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Thema: Einphasiger Stepper bidirektional machen ?

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Frage Einphasiger Stepper bidirektional machen ?

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    Hallo!

    Damit ein einphasiger Stepper aus Quarzuhr sich in umgekehrter Richtung dreht, habe ich zum Ausprobieren ein Kern durch Bohren zwei Ø 1,5 mm Löcher adaptiert, "auf den Rücken" in die Motorspule eingeschoben und es hat funktioniert. Auf dem Foto oben ist der originale und unten der adaptierte Kern zu sehen, in der Lage, wie sie in Motorspulen eingeschoben werden. Angeblich geschieht die Änderung der Drehrichtung durch Assymetrie des Kerns, also des erzeugten Magnetfeldes.

    Theoretisch gesehen es müsste möglich sein solche Assymetrie auch elektrisch z.B. per zusätzliche Wicklung am symmetrischen Kern zu realisieren. Leider mit Magnetismus kenne ich mich selber nicht genug aus, deswegen frage ich Euch ob es Sinn machen könnte.

    Vielen Dank für jede Hilfe im voraus.
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken Kerne.jpg   Mikrostepper.jpg  
    Geändert von PICture (26.08.2012 um 13:08 Uhr)
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  2. #2
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Ohne Strom geht der Anker auf der Position geringste Spaltbreite vom Ankerpol zum Jochblech. Die Lage des Ankers mit seien Polen ist dabei Diagonal zu den Stator-Polen. Bei Stromfluss wird er in Richtung der Feldmagentisierung getrieben. Am besten wird man wohl auf dem Anker eine Markierung anbringen und die Winkel mit und ohne Feldmagentisierung vergleichen.

    http://www.google.de/imgres?um=1&hl=...9,r:0,s:0,i:70

    Theoretisch gesehen es müsste möglich sein solche Assymetrie auch elektrisch z.B. per zusätzliche Wicklung am symmetrischen Kern zu realisieren. Leider mit Magnetismus kenne ich mich selber nicht genug aus, deswegen frage ich Euch ob es Sinn machen könnte.
    Das ist das andere Verfahren zur Drehfelderzeugung, siehe Spaltpolmotor.

    http://lexikon.freenet.de/Spaltpolmotor

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Hallo Manf !

    Herzlichen dank für deine kompetente verständliche Erklärung.

    Wie auch immer Suche ich für mich einfachste, meistens bisher unbekannte Lösung, die aber für mich realisierbar ist. Den Spaltenmotor kenne ich und sehe ich es etwas anders, weil bei dem Motor gibt es eben zusätzliche kurzgeschlossene Wicklungen, die das Magnetfeld eliptisch drehend formen. Ein Phasenverschiebtes Magnetfeld wird auch beispielweise in AC Relais verwendet. Bei Synchromotoren, z.B. bei mechanischen Zeitschaltuhren bzw. Waschmaschinen wird die gewünschte Drehrichtung per rein mechanische Bremse erzwungen.

    Bei dem einphasigen Stepper wird aber nur kurz (32 ms pro Sekunde) unsymmetrisches statisches Magnetfeld erzeugt um den Rotor bei jedem richtungabwechselndem Stromimpuls um 180° zu drehen. Die Erkennung der Lage vom Rotor bei mechanischer Belastung ist nicht möglich, weil es zwecksfremde Verwendung ist. Der Rotor kann in jeder Position stehen bleiben. Danach muss der Rotor, vieleicht mit grösserem Strom durch die Wicklung, neu "gerichtet" werden um sich weiter impulsweise (180° pro Sekunde) drehen zu können.

    Meinst du, dass ich gar nicht versuchen sollte, den Stepper zum bidirektionalen verbasteln versuchen, weil es sinnlos ist ? Ich brauche aber sowas für Antrieb für mein "solar perpetuum mobile" Spielzeug.

    Weil die Luftspaltbreite nur die Drehrichtung definierende Reluktanz (magnetischer Widerstand) also im Endeffekt Magnetfluss ändert, müsste es wahrscheinlich bei gleichen Spalten auch rein elektrisch möglich sein.
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  4. #4
    Super-Moderator Lebende Robotik Legende Avatar von Manf
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    Wenn Du den Uhrenantrieb (einphasigen Stepper)weiter untersuchst, - hast Du denn schon versucht aus der Reluktanzstellung heraus mit der einen und der anderen Stromrichtung anzusteuern? Mit entsprechend starken Impulsen sollten beide Richtungen erreichbar sein.

    Es ist doch so, dass der Anker ein Permanentmagnet ist, oder?

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Ja, der Anker (Rotor ? ) ist ein zweipoliger Permanentmagnet (N/S). Ich möchte aber, das sich der Motor sicher in der Richtung dreht, wie die Steurung meines Spielzeugs verlangt.

    Ich werde sicher den Mikrostepper bidirektional machen versuchen. Die Unsimmetrie ist angeblich nur beim erstem Stromimpuls nötig um den Rotor in nötige Stellung zu bringen, weil danach sollte es egal sein.

    Der Stepper ist so klein (Kernblechdicke = 1mm und ännliche Spalten), dass ich Probleme sehe, sogar mit SMD Hallsensoren den Magnetfluss bei dem sich drinnen befindlichem Rotor zu messen. Die unsymetrie brauche ich jedoch um eine zusätzliche Spule zu wickeln, die gleiche Assymetrie wie bereits probeweise umtauschbare Kerne des Magnetflusses erzeugt. Die originale Spule hat um 4000 Windungen (bereits gezählt).

    Könnte man das irgendwie anfangs durch messen der Spaltenbreiten abschätzen ?

    Wahrscheinlich werde ich nur den Stator allein vermessen können, was aber von der Realität unbekannt stark abweichen kann.
    Geändert von PICture (26.08.2012 um 18:45 Uhr)
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  6. #6
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    Die Unsimmetrie ist angeblich nur beim erstem Stromimpuls nötig um den Rotor in nötige Stellung zu bringen, weil danach sollte es egal sein.
    Ich denke bei einer solchen Uhr kommt der Antrieb nach jedem Impuls wieder vollständig zur Ruhe so dass jeder Impuls ein erster Impuls ist.

    Deshalb probiere doch erst einmal aus wie sich der Motor verhält wenn Du nur die Spule anders herum anschließt, wenn der Rotor gepolt ist dann könnte das ja einen Einfluss haben.

    Das wäre vielleicht die kleinste Änderung.

  7. #7
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    Aber die Stromimpulse durch die Spule abwechselnd umgepolt werden und das Umtauschen von der Leitungen bringt nix. Das habe ich schon ausprobiert, sonst hätte ich den Kern nicht adaptieren müssen um zwei Räder in Gegenrichtungen anzutreiben.

    Du hast Recht, dass der Stepper bei jedem Impuls neu startet, deshalb ist die Drehrichtung angeblich nur durch Reluktanz wechseln möglich. Aber wie könnte man das am einfachsten rein elektrisch machen ?

    Übrigens, wenn es simpel wäre, wäre es schon längst fertig.
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  8. #8
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    Könntest Du bitte einmal kurz beschreiben was man sieht wenn der Motor arbeitet, vielleicht anhand des oberen Blechs im Bild im ersten Posting.

    Dort hat man das geschlitzte Blech das durch die Spule magnetisiert werden kann, beispielsweise oben Nordpol unten Südpol.
    Ohne Magnetisierung wird sich der Rotor mit seiner magnetischen Nord Süd Achse auf die schmalen Pole links oben und rechts unten ausrichten, denn sie sind etwas dichter an der Mitte und bilden den schmaleren Spalt.

    Bei der Magnetisierung die ja immer in der gleichen Richtung vorgenommen wird richtet sich der Rotor mit seiner magnetischen Achse auf die Gesamtpole oben und unten aus und dann vielleicht auf die gröberen Pole rechts oben und links unten die breiter aber etwas weiter entfernt sind.

    In welcher Richtung bleibt der Rotor stehen wenn der Impuls beendet worden ist? Hat er sich dann um 180° oder um 360° gedreht? Mit einer kleinen Markierung am Rotor sollte es gut sichtbar werden.

    (Sollten es nur 180° sein dann hat der Rotor vielleicht keinen Permanentmagnet, nur eine Reluktanz und die Magnetisierung kommt von der Remanenz des Blechs. )

  9. #9
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    Für mich ist leider keine genaue Beschreibung möglich. Das einzige was ich darüber sagen kann ist, dass bei jedem Stromimpuls dreht sich der Anker um 180° abhängig vom eingelegten Kern. Bei originalem hat man normale Uhr und beim adaptierten "bayerische".

    Uber der Position des Rotors nach dem Stromimpuls kann ich nur sagen, dass er praktish immer in gleicher Position stehen bleibt, aber genauer ich es nicht untersucht habe. Als sehr gut sichtbare Markierung habe ich bisher Sekundenzeiger benutzt.

    Der Rotor ist sicher starker Permanentmagnet. Umdrehen vom Kern ist mir, wie auch immer, zufällig eingefallen und das habe ich gleich erfolgreich ausprobiert, aber bisher nicht vollständig verstanden.

    Ich weiss schon lange, dass die einfachste Probleme am schwersten zu lösen sind und nicht alles möglich ist. Die einfachste Lösung ist mir erst später eingefallen. Aus zwei senkrechten zueinander Originalkernen mit Spulen kann man doch bipolaren zweiphasigen Stepper mit problemlos wählbarer Drehrichtung bateln versuchen. Dazu braucht man nur andere Steuerung mit µC erstellen.

    Ich möchte mich herzlichst beim Manf bedanken, weil er mich auf die Idee gebracht hat.

    @ alle
    Code:
               von Steuerung
    
               V           V
               |           |
               |___________|
              |             |
         +----|             |+-------+
         |    |    Spule    ||  | |  |
         |  +-|             || //N\\ |
         |  | |_____________|||( o )||
         |  +----------------| \\S// |
         |         Kern      | |\-/| |
         +------------------_|____ | |
                        >--|      || |
                           |      || |
                           |      || |
           von Stuerung    |Spule || |<- Kern
                           |      || |
                           |      || |
                        >--|______|| |
                             | |   | |
                             | +---+ |
                             +-------+
    
    (created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)
    Mein 2-phasiger bipolarer Stepper ist genauso aufgebaut, wie Abb. 1.4 b in: www.controllersandpcs.de/pdfs/schrittmotoren.pdf .

    Die Version des von mir gebastelten Getriebesteppers (GS) mit Untersetzung 240 : 1 auf Basis von zuletzt bei Pollin gekauften Uhrwerken habe ich fotografiert (siehe Fotos). Der Spulenwiderstand beträgt um 550 Ohm und der kompleter GS wiegt 6 g.

    Er hat nur ein Nachteil: bei 3,7 V will sich gar nicht drehen, kann man ihn also vergessen. Deshalb habe ich für weitere Spielerei einen fertigen genommen: https://www.roboternetz.de/community...l=1#post557844 .
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken Aktueller GS Rückseite.jpg   Aktueller GS o. Gehäuse.jpg  
    Geändert von PICture (26.10.2012 um 11:38 Uhr)
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