minimale spanning voor stappen motor

Stijnos

Golden Member

Ik heb een peristaltische pomp, waarvan ik de DC motor wil vervangen door een stappen motor voor een nauwkeurige toerental regeling.

Nu heb ik deze stappen motor liggen:
https://www.123-3d.nl/123-3D-NEMA23-stappenmotor-1-8-graden-per-stap-3…

best een dikke jongen.
Ik heb hem werkend dmv een AVR en een TB600 driver
De TB600 staat op 8 microsteps en de PK current op 3,5-4.0 A

Nu werkt de aansturing wel. Het toerental moet tot 500 RPM kunnen.
Op een lager toerental werkt het geheel prima op 12V, maar als ik tot 500 RPM wil gaan, wil het op 12V gewoon niet werken en op 20-24V werkt het wel.
Ligt dit puur aan de TB600?

Het geheel moet op een accu werken, en 12V accu's met een flinke capaciteit zijn nu eenmaal goed te vinden, accu's van 24V helemaal niet (betaalbaar en compact)

Nu dacht ik er dus gewoon een simpel boostertje tussen te zetten zoals op de foto. En ondanks dat die tot 3A gespect zouden zijn, schiet deze bij inschakelen (zelfs als de motor nog niet draait) in een situatie waar mijn labvoeding in de stroom beveiliging schiet. Ik begrijp niet zo goed waarom.

Zijn er prijs vergelijkbare alternatieven voor de TB600 in de vorm van een los IC met externe h-brug ofzo? Ik moet toch een pcb designen.

Thanks

Lambiek

Special Member

En als je de stroom op de driver iets lager zet, werkt het dan wel.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Zo'n boost converter gaat meer stroom trekken naarmate de spanning daar, dus als je labvoeding begint in te zakken is het gebeurd. Dat suggereert ook dat die converter geen fatsoenlijke current mode control doet.

De spanning die je nodig hebt is afhankelijk van de tegen-EMK, inductie, weerstand en stroom. De verliezen van de stroom keer de weerstand zijn simpel, voor de rest heb je parameters nodig die moeilijker te meten zijn. Aangezien van die weerstandsverliezen is het toerental proportioneel met de spanning.

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

Zou je in theorie met de "max stroom" en "max koppel" niet de koppelconstante kunnen uitrekenen en daarmee ook de Kv: de spanningsconstante?

30kg.cm = 300 Ncm = 3Nm bij 4A, dus de constante is 3/4 Nm/A.

Dan is de spanningsconstante 4/3 rad/s/V

500 RPM = 8.3 rot/s = 52 rad/s.

Volgens mij kom ik dan uit op 39V benodigd voor 52 rad/sec (500RPM).

Dus ofwel er zit een factor (ongeveer) 2 fout in de specs ergens of in mijn berekening. Of de theorie van Nm/A <-> rad/s/V gaat niet op bij stappenmotoren, maar dat zou mij bevreemden.

Edit: Hmmmm. Als het 4A per fase, 8A totaal is dan kom ik op minimaal 19.5V.... (plus 3V!) benodigd om met 3Nm koppel 500RPM te draaien.

Edit2: Om mijn theorie te testen/verifieren: Draai de motor met een bekend toerental (as in de accuboor?), liefst 500RPM maar ieder ander toerental kunnen we ook mee werken. Meet vervolgens de wisselspanning op de uitgang. Met een scoop is makkelijk. Als je het signaal stil kan zetten kan je rustig zowel de frequentie als de piekspanning aflezen.

[Bericht gewijzigd door rew op 21 december 2020 00:17:16 (20%)]

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

Ik zit me even af te vragen of dat verband nog opgaat bij hybride stappenmotoren; en deel van het koppel komt van de variatie in reluctantie, maar de inductie negeer je nu helemaal. Dat is ook de andere factor die spanning kost, en gezien de hoge frequentie is die factor al snel relatief groot.

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

Golden Member

Wat zou dan de beste aanpak zijn om dit met een 12v accu te realiseren?

En ik kan de spanning meter als ik de motor laat draaien aan een accuboormachine.
Moet ik dan gewoon over 1 spoel meten?

Lambiek

Special Member

Je driver is ook aan de lichte kant, die 4A is piek en niet continu. Is het zo'n zware pomp dan, want het is een redelijk zware motor voor zoiets.

Je hebt minimaal die 24VDC nodig, dus dat moeten dan twee accu's worden.
Is het voor in het veld?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Stijnos

Golden Member

Deze motor is wat over gedimensioneerd denk ik inderdaad. Maar dacht meer in de trand van dan KAN hij iig het koppel leveren. Hoeft niet.
Het is voor in het veld ja, dus 2 accu's is niet echt een optie.
Ik heb varianten gezien die wel gewoon op een 12v liFe4Po werken.
Is een andere driver een optie?
Of zijn er motoren die een lagere spanning nodig hebben of is dat inherent aan het koppel en toerental?

Lambiek

Special Member

Als je een hoger toerental wil halen moet de spanning gewoon omhoog, daar is niets aan te doen. 500 toeren/minuut is redelijk veel voor een driver zonder terugkoppeling, maar als je zo'n driver wil dan kom je in een heel andere prijs klasse terecht.

Je hebt die 24VDC gewoon nodig, je hebt er ervaring mee dat het op 12VDC niet werkt.

Hier heb je een tabel van een closed loop driver en een motor van 2Nm.

Zo'n motor gaat tot 2400 toeren per minuut. Hier kun je ook zien wat de spanning doet. En deze haalt op zijn sloffen 500 toeren met nog een redelijk koppel. Maar ook dit werkt niet op 12VDC zoals je ziet. :)

EDIT:
Hoelang word het gemiddeld gebruikt per dag in het veld?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Als het zuinig moet, is een stappenmotor sowieso de verkeerde keuze; er is nauwelijks een minder efficiënte manier te bedenken om iets elektrisch aan te drijven dan met een stappenmotor.

Neem nou gewoon een DC motor met encoder en regel die snelheid closed-loop, de stroom is dan automatisch exact wat je nodig hebt voor het koppel (immers, anders zou het ding versnellen en de closed-loop regeling voorkomt dat), dus dat is verreweg het meest efficient.

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

Special Member

Op 21 december 2020 17:15:41 schreef SparkyGSX:
Als het zuinig moet, is een stappenmotor sowieso de verkeerde keuze; er is nauwelijks een minder efficiënte manier te bedenken om iets elektrisch aan te drijven dan met een stappenmotor.

Nou dat valt wel mee zeker, het wordt maar al te vaak toegepast bij zulke pompen. Kijk maar eens in een lab, je ziet niet anders. Plus dat het makkelijk doseren is met zo'n pomp. Nu weet ik natuurlijk niet of dat hier ook nodig is.

Neem nou gewoon een DC motor met encoder en regel die snelheid closed-loop,.....

Dat kan ook, maar is weer minder simpel.

Ik snap ook niet waarom twee accu's niet kan, neem er twee van 7Ah dan ben je toch klaar?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

En ondanks dat die tot 3A gespect zouden zijn, schiet deze bij inschakelen (zelfs als de motor nog niet draait) in een situatie waar mijn labvoeding in de stroom beveiliging schiet. Ik begrijp niet zo goed waarom.

Een stappen motor neemt ook gewoon stroom op als die niet draait. JE kan dit voorkomen door op stepperdriver de enable ingang hoog te maken.
Als je dus 3A op 24v nodig hebt dan heb je een 12V voeding nodig van minimaal 7A. 3A * 2 omdat de spanning 2x groter moet worden en daarmee de opgenomen stroom aan 12V daardoor 2x hoger word. En dan nog wat extra stroom omdat de convertor nu eenmaal ook energie verbruikt.

Lambiek

Special Member

Op 21 december 2020 17:23:59 schreef benleentje:
Een stappen motor neemt ook gewoon stroom op als die niet draait.

Ja, maar een heel stuk minder dan als hij draait. Als de motor stilstaat wordt de stroom geregeld.

Je kan dit voorkomen door op stepperdriver de enable ingang hoog te maken. Als je dus 3A op 24v nodig hebt dan heb je een 12V voeding nodig van minimaal 7A.

Het gaat niet om de stroom maar om de spanning, met 12VDC haal je die 500 T/M niet.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Stijnos

Golden Member

2 accus van 12v 7Ah wordt denk ik te zwaar en groot. Dat is denk ik meer het probleem.

Lambiek

Special Member

Dan neem je lipo's. of een paar van die modelbouw accu's, die zijn ook niet zwaar. En die kun je helemaal leeg trekken zonder ze te beschadigen.

Ik had het al gevraagd, hoe lang draait dat ding gemiddeld?

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

Ja, maar een heel stuk minder dan als hij draait. Als de motor stilstaat wordt de stroom geregeld.

IK neem aan als je de driver op 3A instelt er bij een stilstaande motor ook gewoon 3A loopt?
En ik was/ ben van mening dat er vrijwel altijd op 3A geregeld word door de driver waarom zit er anders een stroom instelling op.

Het gaat niet om de stroom maar om de spanning, met 12VDC haal je die 500 T/M niet

Dit antwoord van je begrijp ik al helemaal niet. IK heb enkel uitgelegd als dat je 24V bij 3A wil maken met een DCDC converter je daarvoor een 12V 7A nodig hebt.

Op 21 december 2020 17:20:19 schreef Lambiek:
Nou dat valt wel mee zeker, het wordt maar al te vaak toegepast bij zulke pompen. Kijk maar eens in een lab, je ziet niet anders. Plus dat het makkelijk doseren is met zo'n pomp. Nu weet ik natuurlijk niet of dat hier ook nodig is.

Een stappenmotor voert altijd de maximale stroom (geregeld door de driver), voor het koppel dat hij maximaal zou kunnen leveren. Als hij minder koppel hoeft te leveren, gaat hij niet minder stroom trekken.

Dat dergelijke pompen vaker met stappenmotoren aangedreven worden is een bullshit argument; natuurlijk is dat zo, want het is lekker gemakkelijk en goedkoop, maar wie draait zo'n lab op batterijen?!?

Zuinig en nauwkeurig waren de eisen; een stappenmotor is echt absoluut NIET zuinig. Ga voor de gein eens rekenen met opgenomen elektrisch vermogen en geleverd mechanisch vermogen van zo'n constructie, dat is echt om te huilen. Boeit gewoonlijk niet, maar nu dus wel.

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

Special Member

Op 21 december 2020 17:45:36 schreef SparkyGSX:
Een stappenmotor voert altijd de maximale stroom (geregeld door de driver), voor het koppel dat hij maximaal zou kunnen leveren. Als hij minder koppel hoeft te leveren, gaat hij niet minder stroom trekken.

Dat is ook zo, zal ik niet ontkennen.

natuurlijk is dat zo, want het is lekker gemakkelijk en goedkoop,...

Dus geen bullshit. :)

maar wie draait zo'n lab op batterijen?!?

Niemand denk.

Zuinig en nauwkeurig waren de eisen; een stappenmotor is echt absoluut NIET zuinig

.
Zuinig heb ik nergens gelezen en nauwkeurig zijn ze.

Ga voor de gein eens rekenen met opgenomen elektrisch vermogen en geleverd mechanisch vermogen van zo'n constructie, dat is echt om te huilen.

Ja, dat is zo.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.

In het veld, aan een accu, en eigenlijk is elke accu te groot. De gewenste zuinigheid lijkt me duidelijk, al heeft de TS daar blijkbaar nog niet heel hard over nagedacht.

Een encoder en closed-loop regeling is moeilijker dan een stappenmotor, dat is wel zo. Overigens zijn er ook closed-loop stappenmotoren, die kunnen wel iets zuiniger zijn dan open-loop omdat ze het stroom setpoint kunnen aanpassen aan het werkelijke koppel.

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

Special Member

Op 21 december 2020 18:12:02 schreef SparkyGSX:
Overigens zijn er ook closed-loop stappenmotoren, die kunnen wel iets zuiniger zijn dan open-loop omdat ze het stroom setpoint kunnen aanpassen aan het werkelijke koppel.

Die had ik ook geopperd. maar die zijn weer een heel stuk duurder.

Als je haar maar goed zit, GROETEN LAMBIEK.
Stijnos

Golden Member

Het geheel moet een hele dag mee gaan dus zo'n 6 uur ongeveer, maar het staat niet continu aan. Zo'n 15 a 20 min hooguit aan 1 stuk.
De stappen motor is inderdaad lekker makkelijk om op een gewenst toerental te laten draaien.
Dat van die stroom die continu loopt begrijp ik niet helemaal. Als ik naar de stroom van mijn labvoeding kijkt is die als hij lekker draaid ( 300 rpm) zo'n 400mA - 600mA onbelast bij 24v

Op 21 december 2020 16:45:17 schreef Stijnos:
Ik heb varianten gezien die wel gewoon op een 12v liFe4Po werken.
Is een andere driver een optie?

Nee. Wat ik probeer uit te leggen/rekenen is dat er natuurkundige limieten aan de draaisnelheid van je motor zitten. Als ik alles goed gedaan heb is het "raar" dat ie het op 24V zonder problemen deed. Sparky heeft gezegd dat er nog eea bij komt, maar dat kan de situatie alleen verergeren, niet verbeteren.

Maar.... JA andere steppers kunnen heel goed bij 12V WEL 500RPM halen. De motorconstante blijft van toepassing. Een motor die minder koppel bij meer stroom levert is gunstiger. Maar 500RPM is voor een stepper best wel heel snel. Is een stepper de juiste motor voor deze toepassing?

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