Alternativen zum Pololu

Hallo Leute,
nach dem ich in der Letzten Zeit einiges an Ärger mit den Stepstick-Treibern hatte,
habe ich mich heute durch einige Artikel gelesen. Die Grenzen zwischen Schrittmotor und Servomotor verschwinden zunehmend. Mit den in den Artikeln vorgestellten Treibern, können Schrittverluste korrigiert und Endschalter überflüssig werden.

[www.schrittmotor-blog.de]
www.all-electronics.de/media/file/4443
[www.elektronikpraxis.vogel.de]

Habt Ihr schon Erfahrungen mit alternativen Treibern und Reglerkonzepten?

Gruß
Philipp

Wenn so ein Treiber 20 Euro kostet, wird sich kaum jemand dafür interessieren. Zumal die Pololus normalerweise problemlos funktionieren.

Eine zu hohe Integration hat auch das Problem, dass sie nur für unabhängige Achsen funktioniert. Wir brauchen aber 4 synchronisierte Achsen.

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... ich bleib erstmal bei Schrittmotoren, da sie ohne Rückkopplung mit sehr hoher Genauigkeit positionieren können (solange sie nicht überlastet weden).

Ich habe einige industrielle Stepper und Treiber dafür da, welche (je nach Typ, nicht alles zusammen!) mit Strömen bis zu 7A oder Spannungen bis zu 325V, Schrittauflösungen bis zu 1/256 Mikroschritten (51200 Schritte pro Umdrehung) und Schrittfrequenzen bis zu 10MHz laufen können.

Die 325V-Endstufen+Stepper können 10000 Schritte pro Umdrehung bei bis zu 200kHz und haben Encoder mit 9000lpi dran, falls ich doch noch eine Fehlerrückmeldung benötige ... aber solange das Drehmoment und Taktrate/Beschleunigung an die Anforderung angepaßt sind, habe ich noch keine Probleme mit Schrittverlusten gehabt ...

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Viktor
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Philipp Wrote:
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> Hallo Leute,
> nach dem ich in der Letzten Zeit einiges an Ärger
> mit den Stepstick-Treibern hatte,
> habe ich mich heute durch einige Artikel gelesen.
> Die Grenzen zwischen Schrittmotor und Servomotor
> verschwinden zunehmend. Mit den in den Artikeln
> vorgestellten Treibern, können Schrittverluste
> korrigiert und Endschalter überflüssig werden.

Alles eine Frage von Preis und Verfügbarkeit.
Ich habe eine eigene Steuerung für meinen 3D, xyz-Fräse und xy-Plasmaschneider gebaut, 1/2 Eurokarte für die Zentaleinheit und 2 bis 5 Eurokarten für die Motoren. (Nema32)
Die Schrittmotoransteuerung läuft mit 48V und kann bis 40A von Vollschritt bis 32stel Mikroschritt Damit kann ich alle Stepper, die ich bisher gesehen habe, fahren. Für die paar Watt im Drucker brauche ich auch keine Kühlung.
Die Teile für 1 Schrittmotorkarte kosten etwa 25€
Mit der Endstufe habe ich schon einen richtig fetten Stepper abgeraucht! Ich hatte einen 1300mm Roboterarm dran hängen und der sollte ein paar kg heben. Dazu war die Stromregelung abgeschaltet. Die FETs blieben lauwarm, der Stepper hat bei reichlich 100° aufgegeben.

Übrigens: Der GCode Interpreter ist auch selbst geschrieben (in ELAB-Pascal).

> Habt Ihr schon Erfahrungen mit alternativen
> Treibern und Reglerkonzepten?

Ja, viele Jahre. die Chip-Lösungen waren aber alle zu schwach.
Die Sache mit Rückmeldungen ist nicht ganz problemlos. Die Auflösung des Drehwinkelgebers sollte mindestens doppelt so hoch sein wie die Schrittweite. bei 1,8°-Steppern im 1/8 Mikroschritt wären das schon 1600 imp/U. Das macht die Sache teuer. In Industriemaschinen werden dehalb meist Glasmeßstäbe eingesetzt, die die Soll- und Ist-Position vergleichen. Ist aber auch teuer.
Für einfache Maschinen mit geringen Kräften ist es günstiger, die Stepper etwas überzudimemsionieren. Zur Not kann man ja gelegentlich mal einen Referenzpunkt anfahren.

Tschö, Richard

Hallo,
das finde ich ja klasse, dass sich so viele von Euch mit dem Thema beschäftigen. Ich habe in einem der Artikel gelesen, dass es möglich sein soll die Stepper so zu fahren, dass sie sich wie BLDC-Motoren verhalten. Also eine kontinuierliche Prositionierung unabhängig von Schrittraster möglich sein soll. Der Unterschied zu Synchonmotor-Servos ist das die Stepper größere Drehmomente bei geringeren Drehzahlen stellen.
Der Vorteil einer Stromregelung bei Schrittmotoren liegt im wesentlich geringeren Energie verbrauch.
Im Trimatic-Artikel steht das sie Auflösung des Encoders relativ gering ist. So wie ich das Verstanden habe deutlich geringer als die des Motors. Es muss ein Drehgeben ähnlich diesem sein:
[megatron.de]

Wie einige von Euch wissen habe ich die Ramps1.2 an meine Drehmaschine gebaut und kann jetzt mit der Drucker Software CNC-drehen. Ich habe gestern beim Drehen eines Messingteils leider einen Drehstahl verloren weil sich beim Schruppgang Schrittverluste summiert haben. Beim Schlichtgang ist dann der 5mm Innendrehstahl zu tief ins Material gefahren und abgebrochen. Jetzt überlege ich wie ich so etwas vermeiden kann. Eine Lösung ist ein geschlossener Regelkreis. Die Motoren würden dann immer den Strom bekommen der erforderlich ist und würden nicht permanent überlastet.
Für das Drucken könnte das auch neue Perspektiven bringen. (Sihe: Beitrag zum Moussensor Filamentfeedsensor [forums.reprap.org])
Gruß
Philipp

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 09.01.13 11:59.

VDX Wrote:
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> Ich habe einige industrielle Stepper und Treiber
> dafür da, welche (je nach Typ, nicht alles
> zusammen!) mit Strömen bis zu 7A oder Spannungen
> bis zu 325V, Schrittauflösungen bis zu 1/256
> Mikroschritten (51200 Schritte pro Umdrehung) und
> Schrittfrequenzen bis zu 10MHz laufen können.

Verwaltest Du da das Ersatzteillager der NASA?

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Detlef

Excalibur Hotend

reprapclean32.png

reprapzone.blogspot.de

Hi Detlef,

> Verwaltest Du da das Ersatzteillager der NASA?

... nein, die vakuumtauglichen Stepper sind mir zu teuer - mein Prof. hat sich für einen Vakuumtank um 1988 einen mit Steuerung fü 22kDM gekauft

Was ich habe, sind 'Überbleibsel' aus diversen Projekten, Gelegenheitskäufe ... oder eingetauscht gegen anderes high-tech-Zeugs, das ich noch im Keller liegen hatte

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Viktor
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Leute,
das ist amüsant, doch eigentlich wollte ich ernsthafte Beiträge generieren.
Gruß
Philipp

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 09.01.13 16:18.

Hallo,
ist das erkennen von Schrittverlusten bei jedem Schritt wirklich erforderlich? Oder reicht es wenn man einen 512Imp Encoder benutzt, der dann bei jedem Halbschritt schaut ob etwas schief läuft. Das wahre dann unseren Druckern eine Abweichung 0,125mm.
Gruß
Philipp

1-mal bearbeitet. Zuletzt am 10.01.13 04:33.

... für das reine Erkennen von Schrittverlusten reicht ein gröber auflösender Encoder - dann hast du aber nur die Info, daß was schiefgegangen ist und mußt den Druck abbrechen, neu referenzieren und schauen, ob du ihn überhaupt fortsetzen kannst.

Mit einem Encoder, der schrittgenau (oder feiner) auflöst, kannst du die Stepper im 'Servo-mode' laufen lassen und eventuelle Fehler schon beim auftreten korrigieren und weiterdrucken ...

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Viktor
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Quote
Richard.B
Chip-Lösungen waren aber alle zu schwach.

Höre ich da heraus, dass Du eine nicht-integrierte Schaltung mit Strombegrenzung entworfen hast? Das wäre doch mal ein hübscher Schritt in Richtung mehr Replizierbarkeit.

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... was ist eigentlich mit den früher mal weit verbreiteten Unipolar-Steppern mit z.B. 24V@0.4A?

Ich habe davon noch einige im Keller liegen und auch einen alte selbstgelöteten Steppertreiber (Schaltplan nach Zeitschrift ELO um 1980 herum), der noch diskret mit Transisitoren aufgebaut ist und keine Kühlkörper und Stromregelung benötigt, da die Motoren mit so kleinen Strömen beschaltet werden ...

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Viktor
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Hallo,

ich habe das nicht verstanden, warum soll man nicht gröber abtasten können?
So wie ich das gelesen habe betreiben die Experten den Steppmotor nicht mit einer Rechteckdignal sonder mit einem Sinussignal. Der Stepper verhält sich dann wohl wie ein Synchronreluktanzmotor und lässt sich wie ein Synchron-Servo regeln. Der Unterschied ist die erheblich höhere Polzahl, weshalb der Motor ein großes Moment bei geringen Drehzahlen stellt. Habe ich das völlig falsch verstanden? Es gab in einer der Letzten VDI-Zeitschriften einen Artikel zu Reluktanzmotoren als Ersatz für permanenterregten BLDC-Motoren.

Gruß
Philipp

... wenn du mit geringerer Auflösung als die Schrittauflösung misst, bekommst du nicht gleich mit, daß z.B. ein paar Schritte nicht gemacht wurden und dann werden die Beshleunigungen bis zur nächsten Vollschrittposition, wo der Motor definitv 'einrastet' so groß, daß er blockiert oder überschwingt und damit noch mehr Schritte verliert.

Du bekommst dann die Positions-Korrektur auch nur mit der Auflösung des Encoders +/- einen Schritt hin.

Ich habe z.B. Motoren mit 1000 Vollschritten pro Umdrehung und 1/10 Mikroschritt-Auflösung, also max. 10000 Schritte pro Umdrehung (max. Auflösung also 0.036° bei einer systematischen Positioniergenauigkeit von 0.1°) - dafür hat der Hersteller Encoder mit 9000 lpi (lines-per-Inch) hinten drangeflanscht, die mit 4-facher Auflösung, also 36000 Schritten ausgewertet werden können ...

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Viktor
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Traumflug Wrote:
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> > Chip-Lösungen waren aber alle zu schwach.
>
> Höre ich da heraus, dass Du eine
> nicht-integrierte Schaltung mit Strombegrenzung
> entworfen hast? Das wäre doch mal ein hübscher
> Schritt in Richtung mehr Replizierbarkeit.

Ja, genau. Ist ein kleiner ATMEL, ein Satz N- und P-FETs und ein paar Widerstände.
Im Bild ist auch ein "richtiger" Stepper, der bewegt die X-Achse meines Plasmabrenners für Mittelformat-Tafeln (2,5x1,25m), deshalb die Kühlkörper. Für kleine Maschinchen kann man die weglassen.

Falls hier Interesse besteht, stelle ich einen Bausatz zusammen. Sollte leicht lötbar sein, da keine SMD-Teile drauf sind.



hier schon mal en Vorgucker:

Sieht noch ziemlich aufwendig aus, aber aller Anfang ist bekanntlich schwer.

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Hallo Richard,
das sieht sehr interessant aus. Wie werden die Treiber denn angesteuert. Welche Frequenzen sind möglich.
Kann ich die Treiber auch mit dem RAMPS betreiben, wäre super interessant für meine Drehmaschine.
Gruß
Philipp

Philipp Wrote:
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> Hallo Richard,
> das sieht sehr interessant aus. Wie werden die Treiber denn angesteuert.

Die Ansteuerung ist einfach Step/Dir mit TTL-Pegel. Das ist ein Standard.
Müßte also auch an den Arduinos laufen.

Welche Frequenzen sind möglich.

Pfff-müßte ich ausrechnen, jedenfalls mehr als jeder Stepper verträgt. Technisch sieht das Ganze so aus:
Bei Erscheinen des Step-Signales wird aus der momentanen Phasenlage die neue Phasenlage und daraus die Sollspannungen für jede Phase berechnet.
Für die einzelnen Phasen wird nun
- Die Stepperphase wird voll bestromt.
- Der Strom wird gemessen und mit dem Sollwert verglichen,
- bei Erreichen des Sollwertes wird abgeschaltet. Nach Ablauf des Chopper-Taktes wird wieder eingeschaltet und das Spiel geht von vorne los.


> Kann ich die Treiber auch mit dem RAMPS betreiben,

Ich hab mir die RAMPS noch nicht angesehen, aber wenn sie STEP/DIR-Ausgänge hat sehe ich kein Problem.

> wäre super interessant für meine Drehmaschine.
Ich habe u.A meine alte Hommel-Fräse damit gepimpt - das schont die Handgelenke beim Kurbeln und das Hirn beim Mitzählen.

Zur Zeit entsteht eine Zentraleinheit mit Ausgängen für 4 Stepper, 3 Heizungen, 1 Serielle, 1 SD(HC)-Karte, 1 Taste (dann waren die Ports alle belegt).
Platine und Software sind fertig, zum Austesten fehlt noch der Kartenschacht, solle aber Montag kommen.

> Gruß
> Philipp

Hallo Richard,
ich benötige für meine Drehmaschine mindestens einen Encoder-Eingang und das am besten noch für hohe Drehzahlen. Spindeldrehzahl 2000-3000 1/min, Auflösung 100 Imp (Frequenz > 5000hz) währen nett. Der Arduino kommt dort an die Grenzen, weil er ja auch noch mehr rechnen muss. Was für einen Prozessor verwendest Du?
Bei den Motortreibern bin ich immer wieder auf die Information gekommen, dass die Pololus extrem schnelle Eingangssignale vertragen, die von anderen Treibern nicht vertragen werden, daher soll es nicht so einfach möglich sein diese mit den RepRap-Boards zu betreiben.
Ich würde es aber gerne einmal ausprobieren.
Gruß
Philipp

Philipp Wrote:
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> ich benötige für meine Drehmaschine mindestens einen Encoder-Eingang und das am besten noch für hohe Drehzahlen. Spindeldrehzahl 2000-3000 1/min, Auflösung 100 Imp (Frequenz > 5000hz) währen nett.
Wieso willst Du die Spindel-Drehzahl messen? oder meinst Du Vorschub?
5KHz mitzuzählen ist kein Problem. Aber was soll mit dem gezählten Wert dann geschehen-anzeigen oder irgendwas regeln?

> Der Arduino kommt dort an die Grenzen, weil
> er ja auch noch mehr rechnen muss. Was für einen
> Prozessor verwendest Du?
Einen ATMEGA. Ist reichlich schnell genug, man muß nur geschickt programmieren.

> Bei den Motortreibern bin ich immer wieder auf die
> Information gekommen, dass die Pololus extrem
> schnelle Eingangssignale vertragen, die von
> anderen Treibern nicht vertragen werden, daher
> soll es nicht so einfach möglich sein diese mit
> den RepRap-Boards zu betreiben.
Ich habe die Pololus nie ausprobiert. Das Chipgehäuse ist mir zu klein, das kriegt die Abwärme nicht los.

> Ich würde es aber gerne einmal ausprobieren.

Hallo Richard,
wenn man ein Gewinde drehen will muss man den Vorschub und die Drehzahl der Spindel synchronisieren.

Ich benutze die Repetier Software in einer leicht abgewandelten Form. Ich bin Maschinenbauer, programmieren auf diesem Niveau ist mir leider nicht möglich.

Gruß
Philipp

Hallo zusammen,
für die die noch nicht wissen was ich mit der Drehmaschine gemacht habe, hier ein kleiner Bericht.
Gruß Philipp

Hallo Philipp,

ist es geplant, die Erweiterungen, die ihr für deine Maschine in der Firmware implementiert habt, in die normale Repetier-Firmware einzuarbeiten?

---

Grüße von
Mirko
_______________________________________________________________________
1. mod. MendelMax + Ramps1.4 + Repetier-Firmware & Host
2. mod. Anet A6
3. XY-Core im Bau

"Eine kleine Revolution hin und wieder ist eine gute Sache." (Kapitain Ramius)

Hallo Leute,
ich könnte mir schon vorstellen das wir das einfließen lassen, evtl. macht man auch eine extra Dreh-Repetier. Wer hätte denn Interesse an so etwas?
Gruß
Philipp

Ich auf jeden Fall.

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Grüße von
Mirko
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Hallo Mirko,
tut mir leid das ich so spät antworte, ich habe zur Zeit einiges um die Ohren. Zur Zeit läuft die Firmware nur bei mir, sie basiert auf einer älteren Repetier Version. Es wäre super wenn man die Änderungen auf die neueste Version portieren würde, dann hätte man auch Radienbefehle zur Verfügung. Leider fehlt mir gerade die Zeit für eine solche Aufgabe. Aber4 wer sich berufen fühlt darf das natürlich gerne versuchen.
Gruß
Philipp

Hallo Philipp,

das mit der älteren Firmware ist ja nicht unbedingt von Nachteil (bis auf G2/G3). Die meisten Neuerungen bedienen ja die Extrudersteuerung bzw andere Bot-Varianten wie Rostock oder H-Belt. Unter Umständen ist ja das Integrieren der Radienbefehle in die alte Version einfacher, als der andere Weg mit der Encoderintegration in die neue Firmware.

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Grüße von
Mirko
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Hallo Mirko,
die Änderungen werden demnächst in die aktuelle Firmware übernommen. Es kann aber noch bis April oder so dauern.
Gruß
Philipp

Hi Philipp,

bis dahin bin ich mit der Drehbank eh noch nicht soweit. Erst müssen noch ein Printer und meine Fräse fertig werden. Aber gut zu wissen, daß die Repetier das demnächst kann. Das Synchronisieren von Spindel und Achsenantrieb ist ja auch auf einer Fräse umter Umständen ganz nützlich.

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Grüße von
Mirko
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starke treiber gibts ab morgen hier:
[grrf.de]
[grrf.de]
der treiber wurde inzwischen an einer wirbelstrombremse mit 2nm und nem nema 34 getestet und wurde nur 39 °C warm.
gruss hd