schrittmotoren für "galvoselbstbau"

[floh]

Aaaalso:
Hier mein DAC wie ich ihn damals vor über 10 Jahren gebaut hatte. Sorry, kein Scanner zur Hand, daher ein Foto. Man erkennt aber glaube ich genug http://www.bastelkeller.ch/temp/laserdac.jpg

Ich weiss nicht ob die Statusleitungen für aktuelle Software richtig angehängt sind, für die meinige (geplante) waren sie es Notfalls halt anders anschliessen. Den ZN426E8 kriegt man heute kaum noch, es sind aber andere 8-Bit DA Wandler auf dem Markt die halt entsprechend anders angeschlossen werden. Das wohl wichtigste ist die nachfolgende OP-Schaltung (man könnte evtl. etwas gescheiteres nehmen statt den 741-er) die aus den 0-2,5V des DA eine symmetrische Spannung von -10 bis +10V macht. Also so wie es ILDA Eingänge gerne hätten.

Hier noch der Open-Loop Treiber den ich mir gebastelt hatte: http://www.bastelkeller.ch/temp/laseramp.jpg T1 und T2 sind Darlington Transen der BD6... Reihe mit kleinem Kühlkörper.

Das Zeugs ist nicht der Hammer, aber hauptsache selber gebastelt denn Professionell ist langweilig

[hubert]

cool, der LPT-DAC, mit nur 2 Latches hab ich den noch Zuhause, aus den Zeiten, als eine Soundkarte im PC nicht selbstverständlich war.
unter DOS und mit ner Ablekeinheit aus nem uralt Philips Laserdisc konnte man damit schon recht nette Figuren ohne scharfe Kanten hinbekommen.
Programmiert in Q-Basic, mit direkten Portzugriffen.
bzw. für die Wiedergabe von Amiga Mod Files auf dem PC benutzt und dann einfach die Ablenkeinheit mit Musik angesteuert.

[guido]

@DA2001,

habe nur einmal mit Sanaia telefoniert, bin mir aber sicher das Cassandra höchstens die zweite Laserfreak-in ist...

[Hatschi]

Halli Hallo

Ich wunderte mich auch über seine Aussage, aber eine PM an ihn hat´s dann aufgeklährt.

Hatschi

[jojo]

Nanu, Hatschi, so früh schon wach (gääähn..)?

@cassy

Ich würd an deiner Stelle nicht mit dem DAC anfangen, sondern erstmal mit der Ansteuerung des Motors (falls Du es wirklich mit dem Stepper machen willst). Für MOT müsste es zahlreiche Ansteuerschaltungen geben.
Wenn sich der Motor per Analogsignal +/-10V am Eingang korrekt auslenken lässt, dann kannst Du nach einem DAC schauen und Dich um die Software kümmern. Den Test des Motors bzw. Galvos würde ich aber an einem ganz normalen Funktionsgenerator machen. Denn eine Fehlersuche am Komplettaufbau MOT - Treiber - DAC - Software könnte schwierig sein, wenn man nachher nicht weiss, wo man den Fehler suchen soll.
Hast Du ein Oszi?

Joachim

[pandanero]

ne, ich habe kein oszilloskop und auch kein signalgenerator.
aber es ist kein problem die sachen mit in meine schule zu nehmen und da alles zu benutzen.

gruß,
cassy

[Hatschi]

Halli Hallo

[OT)
@JoJo: ~8:30 aufgestanden... ...jetzt endlich zuhause.
[/OT]

Hatschi

[alex20q90]

Den ZN426E8 kriegt man heute kaum noch

Du kannst doch selber einen D/A-Wandler bauen! Sogar von 1 bis XXX-Bit

Mit sogenannten R2R-Netzwerken :



Der Trick ist, das man sich dabei die teuren D/A-Wandler sich sparen kann und keine Speedeinbusen hat! Ein R ist schneller als ein Baustein der einen R schaltet!

Nachteil ist halt das die Schaltung diskret (aus einzellkomponenten) aufgebaut werden muss! Dürfte aber für Hobbybastler egal sein, da zeit ist geld keine Rolle spielt!

Grüße
Alex

[floh]

DA Wandler kosten nicht viel. Ich wollte auch nur darauf hinweisen, dass genau dieser Typ nicht mehr zu finden ist und ein anderes Exemplar evtl. anders beschalten wird. Einfach 1:1 nachbauen ist also nicht.

[afrob]

Du kannst doch selber einen D/A-Wandler bauen! Sogar von 1 bis XXX-Bit

Wobei XXX der Zahl 6 entspricht. Denn:

Die Widerstände im R2R-Netzwerk müssen auch ausreichend genau sein, sonst funktioniert der DA-Wandler nicht richtig. Schliesslich soll bei einem 8 Bit Wandler der Spannungsunterschied zwischen dem Wert 126 und 127 (01111110 <-> 01111111) genau so gross sein wie zwischen den Werten 127 und 128 (01111111 <-> 10000000). Dazu müssen die Widerstand eine Genauigkeit von 1/256 haben, also ca. 0,39%.
Gängige Widerstände sind aber nur 1% genau, das reicht nur für 1/64, also 6 Bit aus. Natürlich gibt es noch genauer Widerstände. Aber die Schaltung aus Präzisionswiderständen aufzubauen ist um ein Vielfaches teurer als gleich einen fertigen DA-Wandler zu kaufen. Fehler durch die Schaltelemente, die Last am Ausgang und das zeitliche Verhalten wollen auch noch bedacht sein.

Der ZN426 ist sehr alt und wird seit langer Zeit nicht mehr hergestellt. Der DAC0832 ist moderner (aber immer noch *uralt*) und enthält zusätzlich zwei Latches hintereinander. Diese sind notwendig wenn man mehrere DACs nacheinander mit Werten laden möchte, diese aber gleichzeitig ihre Ausgänge ändern sollen.

Grüsse,
afrob

[alex20q90]

naja, das kann ich nicht so stehen lassren! Ich arbeite ja selber in der Elektronikbrache und wir haben bei Widerständen z.b. SMD Baugröße 1206 z.b. 1kOhm 1 % festgestellt das diese in einer Charche immer die gleichen 1 % haben (also z.b. 1020Ohm). Ich hab mir auch schon selber ein Funktionsgenerator gebaut! Mit ner Sinus bzw Dreieckausgabe sind die Stufen zueinander immer gleich groß! Also wenn man Widerstände kauft dann am bsten 100 auf einmal (bekommt man dann als Gurtware)

[pandanero]

hi alle miteinander

danke für die zahlreichen antworten, das schonmal vorne weg.

dann eine frage:
wie hoch ist denn die geschwindigkeitseinbuße bei fertigen d/a wandler bausteinen ?
ist das "spürbar" oder eher zu vernachlässigen ?

und dann noch eine idee:
die eine spule des motors wird ja mit 5V fest gespeist.
man könnte den "scanner" ja noch schneller machen wenn man sie mit 12V ansteuert, wenn man z.B. an der anderen spule gerade -12V hat und zu +12V muss.
also eine maximale auslenkung haben will. man kann ja dann von -12V bis 0V spule1 auf 12 V legen, damit der anker sich schneller bewegt und dann wenn die 0V erreicht sind die spule1 wieder auf 5 V...oder so ähnlich...
ich hoffe ich konnte meine idee ein bisschen näher bringen.

gruß,
cassy

[hubert]

hmm, ich glaube, das mit der Spule 1 Spannungsumschaltung wird nicht klappen, die Spule wird beim open Loop nur dazu benutzt, daß eine Rückstellkraft da ist.
ich schätze mal, du wirst bessere Ergebnisse erzielen, wenn du nur eine Spule treibst, die Rückstellkraft weglässt und irgendeine Art Positiosrückkopplung einbaust.
dann hast du nen low budget, low performance closed loop.

[pandanero]

hi

die rückstellkraft will ich ja nur erhöhen um eine erhöhte geschwindigkeit zu erzielen.

was meinst du genau mit positionsrückkopplung ?

gruß,
cassy

[sklight]

Hi Ihr,

was meinst du genau mit positionsrückkopplung ?

Bei der Closed Loop Variante befindet sich an der Spiegelachse eine Elektronik die auf optische, kapazitivem oder
induktivem Weg eine Rückmeldung über die GENAUE Position an den Treiber liefert.

Also der Treiber bekommt die Genaue Position gesagt und Vergleicht dann ob es der Soll Position entspricht und wenn nicht regelt er nach!

Um das mal auf den Motor zu Linken:
Du könntest die Spule ständig aus Messen und entsprechend daraus die Aktuelle Position ermitteln *g*
Das ginge sogar Auch wenn die Spule als Halte spule gebraucht wird.
Nur dann müsste man Messen wie sich das Verändert... Weil der Anker Beinflusst ja das Stehende Mangnetfeld...

Leuchtende Grüße

Stefan
alias Light

[hubert]

eine optische, magnetische oder Prinzip Drehkondensator Rückkopplung wie sie bei vielen Selbstbauscannern benutzt wird.
Eine Möglichkeit wird hier http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html
beschrieben, der Vater aller Selbstbauscanner.

[sanaia]

Hallo Cassy,

ne, ich habe kein oszilloskop und auch kein signalgenerator.

Ich würde dir empfehlen bei nächster gelegenheit eines zu besorgen, ansonsen ist man quasi 'blind'. Es muß ja nichts besonderes sein, etwas in dieser art reicht für die meisten fälle völlig aus.

[jan]

Du kannst doch selber einen D/A-Wandler bauen!

Alle Selbstbaubemühungen in Ehren, aber das ist doch nun wirklich nicht mehr zeitgemäß. So teuer ist der Kram nun auch nicht, und mit der Geschwindigkeit kann man wirklich nicht argumentieren, wenn man mit der Schaltung ein träges, mechanisches System betreiben will .

[floh]

beim Oszi unbedingt darauf achten, dass es zwei Kanäle hat! Mit nur einem Kanal steht man oft ziemlich an wenn man etwas verleichen will.
Das Oszi muss nicht digital sein (analog ist manchmal sogar besser da einige digitale bei falscher Einstellung totalen Mist anzeigen können), ein digitaler Speicher ist kein Muss macht aber oft Sinn. Vor allem wenn man Einzelereignisse aufzeichnen möchte.

[sanaia]

Um ehrlich zu sein, die 2-kanal-funktion habe ich bisher nur extrem selten gebraucht. Viel wichtiger erscheint mir die möglichkeit der externen triggerung - gerade bei computergenerierten signalen am LPT port, die ja m.o.w. stochastisch ankommen - also wenn der rechner gerade lust hat. Das debuggen solcher sachen ist nicht lustig, und ohne triggerung quasi unmöglich weil man den pulstrain dann überhaupt nicht richtig sehen kann, da er permanent durchs display rast.
Zu thema digiscope: die haben die unangenehme eigenschaft transienten zu verschlucken, d.h. was nach schöner glatter kurve aussieht kann beim hereinzoomen zum bretterzaun mutieren.

Alle Selbstbaubemühungen in Ehren, aber das ist doch nun wirklich nicht mehr zeitgemäß.

... und wie soll man was lernen, wenn man alles fertig kauft ? Ich könnte dir heute noch ein röhrengerät reparieren - und notfalls die triode aus einer glühbirne nachbasteln - weil ich es gelernt habe; aber heute heißt reparatur ja "Ich geh' zum MediaMarkt" ...

[floh]

ich brauchte schon oft den zweiten Kanal, den Trigger Eingang aber nur ein, zwei mal. Nun denn, jedem das seine.
Einen diskreten R2R DA würde ich mal bauen um zu sehen wie der tut aber für den wirklichen Einsatz dann doch lieber auf ein fertiges IC zurückgreifen. Ist oftmals eh das gleiche drin. Und wenn man einen findet der sogar noch interne Latches hat, spart man sich Bauteile.

[jojo]

ich schätze mal, du wirst bessere Ergebnisse erzielen, wenn du nur eine Spule treibst, die Rückstellkraft weglässt und irgendeine Art Positiosrückkopplung einbaust.
dann hast du nen low budget, low performance closed loop.

Das geht nicht.
Diese Art von Schrittmotoren sind ja eigentlich 2-Phasen Wechselstrommotoren.
Man kann da nicht nur 1 Spule bestromen und die andere weglassen.
Es gibt keine "Rückstellkraft" oder "Bremsspannung". Alles Quatsch und irreführende Bezeichnungen!
Die lineare Drehung eines Schrittomotors erfolgt mittels Sinus/Cosinus Bestromung an den 2 Phasen.
Strenggenommen müssten sich die Ströme beider Phasen 90 Grad phasenverschoben ändern, um eine lineare Bewegung hinzubekommen.
Liegt eine Phase fest, wird kein korrektes Drehfeld mehr erzeugt.
Man muss aber dazu sagen, dass die Kleinmotoren eh so ungleichmässig magnetisiert sind, dass das kaum eine Rolle spielt.
Daher kann man Phase A auf den Scheitelpunkt des Sinus setzen (Maximalstrom) und durch Bestromung von neg. Maximum bis pos. Maximum an Phase B einen Schritt "durchfahren".
Einigermaßen zumindest.
Eine "Stromüberhöhung" an einer der Phasen bringt gar nichts. Da hier der Stromverlauf die Sinus/Cosinus Konstellation verlässt, kommt der Motor "aus dem Tritt".
Anders als beim einfachen Galvo, ist die Bestromung eines Schrittmotors closedloop wesentlich komplexer. Man kann keine Stromspitzen zur Beschleunigung nehmen, sondern muss ein "voreilendes Drehfeld" für den Motor erzeugen.
Zeichnet Euch mal einen Sinus/Cosinus Graphen auf. Die Drehung des Motors verläuft dabei in X-Richtung vorwärts oder rückwärts.
Will ich die Positionierung beschleunigen, kann ich nicht die Amplitude (Strom) des Sinus bzw. Cosinus in Y-Richtung erhöhen, sondern muss der Bestromungskurve in der X-Achse folgen. Ich suche also einen Punkt auf der X-Achse relativ zur momentanen Rotorposition und springe dahin. Der Rotor wird nun versuchen, dorthin zu folgen. Springe ich nun auf eine X-Position an gegenüberliegender Stelle, so erfährt der Rotor eine Drehfeldumkehr und wird stark gebremst.
Das Ganze geht natürlich nur innerhalb eines Bereiches von einem Schritt (genauer gesagt knapp +/- 1 Schritt), da sich sonst das Drehfeld wiederholt und der Motor anfangen wird, unkontrolliert hin- und herzuspringen.

Alles klar?


Joachim

[major]

Hallo,
so jetzt geb ich halt auch meinen senf dazu
Find ich echt klasse, dass sich auch mal ein Mädchen in diesem Forum meldet.
Es gibt ja echt wenige die sich für dieses Hobby interessieren.

So, jetzt zu meiner schaltung...
ich bin ein echter anhänger dieser schaltung, bis ich mein Open Loop scanner aufgegeben hab'.
Signale kommen von deinem DAC oder der Widerstandsreihe, vielleicht solltest du da noch eine Vorverstärkerstuf hinhängen, dann diese schaltung ranbasteln.
Diese Schaltung besteht aus einer nicht-invertierende Operationsverstärker schaltung. Ich hab den TDA2030 oder auch TDA2020 verwendet, das ist ein kompakter Leistungsverstärkerbaustein mit ausreichen Leistung. Natürlich musst du noch für ausreichend Kühlung am Baustein sorgen.
Die Spulen des Schrittmotors werden so zusammengeschalten, dann hast du auf beiden die Signal-und Halteschaltung. Wenn der Spulenwiderstand zu klein ist solltest du vielleicht noch zwei LeistungsWiderstände zwischen die spulen schalten.

Ich hoff das hat dir was gebracht...

Bis dann und viel spass beim experimentieren.
Grüße,
matthias

[hubert]

@Joachim,
du beschreibst hier sehr Scön, wie man einen Steppermotor als 2Phasen Drehstrommotor betreibt, aber als Scanner er eben nicht so betrieben.
Daß hier keine Bremsspannung benutzt wird stimmt, aber jeder open Loop Scanner benötigt eine Rückstellkraft (auf definierte 0 Position)und die wird definitiv durch den Spulengleichstrom erzeugt.

[Hatschi]

Halli Hallo

@hubert: hast du schon mal auf Joachims Homepage geschaut?
Mir währe es peinlich den JoJo im sachen "Scanner" zu belehren...

Hatschi

[jan]

und wie soll man was lernen, wenn man alles fertig kauft ?

Okay, aber dann auch bitte keine Operationsverstärker verwenden, sondern schön diskret aufbauen...

Ich rede nicht davon ALLES fertig zu kaufen. Ich habe früher auch Gattergräber erzeugt, wo man lieber einen µC verwendet hätte. Aber nur, weil ich es nicht besser gewusst habe. Anderen möchte ich solcherlei Irrwege gerne ersparen, wenn ich kann.

[jojo]

du beschreibst hier sehr Scön, wie man einen Steppermotor als 2Phasen Drehstrommotor betreibt, aber als Scanner er eben nicht so betrieben.
Daß hier keine Bremsspannung benutzt wird stimmt, aber jeder open Loop Scanner benötigt eine Rückstellkraft (auf definierte 0 Position)und die wird definitiv durch den Spulengleichstrom erzeugt.

Das ist schon klar. Das Problem ist aber, dass Neulinge durch Ausdrücke wie "Bremsspannung" und "Rückstellkraft" die Grundfunktion eines Schrittmotors sicherlich nicht verstehen. Natürlich wird durch eine festbestromte Phase eine Kraft erzeugt, die der zweiten Phase entgegenwirkt und somit einen "Bremseffekt" oder auch eine "Rückstellwirkung" hat.

Bevor aber die Diskussion weitergeht, muss man doch mal klarstellen:
ALLE elektromagnetische Motoren arbeiten prinzipiell gleich.
Da ein Galvanometer die einfachste Form eines Elektromotors darstellt, kann jeder Elektromotor (mit mehr oder weniger hohem Bastelaufwand) auch als Galvanometer fungieren und somit ein Scanner sein.
Ich kann mir einen Scanner aus einem Schrittmotor, Gleichstrommotor, Wechselstrommotor, BLDC-Motor, Synchronmotor, Drehstrommotor, Drehspulinstrument, Dreheiseninstrument und was-weiss-ich alles bauen. Alles eine Frage der Ansteuerung.

Hier werden eben Schrittmotoren genommen, weil sie einige Konstruktionsmerkmale aufweisen, die sich für Scanner gut eignen.
- Permanentmagnetmotoren haben eine relativ geringen Rotormasse und sind deshalb recht schnell.
- Die Polanzahl (Schrittauflösung) kommt dem gewünschten Scanwinkel sehr nahe.
- Keine Bürsten und Kollektoren

Dennoch bleibt es eben ein Schrittmotor, der auf ein Drehfeld optimiert wurde und nicht auf einen Galvanometerbetrieb.
Es handelt sich dabei beim "Scanbetrieb" nicht um eine grundlegend andere Betriebsart. Es wird lediglich ein kleiner Ausschnitt des Drehfeldes "nachgebildet".
Dabei wird der Idealverlauf des Drehfeldes ignoriert, also eine Phase auf einen konstanten Wert festgelegt.
Mit dem Effekt, dass sich der nötige "Galvo"strom nicht linear zur Auslenkung verhält. Daher malen die meisten MOTs anstatt einer Diagonalen ein "S".
Bei closedloop Betrieb kann man die Nichtlinearität ganz gut ausgleichen, da hier der Treiber den Strom anpasst.
Es bleibt aber das Problem, dass sich der mögliche Auslenkbereich auf einen Schritt beschränkt. In der Praxis heisst das 15 bis 18 Grad mechanisch. Außerdem sind viele billigen Stepper unregelmäßig magnetisiert. Dadurch liegt der "Nullpunkt" nicht in der Mitte 50/50, sondern z.B. bei 70/30 des Auslenkbereichs. Ein Grund, warum schon viele Ersatzbeschaffer von MOT1 gründlich auf die Schnauze gefallen sind.

Will man mit Schrittmotoren experimentieren, und eventuell mal mehr erreichen, als nur mit der 10 Jahre alten MOT-Ansteuerung, dann kommt man nur mit der Drehfeld-Denkweise weiter. Mit der Galvo-Denkweise nicht. So schaffte es z.B. der M6008 auf wundersame Weise, über 2 Schritte zu fahren und damit einen Scanwinkel von über 60 Grad..


@Hatschi: Danke

Joachim