Ein und Ausschaltschwingen eines Mosfets

[eric857]

Hallo!

Zum nächsten Problem. Ich hoffe ihr koennt mir helfen.
Ich habe untenstehende Schaltung realisiert zur Ansteuerung von 4 Schrittmotoren (welche von unten durch Darlingtontreiber geschalten werden).

Ich erzeuge einen Dutycycle im Verhältnis 1:5 um ein Haltemoment an den Motoren zu erzeugen.

Die Schaltung funktioniert, nur: Ich habe ein uebles Schwingen im MHz-Bereich beim ein und ausschalten des Mosfets. Dieses Schwingen finde ich am ende ueberall wieder (sogar auf der Masseleitung). Sieht so aus als würde meine Motorsteuerung zur Radiostation.

Frage: Wie kann ich dieses Einschalt- und Ausschaltschwingen eliminieren?

Freue mich auf eure Beiträge,

LG
eric

[Erfinderlein]

Du musst die Wicklungen der Motore beschalten ( entstören ) Was du anbietest sind Rechteckwellen, welche in der Flanke das ganze Gemisch an hochfrequenten Schwingungen beherbergen. Da fängt es mit dem Know How an. Empfehle da neben der eigentlichen Beschaltung der Induktivitäten vor allem:

Ladekondensator min. 2200 µf in absoluter Nähe der Endstufe ebenfalls daneben 100 nf nach Masse

Verdrillte Leitungen verwenden sowie Steuer-und Versorgungsleitungen getrennt verlegen.

Verbindung Motor und Endstufe mit abgeschirmten Leitungen verlegen; eventuel auch noch Motor getrennt erden.

Zur Beschaltung der einzelnen Wicklungen nimmt man üblicherweise Dioden, welche von Masse zum Ausgang und von dort nach plus gehen. Also für jede Wicklung zwei Diodenpärchen oder anders ausgedrückt jeder Draht vom Schrittmotor ist zwischen zwei Dioden von Masse kommend und nach plus gehend, angeschlossen. In deiner Skizze also eine weitere Diode, welche nach plus weitergeht. Eventuell empfiehlt es sich hier Schottkydioden zu nehmen. Als fliegender Aufbau empfiehlt es sich so eine Art Stromschienen, kann 2,5.er Kupferdraht aus einem NYM sein, einzusetzen um kurze niederohmige Verbindungen zu haben. Bei der Auslegung einer Platine entsprechend zu berücksichtigen.

Viel Erfolg wünsche ich.

[eric857]

Zunächst mal vielen Dank für diese hilfreiche Antwort.
Ich will noch mal ein ausführlicheres Bild einsetzen.

Also, folgendes Problem. 4 unipolare Schrittmotoren werden normalerweise mit konstant 13,8 V angesteuert (siehe MOSFET welcher vom Mikrokontroller ein und ausgeschalten wird). Wenn dieser MOSFET auf "aus" ist, dann wird durch den NE555 + MOSFET eine Dutycycle an die Motorspulen gegeben. Dies wird nur dann getan, wenn der Motor seine Position halten soll.

Was hierbei passiert, ist ganz interessant. Die Induktivität der Spulen bleibt praktisch ständig aufgeladen (d.h. es ist kein typischer Einschaltvorgang mit Zeitkonstante L/R). Es entstehen sofort (ohne Zeitverlust) Strompulse, welche in ihrer Hoehe 13,8V/Spulenwiderstand entsprechen. Da der Strom die Stärke des Magnetfeldes bestimmt, erhalte ich somit einen Haltemoment. Ich glaube theoretisch koennte man die Zeitdauer der Strompulse reduzieren und der Motor würde trotzdem festgehalten (Denn schliesslich bedarf es im Prinzip keiner Energie, um einen Motor festzuhalten).

Zusaetzlich gibt es eine Influenz (Transformatoreffekt) von einer Spule zu ihrer Nachbarspule. Die Induzierte Spannung ist Negativ bezueglich dem gemeinsamen spulenanschluss. Daher käme es zu einer Entladung über die parasitären Dioden des ULN2068. Stattdessen fliesst der Strom nun über Dioden gegen Masse ab (die parasitären Dioden des ULN2068 wurden ueberbrückt). Dieser Strom, welcher durch Influenz Einer Spule auf ihre Nachbarspule entsteht trägt zusätzlich zum Haltemoment bei.

Dies nur zur Info, falls es überhaupt 100% korrekt ist. Ich habe lange über dieser Verdammten Schaltung gebrütet. Deshalb auch meine anderen Fragen im Forum. Erfinderlein, wäre nett wenn du versuchst auch jene Fragen zu beantworten.

Muss ich davon ausgehen, dass die Motorspulen (7 mH) zu einem Schwingkreis werden, welcher durch die steile Flanke der Mosfets zum Schwingen angeregt wird? Wird dieser Effekt durch den Mosfet selbst verstaerkt? koennte ich durch eine irgendwie geartete Gegenkopplung diesen Effekt verhindern? Ich habe festgestellt, dass ich das Ausschaltschwingen unterdruecken kann durch einen Kondensator zwischen Drain und Gate. Aber auf der anderen Seite bleibt das Einschaltschwingen erhalten.

Also die Motorkabel abzuschirmen, daraus wird wohl nix. Ich dachte ich hätte hier eine geniale und billige Idee gefunden. Aber ich muss am Ende wohl doch mit einem Step down runter auf eine Haltespannung.

LG
eric

[Richi]

Hmm wär echt interessant zu erfahren wies zu diesem aufschwingen kommt
vielleicht findest du ja hier http://www.pci-card.com/faq015.html noch ein paar hinweise

schon mal versucht nur eine Last zeitgleich zu betreiben? ich denke nicht das die 4 lasten gleichbelastet sind vielleicht kommt es ja dort zu diesem effekt und die könntest du ja leicht über einen Kondensator auskoppeln