P-MOSFET en Steppermotor-driver

Om te beginnen gaat die MOSFET direct stuk, aangezien die maximaal 20V over de gate-source mag hebben. Met een weerstandje in serie en een zenerdiode van 12-15V over de gate en source is dat opgelost.

De MOSFET zal nu ingeschakeld worden zodra de 5V voeding op 1V of zo staat. Je zou een zenderdiode in serie kunnen zetten met de basisweerstand, maar je moet natuurlijk wel wat marge houden ten opzichte van de 5V. Ik zou eerder een condensator van de basis naar de ground zetten voor een vertraging.

Op 7 december 2014 01:30:29 schreef oxurane:
Ik vermoed dat het komt doordat ik micro-stepping gebruik om de nauwkeurigheid te vergroten. Deze motor vreet daardoor klaarblijkelijk meer stroom dan de Stepstick leveren kan.

/Ik/ vermoed dat je de stroom op de stepstick zodanig hebt ingesteld dat de stepstick het niet aankan. De stepstick kan meer stroom leveren dan "goed voor hem is" en als ie kapot gaat, moet je het potmetertje iets terugdraaien. (en even meten of je de stroom niet te groot hebt gezet).

(Tip: Ik verwacht een stroom uit de voeding van zeg 150mA bij een motorstroom van 1A. Dus de voeding-stroom afregelen op 1A levert een te grote motorstroom op...)

Zelf heb ik eens een driver gemaakt met de THB6064 en heb dat toen als volgt opgelost:
http://www.uploadarchief.net/files/download/thb6064board%202.png

@SparkyGSX :
Dank je wel voor die aanwijzing. Ik had er zelf niet aan gedacht, maar het is goed om op het Gate-Source-probleem gewezen te worden. Ik denk dat ik het met een zenerdiode ga proberen. Wanneer ik het schema van BrainBox bestudeer, komt het volgens mij neer op het gebied rechts-boven, met D1, R25, R31, R40 en Q3.

@Rew:
Tsja, ik verbaas me er ook over. Wel moet ik toegeven dat op de originele aanstuurprint 2 stuks TEA3718 per stappenmotor gebruikt worden. Die kunnen 1500 mA per motorspoel sturen. Dan zou je theoretisch eventueel op 3A kunnen komen. Maar dat komt niet overeen met de geschakelde voeding van 24V/2A, waarbij er dan 2 steppermotoren aangestuurd moeten worden. Wel ben ik erachter gekomen dat er 2 verschillende steppermotoren worden gebruikt. Althans, bij de X-as motor meet ik een weerstand van 17.5 Ohm over elke motorspoel, terwijl dit bij de Y-as motor iets van 3.2 Ohm is.
Maar ja, 3.2 Ohm bij 24V vraagt toch wel ruim iets meer dan die 2A die de geschakelde voeding kan leveren, of de 2.5A die een StepStick aankan. Er is dus iets vreemds aan de hand.

@Brainbox:
Ik heb je schema bekeken, en wil je bedanken, omdat ik die toepassing van de zenerdiode waarschijnlijk ook zal gaan gebruiken. Echter, ik heb iets waar ik me wat over afvraag. En dat zit hem in het NF-x en OUT-xA/B gedeelte.
Waarom zitten diodes D7 en D8 via het NF-A-gedeelte verbonden met de OUT-1B/2B ? (hetzelfde geldt voor NF-B, diodes D5 en D6, en OUT-1A/2A)

Ik zou verwachten dat NF-A gekoppeld zou moeten worden aan OUT1A/2A.
Trouwens, ik had in eerste instantie ook gedacht aan de THB6064, juist omdat daarbij het genoemde probleem kan worden voorkomen. Echter, de THB6064 is moeilijk te vinden / bestellen. De TB6600 heb ik echter nog wel kunnen vinden bij een grote internationale electronica-shop.

-=EDIT=-
Brainbox, ik zie het nu pas. De diodes gaan naar GND.

Wel ben ik erachter gekomen dat er 2 verschillende steppermotoren worden gebruikt. Althans, bij de X-as motor meet ik een weerstand van 17.5 Ohm over elke motorspoel, terwijl dit bij de Y-as motor iets van 3.2 Ohm is.
Maar ja, 3.2 Ohm bij 24V vraagt toch wel ruim iets meer dan die 2A die de geschakelde voeding kan leveren, of de 2.5A die een StepStick aankan. Er is dus iets vreemds aan de hand.

Meestal heeft de Y as meer massa te verplaatsen dan de X as, het vermogen moet dan dus ook groter zijn wil je nog wat snelheid kunnen bereiken.
3,2 Ohm is geen vreemde waarde voor een stappenmotor, je kunt dan ook niet simpelweg stellen dat er bij 24V een te grote stroom gaat lopen.
Daarvoor zijn nu juist die handige stappenmotor controllers die de stroom door de spoelen precies zo regelt dat je het maximale uit je motor kunt halen.
Als de instellingen tenminste goed zijn gekozen.
Dat laatste kost me meestal nog het meeste werk.

De diodes op mijn schema zijn in principe niet echt nodig maar ontlasten de eigen ingebouwde diodes van het IC zodat deze wat minder warm wordt en dat vind ik zelf wel een prettig idee.
Voor kleine motortjes laat ik die gewoon achterwege.

Oh ja, Ik heb ook gemerkt dat je voor de elco s C10 tm C13 geen gewone types kunt gebruiken, maar dat moeten echt low ESR uitvoeringen zijn anders worden ze behoorlijk heet.

Op 7 december 2014 15:03:01 schreef oxurane:
Maar ja, 3.2 Ohm bij 24V vraagt toch wel ruim iets meer dan die 2A die de geschakelde voeding kan leveren

Zoals REW ook al zei, kan de stroom door de motor (veel) groter worden dan de stroom door de voeding, als de spanning over de motor kleiner is, en de PWM pulsbreedte dus onder de 100%. Eigenlijk kun je er vanuit gaat dat de stroom door de motor altijd groter of gelijk aan de stroom door de voeding is.

Zie het als een Buck converter; de spanning aan de uitgang is langer dan de spanning aan de ingang, en de stroom aan de uitgang is groter dan de stroom aan de ingang.

Op 7 december 2014 15:03:01 schreef oxurane:
@SparkyGSX :

Maar ja, 3.2 Ohm bij 24V vraagt toch wel ruim iets meer dan die 2A die de geschakelde voeding kan leveren, of de 2.5A die een StepStick aankan. Er is dus iets vreemds aan de hand.

Dat is dus precies de motor die ik verwachtte. Regel de stepstick op "max 1A" af, en hij zorgt voor (max) 1A door die motor.

Zoals ik al zei: met 150mA uit de 24V krijgt de stepstick dus 1A door de motorspoel!

Ohja. De chips op de stepstick hebben een "bug"(*): Bij deze motoren kan je beter niet te hoge voedingsspanning gebruiken. 12V is eigenlijk max. Microstepping werkt dan niet goed meer. Misschien is 8V beter. Maar onder de 8V gaat de stepstick in "beveiliging". Een DCDC stepdown converter kan van je 24V prima een 10V voeding voor de stepstick maken, die dan ook weer als DCDC converter fungeert om nog grotere stroom (maar in te stellen op de stepstick) door de motor te sturen.

(*) Bewuste keuze van de fabrikant: Is nuttig in andere gevallen.

Als die stepstick zo kritisch is op zijn voedingsspanning, en blijkbaar een grotere stroom kan leveren dan goed voor hem is, zou ik het hele ding gewoon weg mikken en een beter driver gebruiken. In principe mag zo'n driver niet zomaar stuk gaan, tenzij je de motor kortsluit of zo (daarmee is de inductie helemaal weg).

De "stepstick" is eigenlijk gewoon een breakout voor de A4988 chip.

De chip staat je toe om de "shunt-meet-weerstand" zelf te kiezen. Daar is op de stepstick een keuze gemaakt.

De chip staat je toe om de current limit in te stellen zoals je wilt. Gewoon de spanning aanbieden die over je shunt staat als er genoeg stroom loopt. Deze wordt op de stepstick met een potmeter afgeleid van de digitale voedingsspanning. De makers van de stepstick weten niet of jij daar 5V of 3.3V op aansluit. Ook weten zij niet of je een koelvin op die chip zet of niet. Daarnaast zijn die "3 ohm" of nog minder het uiterste van de range van stappenmotoren die gemaakt worden.

Dat je hem af moet stellen (en dat het fout gaat als je dat niet doet) kan je niet op de stepstick of de chip afschuiven.

Het is niet een "industriële driver". Zo'n ding waar je allerlei mishandelingen mee kan doen zonder dat het kapot gaat. Wat beleid is noodzakelijk.

Effe snel wat klussen levert lastig iets op wat beter is dan de stepstick. De TB6600 zal hetzelfde zijn als de stepstick: Als je de stroom te hoog instelt gaat ie kapot.

Ook de TB6600 gaat ook uit onder de 8V. Het datasheet is zodanig onvolledig dat ik NIET kan beoordelen of dat ding (mogelijk) dezelfde problemen heeft als de A4988.

Op zich is er niets mis met die stepsticks en ken opstellingen waar ze zonder problemen werken.
Zolang je jezelf maar niet blind staart op de abolute maxima en de instructies maar in de gaten houdt.
@Pololu:
Warning: This carrier board uses low-ESR ceramic capacitors, which makes it susceptible to destructive LC voltage spikes, especially when using power leads longer than a few inches. Under the right conditions, these spikes can exceed the 35 V maximum voltage rating for the A4988 and permanently damage the board, even when the motor supply voltage is as low as 12 V. One way to protect the driver from such spikes is to put a large (at least 47 µF) electrolytic capacitor across motor power (VMOT) and ground somewhere close to the board.

Dat van die 12V had ik totaal niet bij stilgestaan. Dat is dus erg goed om te weten.. Verder heb ik 470uF elko's gebruikt bij de stepsticks voor de VMotor. Ik had namelijk al een paar prototypes gebouwd voor de aansturing, en uit voorzorg op 12V aangesloten. In het prille begin had ik al flink wat problemen met de stuursignalen van de controller. De stuursignalen vertoonden (erg) schuine flanken in plaats van steile flanken. Daarnaast was er ruis (iets van 0.7V), wat er voor zorgde dat de StepSticks de motoren continu lieten "stotteren" (ook als er geen stuursignaal aanwezig was). Beide problemen zijn inmiddels opgelost door comparatoren te gebruiken.

Kijk, dit is wat de stuurmodule als signalen afgeeft :

Na gebruik van comparatoren (en bij hogere snelheid)

Toen ik dit dus eindelijk goed had en bleek te werken, besloot ik om een nieuw printje te maken, maar nu ook met optische home-limit switches en voetjes om de StepSticks in te plaatsen.

Dit boardje had ik ontworpen voor 24V, maar nog niet gebruikt. Uit de reacties hier, merk ik dat het verstandiger is toch maar met 12V te gaan werken. De Stepstick voor de Y-as zou het in principe aan de praat moeten kunnen krijgen.
Ik ga nog wat onderdeeltjes veranderen op het printje, zodat ik met dit boardje op 12V kan gaan experimenteren. Mocht het dan alsnog niet lukken : pech gehad. Ik zal dan een nieuw printje ontwerpen (waar ik al vrij ver gevorderd mee was) en ruimte maak voor de TB6600.

Inmiddels ben ik al een paar weken aan het stoeien, en kom moeizaam en met erg kleine stapjes vooruit. Omdat ik dus al weken tegen problemen aanloop, besloot ik om mijn eigenwijsheid opzij te schuiven en hier op CO eens om advies te vragen.

@BrainBox / Rew:
Begrijp ik het goed, dat jullie al vaker met CNC-achtige machines bezig zijn geweest ?

Je begint met "zelf een stepper driver willen maken", blijkt even later toch wel met een standaard stepper driver te kunnen werken, en weer later blijkt dat je stuur signalen zodanig prut zijn dat ik me heel goed kan voorstellen dat het zowiezo niet goed werkt.

De door jou getoonde trace die "slecht" zou zijn ziet er wat mij betreft "slecht" uit omdat je instellingen van je scoop niet goed zijn. Je hebt met bepaalde instellingen de trace genomen en daarna de boel uitvergroot. Het scherm is 600 pixels, het is dan gebruikelijk dat de scoop 600 samples neemt. Maar jij hebt het nu uitvergroot zodat er maar 32 samples over het hele scherm genomen zijn. Tussen hetsample op de trigger en het sampel 0.3 hokje verder zitten geen andere samples. De scoop laat een rechte lijn zien. Dat is zijn "beste benadering", maar zegt niets over de steilheid van de flanken.

Hmmm,. ik begrijp dat ik verkeerd begonnen ben met dit topic. Waar ik dacht me te kunnen focussen op het eindprobleem, is het wellicht handig om dan toch maar het geheel weer te geven. Bon.

OK,. ik heb hier een 40W laser engraver-machine uit China. Stoei ik al een tijdje mee, waar soms wat problemen uit voortkwamen. Denk dan aan een defect rakende lasertube, lenzen die slijten en en evenzo spiegels die achteruit gaan in kwaliteit. Deze zomer liep ik wederom tegen wat problemen aan. Het graveren van text leverde beroerde resultaten op. Na veel speurwerk kwam ik erachter dat ook text, rechtstreeks uit CorelDraw, alsnog eerst wordt omgezet naar een grafische afbeelding en vervolgens naar de machine wordt gestuurd. Het zorgde ervoor de letters wazig werden gegraveerd. Ruim 2 maanden geleden ging het helemaal fout, want het originele stuurprintje gaf de geest.

Gezien mijn ervaringen met de verkoper van de machine (verre van optimaal), leek het me niet verstandig om een vervangende printplaat te bestellen. Daarnaast ergerde ik me al tijden aan het softwarepakket MoshiDraw. Dat werkt moeilijk, onlogisch en je hebt er ook nog eens een dongle bij nodig.
Goed, voor mij een reden om eens anders op te zoeken. Het werd de AWC708C, die net uitgekomen is (en geloof me, ook daar zitten nog de nodige kinderziekten in). Het is de opvolger van de AWC608. Bestelt en inmiddels ingebouwd (zie foto).

De oorspronkelijke (aanstuur)print MS10105, die in de machine zat, is voorzien van TEA3718'ers en wordt gevoed met 24V van de geschakelde 24V/2A voeding. (Hieronder de foto van de oorspronkelijke aansturing op een stapeltje)

Na wat zoekwerk in de datasheets van de TEA3718, las ik dat ze tot 1500mA aankunnen. Op het oorspronkelijke printje, worden er 2 per motor gebruikt, op 24V. Hmmm.

Ik had hier nog een paar StepSticks liggen. Omdat de AWC708 een bepaalde maximale stapgrootte per pulse verwacht, was ik met StepSticks aangewezen op microstepping. Echter, de StepSticks kunnen maar tot 2.5A. Vanwege die stroom(tekort) leek het me handig om het geheel eerst op 12V te laten werken. In theorie zou ik dan met de helft van de stroom het al afkunnen. Gelukkig had ik ook nog een 12V/5A geschakelde voeding hier liggen, wat het er wat gemakkelijker op maakte.

Vervolgens alles aan elkaar geknoopt om proef te draaien. Daar werd meteen een aantal problemen zichtbaar, waaronder het stotteren van de motoren. Goed, vervolgens zitten speuren en zag dat de signalen wat merkwaardig leken op de scoop. Als oplossing koos ik voor het ontwerpen van een printje met wat comparatoren. Zo gezegd, zo gedaan en deze problemen waren inderdaad verholpen.

Daarnaast zat ik nog met de limit-switches. Ik wou geen mechanische switches gebruiken, maar optocouplers. Na flink wat stoeien, eindelijk ook dat voor elkaar gekregen. Dat is dus het koperkleurige printje op de 1e foto (midden onder), met die groene stekkers erop en wat deels met zwart besmeurde PlastiDip is afgeschermd. Rechts (schuin daarboven) daarnaast kun je een rood printje ontdekken, met daarop een StepStick (voor de Y-as motor).

De volgende stap om een geïntegreerd boardje te ontwerpen lag voor de hand. Dat dus gedaan, maar daarna kwam ik erachter dat die
StepStick voor de Y-as aansturing telkens defect raakte. Na 3 StepSticks versleten te hebben, besloot ik om dan maar over te stappen naar een ander "iets". Ik heb veel tijd besteed aan het zoeken naar mogelijk alternatieven, en uiteindelijk de keuze gemaakt voor de TB6600, omdat die tot 4.5A kan gaan. Op internet circuleren verhalen over defect geraakte TB6600's. Dat schijnt hoofdzakelijk te komen door een onjuiste inschakeling van voedingspanning en stuursignalen naar het boardje. Voor mij een reden om zelf dan maar een boardje te tekenen, waarbij ik het probleem van defect-raken probeer te voorkomen, door de voedingspanning zelf in te schakelen.

Goed, en daarmee ben ik dus aangekomen bij de reden waarom ik hier mijn start-bericht plaatste voor dit topic. Ik ben wellicht te snel van stapel gegaan, door meteen in de TB6600 te gaan duiken, en niet eerst een stuk van de achtergrondsituatie te schetsen. Ik ben nu inmiddels een paar maanden dus bezig, en heb diverse hobbels ondervonden.
Ik hoop dat ik de machine binnenkort naar tevredenheid aan de praat krijg. Met StepSticks, of met TB6600's... Nu zoek ik dus naar input en tips van (ervaren) CO'ers.

Begrijp ik het goed, dat jullie al vaker met CNC-achtige machines bezig zijn geweest ?

Het schema in mijn link had ik ontworpen voor een portaalfrees die ik een paar jaar geleden heb gebouwd en de beschikbare drivers ofwel te duur waren of niet aan mijn eisen voldeden.
Om nog wat snelheid en acceleratie te behalen is 12V echt te weinig en wilde ik naar 40 Volt voeding gaan.
Op zich werkt de driver goed, maar de motoren maakten soms wel vervelende bijgeluiden en had last van het missen van stappen als ik te snel wilde.
Stappenmotoren hebben vaak 3 resonanties waarvan de mid-range resonantie tot instabiliteit leidt.
Omdat ik de frees vrijwel niet meer gebruik heb ik dat maar voor lief genomen.
Later heb ik voor iemand anders een 3D printer besturing gemaakt en daar liep ik tegen hetzelfde probleem aan.
Uiteindelijk hebben we daar nu zelflerende digitale drivers in gebouwd en ik moet toegeven dat die toch wel een stuk mooier werken.
Het koppel blijft optimaal en de motoren lopen vrijwel geruisloos.

Als ik wat meer tijd heb dan ga ik die ook voor mijn portaalfrees gebruiken, ook al zou ik als elektronicus het liefst zelf bouwen.

Oxurane, Ik zie een aantal problemen. Ten eerste: stepsticks gaan tot ongeveer 1A. Niet 2.5.
Ten tweede, de stroom wordt groter als je naar 12V gaat, niet kleiner.

De grap is namelijk dat drivers als de stepstick de motor niet als een resistieve belasting aansturen, maar de motor-spoel gebruiken als de spoel in een step-down converter. Het gevolg is dat je dus met een kleine stroom op 12V al een grotere stroom in je motor kan krijgen. De voedingsstroom wordt minder als je een hogere voedingsspanning neemt.

Maar... om bij het begin te beginnen. Die sturing waar volgens jou belabberde signalen uitkomen... Waarom komen daar belabberde signalen uit? Als vaststaat dat je er niets aan kan doen omdat ze bijvoorbeeld "onderweg" verslechteren van een bron naar een gebruiker, dan moet je wat aan gevolgbestrijding doen. Maar in de huidige situatie horen die signalen er prima uit te zien. Jou "bewijs" voor de "slechte flanken" is een meetfout. Instelling van de scoop veranderen of nog een keer op run/stop drukken en je ziet WEL hoe het signaal er uit ziet.

Hmm,. interessante (vervolg)reacties.

Ik meende dat een StepStick, gebaseerd op een A4988 tot 2 Ampere ging. Dat meende ik ook in de datasheet te hebben gezien. Maar ik begrijp nu dat die 2 Ampere dan over 2 motorwindingen wordt verdeeld. Nooit geweten.

Verder vind ik het bijzonder interessant om te lezen dat ik het geheel beter op 24V zou kunnen laten werken dan op 12V, vanwege de wijze van aansturing.

Momenteel heb ik een probleempje met de machine. Er is een spiegel doorgebrand. Het snijproces werd opeens onderbroken tijdens een test. Ik dacht eerst nog dat het aan de koeling lag, of dat de buis kapot was. Omdat ik voor het nieuw boardje de bekabeling opnieuw moest aanleggen, heb ik de machine maar uit elkaar gehaald. Opeens viel me een vlekje op de spiegel op. Dat leek op een soort gesmolten soldeertin-druppel. Na de spiegel uit de houder gehaald te hebben, bleek dat de gouden reflectielaag verdwenen was op die plek. Ik kon zo dwars door de spiegel heenkijken. Dat zette me toch even aan het denken. Het glas vertoonde op die plek een soort ster. Dat leek precies op zo'n plekje, waar een steentje een autoruit heeft geraakt. Kortom, ik wacht nu op een nieuwe spiegel die ik besteld heb. In de tussentijd dood ik de tijd met het schoonmaken van de machine, het maken van nieuwe bekabeling en het smeren van diverse draaiende onderdelen. Allemaal ervaring, zal ik maar zeggen.

Tot slot wil ik Rew en Brainbox bedanken voor de extra input.

Op 13 december 2014 02:02:43 schreef oxurane:
Ik meende dat een StepStick, gebaseerd op een A4988 tot 2 Ampere ging. Dat meende ik ook in de datasheet te hebben gezien. Maar ik begrijp nu dat die 2 Ampere dan over 2 motorwindingen wordt verdeeld. Nooit geweten.

Nee. Fabrikanten van chips geven vaak een "vrij optimistisch" maximum op. Dat is gebaseerd op een "oneindige" koelvin. In de praktijk kan je zonder problemen tot 1A, daarboven moet je even gaan nadenken over koeling.

Ik heb te veel ervaring met "te veel hooi op je vork". Als je alles in 1x perfect wil doen, koop je onderdelen die "te ruim" en dus te duur zijn. Je koopt spullen die je uiteindelijk niet nodig blijkt te hebben. Je hebt wat ervaring nodig om tot een goed ontwerp te komen, dus kan je beter eerst mikken op "minimaal, maar werkt" en dan met de ervaring (en de gelegenheid om te meten aan iets wat al werkt) de boel verbeteren.

Verder vind ik het bijzonder interessant om te lezen dat ik het geheel beter op 24V zou kunnen laten werken dan op 12V, vanwege de wijze van aansturing.

Waar haal je dat nu in godsnaam vandaan???? Hoe minder hoe beter. Zeker met die laag-ohmige Y-as motor.

P.S. Die 1A max van de stepstick is de MOTORSTROOM, niet de opgenomen stroom uit de 12V of 24V.

@rew : Waar haal je vandaan dat de A4988 maar 1 A per fase aan kan?
In de datasheet wordt daar nergens over gerept en staat gewoon 2 A max. vermeld.
Dat je daarbij de koeling in de gaten moet houden geldt voor alle halfgeleiders.
Verder is het zo dat een lage spanning de prestaties van de motor negatief beinvloeden.
De te behalen torque en snelheid zijn binnen de specs gerelateerd aan de aangelegde spanning.
Dit heeft te maken met het feit de de wikkelingen van de motor een inductief bestanddeel hebben.

Ik zeg NIET dat de A4988 maar 1A aankan.

Ik zeg dat de stepstick met de A4988 niet zomaar meer dan 1A aankan.

Gebruik hem om het principe van je apparaat te testen met "proven" technology en een max stroom van rond de 1A. Als je dan performance problemen hebt, ga je rustig een oplossing zoeken. Heb je een beetje extra nodig, denk je aan "koelvin er op". Heb je veel meer nodig, moet je even nadenken over een andere driver. Wil je 2A uit het ding halen, moet je even goed het datasheet lezen over wat voor voorwaarden daaraan zitten (tcase= ???) .

Die inductieve component is niet de enige oorzaak voor "lagere prestaties" bij een lage voedingsspanning.

Op de stepstick is een "configuratie optie" van A4988 chip voor je vastgelegd. Juist de "andere" configuratie heb je nodig om "goede prestaties" te halen op 12V en meer als je zo'n 3 ohm stepper hebt. Dit gaat dan om de "egaliteit" van de micro stappen.

Als je hem op 1/16 stappen zet, en hij zou van 1 tot 16 stappen met 16 pulsjes zie je dat ie van 1 naar 7 springt, dan naar 7.1, 7.2 ... 7.9, 8, en dan 9, 10 ... 16. Dus 1 hele grote stap en dan een zwik kleintjes alvorens dat ie "normaal" gaat doen.

[Bericht gewijzigd door rew op zaterdag 13 december 2014 17:29:51 (36%)

Omdat de twee spoelen in een stappenmotor gekoppeld zijn is een simpele berekening niet te geven en bovendien afhankelijk van de specs van de motor.
In grote lijnen komt het echter hier op neer;
Uitgaande van een motorwikkeling met een weerstand van 3 Ohm en een inductie van 3 mH en zonder microstepping,
Bij een voedingsspanning van 12 Volt zal het ca. 5 mS duren om in de spoel een stroomverandering te geven van 2 Ampere en vervolgens weer 5 mS om de spoel te ontladen.
Wil je 2 Ampere door de spoelen sturen dan kom je aan maximaal 400 stappen per seconde, voor de meeste stappenmotoren (180 stappen per omwenteling betekent dit dus 2,2 omwentelingen per seconde.
Boven die snelheid heeft de spoel gewoon geen tijd genoeg om de gewenste 2 Ampere te bereiken en zal het koppel gaan afnemen.
De enige manier om de stroom sneller te laten veranderen is door het spanningsverschil groter te maken.
verhoging van 12 naar 24 Volt geeft al meer dan een verdubbeling.
Bij micro stepping zijn de berekeningen nog wat lastiger, maar ruwweg geldt dezelfde verhouding.
Edit: Het moet natuurlijk zijn 200 stappen per omwenteling, 1.8 graden per stap.

Klopt. De inductie speelt mee. Of "3mH" een representatieve waarde is weet ik niet. Maar ook de tegen-emk gaat meespelen bij hoge toerentallen. Anyway, de stepstick en vriendjes die koppelen de STROOM terug. Dus in jou voorbeeld zet ie strak 12V op de wikkeling totdat de gewenste stroom loopt.
Update: Ik heb motoren: 1.25 Ohm, 1.8mH.

Dat is al een stuk gunstiger voor wat lagere spanningen.
Zelf heb ik een nema34 gevonden van 2,8 Ohm.
Bij 100 Hz is de zelfinductie ruim 6 mH
Bij 10 kHz nog maar 2,2 mH.
Het ijzerpakket rond de spoelen heeft dus een lagere mu bij hogere frequenties.

Voor wat betreft het probleem van TS zou ik ook zeker geen StepStick of variant daarvan kiezen.
Een Laser graveerder koop je in de eerste plaats als gereedschap en als je product mislukt kost dat ook geld, en vooral frustratie.

Hoewel je misschien best gelijk hebt dat de mu waarde van het ijzer afneemt bij hogere frequenties (dat klinkt heel aannemelijk), zijn er nog wel wat valkuilen bij het meten van de inductie bij dergelijke motoren. Je loopt het risico dat de rotor toch iets gaat trillen als je op lagere frequenties meet, wat een tegen-EMK tot gevolg heeft, die je meting kan beïnvloeden. Daarbij is de verzadiging van het ijzer, en daarmee dus de reluctantie, afhankelijk van de stand van de rotor, terwijl bij een hybride stappenmotor ook de lengte van het luchtgat veranderd met de rotorpositie.

Het meten van de inductie is dus erg moeilijk, en in werkelijkheid is die dus ook zeker niet constant, maar afhankelijk van de rotorpositie en de stroom door de spoel. Het zou eigenlijk beter zijn om de inductie te meten met een (niet al te grote) DC stroom door de spoel, maar veel LCR meters kunnen dat niet, en vinden het ook niet leuk als je die DC stroom met een aparte voeding aanbrengt. Daarbij kan de stroom van de LCR brug dan ook weer door de voeding lopen, wat wederom de meting verstoort.

Ik heb het al vaak geprobeerd, maar ben er eigenlijk nog nooit in geslaagd om de inductie van een BLDC motor betrouwbaar te meten.

Dat het gedrag van een motor niet in een simpele functie te vatten is heb ik dus ook ondervonden.
De motor hoor/voel je zelfs fluiten en trillen tijdens de meting.
Ook als ik de motor handmatig tussen twee stappen in forceer dan is de gemeten inductie weer anders.