CNC Fräse

[PoWl]

@ Michael123

Die Strombegrenzung hat den enormen Vorteil, dass sie sich dynamisch an die Motoren anpasst. Wenn diese sich drehen erzeugen sie eine Induktionsspannung die der Steuerspannung entgegen wirkt. D.h. es fließt auch je höher die Drehzahl ist immer weniger Strom. Bei größeren Verfahrgeschwindigkeiten hat dann deine Fräse einfach keine Kraft mehr, mit Konstantstromquellen bleibt auch die Kraft deiner Fräse bei größeren Geschwindigkeiten weitestgehend konstant.

Ich glaube bei den Schrittmotoren wird es so geregelt wie ich mir das gedacht habe, und zwar dass die Strombegrenzung die Induktivität der Motoren ausnutzt.

Eigentlich ließe sich sowas mit einem Leistungstransistor und einem Schmitt-Trigger ganz gut regeln. Wenn der Kanal an ist legt der Schmitt-Trigger den Leistungstransistor so lange auf die An-Phase bis der Strom ein gewisses Maximum übersteigt, danach geht er auf die Aus-Phase bis der Strom soweit absinkt dass es sich lohnt ihn wieder auf die An-Phase zu legen. Die Frequenz wird dabei durch die Induktvität und die Hysterese bestimmt. Der Strom kann dann natürlich noch frei gewählt werden.

Durch eine Zusätzliche Induktivität in Reihe zum Motor kann die Frequenz zwecks Veringerung der Schaltverluste nochmal erhöht werden, allerdings sollte die Frequenz bei einigen kHz liegen damit die Strombegrenzung agil genug arbeitet.

Dann braucht man nur noch eine H-Brücke, die kann man sich ja aus Feldeffekttransistoren aufbauen und bequem per µC ansteuern. Alternativ kann man die H-Brücke auch aus Bipolartransistoren aufbauen und den Eingang wie beim L298 jeweils mit einem AND-Gatter mit der Stromregelung verbinden, dafür den Leistungstransistor weglassen. Oder man behält den L298 je nach Kosten einfach bei.

Die Kombination L297 + L 298 kostet ja pro Motor shcon 6 Euro. So würde man vielleicht jeweils 2 Euro für Transistoren zahlen, 1 Euro fürs IC und nochmal 3 Euro für den µC für alle drei Kanäle.

lg PoWl

[Michael 123]

Hallo,

nein stimmt nicht, denn wenn du deine Fräse mit sagen wir 24V betreibst, deine Motoren 24V bei ... 2A haben wollen. Und du deine Treiberbausteine auf die 2A einstellst, wie soll dann noch entgegengewirkt werden? Erhöhen der Spannung: geht nicht da ja 1:1 durch die Treiber durchgeht. Erhöhen des Strom? Geht auch nicht, da die Widerstände der Motoren den ja schon auf 2A begrenzen. Also ist das doch nicht so toll.
Lasst das Zeug weg, ist kompliziert und Nützt im Endefekt doch nichts.
Baut es euch selber auf, kommt unterm Strich doch günstiger weg.

mfg
Michael

[T4Sven]

Schön wäre es wenn jemand einen fertigen schaltplan hochladen würde/könnte wo über takt Richtung geht also z.B. 297/298 Kombi.

Für jemand der nicht so elektronik involviert ist aber gut löten und Ätzen kann wäre das sehr hilfreich.

[ManuelB]

@PoWl
Beim L297 wird einfach die Spannung über dem Messwiderstand gemessen. Entspricht sie der Referenzspannung wird die Brücke abgeschaltet. Das Zuschalten der Brücke erfolg über den Oszillator mit der entsprechenden Frequenz. Der sich ergebende Strom liegt damit allerdings geringfügig unterhalb dem eingestellten.
Rein ohmsche Last hat man eh nicht, da der angeschlossenen Motor genügend Induktivität bereichtstellt
Beim Abschalten kann der Strom noch über die Dioden zirkulieren wobei die Strompfade, je nach Ansteuerprinzip, verschieden sein können.

MfG
Manu

[PoWl]

Ich glaub ich setze mich heut Abend oder so mal ans Steckboard.

Nachher wird erstmal im Baumarkt eingekauft

[Michael 123]

Hallo,

@PoWl:
Hmmm, ob das mit dem Smitt-Triger hin haut weiß ich nicht, den es ist ja dann sehr stark von der Induktivität des Motors abhänig. Die Hysterrese müsste dann auch verdammt klein eingestellt werden, damit dies überhaupt funktioniert. Nehmen wir an die Hysteresese sei undendlich kein, dann hätten wir zwar eine Unendlich hohe Frequenz (gut für geringe Schaltverluste), könnten aber dann auch gleichzeigit eine Hohe Induktivität dran hängen.

Wäre mal ein Experiment wert.

Ob du das mit einem µC hinbekommst wag ich mal zu bezweifeln, ich bin auf 3 Stück umgesiegen, da ich Schrittverluste mit einem hatte. Man müsste das dann verdammt sparsam programmieren, dürfte aber machbar sein, wenn man genug Zeit hat.

@T4Seven:
Ich glaube im RN-Wissen bereich sind ein paar Schaltpläne, wenn mich auch nicht alles Täusche, hat AlKi seine schaltung hier gepostet, und andere auch.
Meine Schaltung wird hier auch bald Folgen, allerding muss man da dann in er Lage sein µCs zu programmieren, was aber nicht schwer ist, LPT-Port plus 5(? oder weiniger) Widersände reichen Vollkommen aus).

mfg
Michael

[PoWl]

Ja, die Frequenz werde ich einfach ausmessen und bei bedarf noch eine Induktivität hinzuschalten. Wenn der Strom so um die +-0,1A hochfrequenz schwankt ist das nicht weiter schlimm, im Mittel kann man ja dann einen Strom einstellen der dem Nennstrom des Schrittmotors entspricht. Es geht ja nur darum den Strom in einem bestimmten Bereich zu halten und ihn nicht einfach immer nur GANZ AN und GANZ AUS zu schalten.

Wenn die Hysterese zu klein ist wird die Frequenz zu hoch und die Schaltverluste steigen. Es sind ja Schaltverluste die während des Umschaltens von AN auf AUS auftreten weil sich der Transistor dort in einem Zwischenzustand befindet in dem er einen gewissen elektrischen Widerstand aufweißt an dem auch eine Spannung abfällt und durch den noch ein Strom fließt, deshalb setzt er in diesem Moment ein wenig Leistung in Wärme um. Je öfter er schaltet desto öfter hat er Schaltverluste, daher versuchen die Frequenz nicht größer als Nötig zu machen.

Ich stecke mir da nachher einfach mal eine Schaltung zusammen um das auszuprobieren.

Mit einem µC dürfte das doch kein Problem sein. Der muss ja nur auf drei Taktsignale am Eingang reagieren und jedesmal zügig die Ausgangssignale für den Motor errechnen. Das ist nicht sonderlich viel Arbeit und wenn man den mit notfalls 16..20...24 Mhz taktet kein Problem mehr. Per Assemblerprogrammierung, der ich mittlerweile nicht mehr ganz so mächtig bin krigt man das Maximum an Geschwindigkeit.

Wenn ich sowas mal aufgebaut habe stelle ich das Konzept komplett hier online damit alle was davon haben. Vorprogrammierte Mikrocontroller könnte ja auch jemand (oder ich) verschicken. Die Dinger zu programmieren ist aber wirklich einfach und ohne Kosten. Bin von mikrocontroller.net hier herübergeschwappt

Btw: Ich sehe gerade dass die Motoren ja gar keine zu vernachlässigende Induktivität haben. 4mH z.B.

Btw: da meine Fräse wie gesagt auch für harte Materialen wie z.B. Aluminium ausgelegt werden soll dachte ich mir, es sei eventuell sinnvoll alle Schubladenführungen immer doppelt und soweit möglich jeweils zwei immer im Winkel von 90° angeordnet zu nehmen.

[Michael 123]

Hallo,

hmmm, wenn aber die Frequenz zu gering ist, dann haben wir aber wieder die Strom spitzen von mehrern Amper. Was aber vermieden werden sollte. Ich würde versuchen auf eine Frquenz von ~150kHz zu kommen, das dürfte bei Verlusten auch noch akzeptabel sein, aber auch gleichzeitig die Stromschwankung im mA bereich lassen.
Parallel zum Motor würde ich keine Induktivität setzten, das binrigt nur Verluste, da ja diese Induktivität keine nutzbare Leistung erbrinngt. Ich würde da eher mit dem Schmittirger Spielen.

Tjo was das Programmieren an geht: Ich nutze da Bascom, was zwar langsam ist, aber dafür vom Programmcode auch noch nach mehreren Monaten noch einigermaßen Nachvollziebar ist, auch für einen, der noch so gut wie nie Programmiert hat.

mfg
Michael

[markusj]

[...]nein stimmt nicht, denn wenn du deine Fräse mit sagen wir 24V betreibst, deine Motoren 24V bei ... 2A haben wollen. Und du deine Treiberbausteine auf die 2A einstellst, wie soll dann noch entgegengewirkt werden? Erhöhen der Spannung: geht nicht da ja 1:1 durch die Treiber durchgeht. Erhöhen des Strom? Geht auch nicht, da die Widerstände der Motoren den ja schon auf 2A begrenzen. Also ist das doch nicht so toll.[...]l

Wenn ich dich richtig verstanden haben, liegst du falsch
Das tolle an der Stromregelung ist, dass sie den Strom in den Bereichen mit langsamer Drehzahl durch PWM im Mittel unter der Schmerzgrenze hält, und du dann immer noch die volle Spannung in höheren Drehzahlbereichen zur Verfügung hast.
Andere Ansätze kosten in höheren Drehzahlbereichen Leistung, weil sie die "überschüssige" Spannung durchgängig "abblocken".

mfG
Markus

Nachtrag: In der Regel betreibt man einen Motor über seinen Nennspannung und drosselt den Stromfluss dann entsprechend. Dadurch lässt sich bei höheren Drehzahlen mehr Leistung "herausholen". Dein Szenario macht einen Stromregelung natürlich witzlos.

[PoWl]

So, ich habe vorhin ein bisschen eingekauft:
viel zu viele 5,5x5,5cm Holzbalken, drei M6 Edelstahl Gewindestangen, drei überlange Muttern, King Craft Dremel Klon.

Leider muss ich wohl zwei der drei Gewindestangen umtauschen. Bei der einen laufen die Muttern wie Butter drüber, ohne jeglichen Reibungswiederstand und scheinbar ohne Spiel, wirklich fantastisch! Bei den beiden andern jedoch gibt es überall Stellen wo sie etwas schwergängig laufen, völlig ungleichmäßig. Ist somit leider nicht zu gebrauchen.

Ich werde jetzt mal meine Konstantstromregelung ausprobieren.