TMC262 Stallguard/Coolstep bei großer Dynamik

[Tilmann]

Guten Morgen,

ich arbeite gerade an einer Neuentwicklung mit dem TMC262. Angesteuert wird ein Schrittmotor, der eine spezielle Pumpe antreibt. Diese Pumpe benötigt eine sich sprunghaft um den Faktor drei ändernde Antriebsdrehzahl. Die Umstellung erfolgt (sanft und geometrisch) innerhalb einiger -zig Mikroschritte (1/16), entsprechend einzelner Vollschritte. Insgesamt muß zusätzlich ein Drehzahlbereich von ca. 1:200 abgedeckt werden, alles spielt sich im unteren bis mittleren Drehzahlbereich des Motors ab (max. 4 U/s, deutlich vor dem Knick in der Drehmomentkennlinie).

Nicht zuletzt aus thermischen Gründen soll der Motorstrom nicht höher als nötig sein, in manchen Fällen wird man aber den maximalen Strom brauchen. Ist unter solchen Bedingungen (sprunghafte Laständerungen durch sowohl die mechanische Rückwirkung der Pumpe als auch die hohe Beschleunigung) der Einsatz von Coolstep sinnvoll möglich? Eine Änderung der Konfiguration in Echtzeit ist nicht möglich, der Faktor 1:3 muß also durch einen einzigen Parametersatz abgedeckt werden. Im Gegensatz dazu kann der Drehzahlbereich 1:200 durchaus mit verschiedenen Parametersätzen betrieben werden.

Dazu auch eine interessante Beobachtung: die ausgelesenen Stallguard-Werte ändern sich deutlich mit der Drehzahl und dem Motorstrom, aber nur sehr wenig mit der Last (bei vollem Motorstrom erhalten wir Werte von ca. 200). Ist die Belastung im Testaufbau einfach nur zu gering, oder machen wir noch irgendetwas falsch?

Eckdaten: Versorgung 48V, Motor KA60LM2-551 bei 4.2A (peak), Rsense 50mR.
Konfiguration bisher: 7F110h, 919F3h, A8400h, C0015h, 00204h.

Danke für nützliche Hinweise,
Tilmann

[TRINAMIC_BD]

Guten Tag,
haben Sie schon die Application Note zu stallGuard und coolStepgesehen?

Generell sollte ein Parametersatz möglich sein, auch wenn das Ergebnis bei einer der Drehzahlen ggf. suboptimal ist, so ist ein Faktor von 1 zu 3 problemlos, solange der Drehzahlbereich im geeignete Bereich liegt.

[Tilmann]

Guten Tag,

ja, die AppNote habe ich gelesen. Es ist allerdings etwas schwierig, geeignete Einstellungen zu finden. Die ausgelesenen Stallguard-Werte schwanken enorm mit der Drehzahl, aber kaum mit der Last. Bedingt durch die Mechanik der Pumpe ist es schwierig bis unmöglich, eine gleichmäßige und definierte Last aufzubringen, dazu müßten wir wohl einen speziellen Belastungsstand mit diesem Motor aufbauen...

Anbei ein paar eigene Messungen. Der Verlauf der SG-Werte zeigt den Wechsel zwischen den beiden Winkelgeschwindigkeiten (1:3), die leichte "Delle" in den Kurven habe ich durch starke mechanische Belastung erzeugt (der Rest ist Leerlauf). Die Zeiten betragen hier jeweils ca. 500 ms für die beiden verschiedenen Geschwindigkeiten. Die dunkleren Linien entsprechen jeweils einem Wert von 100.

Was mir außerdem auffällt: Bei Veränderung von SGT rutscht die ganze Kurve nach oben bzw. unten, aber beim Wechsel von SGT=4 auf SGT=5 gibt es einen Knick: die Kurve wandert dann nicht mehr nach oben, sondern deutlich nach unten. Ist das normal?

Danke und Gruß,
Tilmann

[TRINAMIC_BD]

Können Sie den Motor bis zum Stall belasten? Vielleicht mit reduziertem Strom? Entscheidend ist ja die Variation des StallGuard-Wertes bis zur Überlastung.
Der Unterschied von SGT 4 auf 5 hört sich nach vertauschten Bits an.

[Tilmann]

Hallo Herr Dwersteg,

in dieser Mechanik ist es schwierig, den Motor gezielt (und halbwegs gleichmäßig) zu belasten. Wir werden wohl einen separaten Aufbau zur Untersuchung bei Belastung benötigen.

Die SGT-Werte werden durchgängig mit 7 Bit (im Zweierkomplement) verarbeitet; wie da ausgerechnet zwischen den Werten +4 und +5 etwas passieren sollte, kann ich mir nicht erklären...

Wir werden die weiteren Tests zunächst mit Konstantstrom durchführen, dann kennen wir zumindest schonmal den Leistungsbedarf. Um Stallguard und Coolstep kümmern wir uns dann später wieder (wenn wir eine geeignete Belastungsmöglichkeit haben).

Danke und beste Grüße,
Tilmann

[Tilmann]

Hallo Herr Dwersteg,

wir haben nun Belastungstests außerhalb der Zielanwendung durchgeführt, mit einer einstellbaren "Klemme" direkt an der Motorwelle können wir recht gezielt bremsen und Stallguard-Werte dabei auslesen.

Dabei zeigen sich schon im völlig unbelasteten Zustand extrem drehzahlabhängige Werte. Was bei der einen Drehzahl recht brauchbar erscheinende Werte ergibt (SGT=1, SG-Werte von ca. 200 im Leerlauf und knapp über 0 bei Stall), resultiert bei der anderen Drehzahl (Faktor 3 langsamer, entsprechend der späteren Umschaltung im Pumpenbetrieb) schon im Leerlauf auf Werte um 0, und eine Belastung ist dann nicht mehr auswertbar.

Mit SGT=2 sind die Unterschiede etwas geringer, aber die Werte ingesamt recht hoch. Überhaupt ist der Einfluß der Last m.E. erstaunlich gering, die anderen Größen (Motorstrom, Drehzahl) haben einen erheblich größeren Einfluß auf die SG-Werte als die mechanische Last...

Lohnt es sich, hier noch weiterzuforschen (in welche Richtung?), oder ist Coolstep bei dieser Art von Anwendung einfach überfordert?

Danke und beste Grüße,
Tilmann

[TRINAMIC_BD]

Hallo,
danke für die Messergebnisse - das Resultat sieht tatsächlich nicht gut aus für die drehzahlunabhängige Parametrierung - letztendlich bedeutet das, dass der Wirkungsgrad des Motors bei der gemessenen Drehzahl noch so gering ist, dass die Abhängigkeit des stallGuard-Wertes von der Last gegenüber den anderen Parametern noch sehr schlecht ist.