Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Tiefpass überprüfen


von Daniel M. (erfolgstyp)


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Hallo zusammen

Endlich läuft meine Schrittmotorsteuerung mit L297 und Mosfets. Das 
einzige was noch stört sind die Geräusche die der Motor macht (Rauschen 
ab ca 1,5A Motorstrom). Der Strom wird über einen 0,5Ohm Shunt gemessen 
und über einen Tiefpass 1ter Ordnung gefiltert (PWM Frequenz 20kHz). Ich 
habe jetzt ein wenig mit dem Tiefpass rum Probiert und bin drauf 
gekommen dass es am besten mit 4,7kOhm und 3,3nF funktioniert. Leider 
stellt mich dieses Ergebnis nicht zufrieden weil das Rauschen immer noch 
da ist.

Mir ist noch nicht ganz klar wie hoch ich die Grenzfrequenz setzten 
soll. Ein Tiefpass filtert doch alles überhalb der Grenzfrequenz da ich 
ja eigentlich alles filtern will kann meine ja bei 0 liegen oder versteh 
ich das falsch?

Wie kann ich den Tiefpass noch verbessern? (will aus Platzgründen keinen 
2ter Ordnung dazu bauen)

Im Anhang meine Berechnungen zur Dimensionierung

danke schonmal

von Daniel M. (erfolgstyp)


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kann mir keiner erklären wie hoch ich meine Grenzfrequenz ansetzten 
muss?

von 42 (Gast)


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Mach mal ein PDF oder ein PNG aus deinem Dokument, ODS aus unbekannten 
Quellen ist nicht so das Wahre...

von Karl Moik (Gast)


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Ich denke mal, es hat noch keiner geantwortet, weil keiner kapiert, was 
du da machst.
Hast du ein Schaltbild?
Was für eine Dateiendung ist ods?

von 42 (Gast)


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Karl Moik schrieb:
> Was für eine Dateiendung ist ods?
OpenOffice-Tabelle.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ods ist openoffice habs mal als exel datei gespeichert
sorry hab nicht mehr dran gedacht dass openoffice nicht so verbreitet 
ist

von 42 (Gast)


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Was schrieb ich oben noch gleich?
...

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Exel hat den Grund dass man da die Formel eingeben kann und mit den 
Werten leichter probieren kann. aber gerne auch nochmal als PDF

von normie (Gast)


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wie wärs mit ner schaltung?
das würde eher helfen als ein weißes blatt mit ein paar zahlen darauf.
die sprache der techniker ist nun mal die zeichnung(schaltung)

von Helmut L. (helmi1)


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4.7K * 3.3nF  ergeben keine 10.27Hz Grenzfrequenz.

Deine Grenzfrequenz liegt bei 10.27 Khz

Und ein Tiefpass mit 0 Hz Grenzfrequenz hat eine Einschwingzeit bis zum 
Ende des Universums.

Also musst du dir erstmal Gedanken darueber machen was du eigenlich 
willst.
Wenn ich das richtig verstanden habe willst du den Tiefpass in der 
Stromregelung einsetzten. Aber die soll ja auch noch irgendwann einmal 
einschwingen von daher kannst du die Grenzfrequenz nicht beliebig 
ansetzen.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ah ok ich muss also einen Kompromiss zwischen Grenzfrequenz und 
Einschwingzeit finden. An die Einschwingzeit hab ich gar nicht gedacht 
jetzt ist das ganze etwas klarer geworden.

danke für eure Hilfe

von Daniel M. (erfolgstyp)


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ich dachte ich hätte es verstanden aber dem ist scheinbar nicht so weil 
die motoren immer noch rauschen.

Hier nochal was ich genau gemacht habe
Ich habe mir für meine CNC-Fräse eine neue Steuerung gebaut weil mir die 
alte nicht genug Leistung hatte. Ich habe jezt eine Schaltung aufgebaut 
bei der der Schrittmotor Treiber nicht mehr der L298 ist sondern eine 
Doppel H-Brücke aus P und N-Kanal Mosfets. Angesteuert werden die Fets 
nach wie vor vom L297. Der Strom wird über zwei 0,5Ohm Shunts gemessen 
und vom L297 über Phasenchopping geregelt. Im Anhang ein Teil des 
Schaltplans (mehr Schaltplan hab ich nicht weil ich mit Sprintlayout 
arbeite) das ganze wurde natürlich für jede Phase also 4mal aufgebaut. 
Das vor den Mosfets sind diskrete Mosfet-Treiber.

Nun zu meinem Problem damit der L297 den Strom messen kann muss ein 
Tiefpass vor die Sens Eingänge. Prinzipiell funktioniert alles wunderbar 
nur gibt der Motor ein Rauschen von sich (kein Pfeifen sondern ein 
Rauschen). Ich habe jetzt ein wenig mit dem Tiefpass gespielt und 
festgestellt dass sich das Rauschen verändert. Darum dachte ich mir ich 
setzte Die Grenzfrequenz des Tiefpasses auf ca. 8Hz um unter der 
Hörbarkeitsschwelle zu sein aber leider funktioniert das nicht das 
Rauschen ist immer noch zu hören.

Habe ich den Tiefpass falsch dimensoniert oder liegt es an etwas ganz 
anderem dass der Motor solche geräusche von sich gibt?

ich hoffe ihr könnt mir helfen

mfg daniel

p.s. wenn man an der Vref dreht verändert sich das Rauschen vllt hilft 
diese Information

von Helmut L. (helmi1)


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Eine Grenzfrequenz fuer den Tiefpass ist vieelll zu tief.
Du hast an der Stelle eine aktive Stromregelung. Ein Oszillator schaltet 
dir ein Flipflop ein da wiederum den Ausgangstransistor. Nun steigt 
aufgrund des Induktionsgesetzes der Strom in der Motorinduktivitaet 
linear an. Bei einem bestimmten Strom wird ueber einen Komparator das 
Flipflop und damit der Ausgangstransistor abgeschaltet. Die ganze 
Schaltung benimmt sich danach wie eine gesteuerte Stromquelle. Das 
Tiefpassfilter vor dem Komparator ist lediglich dazu da Stoerspitzen vom 
Komparator fernzuhalten die beim schalten des Transistors entstehen. 
Dazu wird aber lediglich eine Zeitkonstante im us Bereich gebraucht. 
Also R im Bereich von 1K und C im Bereich von 1nF.
Wenn du da jetzt Zeitkonstanten im Sekundenbereichs einbaust machst du 
die ganze Regelung kaputt. Das den Motor rauscht wie du sagst hat damit 
zu tun das die Regelung arbeitet. Der Motorstrom wird halt immer ein/aus 
geschaltet.
Ohne diese Regelung des Motorstromes wird der auf sehr hohe Werte 
kommen.
Wie hast du denn die ganze Sache aufgebaut? Miss mal die Spannung am 
Eingang vom L297 nach. Da muesste ein Saegezahn anliegen.
Ob Rauschen oder Pfeifen lautlos wirst du den Motor nicht bekommen.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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mir ist halt aufgefallen dass sich die geräusche durch ändern des 
Tiefpasses auch ändern und ich hatte gehofft dass sie wenn ich ihn 
richtig dimensioniere ganz verschwinden.

Den Motor lautlos zu bekommen verlang ich gar nicht aber das Rauschen 
ist schon recht laut wenn mans wenigstens ein wenig leiser schaffen 
würde wär ich ja schon zufrieden.

Welchen eingang meinst du am OSC Eingang oder an den Sens Eingängen?

Aufgebaut ist das ganze auf einer Platine die ich selbst entworfen und 
geätzt habe.

Würde denn eine Erhöhung der Frequenz an OSC was bringen momentan liegt 
die bei 20kHz also eigentlich auch schon auserhalb des hörbaren 
bereichs.

danke schonmal für deien hilfe

von Helmut L. (helmi1)


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Daniel Münzi schrieb:
> Welchen eingang meinst du am OSC Eingang oder an den Sens Eingängen?
>

Die Sens Eingaenge. Den da wird der Strom gemessen.

> Aufgebaut ist das ganze auf einer Platine die ich selbst entworfen und
> geätzt habe.
>

Eventuell verkopplungen von Leistung und Signalteil auf der Platine 
(Einstreuungen auf die Sens Eingaenge)

> Würde denn eine Erhöhung der Frequenz an OSC was bringen momentan liegt
> die bei 20kHz also eigentlich auch schon auserhalb des hörbaren
> bereichs.

Wenn das deine Transistoren noch mit machen waere das die bessere 
Loesung.
Aber Achtung hoehere Schaltfrequenzen bringen mehr Verluste.

Daniel Münzi schrieb:
> mir ist halt aufgefallen dass sich die geräusche durch ändern des
> Tiefpasses auch ändern und ich hatte gehofft dass sie wenn ich ihn
> richtig dimensioniere ganz verschwinden.

Sicher aendern sich da durch die Gerauesche du machst die Regelung ja 
lahm das sie nur wenige mal pro Sekunde regeln kann.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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Helmut Lenzen schrieb:
> Wenn das deine Transistoren noch mit machen waere das die bessere
> Loesung.
> Aber Achtung hoehere Schaltfrequenzen bringen mehr Verluste.

Die FET´s werden momentan bei 3A nichmal handwarm also sollte schon noch 
mehr drin sein. was mich wundert 20kHz sollten doch auch nicht mehr 
hörbar sein aber ich werd die frequenz mal erhöhen.

ganz auf den Tiefpass verzichten kann ich nicht weil dann die Regelung 
nicht mehr funktioniert. Welche Werte würdest du mir raten?

danke für deine hilfe

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo!

Warum stellst du eigentlich die selbe Frage zeitgleich in mehreren 
Foren. :(

Wie ich schon im RN-Forum geschrieben habe: Ganz wirst du die Geräusche 
beim L297 nicht wegbekommen. Über Layout, Masseführung und Auswahl der 
passenden Messwiderstände läßt sich aber u.U. noch einiges rausholen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Helmut L. (helmi1)


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Daniel Münzi schrieb:
> was mich wundert 20kHz sollten doch auch nicht mehr
> hörbar sein aber ich werd die frequenz mal erhöhen.
>

Mischprodukte aber schon.

> ganz auf den Tiefpass verzichten kann ich nicht weil dann die Regelung
> nicht mehr funktioniert.

Weil dir Stoerspitzen auf den Komparatoreingang kommen.

> Welche Werte würdest du mir raten?

Das must du mit dem Skope ausmessen. Wie gesagt sollte am Sense Pin ein 
sauberes Sagezahnsignal zu sehen sein ohne Peak am Anfang.

Schau dir mal ein Datenblatt zum UC3842 an. Da ist das gleiche mal 
besser erklaert drin.

Thorsten Ostermann schrieb:
> Über Layout, Masseführung und Auswahl der
> passenden Messwiderstände läßt sich aber u.U. noch einiges rausholen.

Das habe ich ihn auch schon gefragt.

von Daniel M. (erfolgstyp)


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hab heut morgen nochmal ein wenig rum probiert und die PWM Frequenz auf 
30kHz gesteigert. Die Geräusche werden DEUTLICH weniger!

Werd mich die Tage mal damit beschäftigen das Layout zu verbessern und 
vllt die Shunts gegen Strommess-ICs tauschen.

Danke vielmals für eure Hilfe

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Daniel Münzi schrieb:
> das ganze wurde natürlich für jede Phase also 4mal aufgebaut.
Sieh dir mal an, wie das Pärchen L297/L298 üblicherweise funktioniert. 
Und dann sieh dir mal an, was du anders machst. Du hebelst mit deinem 
Inverter mindestens mal die Totzeiterzeugung aus...

Daniel Münzi schrieb:
> hab heut morgen nochmal ein wenig rum probiert
Das halte ich für die falsche Vorgehensweise.

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