Ist es möglich, die Belastung eines Schrittmotors im gestoppten Zustand zu bestimmen?

Gibt es eine Möglichkeit, das Drehmoment an einem Schrittmotor ohne einen zusätzlichen Kraftsensor zu bestimmen?

Zusätzliche Elektronik wie Stromshunts usw. wäre akzeptabel.

Ich möchte den Stepper in einem Wickelmechanismus verwenden und möchte überprüfen können, ob der Stepper unter Last steht, bevor ich in den Freilaufmodus wechsle.

Soweit ich weiß, kann ich nicht direkt erkennen, wann der Schrittmotor direkt gestoppt ist. Ich dachte jedoch, dass ein Trick wie das Hin- und Herbewegen des Steppers einen Schritt und das Beobachten der Strömung plausibel sein könnte.

Klingt das plausibel? Oder hat jemand eine bessere Idee.

Bearbeiten: Um zu verdeutlichen, dass ich nicht so sehr am genauen Wert des Drehmoments interessiert bin, bin ich mehr daran interessiert zu überprüfen, ob es kein signifikantes Drehmoment gibt.

Ich bin nicht so interessiert an dem genauen Wert des Drehmoments, ich bin mehr daran interessiert zu überprüfen, ob es kein signifikantes Drehmoment gibt.

Da Sie den genauen Wert des Drehmoments nicht benötigen, ist möglicherweise eine Blockiererkennung oder Drehmomentbegrenzung oder beides für Ihre Anwendung ausreichend.

Drehmomentbegrenzung

Das maximale Drehmoment, das ein Schrittmotor erzeugen kann, ist proportional zum Strom durch die Motorspulen.

Viele Schritttreiber machen es einfach, den maximalen Strom durch die Motorspulen zu begrenzen.

Vielleicht würde es in Ihrer Anwendung ausreichen, diese Grenze einfach herunterzuwählen, damit der Motor niemals ein "signifikantes Drehmoment" aufbringt.

Blockiererkennung

Viele Schrittmotortreiber wie der Trinamic TMC249A, der Trinamic TMC246, der TI DRV8711, der ST L6470, der ST L6482, der ST L9942, der AMIS-30623, der Allegro A4979 usw. verfügen über eine "sensorlose Blockiererkennung".

• "Wie erkennt man, wenn ein Schrittmotor blockiert ist?"
• "Die Gegen-EMK-Methode erkennt das Abwürgen des Schrittmotors: Pt. 1"
• "Gegen-EMK-Methode erkennt Schrittmotorstillstand: Pt. 2"
• Anwendungshinweis AN3327: L9942 Back EMF Stall Detection Algorithmus
• "Eine robuste Methode zur Erkennung von Schrittmotorstillständen"
• "Back-EMF-Methode erkennt Schrittmotorstillstand"
• "Innovative Blockiererkennung auf Basis von Gegen-EMK vereinfacht die Entwicklung von Schrittmotorantrieben."

Wie Dave Tweed bereits sagte, ist die Gegen-EMK proportional zur Drehzahl des Motors. Mein Verständnis ist, dass diese "sensorlosen" Techniken auf der direkten oder indirekten Messung der Gegen-EMK beruhen, während der Motor schnell getreten wird. Diese Techniken erkennen also nichts, während der Schritttreiber den Schrittmotor in einer Position hält (oder versucht, ihn mit langsamer Geschwindigkeit anzutreiben).

Wie Sie vorgeschlagen haben, "kann es plausibel sein, den Schritt einen Schritt hin und her zu bewegen und den Strom zu beobachten." Während der Schritttreiber den Motor einige Schritte schnell vorwärts und rückwärts bewegt, kann die Blockiererkennungsschaltung funktionieren: Wenn die Gegen-EMK Null ist (oder unter einem bestimmten Schwellenwert liegt), hat der Motor angehalten (oder die Drehzahl des Motors) liegt unter einem bestimmten Schwellenwert); Wenn die Gegen-EMK über dem Schwellenwert liegt, bewegt sich der Motor mindestens um eine bestimmte Schwellengeschwindigkeit.

Nein, ich denke nicht, dass Sie wollen, ist sogar theoretisch möglich. Die einzige elektrische Rückmeldung, die Sie von einem Motor erhalten, ist seine Gegen-EMK, die proportional zu seiner Drehzahl und nicht zu seinem Drehmoment ist. Mit einem herkömmlichen Motor können Sie am besten einen Strom (bekanntes Drehmoment) anlegen und dann prüfen, ob die Drehzahl so hoch ist, dass eine Gegen-EMK gemessen werden kann.

Bei einem Schrittmotor können Sie nicht viel an der Messung der Spannung oder der Stromwellenformen erkennen, solange Sie genug Strom anlegen, um ein Verrutschen des Motors zu verhindern.

Möglicherweise können Sie den Haltestrom an einer Wicklung schrittweise reduzieren und die Spannung an der anderen Wicklung überwachen. Wenn der Motor rutscht, wenn das Haltemoment verringert wird, sehen Sie einen oder mehrere Impulse an dieser anderen Wicklung. Sie werden wahrscheinlich die absolute Position des Motors aus den Augen verlieren, aber es klingt so, als wäre dies eine Anwendung, in der das sowieso nicht besonders wichtig ist.

In jedem Fall wissen Sie, dass dies sicher war, wenn Sie ohne Ausrutschen auf Null kommen. :-) Mit anderen Worten, sobald Sie Impulse sehen, erhöhen Sie den Haltestrom wieder. Das Stromniveau an diesem Punkt ist ein Maß für das Lastdrehmoment.

Sie sagen, Sie möchten keinen Kraftsensor verwenden. Wenn die Begründung nur darin besteht, dass Sie keine zusätzliche Signalleitung und / oder eine andere analoge Messung wünschen, wie wäre es dann, wenn Sie das Lastrückkopplungssignal direkt auf eine der Schrittsteuerleitungen legen?

Wenn Sie beispielsweise einen Mikroschalter hatten, der den vollständig gewickelten Punkt Ihres Mechanismus erkannte, können Sie die NO- oder NC-Kontakte verwenden, um eine der Schrittmotor-Antriebsleitungen zu ändern. Zurück in der Schrittmotor-Antriebsschaltung können Sie diese Antriebsleitung auf eine signifikante Änderung überwachen. Wenn der Treiberchip über eine Fehlererkennung verfügt, können Sie den Schalter verwenden, um absichtlich einen der Fehler auszulösen.

Wenn Sie beispielsweise ein riemengetriebenes System verwenden, wird der Riemen einseitig gespannt, wenn Sie sich dem vollständig gewickelten Punkt nähern. Wenn Sie also eine federbelastete Umlenkrolle auf den Riemen legen, kann dies zu einem Überspannen führen und beim Bewegen den Mikroschalter drücken. Wenn sich der Wickelmechanismus selbst auf einer federbelasteten Schwenkhalterung befindet, würde er sich bei vollständiger Wicklung leicht bewegen und könnte den Mikroschalter aktivieren.

Der Trick, um die obige Idee zum Funktionieren zu bringen, besteht darin, die Federbelastung und die Mikroschalterposition so einzustellen, dass sie mit dem hohen Tourqe-Punkt übereinstimmen, der die vollständig gewickelte Position signalisiert.

Der Schalter könnte eines der Antriebskabel vollständig öffnen, einen Widerstand in Reihe schalten, einen Kondensator gegen Masse stellen usw. Der beste Teil dieser Idee besteht darin, dass Sie die Änderung des Antriebskabels bestimmen können, die den vollständig gewickelten Punkt signalisiert . Das Einfügen oder Kurzschließen einer Komponente in die Laufwerksleitung funktioniert möglicherweise auch mit Ihrer Idee, einen aktuellen Shunt am Treiber zu verwenden. Durch Hin- und Herbewegen des Motors können Sie möglicherweise den genauen Punkt bestimmen, an dem der Schalter die volle Wicklung anzeigt. Wenn Sie das nächste Mal aufwickeln, können Sie nur die richtige Anzahl von Schrittimpulsen senden, um denselben Punkt zu erreichen.

Wenn Sie eines der Antriebskabel direkt über den Mikroschalter anschließen würden, benötigen Sie natürlich einen Schalter, der für den vollen Motorstrom ausgelegt ist. Das vollständige Öffnen eines der Antriebskabel kann auch zum Abwürgen des Schrittmotors führen, obwohl dies in diesem Fall möglicherweise hilfreich wäre.