Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nema 17 Strom Einstellung am A4988 Treiber


von Simon (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

ich versuche gerade, einen Schrittmotor mit dem A4988 zu betreiben.
Der Schrittmotor ist der zweite in folgender Liste:

http://www.gbeshop.com/InfoBase/SAVEBASE/PKG/001520/Image/nema17.jpg

Ich habe alles so aufgebaut wie in diesem Tutorial für Einsteiger.

http://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/how-to-control-stepper-motor-with-a4988-driver-and-arduino/

Funktioniert auch alles :-)


Zum Problem: Der Motor ist einen Tick zu schwach, für das was er machen 
soll. Er benötigt laut Datenblatt einen Strom von 0,95A.

Die Strommessung in einer Phase zeigt mir ca. 0,9A an, also passt.

Der A4988 ist komplett aufgedreht, um die 0,9A Phasenstrom zu erreichen. 
Gespeist wird dieser von einem 24V/5A Netzteil.


Meine Fragen:

1. Sind meine Annahmen, was die Strom Einstellungen betreffen so in 
Ordnung?

2. Warum erreiche ich "nur" einen Strom von 0,9A und nicht mehr wenn ich 
den Treiber komplett öffne? Er kann ja bekanntlich bis 2A/Phase...

3. Was wären Möglichkeiten zur Abhilfe?

4. Wenn es gar nicht anders geht, muss ich wohl einen etwas stärkereren 
Motor kaufen. Das Haltemoment ist fast egal und muss nicht groß sein. 
Wie heißt überhaupt das Drehmoment, das angibt, wie stark der Motor sich 
bewegen kann? Bin mir bei den ganzen Angaben leider nicht so sicher ;-)

5. Würdet ihr mir einen Motor aus obiger Liste empfehlen? Er muss wie 
gesagt nur ca. 1,5 mal stärker sein als die Nummer 2 aus der Liste.

6. Es sind dort Motoren gelistet, die zum Teil fast die gleichen Momente 
vorweisen. Jedoch hat der eine z.B.

12V 0,4A 30 Ohm

und der Andere

2,8V 1,68A 1,65 Ohm

Was macht das für einen Sinn?



Ich weiß es sind viele Fragen :-) Über Antworten, die mir bei einem Teil 
der Fragen weiterhelfen würde ich mich sehr freuen. Danke schonmal im 
Voraus für Eure Hilfe.

Grüße

Simon

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


Lesenswert?

Hi

Was hast Du mit den zwei freien Drähten gemacht?
Also die Mittelanzapfungen, also weiß und gelb?
Wenn Diese bereits gegeneinander und vom Rest isoliert sind - hmm, 
wird's langsam eng.
Auch ist die Nominal-Spannung Deines Stepper mit 4V gering genug, daß Du 
bei 12V Versorgung da ordentlich Kraft raus bekommen solltest.
Hast Du das Drehmoment Mal grob geprüft?
Einen Wägebalken auf die Motorachse, Welcher links/rechts gleich weit 
heraus ragt, damit das Gewicht des Balken keinen Einfluss hat.
Dann am Ende einer Seite ein zum erwarteten Drehmoment ausreichend hohes 
Gewicht angebracht und geschaut, ob der Motor das Gewicht heben/halten 
kann.

Da Du Nichts zur Geschwindigkeit schreibst, bringt Dir auch ein Motor 
mit geringerer Nominal-Spannung Nichts, da Dieser 'nur' schneller drehen 
kann (die erforderliche Kraft in kürzerer Zeit zusammen bringt), aber 
eben nicht MEHR Kraft - es sei, der Motor selber ist kräftiger.

Bei nur langsamer Drehzahl würde auch ein 12V-Stepper ganz ohne 
Strombegrenzung reichen, da sich dort auch nur der aufgedruckte Strom 
einstellt.

Wenn Du Schrittverluste/Abrisse erst bei Drehzahl hast, würde ich die 
Stepper-Treiber versuchsweise mit einem Labor-Netzgerät (also 
einstellbare Spannung und 'Strom ohne Ende') versorgen und die Spannung 
langsam anheben, bis Du knapp unter einem Maximal-Wert kommst.
Wenn sich bis Da dann das Verhalten des Motor verbessert, entweder mehr 
Spannung (also die 12V-Quelle gegen was Dickeres tauschen) und/oder 
einen Motor mit weniger Nenn-Spannung - Da dann zwingend mit 
Strombegrenzung - ist ja aber eh vorhanden.

MfG

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Simon schrieb:
> Zum Problem: Der Motor ist einen Tick zu schwach, für das was er machen
> soll. Er benötigt laut Datenblatt einen Strom von 0,95A.

Richtig muss es heißen: "Er benötigt laut Datenblatt einen Strom von 
0,95A, damit er das angegebene Haltemoment erreicht".

> 2. Warum erreiche ich "nur" einen Strom von 0,9A und nicht mehr wenn ich
> den Treiber komplett öffne? Er kann ja bekanntlich bis 2A/Phase...

Dann konfiguriere den Treiber mal für Vollschrittbetrieb und miss im 
Stand mal die Spannung über der Wicklung, über dem zugehörigen 
Shunt-Widerstand und die Verorgung am Modul (VMOT-GND).

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


Lesenswert?

Hallo Patrick,

> Da Du Nichts zur Geschwindigkeit schreibst, bringt Dir auch ein Motor
> mit geringerer Nominal-Spannung Nichts, da Dieser 'nur' schneller drehen
> kann (die erforderliche Kraft in kürzerer Zeit zusammen bringt), aber
> eben nicht MEHR Kraft - es sei, der Motor selber ist kräftiger.

Das sehe ich anders. Offensichtlich bewegt er sich schon bei einer 
Geschwindigkeit, die hoch genug ist, dass die Stromregelung nicht mehr 
greift. Da würde ein Motor mit einer "schnelleren Wicklung" (mehr Strom, 
weniger Nennspannung) helfen, den gewünschten Strom noch zu erreichen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von W.S. (Gast)


Lesenswert?

Simon schrieb:
> Das Haltemoment ist fast egal und muss nicht groß sein.

Machst du Witze - oder begreifst du es nicht? Das Haltemoment ist die 
Kraft, die der Motor allerhöchstens aufbringen kann. Beim Drehen wird 
sie mit Regelmäßigkeit kleiner, denn der Steuer-IC muß ja die 
Wicklungsinduktivitäten umladen und das braucht Zeit - selbst bei der 
höchsten zulässigen Versorgungsspannung. Such dir also einen Motor 
heraus, der eine einigermaßen kleine Spannung bzw. Induktivität hat und 
bei deinem Motorstrom genügend Haltemoment aufweist.

Ach ja: wie heiß der Motor wird (jaja, auch im Stillstand), kriegst du 
heraus, wenn du dir die Wicklungswiderstände und den erforderlichen 
Strom für's Haltemoment anschaust. Schrittmotoren werden nämlich mit 
Strom betrieben und die Spannung ändert sich je nach Drehzahl.

W.S.

von Wolfgang (Gast)


Lesenswert?

Thorsten O. schrieb:
> Das sehe ich anders. Offensichtlich bewegt er sich schon bei einer
> Geschwindigkeit, die hoch genug ist, dass die Stromregelung nicht mehr
> greift.

Woran siehst du das?
Der A4988 ist für max. 2A spezifiziert, aber wer sagt, dass die 
Sense-Widerstände auf dem Treiberboard auch so ausgelegt sind, dass es 
2A durch den Motor durchdrücken will. Ohne Kühlkörper halte ich die 2A 
sowieso für sportlich

Ein paar Messwerte würden deutlich helfen, die Situation zu beurteilen 
...

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


Lesenswert?

Hallo Wolfgang,

sehen kann ich das natürlich nicht. Ich bin zunächst mal davon 
ausgegangen, das er irgendein fertiges Motorshield verwendet hat. Das 
damit dauerhaft keine 2A (übrigens Spitzenstrom, Motornennstrom ist 
damit 1,4A) möglich sind, betone ich hier immer wieder. Da hilft 
übrigens auch kein Kühlkörper auf dem IC-Gehäuse, da der Wärmeübergang 
dort viel zu schlecht ist. Die Kühlung erfordert ausreichend 
Platinenfläche, die auf den Mini-Shields einfach nicht zur Verfügung 
steht.

Und da er sagt, er hätte den Phasenstrom gemessen und der Treiber sei 
voll aufgedreht, ist es naheliegend, dass die Drehzahl zu hoch bzw. die 
Betriebsspannung zu niedrig ist, um den gewünschten Strom noch zu 
erreichen.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

: Bearbeitet durch User
von Simon (Gast)


Lesenswert?

Hallo zusammen,

entschuldigt, dass ich mich jetzt erst melde.

Ich möchte mal etwas den IST Zustand beschreiben, damit ihr etwas mehr 
Einblick habt:

- Der Motor zieht bei komplett offenem Treiber 0,9A Phasenstrom, 
gemessen mit einem Multimeter (ich hoffe das kann man so messen)

- Der aufgeklebte Kühlkörper wird nach 5 Minuten Dauerbelastung heiß 
(max 1s Finger draufhalten möglich), ich denke das geht noch in Ordnung

- Der Motor treibt eine Linearführung an. Schrittverluste hat er dabei 
nicht. Ich kann den Motor zumindest hin und her fahren und das läuft 
sauber (er fährt immer zur gleichen Stelle vor und zurück)

- sobald der Schlitten der Führung mit mäßiger Kraft (leichtes Drücken 
mit der Hand) beaufschlagt wird, rattert es. Das muss besser werden.



Ich habe auch noch einen zweiten Motor bestellt, etwas dicker, ca. das 
1,5-Fache an Nennstrom und Leistung. Das macht der A4988 dann auch 
warscheinlich nicht mehr mit.

Was haltet ihr von so einer Kiste?

http://www.ebay.de/itm/4A-TB6600-Stepper-Motor-Fahrer-Controller-9-40V-TTL-16-Micro-Step-CNC-1-Axis-/322768440264?_trksid=p2141725.m3641.l6368

Kann 4A und ist damit großzügig überdimensioniert (ich erhoffe mir damit 
neben der geforderten Leistung auch eine bessere Wärmeabführung)



Danke für die bisherigen Hilfen.

Gruß

Simon

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


Lesenswert?

Hallo Simon,

was hast du denn für einen Treiber? Eigenbau oder fertig gekauft? Macht 
das Multimeter TrueRMS? Sonst kannst du die Messung vergessen. Und bei 
welcher Drehzahl hast du das getestet?

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Wolfgang (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Thorsten O. schrieb:
> Ich bin zunächst mal davon
> ausgegangen, das er irgendein fertiges Motorshield verwendet hat.

Das tut er wohl

Simon schrieb:
> Ich habe alles so aufgebaut wie in diesem Tutorial für Einsteiger.
> 
http://howtomechatronics.com/tutorials/arduino/how-to-control-stepper-motor-with-a4988-driver-and-arduino/

Wenn man den A4988 für Vollschrittbetrieb konfiguriert, steuert der 
Treiber beide Phasen mit 70% an. Erst bei Halbschrittbetrieb wird auch 
mal 100% Strom durch die Wicklungen geschickt. Darum hatte ich 
vorgeschlagen, bei Vollschrittbetrieb und stehendem Motor ein paar Werte 
zu messen.

Da sich Simon seit dem Eröffnungspost aber nicht wieder gemeldet hat, 
scheint das Problem entweder gelöst oder nicht so drängend gewesen zu 
sein. Vielleicht war einfach nur ein Kabel ab und nun geht's?

Schönen Abend
Wolfgang

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.