Leise (falls möglich geräuschlose) Alternative zum Schrittmotor 28BYJ-48 gesucht

[Gast2747hm]

Hi, ich habe mein erstes kleines Projekt fertig bekommen.

Es ist so ein Dekoteil, was bei mir auf dem Schreibtisch steht. Ich hab dafür den Ardruino und einen Schrittmotor: 28BYJ-48 verwendet.

Der Schrittmotor treibt eine 20cm lange Gewindestange an, auf der eine Mutter läuft, die wiederum mit einer kleinen Figur verbunden ist, die in etwa 2 Minuten einmal in eine Richtung und wieder zurück läuft.

Das Problem ist, das leise Betriebsgeräusch des Schrittmotors. Ich empfinde es echt als störend. Ich hatte das Betriebsgeräusch bei der Idee für meinen kleinen Läufer auch nicht so auf dem Schirm gehabt und bin nun ratlos wie ich das Ganze jetzt retten kann. Falls ich keine Lösung finde, kommt das Teil wohl in den Müll. Das fände ich echt schade und daher nun auch mein Forenbeitrag mit der Frage, ob einer von euch mir eine, am besten geräuschlose, Alternative nennen kann. Das wäre echt mega gut.

Der Preisrahmen liegt so bei 10-15€. Mehr möchte ich da nicht weiter investieren. Ich hoffe einer von euch kann mir eine Empfehlung oder einen Rat geben und danke im Voraus an alle die sich für diesen Beitrag interessiert haben.

[jspitzer]

Hallo highman,

ich konnte mich mal informieren nach diesen Motoren. Die sind wirklich nicht einfach überall zu finden! Ich konnte auf Preiskatalog24.de paar Vergleiche finden als Alternative. Was hältst du von denen?

Schönen Gruß
J.Spitzer

[Rumgucker]

Hallo highman,

der Motor würde keinen Mucks machen, wenn Du ihn mit zwei reinen um 90° versetzten Sinussen ansteuerst, Je reiner, desto lautloser wird er arbeiten. Statt zweier analoger Sinusschwingungen kannst Du auch mit zwei digitalen PWM-Signalen arbeiten.

Ich vermute, dass Du einen Treiber mit ULN2003 verwendest. Mit 16 bit aufgelöste PWM-Signale auf zwei Kanälen sollten mit dem Arduino hinzukommen sein. Deren Zyklusfrequenz sollte dann natürlich oberhalb von 20 kHz liegen, damit es nicht piepst.


Viele Grüße

Wolfgang

[HaWe]

Ich vermute, dass Du einen Treiber mit ULN2003 verwendest. Mit 16 bit aufgelöste PWM-Signale auf zwei Kanälen sollten mit dem Arduino hinzukommen sein. Deren Zyklusfrequenz sollte dann natürlich oberhalb von 20 kHz liegen, damit es nicht piepst.

Arduino verwendet für pwm den Befehl analogWrite(), er erzeugt 8bit-pwm (0-255) bei ca. 500-700Hz.

[Rumgucker]

Hallo Helmut,

danke für die Info. Das ist ja erschreckend.

Man könnte die 2-Kanal-PWM einfach durch direktes Bit-Knipsen erzeugen. So lange es über 20kHz liegt, darfs dann ja auch mit weniger Bit sein.

Viele Grüße

Wolfgang

[Rumgucker]

Hallo,

ich stell mir das kleine high-speed-Schleifchen zum Beispiel so vor:

	wrk_a = pwm_a + 1;
	wrk_b = pwm_b + 1;
	zyklen = 0;
	gpio |= _BV(OUT_A) | _BV(OUT_B);
	do {
	  if(!--wrk_a) gpio.OUT_A = FALSE;	/* high->low wechsel */
	  if(!--wrk_b) gpio.OUT_B = FALSE;
	} while(--zyklen);

Man müsste nachrechnen, ob die Schleife in 50 us durchgelaufen ist. Ggfls. den vom Compiler verzapften Assembler-Code von Hand optimieren. Oder sich eben mit 128 oder gar nur 64 Durchläufen begnügen und sich statt "20 kHz" PWM-Frequenz auch mit "15 kHz" (~ 65 us) anfreunden.

pwm_a und pwm_b kommen aus einer dda-schleife mit sinus/cosinus-lookup. Dazu finde ich bestimmt auch noch Software-Schnipsel. Man kann die Schleife aus einer ISR heraus mit neuen pmw_a/pwm_b-Werten füttern.

Wers lautlos will, muss halt gefühlvoller kommutieren.

DC-Motoren sind keine Alternative. Denn auch bei denen wird Spulenstromfluss schlagartig umgeschaltet, was zu allerlei Motor-Tönchen führt.

Für lautlosen Betrieb geeignet wären mit 50Hz betriebene Wechselspannungsmotoren. Bei denen kann aber die Drehrichtungsumkehr problematisch sein. Und im Anfahrmoment tönen die auch.

Und natürlich können die internen Windungen und Bleche mit 100Hz schwingen. Aber das ist immer so. Wenn die Drähte schwabbeln, wird jeder Motor Geräusche machen.

Der leiseste Motor ist in meinen Augen ein mit Sinus/Cosinus betriebener Schrittmotor.

Viele Grüße

Wolfgang

[oberallgeier]

.. ein Dekoteil .. auf dem Schreibtisch .. mit einer kleinen Figur .. in etwa 2 Minuten einmal .. und wieder zurück läuft. Das Problem ist, das .. Betriebsgeräusch des Schrittmotors ..

Nun habe ich ja von Schrittmotoren eigentlich keine Ahnung - aber ich würde das mit einem Motor aus ner (alten) Festplatte machen. ICH würde das so probieren - und ich will niemand zwangsbelehren.

HDD-Antriebe sind sowas von leise . . . und als Ansteuerung ein Chinateil. Gerade kürzlich habe ich meinen HDD-Schrottplatz durchforstet und das meiste zur Entsorgung freigegeben. Und natürlich mit dem oben verlinkten Chinateil nen ausgebauten HDD-Motor betrieben. Gefühlt: hübsch hohes Drehmoment und s..leise. Wenn man das Drehmoment mit nem kleinen Riemen abnimmt oder, besser, irgendwie ne Kupplung dranflanschten kann . . .

.. falls ihr Quellen kennt, die mir für das Verständnis helfen könnten ..

Über diese Ansteuerungsform bin ich gestolpert ( ja ja, nicht typisch Schrittmotor, ich weiß ). Dort ist sicher auch irgendwo erklärt wie/womit man als Nicht-Mathematiker und Elektronikbastler so nen Pseudosinus hinbekommt.

Viel Erfolg.

[Gast2747hm]

Hi Leute,

ja ich nutze den ULN2003. Ich hab leider immer erst gegen Abend Zeit, dementsprechend dauert es halt immer etwas bis meine Antwort kommt.

Je länger der Thread wird umso verwirrter werde ich , aber ich möchte keinem einen Vorwurf. Kann sein, dass ich da viel zu blauäugig an die Sache rangegangen. Ich habe halt ohne Vorkenntnisse einfach mal angefangen zu basteln. Ein paar Tuts angeschaut und es lief am Ende, nur halt nicht leise genug.

Ich werde wohl die Idee mit dem Drivermodul, welches Microstepping unterstützt verfolgen und die Geschichte mit dem HDD-Motor. Zwei HDDs liegen bei mir noch im Keller rum und daher bietet sich das mMn recht stark an. Das sind für mich schon zwei sehr gute Ansätze. Alles andere ist mir im Moment noch zu hoch. Ich hab vom Gnom67 eine private Nachricht erhalten, mit paar Links um mich etwas tiefer in die Materie graben zu können. Besten Dank dafür an Gnom67 an dieser Stelle, aber das wird etwas dauern.

Das Video von Andree-HB finde ich ziemlich beeindruckend und auch nicht am Thema vorbei. Muss ich mir gleich nochmal auf Youtube anschauen.

Schaltbild könnte ich liefern...Der Code könnte dagegen problematisch werden, weil ich erst letztes WE meinen Laptop neu aufgesetzt habe. Aber wie schon zuvor erwähnt, werde ich erstmal den Weg mit dem Drivermodul und den HDDs einschlagen und mich in der nächsten Zeit etwas mit der Materie auseinandersetzen.

Danke an alle die sich für meinen Thread die Zeit genommen haben

[Rumgucker]

Hallo,

ich hatte mir vor ein paar Tagen mal einen ruhigen Moment genommen und das Schrittmotor-Motorgeräusch etwas genauer untersucht. Auch bei saubererer Sinusansteuerung gibt es leise Töne.

Das Hauptproblem liegt ganz klar darin, dass der Abstand zwischen Rotor und Stator innerhalb eines Schrittes stark variiert. Der Rotor "springt" praktisch auf den nächsten Schritt.

Um dem entgegen zu wirken, müsste man das Feld wesentlich komplizierter modulieren. Ein sinusförmiger Motorstrom ist nicht das Optimum bzgl. des Lärmes.

Leider fehlte mir dann die Zeit zum Aufbau einer kleinen Analogschaltung zur Forschung, die der Grundfrequenz ungeradzahlige Harmonische hinzuaddiert bzw. subtrahiert. Denn da liegt m.E. die Lösung zum geräuschfreien Antrieb verborgen. Es müsste ein Mischungsverhältnis von Grundwelle und Oberwellen geben, bei denen der Motor maximal leise ist. Allerdings natürlich nur passend speziell für den einen Motor, den man da gerade vor sich liegen hat und auch nur mit dem Zugeständnis, dass er bei einer derartigen Ansteuerung Drehmoment verliert.

Ich habs auf der Liste. Das Thema ist interessant. Ich bleib am Ball. Zieht sich aber noch ein paar Wochen.

Viele Grüße

Wolfgang

[oberallgeier]

.. Schrittmotor-Motorgeräusch .. Es müsste ein Mischungsverhältnis von Grundwelle und Oberwellen geben .. natürlich nur passend speziell für den einen Motor ..

Huiii - was für eine feine Idee. Aber reicht denn die Anpassung an den Motor. Müsste man da nicht auch den (Rest des) Antriebsstrang(es) dazunehmen? Zumindest einen Teil? Denn als ich mich mit ähnlichen Fragen auf VIEL niedrigerer Ebene beschäftigte hatte ich Motorzeitkonstanten gemessen - und die stets "im System" gemessen - sprich mit dem ganzen Antrieb IM betrachteten System.

https://www.roboternetz.de/community...l=1#post404730

Und beim "Einspeisen" des nächsten Schrittes in den Motor ist das eben ein Hochfahren der Drehzahl. Dabei kann ja v_v (v mit index v - d.h. die Geschwindigkeit "vorher") durchaus zwischen Null und irgendwas drüber sein. Und der praktische Geschwindigkeitsanstieg des >Systems< (wie immer auch das definiert werden muss) ist sicher nicht konform (oder wie ich das nennen könnte) der eingespeisten Kraft.

Hmmm - Wolfgang, Du hast da einen interessanten Ansatz (aber ich hab keinerlei Erfahrung mit Schrittmotoren).