Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schrittmotor stottert nach 1-2 Umdrehungen A4988/Nema17


von mensch y. (ichbindas)


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Hallo!

Ich hab hier einen Nema 17 Schrittmotor der zwar meistens 1-3 
Umdrehungen ( mit Vollschritten egal ob 10/50/100 RPM) schafft, dann 
aber stottert oder anfängt leise zu klacken und geht es über in lautes 
Surren, ohne das sich die Achse weiter dreht.

Kenndaten Schrittmotor: 1,68A/2,8V
Angesteuert mit einem A4988 Treiber von Pololu max. 2A/Phase aktiv 
gekühlt.

Mittlerweile nutze ich ein 12V PC Netzteil mit >5A
ein 100uF C zwischen VMot+ und -.

Laut Internet kann der Motor ja mit mehr Spannung betrieben werden, also 
sollte das nicht das Problem sein.

Laut 
https://forum.germanreprap.com/de/forum/grrf-ramps-121314/motorstromeinstellung-und-kuehlung-der-pololu-a4988 
ist die Optimale Strombegrenzung bei U ref = I max   x  0,4. D.h bei 
Ufref= 0,67V. So ist der Schleifer auch eingestellt.

Gesteuert wird das mit einem Arduino, mit der Bibliothek AH_Pololu von 
http://www.arduino-projekte.de/index.php?n=48 mit Minimalbelegung. 
D.h.bloß STEP & DIR.


Irgendeine Idee wo das Problem liegen könnte?

Vielen Dank im Vorraus

von M. N. (Gast)


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mensch yich schrieb:
> Irgendeine Idee wo das Problem liegen könnte?

Ohne speziell den A4988 zu kennen, kenne ich das Verhalten, wenn intern 
eine Überlastung (Überhitzung) des Chips auftritt. Vielleicht ist die 
Stromregelung nicht in Ordnung oder die Kühlung nicht ausreichend.
Kannst Du den Strom u.U. kleiner einstellen?
Nur so als Idee.

von MaWin (Gast)


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Ändert sich das Verhalten, wenn man die Belastung änderf, die Welle mit 
den Fingern bremst?

von Juergen G. (jup)


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Dein PC Netzteil ist nicht die erste Wahl fuer einen Schrittmotor 
Treiber mit 2A.

von mensch y. (ichbindas)


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Das PC Netzteil nutze ich gerade nur, weil ich ausschließen wollte das 
die Leistung das Problem ist. Normal wollte ich ein 2,5A Schaltnetzteil 
eines Monitors nutzen. Ist das besser? Bzw. warum ist es nicht gut?


Also ich hab den Strom mal runtergesetzt. Das Stottern und der 
Schrittverlust tritt ab ab ca 1,1 A auf. Allerdings hat er dann auch 
nicht mehr das angegebene Haltemoment, das ich schon gerne hätte.

Wenn ich ihn dann während einer Drehung kurz blockiere kommt er total 
aus dem Rythmus und fängt an zu Stottern/dreht teilweise frei. Ist das 
normal?

von Juergen G. (jup)


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Nimm einen einfachen Trafo, Brueckengleichrichter und eine dicken 
Siebelko >2200uF und haeng deinen Treiber da dran.
Die Spannung haengt davon ab was dein Treiber vertraegt, groessere 
Spannung groessere Dynamic.

Die PC Netzteile sind nicht fuer so ein soliedes auf und ab konstruiert 
wie sie ein Schrittmotortreiber produziert => die Ausgangselkos des NT 
sind schneller leergesaugt als sie der NT Treiber fuellen kann.

von mensch y. (ichbindas)


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Ok, hab ich wohl leider nicht mehr rumfliegen.
Bis hierhin schonmal viele Dank(:

von M. N. (Gast)


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mensch yich schrieb:
> Das Stottern und der
> Schrittverlust tritt ab ab ca 1,1 A auf.

Dann ist es sehr wahrscheinlich die interne Temperaturbegrenzung.

> enn ich ihn dann während einer Drehung kurz blockiere kommt er total
> aus dem Rythmus und fängt an zu Stottern/dreht teilweise frei. Ist das
> normal?

Das ist normal, wenn die aktuelle Schrittfrequenz größer als die max. 
Start-Stoppfrequenz liegt.

von mensch y. (ichbindas)


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> Dann ist es sehr wahrscheinlich die interne Temperaturbegrenzung.

OK, dann werd ich erstmal die nochmal Messen und besser kühlen und dann 
wegen des Trafos schauen. Danke

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


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Schlechte Kühlung mangels ausreichender Platinenfläche ist ein großes 
Problem bei den Pololu Board und vielen anderen Motor-Shields. Weitere 
mögliche Ursachen:
- Versorgungsspannung zu niedrig. Dann fällt die Drehmoment-Kurve zu 
früh ab
- Zu großer Jitter beim Taktsignal. Damit kann man einen Motor prima 
ausser tritt bringen. Wie gut da die Arduino-Libs sind kann ich nicht 
sagen. Ich hatte leider noch keine Zeit, mich mal in Ruhe damit zu 
beschäftigen.
- Beschleunigung zu hoch gewählt. Dann bleibt nicht mehr genug Moment 
für die Last übrig und der Motor fällt ausser Tritt.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Wolfgang (Gast)


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Thorsten Ostermann schrieb:
> - Versorgungsspannung zu niedrig. Dann fällt die Drehmoment-Kurve zu
> früh ab

Bei einem 2,8V Motor mit 12V Betriebsspannung wohl eher nicht.

mensch yich schrieb:
> Wenn ich ihn dann während einer Drehung kurz blockiere kommt er total
> aus dem Rythmus und fängt an zu Stottern/dreht teilweise frei. Ist das
> normal?

Ja, da fehlt die Rampe für das Hochfahren.

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


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Hallo Wolfgang!

>> - Versorgungsspannung zu niedrig. Dann fällt die Drehmoment-Kurve zu
>> früh ab
>
> Bei einem 2,8V Motor mit 12V Betriebsspannung wohl eher nicht.

Das ist nur eine Frage der Drehzahl. 12V sind nicht besonders viel. Es 
hat schon seinen Grund, dass man auch bei kleinen Motoren 24V, 36V oder 
sogar 48V verwendet. Bei den Nema34 Motoren lohnt es sich u.U., mit der 
Spannung noch ein ganzes Stück höher zu gehen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Juergen G. (jup)


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Wolfgang schrieb:
> Bei einem 2,8V Motor mit 12V Betriebsspannung wohl eher nicht.

Das sind noch Ansichten aus aelteren Semestern.
In heutiger Zeit werden Schrittmotoren anders betrieben.
Was auch heisst, dass die Daten auf dem Motor etwas anders zu 
interpretieren sind.

von Peter70 (Gast)


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Hallo!
Der Schrittmotor arbeitet auf seiner Resonanz! Du mußt die 
Anfangsdrehzahl über die Eigenresonanz beginnen.
Schrittmotoren sind keine "Motoren" sondern eine Krankheit!!

Gruß Peter

von Wolfgang (Gast)


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Juergen G. schrieb:
> In heutiger Zeit werden Schrittmotoren anders betrieben.
> Was auch heisst, dass die Daten auf dem Motor etwas anders zu
> interpretieren sind.

Nur zu - Fakten auf den Tisch.

von Juergen G. (jup)


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Die auf dem Motor stehenden Werte wie
Strom, Spannung, Widerstand nimmt man als Basis zur Berechnung was die 
Motorwicklung vertraegt.

Leistungskurven stehen im Datenblatt des Motors.

Die heutigen Treiber arbeiten fast alle im Chopper Betrieb. D.h. die 
Betriebsspannung wird hoeher gewaehlt um mehr Dynamic zu erreichen. Der 
Strom durch die Spulen wird dann durch den Chopper auf ein Mass begrenzt 
der bei der Wicklung keinen Schaden verursacht.

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


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Hallo Peter!

> Der Schrittmotor arbeitet auf seiner Resonanz! Du mußt die
> Anfangsdrehzahl über die Eigenresonanz beginnen.

Es könnte sein, dass er mit 100RPM (333Hz Vollschritt) gerade bei der 
Eigenresonanz des unbelasteten Motors liegt. Das um so kritischer, um so 
langsamer man den Bereich durchfährt, wenn man Vollschritt verwendet und 
der Motor nicht belastet wird. D.h. man kann Schrittmotoren durchaus 
auch unterhalb ihrer Eigenresonanzfrequenz verwenden, wenn das richtige 
Fahrprofil wählt.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Wolfgang (Gast)


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Juergen G. schrieb:
> Die auf dem Motor stehenden Werte wie Strom, Spannung, Widerstand nimmt
> man als Basis zur Berechnung was die Motorwicklung vertraegt.

Und, was habe ich anderes gesagt? Bei einem 2.8V-Motor an 12V 
Betriebsspannung fällt das Drehmoment nun wirklich nicht so früh ab, 
klar dass das nicht ohne Stromregler geht.
Und was hast du da jetzt für neue Erkenntnisse?

von M. N. (Gast)


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Thorsten Ostermann schrieb:
> Es könnte sein, dass er mit 100RPM (333Hz Vollschritt)

mensch yich schrieb:
> ( mit Vollschritten egal ob 10/50/100 RPM)

Die Platine sieht wie Spielzeug aus. Eine effizente Wärmeabfuhr sehe ich 
nicht. Zudem steht in der näheren Beschreibung 
http://www.pololu.com/catalog/product/1182, dass max. 1A mit dieser 
Leiterplatte möglich sind.
Wie immer, man darf Maximalwerte nicht mit Betriebswerten verwechseln.

von mensch y. (ichbindas)


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M. N. schrieb:
>dass max. 1A mit dieser Leiterplatte möglich sind.

"1 A per phase without a heat sink or forced air flow (it is rated for 2 
A per coil with sufficient additional cooling)."

Es scheint wirklich so, dass es an der Temperatur lieg.

Ich hatte beim 1. Test, vor langer Zeit, mal die Temperatur gemessen. 
Damals schien es so, als wenn ein Lüfter reicht. Mittlerweile hab ich 
provisorisch ein Passiv-Körper draufgemacht, die Temperatur ist gesunken 
und ich kann mit dem Strom schon höher gehen, ohne das er stottert.

Die Tage werde ich das noch mal mit einem optimalen Kühlkörper testen.

Soweit schonmal vielen Dank für die schnelle Hilfe!
Vor allem weil ich auf das mit der Temperatur ja wirklich selber hätte 
kommen können :D

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


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Der optimale Kühlkörper wäre eigentlich eine größere Platine. Der 
Wärmeübergang über das Plastikgehäuse ist nämlich deutlich schlechter 
als über das Thermal Pad auf der Unterseite des ICs.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von M. N. (Gast)


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mensch yich schrieb:
> ich kann mit dem Strom schon höher gehen, ohne das er stottert.

Ich würde Dir auch noch raten, mindestens im 1/2 Schritt Betrieb zu 
arbeiten. Noch besser wären 1/4 oder 1/8, da der Motor damit ruhiger 
läuft.

von Researcher (Gast)


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Peter70 schrieb:
> Schrittmotoren sind keine "Motoren" sondern eine Krankheit!!

Ui! Wahrlich eine intelligente Analyse. Vermutlich krankt unsere schöne 
Welt genau daran, dass sie pro Jahr mit 500 Millioen Stück davon 
geflutet wird. Wer weiß, wie viele Leute die in die Finger kriegen, die 
auch nicht damit umgehen können. rofl

von Peter (Gast)


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Researcher schrieb:
> Peter70 schrieb:
>> Schrittmotoren sind keine "Motoren" sondern eine Krankheit!!
>
> Ui! Wahrlich eine intelligente Analyse. Vermutlich krankt unsere schöne
> Welt genau daran, dass sie pro Jahr mit 500 Millioen Stück davon
> geflutet wird. Wer weiß, wie viele Leute die in die Finger kriegen, die
> auch nicht damit umgehen können. rofl

Die Sache ist halt, dass ATMEGA, Arduino, PIC, LPCxxx etc nur 
Hobbybastlergelumpe ist ... Vielen verstehen nicht, dass 99% dessen was 
in diesem Forum geschrieben wird absoluter Kinderkram ist und mit 
industrieller Elektrotechnik recht wenig zu tun hat. Schrittmotoren sind 
genau wie jeder andere Motortyp absolut perfekt in ihrem 
Anwendungsgebiet. Eine Arduinolibrary und ein schreckliches Board (s.O.) 
ändern daran garnichts. Nur können eben nicht alle diese Motoren 
vernünftig ansteuern. Sieht man ja deutlichst, wenn man mal nach Arduino 
+ stepper sucht. Das hat natürlich nur akademische Zwecke und kann in 
keinem seriösen Gebiet mithalten ...

von Juergen G. (jup)


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oops, jetzt wirds bestimmt gleich lustig hier.

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