Steppermotor bipolar vervangen door brushed DC motor Closed loop driver.

Zoals de titel aangeeft probeer ik mijn stepper motoren van mijn CNC te vervangen door DC motoren met Rotary encoder en daarvoor een passende Driver board chip te vinden als een all-in-one oplossing zoals bij de bipolaire Pololu Chips van Allegro.

Welke chips hebben jullie goede ervaring mee?

Lambiek

Special Member

Die wil je zelf gaan bouwen begrijp ik uit je verhaal? Waarom wil je dat, bevalen je stappenmotoren niet?

Bedoel je zoiets.
http://www.allegromicro.com/en/Products/Motor-Driver-And-Int...ivers.aspx

https://www.ikalogic.com/closed-loop-speed-and-position-cont...dc-motors/

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Stappenmotors lijken me veel sneller nauwkeurig te positioneren.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - hard en software ontwikkeling: www.arcovox.com
Lambiek

Special Member

Het kan beide. De professioneele CNC machines zijn allemaal uitgerust met servo motoren, zijn dan ook een stuk sneller dan met stappen motoren. Maar qua precisie maakt het niets uit. Er zijn ook snellere systemen met stappen motoren, maar dat zijn de duurdere industriele drivers, die doen niet onder voor servo systemen. Stappen motor drivers zijn er trouwens ook in close loop te koop.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
GJ_

Moderator

DC servo's zijn alleen niet meer van deze tijd. Waar komt die keuze vandaan? Een moderne servo is vrijwel altijd een AC servo. Borstels gan je niet willen als het niet heel erg noodzakelijk is.

Op 31 juli 2017 12:00:43 schreef Arco:
Stappenmotors lijken me veel sneller nauwkeurig te positioneren.

Nee. En als ik hier een servo'tje pak laat ik die gewoon in bv 20ms een halve slag draaien. En in nog eens 20ms een halve slag terug, enz enz.
Een stappenmotor gaat dan denk ik zoveel stroom trekken dat het erg heet word. Sterker nog, die haalt het benodigde toerental niet eens. De voordelen van een stappenmotor beperken zich tot een eenvoudige aansturing en lage prijs.

Na aardig wat inet surfen vond ik wel diverse oplossingen maar geen enkele waar ik duidelijk Dir/Step aansturing zag.
Mijn controllers werken met alleen DirStep richting de steppermotoren.
De driverchip moet wel die DirStep ondersteunen.

Lambiek

Special Member

Op 31 juli 2017 12:35:42 schreef GJ_:
Een stappenmotor gaat dan denk ik zoveel stroom trekken dat het erg heet word. Sterker nog, die haalt het benodigde toerental niet eens.

De nieuwste systemen komen aardig in de buurt, en zijn inderdaad een stuk voordeliger.

DC servo's zijn alleen niet meer van deze tijd.

Die zijn inderdaad uit de tijd, het is allemaal AC tegenwoordig.

Waar komt die keuze vandaan?

Zal wel zijn omdat de TS het zelf wil bouwen denk.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 31 juli 2017 12:35:42 schreef GJ_:
Een stappenmotor gaat dan denk ik zoveel stroom trekken dat het erg heet word. Sterker nog, die haalt het benodigde toerental niet eens. De voordelen van een stappenmotor beperken zich tot een eenvoudige aansturing en lage prijs.

Nog een criteria is StepperStall bij highspeed RPM.
Met verlies van Steps en dus nauwkeurigheid.
Mijn kleine freesmachine, metaaldraaibank en metaalfreesmachine werken met spindels.
Lage RPM resulteert al gauw in zeer lange bewerkingstijden.

Lambiek

Special Member

Op 31 juli 2017 13:17:05 schreef AlienPaul:
Nog een criteria is StepperStall bij highspeed RPM.
Met verlies van Steps en dus nauwkeurigheid.

Wat voor motorren gebruik je nu? en wat voor drivers?

Mijn kleine freesmachine, metaaldraaibank en metaalfreesmachine werken met spindels.

Die van mij ook, en ik haal toch behoorlijke snelheden. Wat voor software gebruik je?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Steppers: Bipolair Nema17 en Nema23 tot 2,5A/coil
Drivers: Pololu DRV type.
Software: 3 verschillende software blijken allemaal rond dezelfde RPM te stallen en heb hiervoor al stepperdampers en rubber ophangbeugels gebruikt dat snelheid iets ten goede kwam.
Ik heb YouTube video's gezien van closedloop brush DCmotoren met hoge snelheden en nauwkeurig omdat check plaats vind m.b.v. Rotary Encoders.

I.d.d. wil ik graag een mooie driver samenstellen en testen.
Iemand al zoiets gedaan?

Lambiek

Special Member

Op 31 juli 2017 14:20:37 schreef AlienPaul:
Steppers: Bipolair Nema17 en Nema23 tot 2,5A/coil

Nema17 is voor speelgoed dingen, nema23 begint er op te lijken.

Drivers: Pololu DRV type.

Is een leuke driver, maar niet voor het wat zwaardere werk in mijn ogen.

Software: 3 verschillende software blijken allemaal rond dezelfde RPM te stallen....

En dan gebruik je iets van MACH3, WINPC-NC, enz.?

en heb hiervoor al stepperdampers en rubber ophangbeugels gebruikt dat snelheid iets ten goede kwam.

Daar moet je het niet in zoeken, dat helpt niet echt veel. Ik denk dat je je motoren iets te ligt hebt gekozen.

Ik heb YouTube video's gezien van closedloop brush DCmotoren met hoge snelheden en nauwkeurig omdat check plaats vind m.b.v. Rotary Encoders.

Dat zal best wel, maar vergis je er niet in om dat goed aan de praat te krijgen als je dat zelf wil maken.

Zelf heb ik jaren geleden een standaard machine omgebouwd, tot grote tevredenheid. Daar heb ik toen dit voor gebruikt.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/ombouw_free...5B1%5D.pdf

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Het klinkt alsof je even een printje met 1 enkel ICtje erop wilt en dat moet dan maar je hele probleem oplossen. In dat geval moet ik je toch teleurstellen, een goede DC/BLDC servo is een klap ingewikkelder dan dat.

Een powerstage is niet zo moeilijk, daarnaast heb je een encoder interface nodig, een interface voor je stap/richting signalen, en meerdere control loops (meestal positie, snelheid, en koppel loops), die allemaal goed afgeregeld moeten worden. Het is allemaal niet vreselijk moeilijk met een *moderne* microcontroller (dus niet zo'n antieke 8-bitter PIC/AVR maar een STM32 of zo), en dan nog is de software niet bepaald eenvoudig te noemen. Voor een borstelloze servo ga je nog een orde van grootte verder in complexiteit, zeker als je motoren wilt gebruiken die niet specifiek ontworpen zijn voor servo toepassingen (dus met een zeer lage koppelrimpel -> DUUR).

Er zijn wel open-source DC servodrives te vinden, wellicht kun je met zo'n project beginnen.

@GJ: in de industrie is DC servo misschien "niet meer van deze tijd", maar ze hebben zowat een halve eeuw hun werk gedaan, en voor een hobby toepassing waarbij ze niet dag in dag uit draaien, en waar een uur stilstand geen duizenden euro's kost is dat nog steeds een prima oplossing. Goede DC motoren kunnen ontzettend lang doen met hun borstels.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 31 juli 2017 19:23:44 (15%)]

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken

Welke current/coil gebruiken jullie als jullie nema23 of groter toepassen?

Als die DC servodrives een eeuw hun best hebben gedaan tot nu toe terwijl bipolar steppers recentelijker zijn en al snel single chips solutions bestonden, waarom dan nog steeds niet voor de DC servodrives die toch nog uitzonderlijke voordelen hebben?

DIY open-source DC servodrives is bij gebrek aan zo'n closedloop driverchips een goed project om zelf mee te beginnen.
Welke snelheden haalbaar zullen zijn zal dan liggen aan microcontroller, sourcecode en type Rotary encoder denk ik zo.

Op zich is er wel een geinige truuk die je kan doen als je teruggekoppelde motoren gebruikt: iedere motor controller kijkt naar hoeveel stroom hij gebruikt van z'n ingestelde maximum. Als dat boven bijvoorbeeld 80% van het maximum komt, dan begint hij met een signaal hoog te maken. Met diodes doe je een "wired or", maar dan analoog. De hoofd-controller moet afhankelijk van dit signaal de snelheid van het hele systeem aanpassen.

Als je nu een grote geul aan het CNCen bent, dan draag je een te grote X snelheid op. Vervolgens zal OFWEL de spindel OFWEL de X-motor rapporteren dat z'n stroom het maximum nadert. zodat de snelheid gereduceerd wordt.

Dit werkt natuurlijk NIET goed als je een smalle geul aan het CNCen bent: de X-motor is dan sterk genoeg om je tool af te breken. Dus dan moet je als vanouds een geschikte snelheid commanderen.

Dit is ideaal als je een niet-homogeen werkmateriaal hebt als hout. Dan kan je een hoge snij-snelheid commanderen, die vanzelf omlaag gaat als je een knoest tegenkomt.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Op 1 augustus 2017 06:44:16 schreef rew:
Als je nu een grote geul aan het CNCen bent, dan draag je een te grote X snelheid op. Vervolgens zal OFWEL de spindel OFWEL de X-motor rapporteren dat z'n stroom het maximum nadert. zodat de snelheid gereduceerd wordt.

Ja, dat is leuk. Maar dat wil je niet met je spindel toerental doen. Bij ieder materiaal hoort een verspaan snelheid en daar wil je niet aan knoeien. In principe regelt je CNC software dit allemaal, je zet in je programma een aantal mm voor je frees die je weg wil halen en de snelheid bepaal je zelf. De frees snelheid is met twee drukknoppen in te stellen (omhoog of omlaag) en in de bochten, hoeken, rondingen past het programma de snelheid automatisch aan, tenminste dat is bij mij zo.

Dit is ideaal als je een niet-homogeen werkmateriaal hebt als hout. Dan kan je een hoge snij-snelheid commanderen, die vanzelf omlaag gaat als je een knoest tegenkomt.

En dat wil je juist niet als je een mooi glad product wil hebben. Je snijsnelheid moet je eenmaal instellen op je frees en materiaal, en daar moet je dan vanaf blijven.

Daarom snap ik ook niet waarom de TS de snelheid omhoog wil hebben door servo motoren erop te zetten. Ik kan met stappenmotoren zo snel lopen dat mijn frees het niet voor kan werken. Of hij heeft ooit te lichte motoren gekozen of te lichte drivers, of een combinatie van beide.

Het één en ander hangt ook samen met een extra vertraging tussen motor en spindel, en de verplaatsing per omwenteling van je spindel. Of je motor direct op de spindel plaatsen, soms is het beter om daar nog een vertraging tussen te zetten zodat je stappenmotor meer toeren moet maken voor een X snelheid, alles hangt ook af van die combinaties.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 1 augustus 2017 09:30:00 schreef Lambiek:
Daarom snap ik ook niet waarom de TS de snelheid omhoog wil hebben door servo motoren erop te zetten. Ik kan met stappenmotoren zo snel lopen dat mijn frees het niet voor kan werken. Of hij heeft ooit te lichte motoren gekozen of te lichte drivers, of een combinatie van beide.

Bij het verplaatsen naar een positie zonder frezen gaat dat traag.
Bij Nema17+pololu(kleine freesmachine) zowel nema23+dsPIC (metaalfreesmachine) kwam stallen bij dezelfde hoge snelheid.

Op 1 augustus 2017 09:30:00 schreef Lambiek:
Het één en ander hangt ook samen met een extra vertraging tussen motor en spindel, en de verplaatsing per omwenteling van je spindel. Of je motor direct op de spindel plaatsen, soms is het beter om daar nog een vertraging tussen te zetten zodat je stappenmotor meer toeren moet maken voor een X snelheid, alles hangt ook af van die combinaties.

De spindel Spoed om precies te zijn is de grote boosdoener en vertrager zal dat verergeren.
Bij een spoed van 1mm (verplaatsing) moet stepper 1 omwenteling ervoor maken.
Bij spoed van 3 mm is dat ook 3x snellere verplaatsing.

Waarom vervang je die brakke drivers dan niet voor iets fatsoenlijks (Gecko drives of zo), waarmee je de voedingsspanning kan verhogen? Met een hogere voedingsspanning en nette acceleratie/deceleratie curves kun je hogere snelheden halen zonder alles helemaal overhoop te trekken.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Lambiek

Special Member

Ja, ik ben het met SparkyGSX eens. Koop goede drivers en gooi de spanning omhoog. Ik weet niet op welke spanning je motoren nu draaien? Gecko is goed spul, maar je zou ook eens hier kunnen kijken.

http://www.stappenmotor.nl/Stappenmotor/Microstapdrivers/Dri...rzicht.htm

nette acceleratie/deceleratie curves kun je hogere snelheden halen zonder alles helemaal overhoop te trekken.

Goede CNC software regelt dat allemaal voor je, in combinatie met goede drivers.

En ik hoop dat je een goed CNC programma hebt, en niet zo een die helemaal onder Windows draait. En daar bedoel ik mee dat een interrupt van bijv. Windows geen invloed kan en mag hebben op je CNC software. En dat is helaas nog wel eens het geval.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

De A4988 en de DRV8255 kunnen alletwee fors hogere spanningen aan dan waar ze vaak gebruikt worden. De DRV8825 bijvoorbeeld 45V. Dus gebruiken op 36V of zo, zou goed moeten gaan.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/
Lambiek

Special Member

Ja, maar voor Nema23 en Nema34 vindt ik ze toch echt te klein. Voor een 3D printer zijn ze misschien oké, maar voor draai en frees werk zou ik toch echt andere nemen.

De DRV8825 bijvoorbeeld 45V. Dus gebruiken op 36V of zo, zou goed moeten gaan.

Als je ziet hoe heet die dingen al worden als ze op 12V staan met een Nema17, en dan op 36V gebruiken met een Nema23. Het blijven speelgoed dingen.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Op 2 augustus 2017 10:04:37 schreef Lambiek:
Als je ziet hoe heet die dingen al worden als ze op 12V staan met een Nema17, en dan op 36V gebruiken met een Nema23. Het blijven speelgoed dingen.

Kijk, ze worden heet van de stroom die er doorheen moet. Als het er om gaat, zoals de TS aangeeft, om de niet-werkende moves sneller te krijgen, dan is puur spanning verhogen voldoende om sneller te kunnen bewegen. (aannemende dat er toch al voldoende stroom geconfigureerd is om tijdens het freezen geen stappen te missen).

Inderdaad ik gebruik NEMA17 motoren. Die kunnen al 2.5A aan hetgeen de a4988 en verwante drivers niet eens aankunnen. Dus zeker als je nog grotere motoren hebt, dan kan het lonen om een dikkere driver te nemen. Ik vind het prettig om te weten dat ik met een relatief kleine upgrade een hogere performance uit m'n mechanica zou kunnen halen, mocht dat nodig zijn.

@TS: Naar aanleiding van je nic de film maar eens herzien....

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 2 augustus 2017 21:03:12 schreef rew:
[...]Kijk, ze worden heet van de stroom die er doorheen moet. Als het er om gaat, zoals de TS aangeeft, om de niet-werkende moves sneller te krijgen, dan is puur spanning verhogen voldoende om sneller te kunnen bewegen. (aannemende dat er toch al voldoende stroom geconfigureerd is om tijdens het freezen geen stappen te missen).

Dat heb ik geprobeerd van 24V naar 36V en kon iets hogere stepper RPM realiseren maar Pololu's moesten naast die (speelgoed) koellichaampjes toch echt een ventilator ertegen!
Maximaal voltage ooit tegen gehangen en werden zo heet dat ik test stopte.

Naast de OpenLoop drivers die ik reeds ken, hebben ClosedLoop drivers zeker de hogere RPM in voordeel en maakt het leerzaam een Snap-In-Replacement te ontwikkelen.

Waarom worden die dingen heter bij een hogere spanning?!? Ik zou die troep eruit mieteren, er fatsoenlijke drivers voor terug zetten die ruimschoots genoeg stroom kunnen leveren, en dan natuurlijk goed insteken, maar de gemiddelde Chinees geeft de absolute maximum op als toelaatbare stroom, dus daar moet je een stuk onder blijven.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Met geld moet je creativiteit bekopen.