Maxhastighet på gamla stegmotorer?

[AndersG]

Är frågan om några tämligen stora, unipolära 1,6V/20A motorer med 200 steg/varv. Driver jag dem vanligt (PIC plus mosfettar) med 20A så klarar de att att steppa ca 200Hz, dvs 60 varv/min. Kör jag halvsteg kommer jag upp i ca 500Hz. I båda fallen är det frågan om en resonans i motorn, den hoppar runt och över det varvtalet stoppar den.

Någon som vet om detta är normalt för dessa 70-talsmotorer, eller om jag gör ngt fel?

[H.O]

Jag har absolut ingen aning vad dom borde klara men 200Hz låter EXTREMT dåligt - åtminstånde en tiopotens högre tycker jag. Vad driver du med för spänning? Chopper eller L/R?

[AndersG]

Driver med 5V från ett gammalt ATX-aggregat. Tillsvidare med ett seriemotstånd, men det skall bli choppat, bara jag får det hoplött.

[Uttis]

Öka drivspänningen så börjar det nog röra på sig lite bättre.

[xxargs]

sinuskurformmatning säger jag - så länge systemet går olastat/liten friktions last med mekanisk Q-värde över 1 så kommer du ha problem med övertonerna från fyrkant/PWM mer eller mindre när dom passerar systemets mekaniska resonans.

bromsar du axeln - snörbit runt axeln några varv och drar till lite för bromsning - och det passerar resonanspunkterna och varvar bättre så har du stor sannolikhet bekymmer med din höga Q-värde på motorn/systemet och därmed dina övertoner - har du dessa bekymmer så hjälper det inte med högre spänning utan du måste terminera systemet mekaniskt (med friktion, dämpring med viskös massa i) eller med snubberkrets-lösning på elektriska sidan (man använder motorns magnetsystem som transformator för att överföra mekanisk reaktiv effekt till elektrisk dito) så att Q-värden i systemet går helst under 1. - problemet är inte helt olikt som att dämpa bashögalare som är okontrollerade och är entoniga pga. för högt Q-värde...

tillägg:

hög spänning behövs också då back EMF som bildas när motorn snurrar snabbt minskar spänningsdifferensen mellan strömkällan och motorn och därmed minskar strömmen som i sin tur minskar momentet.

kolla hur mycket spänning stegmotorn ger när du snurrar axeln med en känd rotationshastighet - är det över 5 volt redan vid 60 rpm så lär du inte kunna varva så mycket mera då stegomtorn vill dumpa strömmen mot drivsteget och bromsa sig än ta emot från drivsteget om den varvas högre...

[H.O]

Ja, spänning är A och O i det här fallet. Det verkar ju som att dessa motorer har relativt låg induktans med tanke på den höga strömen men ändå.... I den här pdf'en på motorer modell större (NEMA42 den största med en fas-ström på 15.8A) så så visar dom t.ex momentkurvor vid 72, 160 och 320V så att köra på 5V känns lite i underkant.

[AndersG]

xxargs: Det kan hända att det faktum att jag har motorn helt obelastad på golvet spelar in i det hela. Skall kolla vad som händer då den sitter mekaniskt på sin plats i fräsen. Skall även testa driva den med en borrmaskin och kolla utspänningen. Annars ligger spolresistansen nära den som motorena H.O postade länk till.

[xxargs]

Nyfiken: vad händer om du bromsar axeln lite med fingrarna när den snurrar i den 'trubbliga området' - verkar den stabilisera sig då eller stannar den helt ?
I ett dynamisk system som det här med med elastiska fjädrar (magnetsystem) och rörrliga massor så har massa och dess rörelse gentemot varandra och även dess förluster betydelse på beteende - när det är högfriktionsdrift (hög friktion relativt den reaktiva delen i form av massatröghet och fjädring) ) så märker man inte dom 'konstiga effekterna' men när huvudelen är reaktivt (mekaniskt reaktivt) med små resistiva förluster (friktionsförluster) så kan det bli - ehh, intressant...

[AndersG]

Skall testa då jag kommer hem. Sitter i Köpenhamn just nu

Att det är resonans är ganska säkert. Du vet hur man kollar egenresonansen hos en högtalara, genom att mata in fyrkant och svepa, vid resonans får man sinus tillbaka. Ser litet liknande ut på oscilloskopet i dethär fallet.

[xxargs]

Kanske inte just den metoden, men kan tänkas fungera då om det är parallellresonas så är impedansen som högst då frekvenser högre och lägre belastas mera - förutsätter då att signalgivaren har inre resistans eller resistans i serie så att det syns mätmässigt... skall man leta serieresonans så skall man titta på strömmen...

själv föredrar jag mäta med sinus i brygga - även om att driva den typen av motor med sin ev. stora HiFi-PA är kanske att riskera sin ljudutrustning om den inte är ovillkorlig stabilt i slutsteget... ljudkorten bör om inte annat kunna tillverka en alldeles utmärk kvadratursignal (90 grader skift) med något ljudprogram för att driva det så harmoniskt som möjligt och via mätmotstånd bör man finna ut när impedansen är som högst (lägst ström, högst spänning) samt när den är som lägst (hög ström, låg spänning) - mäter man upp detta noga och ta också 3 dB-punkterna så bör bör man senare kunna räkna ut Q-värde - om det är notch så är det 7 dB-punkterna men är lite knepigare då matningsimpedansen måste vara lika som resistiva delen i motorn - Det är lämpligt att samtidigt spela in signalen över seriemotståndet ( med lämplig spänningsdelare) som man sänder ut medan man sakta sveper det,bl.a för att få med fasvinkeln också - om ljudkortet medger det.

---

Angriper man detta på ungefär samma sätt som att mäta upp en högtalarelements parametrar så tror jag man kan komma ganska långt i sin karaktärisering av motorn... - känner man dessa så kan man sedan optimera sin drivning även om det sker med fyrkantvåg.

[AndersG]

Har inte hunnit köra motorerna som generatorer ännu, men jag upptäckte en annan sak: Mitt arrangemang med frihjulsdioder var suboptimalt. Se:
http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/current.html (fig 4.1) samt,
http://www.cse.ucsc.edu/classes/cmpe118 ... eppers.ppt

Genom att helt fimpa frihjulsdioderna till Vcc så fick jag motorerna att gå mycket snabbare. Med halvsteg och 5V så kan jag nu köra 1300Hz, då nyper ATX-aggregatet

Kanske man skulle ha en zener på 100V och en diod som frihjul?

[AndersG]

Det skumma är att ATX-agget nyper, trots att strömmen är långt under 22A. Detta sker då man kommer upp i 1300-1500 Hz, misstänker att det är motorns kickback som får aggregatet att lösa ut.

[blueint]

Hur kopplade du om du fimpade frihjulsdiopder?

[AndersG]

Jag tog bort dem helt. Det ser ut så här:
Schema:

(Minus dioderna)

Med 12V drivspänning och 8kHz chopping så kan jag köra över 3kHz in, dvs 450 varv nu

edit: Och med en backdiod så fungerar ATX agget, men tror att jag måste komma upp i 12-24V frö att få acceptabel snabbhet.