Schrittmotoransteuerung Schaltung

[Johannes L. (megatron)]

Hallo,

ich möchte hier mal meine Schaltung zeigen. Sie soll einen bipolaren 
Schrittmotor steuern können.

Auf dem ersten Bild sieht man die gesamte Schaltung für beide Wicklungen 
des Motors.Pro Wicklung sind vier IRF 3205 und als Treiber ein IR 2110 
für zwei FETs verwendet. Ein DC/DC Wandler erzeugt die benötigten 15V 
für den Treiber damit die FETs richtig schalten.

Auf der zweiten Abbildung sieht man einen Ausschnitt von der Schaltung.
Die Steuerung erfolgt über einen Atmel Atmel Xmega 128A3.

Ist der Schaltplan in Ordnung oder gibt es noch Verbesserungsvorschläge 
?



Vielen Dank für eure Hilfe

[MaWin (Gast)]

Seit wann werden Schrittmotore hoher Leistung ohne Stromregelung 
betrieben ?
Wieso verbindet man VB mit VCC ?
Wieso glaubt man, daß der Motorstrom durch den IR2110 COM Anschluss 
fliessen wird ?
Wieso glaubt man, daß der IC das mit der daed time schon richtig machen 
wird ?

Ich glaube, hier liegen noch viele Dinge im Argen.

Vielleicht solltest du dir vorher mal einen funktionierenden 
Bauvorschlag ansehen.

[megatron (Gast)]

MaWin schrieb:
> Seit wann werden Schrittmotore hoher Leistung ohne Stromregelung
> betrieben ?
> Wieso verbindet man VB mit VCC ?
> Wieso glaubt man, daß der Motorstrom durch den IR2110 COM Anschluss
> fliessen wird ?
> Wieso glaubt man, daß der IC das mit der daed time schon richtig machen
> wird ?
>
> Ich glaube, hier liegen noch viele Dinge im Argen.
>
> Vielleicht solltest du dir vorher mal einen funktionierenden
> Bauvorschlag ansehen.

Ich hoffe du kannst mir einen guten Bauvorschlag empfehlen meiner ist 
aufgrund von schlechten entstanden.

Ciao und Danke im voraus

[MaWin (Gast)]

Nicht ohne die Leistungsdaten zu kennen.
TB6560. Braucht man nix bauen...

[Johannes L. (megatron)]

Vielen Dank für die Hilfe.

Mein Ziel ist es eine Ansteuerung zu entwicklen mit externen Mosfets IRF 
3205 und zusätzlich einer Treiber Anordnung bestehend aus IR 2110.

Ich habe ein 24V Netzteil (siehe Abbildung) und einen Schrittmotor 
(siehe Abbildung) mit folgenden Daten:

Schrittweite: 1,8°/ Step
Spannung:     4,8   V
Phasenstrom:  3     A
Widerstand:   1,6   Ohm
Induktivität: 6,8   mH
Drehmoment:   3     Nm
Gewicht:      1,65  Kg

Im Anhang befinden sich zwei Bilder.

Ich möchte kein L297,L298 verwenden, da ich Messungen an den FETs machen 
möchte, um mir mal das Schaltverhalten mit Hilfe eines Oszilloskops 
anzuschauen. Zusätzlich bietet eine Anordnung mit externen FETs die 
Möglichkeit auch leistungsstarke Motoren anzutreiben, daher keine 
fertigen Bausteine.

Ich hoffe es gibt für meine Anwendung einen Schaltplanvorschlag.

Danke im voraus

[MaWin (Gast)]

Wie man leicht erkenn kann

> Spannung:     4,8   V
> Phasenstrom:  3     A

passen deine Motoren ohne Stromregelung nicht an

> Ich habe ein 24V Netzteil

und deine Schaltung hatte keine Stromregelung.

Wie man auch sieht, passt das alles ganz hervorragend
an einen TB6560AHQ, dessen Schaltung weitgehend im Datenblatt steht.

Für dein "ich will"

> Ich möchte kein L297,L298 verwenden, da ich Messungen an den FETs machen
> möchte, um mir mal das Schaltverhalten mit Hilfe eines Oszilloskops
> anzuschauen. Zusätzlich bietet eine Anordnung mit externen FETs die
> Möglichkeit auch leistungsstarke Motoren anzutreiben, daher keine
> fertigen Bausteine

gibt es aber keine Lösung, weil die zu widersinnig sind.
Was nützt es dir, an MOSFETs in einer Scheiss-Schaltung zu messen ?
Um zu erkennen, warum der MOSFET explodiert und zu erkennenn, daß die 
Schaltung Scheisse ist ?

Ein ordentlicher Schrittmotortreiber mit Stromregelung, bei dem man auf 
Spezial-ICs wie L297 verzichtet, besteht aus zu vielen Bauteilen. 
Niemand hat Lust, dir das aufzuzeichnen. Und du wärst nicht in der Lage, 
das aufzubauen. Schon TB6560 sind anspruchsvoll genug, immerhin handelt 
es sich dabei um einen 4-kanaligen 100kHz 3A Schaltregler.

[Willi W. (Gast)]

Johannes L, schrieb:
> Ich möchte kein L297,L298 verwenden, da ich Messungen an den FETs machen
> möchte

Das ist ein gutes Argument, denn der L298 hat gar keine FETs, sondern 
arbeitet mit Bipolartransistoren.

[M. K. (sylaina)]

Johannes L, schrieb:
> um mir mal das Schaltverhalten mit Hilfe eines Oszilloskops
> anzuschauen

Und warum kann man sich das Schaltverhalten nicht am L297/L298 anschaun?

[Johannes L. (megatron)]

Hi,

ich habe mich am WE mal mit der Materie vertraut gemacht. Folgende 
Feststellung:

Ich kann laut Datenblatt den Motor mit 4,8 V und 3 A laufen lassen 
(Strom ergibnt sich aus Wicklungswiderstand).

Mit Hilfe meiner Schaltfrequenz bestimme ich die Drehzahl des 
Schrittmotors, da ich abwechselnt die beiden Wicklungen bestrome.

Problematik:

Sobald ich eine hohe Schaltfrequenz habe und somit viele Lade und 
Entladevorgänge bei der Induktivität kommt es zu einem deutlich 
geringerem Stromfluss und mein Drehmoment sinkt mit steigender Drehzahl.

Lösung:

Man verwendet eine höhere Spannung. Mit Hilfe der erhöhten Spannung 
erhält man eine schnellere Ladung- bzw. Entladung der Induktivität und 
das Drehmoment ist auch bei hohen Drehzahlen verfügbar.

Gefahr: Veringert man die Schaltfrequenz und behält die hohe Spannung 
fließt einer zu hoher Strom und die Wicklungen brennen ab !

Lösung: Eine Beziehung zwischen Schaltfrequenz und Spannung muss 
hergestellt werden die proportional zueinadner ist.

Ich versuche grade eine Regelung zu entwerfen, um meine Schaltung zu 
erweitern, so dass es kein Problem mit erhötem Strom bzw. Drehmoment 
Verlust gibt.


Danke für eure Hilfe

[MaWin (Gast)]

> kommt es zu einem deutlich geringerem Stromfluss und mein
> Drehmoment sinkt mit steigender Drehzahl.

Genau.

> Man verwendet eine höhere Spannung. Mit Hilfe der erhöhten Spannung
> erhält man eine schnellere Ladung- bzw. Entladung der Induktivität und
> das Drehmoment ist auch bei hohen Drehzahlen verfügbar.

Richtig.

> Gefahr: Veringert man die Schaltfrequenz und behält die hohe Spannung
> fließt einer zu hoher Strom und die Wicklungen brennen ab !
> Lösung: Eine Beziehung zwischen Schaltfrequenz und Spannung muss
> hergestellt werden die proportional zueinadner ist.
> Ich versuche grade eine Regelung zu entwerfen,

Ähm, musst du das Rad neu erfinden ?

Alle ernsthaften Schrittmotortreiber enthalten diese Regelung,
ob L297/L298, PBL3717 oder TB6560 (der schafft deine 3A).

Immerhin, 12V sind mehr als 4.5V, aber richtig schnell wird es auch
mit 12V nicht, 30 wären besser.

[Smufte (Gast)]

ich sehe keine Freilaufdioden. das kann u.u. einem schon weiter bringen

[Johannes L. (megatron)]

Ja, es ist sinnvoll einer der Treiber zu verwenden.
Leider sehe ich grade im Datenblatt, dass alle mit 5 Volt Logiksp. 
arbeiten.
Vielleicht gibt es auch einen Treiber für 3,3V da ich einen Atmel Xmega 
verwende. Mal schauen.

Danke für deinen Rat

[damichl (Gast)]

Such mal nach Trinamic TMC249.
Da werden externe Power-MOSFETs verwendet, wo du bestimmt gut messen 
kannst.

Siehe hier: 
http://www.trinamic.com/tmc/media/Downloads/integrated_circuits/Tmc249/TMC249_datasheet.pdf 
auf Seite 8.

mfg

[Fruchtsalat (Gast)]

>Leider sehe ich grade im Datenblatt, dass alle mit 5 Volt Logiksp.
>arbeiten.

Dieses Problem lässt sich aber ganz einfach mit Pegelwandlern oder mit 
Optokopplern beheben.

[Johannes L. (megatron)]

Vielen Dank werde morgen mal eine Schaltung entwickeln mit einem 
entsprechenden Treiber Baustein und zugehöriger Beschaltung.

Melde mich dann wieder.

Vielen Dank für eure Hilfe

[Johannes L. (megatron)]

Ich habe eine Schaltung entwickelt.

Bitte eure Meinung senden

Danke

[uwe (Gast)]

Das ist doch mal eine Bestätigung für die Nützlichkeit dieses Forums. 
Was für ein Unterschied von dem ersten Schaltplan zum Letzten.