netzteil auf 2A einstellen)? Oder geht das so nicht? :)

Zumal im normalen Vollschritt immer zwei Stränge bestromt werden. Das Netzteil limitiert dann auf einen Strangstrom von 1,5 A.
Es ist überhaupt sinnvoll sich von unten an die Sache heranzutasten, wenn es dann gut läuft, kannst Du Dir immer noch überlegen wo Du mehr Strom herbekommst. Ein Stromlimit ist im allgemeinen erreicht wenn der Motor so warm wird, dass man ihn nicht mehr anlangen will. Der Geruch von heißem Staub ist noch erlaubt, der Geruch von heißem Plastik oder Phenol sollte nicht auftreten.

:)

"Von unten rantasten" heißt also einfach mit einer niedrigen Referenzspannung beginnen und fleißig schnüffeln?

Zitat:

---

"Von unten rantasten" heißt also einfach mit einer niedrigen Referenzspannung beginnen und fleißig schnüffeln?

---

Das ist eine eher pragmatische Methode. Eine eher wissenschaftliche Methode (und noch einiges interessantes zum Thema) kann man hier lernen.