Kühlkörper von Silent Stepper Bricklet 2.0 abgefallen

[|-8-|]

Hallo allerseits,

ich hatte schon länger zwei Silent Stepper Bricklet für ein Bastelprojekt gekauft und die Sachen jetzt nach zwei Jahren (*g*) endlich aus der Verpackung genommen. Leider ist bei einem der beiden Bricklets der Kühlkörper abgefallen. Der verbaute Kleber ist spröde und man sieht sehr viele Blasen im frei gebrochenen Kleber.

Was macht man da? Einfach mit einer sehr dünnen Schicht Sekundenkleber wieder formschlüssig befestigen?

[MatzeTF]

Sekundenkleber ist leider kein guter Wärmeleiter und daher nicht zu empfehlen. Du brauchst entweder Wärmeleitkleber oder selbstklebende Wärmeleitpads. Für beides solltest du die Reste vom alten Wärmeleitkleber abkratzen. Für Pads sollten auf Chip und Kühlkörper keine Reste mehr sein. Falls klein Reste bleiben, ist Wärmeleitkleber wahrscheinlich die bessere Wahl.

[|-8-|]

Hallo,

ich habe die Kühlkörper ordentlich auf den Stepper Bricklets befestigt und dann vor zwei Wochen die Technik in Betrieb genommen. Leider währte die Freude nicht sehr lange.

An jedem Stepperbricklet hängt ein Linearmotor, der mit einer relativ massiven Spindel verbunden ist, die eine Achse eines Mikroskoptischs bewegt. Das lief auch anfangs. Nach dem Test der Endlagenschalter (Spindel dreht sich, Endlagenschalter manuell betätigt, Motor stoppt) hat sich der Treiber jedoch relativ schnell verabschiedet. Ich hatte die GPIO auf "Debounce" und "Normal stop" gesetzt (soweit ich mich jetzt erinnere).

Ich habe das mit unserem Elektroniker auf Arbeit überprüft. Er steuert keine Schrittmotoren mehr an, bzw. kommt nur noch eine Hin- und Her-Bewegung zu standen. Mit einem anderen Treiber (Firma Zaber) funktionieren die Motoren.

Was kann ich denn tun, um solche Probleme das nächste Mal zu vermeiden? Die Endlagenschalter brauche ich ja, um bei Schrittfehlern nicht die Mechanik zu zerwürgen.
 

[MatzeTF]

Ich glaube nicht, dass die Endschalter das Problem waren, sondern vielleicht eher die „relativ massive Spindel“. Kann es sein, dass deine Konstruktion einfach zu schwer ist, und beim Bremsen den Motortreiber überlastet hat? Welchen Motorstrom hattest du eingestellt?

Du könntest versuchen, die Bremsbeschleunigung zu reduzieren. Das klappt natürlich nur, wenn du hinter dem Endschalter noch genug Spielraum hast. Ansonsten musst du auch die maximale Fahrgeschwindigkeit und somit den Bremsweg zu reduzieren.

[|-8-|]

Ich hatte 1.6 A bei 44 V Eingangsspannung eingestellt. Die Motoren sind eigentlich für 1.2 A bei 70 V ausgelegt. Daher dachte ich, dass ich den Maximalstrom eigentlich eh nie erreichen werde.

Wenn ich solch einen Motor abbremse, induziert er 70 V, oder?
Gibt es eine Schutzschaltung, die man zwischen Motortreiber und Motor basteln kann? (Quasi eine Reihe Durchbruchs-Dioden, die ab z.B. 50 V schalten?)

[MatzeTF]

Ich habe gerade noch mal etwas recherchiert und wenn ich das richtig sehe, kann gerade beim Bremsen von Systemen mit hoher Trägheit das Problem auftreten, dass die Betriebsspannung des Motorcontrollers überschritten wird. Beim Bremsen muss die kinetische Energie des Systems irgendwo hin. Der kleine Motorcontroller wird sie nicht als Verlustwärme abgeben können. Stattdessen ist es wohl so, dass die Energie durch der Motorcontroller zurück in den Zwischenkreis gespeist wird, also der Bereich zwischen Netzteil und Motorcontroller. Dort muss sie entweder in einem entsprechend großen Ladekondensator zwischengespeichert oder per Brems-Chopper abgebaut werden. Für Systeme mit hoher Trägheit ist der auf der Bricklet vorhandene 330 μF-Kondensator möglicherweise zu klein. Da du mit 44 V schon nah an der maximalen Versorgungsspannung bist, ist es möglich, dass beim Bremsen die Spannung im Zwischenkreis auf über 50 V steigt und der Motorcontroller Schaden nimmt. Wenn du ein Oszilloskop hast, miss doch mal an den Klemmen für die Versorgungsspannung von einem der noch funktionierenden Bricklets die Zwischenkreisspannung bei einem Bremsvorgang. Steigt die Spannung verdächtig hoch an, brauchst du vielleicht einfach einen größeren Ladekondensator. Dieses Dokument empfiehlt als Faustregel 1000 μF pro 1 A Motorstrom. Alternativ reicht es vielleicht auch einfach, die Versorgungsspannung zu reduzieren, damit du beim Bremsen nicht an die kritischen 50 V kommst.

Vielleicht bin ich auch komplett auf dem Holzweg, da die Leitungen zum Netzteil hinreichend kurz sind und die Ausgangskondensatoren vom Netzteil die Bremsenergie problemlos aufnehmen können. Ich bin leider kein Experte für Schrittmotoren. Ich interessiere mich nur für die Technik. 😉

[|-8-|]

Hallo,
pardon für die Verzögerung. War anderweitig beschäftigt.

Ich habe nur ein billiges Multimeter, kein Oszi. Damit wird das Messen der Spannung beim Bremsen schwierig werden. Möchte nicht das nächste Bricklet braten.
Würde denn ein Absenken der Betriebsspannung nicht auch zu deutlich mehr Schrittfehlern führen? Am Ende brauche ich die relativ hohe Geschwindigkeit der Bühne.

Ich habe ja jetzt zwei defekte Bricklets zum Üben. Zum Tausch des Kondensators einfach die zwei silbernen Lötpins direkt neben der Plastikfassung der 330 µF-Kondensators ablöten und den Kondensator nach oben abziehen, oder?. Spricht etwas dagegen, die Kondensator deutlich zu überdimensionieren (4000 µF?) bzw. welche sonstigen Eigenschaften bezüglich Spannung und Schnelligkeit sind gefordert?

 

 

[MatzeTF]

Du musst den Kondensator gar nicht ablöten. Du kannst einfach einen zusätzlichen Kondensator in der Zuleitung platzieren, möglichst nah am Stecker am Bricklet. Theoretisch kannst du ihn auch kreativ mit in die Klemmen vom Stecker stecken.

Ein überdimensionierter Kondensator führt zu einem sehr langsamen Spannungsanstieg nach dem Einschalten. Das solltest du, falls es zutrifft, auch mit einem Multimeter messen können. Ansonsten kann ich da nur auf das oben verlinkte Dokument verweisen:

Quote

Vermeiden sie Kapazitäten höher als nach Faustregel 1A Motorstrom ~ 1000 μF Kapazität. Sonst laden / entladen Kondensatoren zu lange und verlangsamen das System.

Je nach dem, wie flink dein Multimeter sich aktualisiert und wie lange der Bremsprozess dauert, kannst du den Spannungsanstieg auch mit dem Multimeter messen. Zu Testzwecken kannst du ja mal die Versorgungsspannung reduzieren und messen, wie stark sie beim Bremsen ansteigt. Die dadurch entstehenden Schrittfehler sind beim Testen hoffentlich zu verschmerzen.

[|-8-|]

Das Multimeter ist wirklich unterste Schublade. Ich warte jetzt erstmal auf neue Hardware und miete mich dann wohl bei jemanden mit Oszi ein. Als Nicht-Elektriker sind mir diese Schrittmotoren nach wie vor ein Rätsel.