Stepper sparsam steuern ?

[PICture]

Genau, danke schön !

Ich spiele mit Motoren im ein paar mW (mNm) Bereich.

Ich habe das was ich meine vereinfacht skizziert. Ich denke, dass durch den seriellen mit der Spule geschalteten Kondensator (C) wird nur wirklich so viel elektrischer Energie verbraucht, wieviel zum Bewegen nötig ist und nix verschwendet wird. Die nicht verbrauchte elektrische Energie sollte beim I2 ins VCC (Akku) zurückfliessen. Stimmt's ?

                    GND                              GND
                    ===                              ===
                     |-                               |-
                    --- Akku                         --- Akku
                     -                                -
                     |+                               |+
     +---------------+                +---------------+
     |               |                |               |
     |             | C| Stepper-      |             A C| Stepper-
   .-|------.    I1| C| spule       .-|------.    I2| C| spule
   | |   µC |      V C| (bipolar)   | |   µC |      | C| (bipolar)
   | +-o    |  ||    |              | +-o    |  ||    |
   |     o-----||----+              |    \o-----||----+
   | +-o/   |  ||                   | +-o    |  ||
   | |      |                       | |      |
   '-|------'  C                    '-|------'  C
    ===                              ===
    GND                              GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

[Besserwessi]

Die Schaltung mit den Kondensatoren legt die Pulsform für den Strom fest. Das kann für eine Drehzahl sehr gut gehen, bei sehr kleiner Drehzahl kann es aber Probleme geben, weil der Strom schnell wieder gegen null geht - dann ist ggf. sogar Schrittverlust möglich, wegen dem Rastmoment des Motors. Widerstände parallel zu den Kondensatoren könnten helfen, wenn man nicht gerade so stoppt (beide Spulen in Phase "2") das trotzdem keine Strom fließt. Der Vorteil ist vor allem das man nur 2 µC pins braucht.
In der Phase 2 (mit I2) wird die im Kondensator gespeicherte Energie genutzt, in den Akku zurück fließt da nichts.

[PICture]

Vieeelen Dank, jetzt ist mir schon fast alles klar !

Weil es nur in meinem Spielzeug verwendet wird, ist mir evtl. Schrittverlust egal. Ich werde mit der Grösse von C sowieso "spielen", damit es sich am besten bewegt (wenn überhaupt).

In der Phase 2 (mit I2) wird die im Kondensator gespeicherte Energie genutzt, in den Akku zurück fließt da nichts.

Ich habe meine Skizze im 5. Beitrag aktualisiert. An meinem Akku hängt kein Kondensator (Elko) paralell und die Spannung an der Spule wird durch C (fast) doppelt so gross, wie Akkuspannung (quasi Ladungspumpe).

[Besserwessi]

In der 2. Phase fließt der Strom einfach nur in dem Kreis mit Kondensator, Spule und den "Schalter" (µC) - die Stromversorgung ist da außen vor. Mit einem mechanischen Schalter ginge der Schritt sogar ohne die Stromversorgung.

Außer durch Überschwinger wegen der LC-Resonanz wird die Spannung auch nichts höher als die Versorgungsspannung.

[PICture]

Besten dank für deine Erklärung !

Diesmal bin ich leider im Traum geblieben und gedacht, dass der "Schalter" im µC nur in einer Richtung leitet, was bei CMOS nicht stimmt ...

Weil ich's so einfach, wie möglich, programmieren möchte, werde ich eine bidirektionale Spule von Getriebestepper (GS) wahrscheinlich so anschliessen:

                      C

                      ||
     vom µC Pin >-----||-+
                      || |
                         C|
                         C| Ls (Motorspule)
                         C|
                         |
                        ===
                        GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Nach der Erstellung vom Programmablaufsdiadram (PAD) der GS-Steuerung habe ich festgestellt, dass es so simpel, wie für blinkende Duo-LED's ist und werde das jedem für seinen µC überlassen. Weil keine Prezision nötig ist, möchte ich einen internen RC Taktgenerator verwenden um die Drehzahl des GS softwaremässig einstellen zu können. Solche sparsame Steuerung eignet sich aber nur für fast gleiche Drehzahl, weil die Zeit vom wirksamen Drehmoment vom C abhängt.

	   +------------------------------------+
	   |					|
	   V					|
	Drehrichtung ? L -> LRot 		|
	   R					|
	   |					|
	   V					|
	RRot 					|
						|
						|
	LRot -> S1+,D,S2+,D,S1-,D,S2-,D --------+
						|
						|
	RRot -> S1-,D,S2+,D,S1+,D,S2-,D --------+

	SX = Spulennummer

	+, - = Stromrichtung

	D = variable Verzögerungsschleife

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Zuletzt habe ich mich für Steuerung von zweispuligen GS mit 3 µC-Pins entschieden, weil es für variable Drehzahl besser ist.

                    S2 >------------------+
                                          |
                    S1 >------+           |
                              |           |
                            | C|        | C|
      von Steuerung       I1| C| S1   I2| C| S2
                            V C|        V C|
                              |           |
                    MX >------+-----------+

                    Wahrheitstabelle

                   +--------+-----------------+
                   | I1 = 0 | S1 = MX         |
                   +--------+-----------------+
                   | I1 = + | S1 = 1 & MX = 0 |
                   +--------+-----------------+
                   | I1 = - | S1 = O & MX = 1 |
                   +--------+-----------------+
                   | I2 = 0 | S2 = MX         |
                   +--------+-----------------+
                   | I2 = + | S2 = 1 & MX = 0 |
                   +--------+-----------------+
                   | I2 = - | S2 = 0 & MX = 1 |
                   +--------+-----------------+

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Letztendlich werde ich jedoch mein GS klassisch mit 4 Pins steuern, weil die Software däfür viel einfacher ist.

[PICture]

Hallo!

Ich habe mein GS erfolgreich per Kondensatoren mit 2 Pins von µC mit Schrittfrequenz um 300 Hz steuern können (siehe Skizze). Dort habe ich die Spulenspannungen auf beiden µC Pins als SXC und auf GS Anschlüssen als SXM bezeichnet.

                   C1 4µ7

                    +[/         S1M
            S1C >----[|-----------+
                     [\           |
     vom µC                       |
                    +[/  S2M      |
            S2C >----[|----+      |
                     [\  .-|------|-.
                         | C| / \ C||
                   C2 4µ7| C|(SoN)C|| Getriebestepper (GS)
                         | C| \_/ C||
                         | |      | |
                         | +------+ |
                         '-|--------'
                          ===
                          GND

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Lediglich musste ich, wegen Spuleninduktivitäten, die CX's (Elkos) dreifach kleiner (4,7 µF) als ausgerechnet (16 µF) für reinen Spulenwiderstand nehmen. Der GS verbraucht tatsächlich fast nur die Hälfte des Stroms (ca. 3 mA) als bei klasischer Steuerung mit 4 Pins von µC ohne Kondensatoren. Er ist möglicherweise ein bisschen schwächer, was ich aber nicht bemerkt habe, weil angeblich kein bremsender Haltemoment vorhanden ist. Bei Schrittfrequenz um 400 Hz (ca. 0,5 U/s) und 2,2 µF Elkos ist der gemessene Stromverbrauch bei 4,2 V um 2 mA. Wegen grosse Stromersparnis und kleine Elkos werde ich diese ausprobierte Lösung mit 14-pinnigem µC in SMD doch anwenden.

         rechts drehen              links drehen

            _____                              _____
         |\/     |       |          |       |\/     |
     S1C |       |       |          |       |       |
         |       |/\_____|          |/\_____|       |

         |<1>|<2>|<3>|<4>|          |<1>|<2>|<3>|<4>|

         |\                                 |\
     S1M | \                                | \
         |  \____    _____              ____|  \_____
                 |  /               |  /
                 | /                | /
                 |/                 |/

                _____                      _____
             |\/     |                  |\/     |
     S2C     |       |                  |       |
         ____|       |/\__          ____|       |/\__

         |<1>|<2>|<3>|<4>|          |<1>|<2>|<3>|<4>|

             |\                         |\
     S2M     | \                        | \
         ____|  \____    _          ____|  \____    _
                     |  /                       |  /
                     | /                        | /
                     |/                         |/

(created by AACircuit v1.28.6 beta 04/19/05 www.tech-chat.de)

Übrigens, unbelastet dreht sich der GS bei Schrittfrequenz 100 Hz schon ab 1,8 V / 0,5 mA.