Abbinare motori e driver (amplio discussione chiusa)

Chiedo scusa per la resurrezione di questa discussione già chiusa Sostituire A4988 con DRV8825 (su Ramps 1.4) [RISOLTO]
Credevo che quando un motore stepper assorbe massimo 2,5 Ampere, dovrei alimentarlo con un driver che possa erogare 2,5 Ampere o almeno 2 Ampere.

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Così quando il driver sta dando tutto se stesso riesce a garantire almeno l'80 % della potenza richiesta dal motore stepper; lo stepper comunque non potrà andare mai al suo al massimo perché il driver non darà mai 2,5A (ma almeno non starò alimentando un motore Ferrari con una cannuccia della flebo)

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Ma un paio di letture hanno scardinato questa idea:
La prima lettura è il post di Gordie preso appunto dalla discussione: Sostituire A4988 con DRV8825 (su Ramps 1.4) [RISOLTO]

Quote
Gordie
baroneweb: Per scegliere i driver dei motori devi conoscere gli Ampere necessari per i motori, giusto? Leggendo le informazioni tecniche (grazie ai motori di ricerca) possiamo vedere che i tuoi motori assorbono un massimo di 2.5A quindi tu dovresti minimo andare coi DRV8825, quindi la risposta è SI. ma devi raffreddarli MOLTO BENE. E se saltano ancora forse devi controllare i movimenti sugli assi o andare con driver più potenti (esterni) [www.ivanbortolin.it]

Qbert25: Bisogna leggere le FAQ. [www.ivanbortolin.it] [wiki.shapercube.com] 1/32 fa lavorare parecchio il microcontrollore Arduino, mantenere i 1/16 va bene...

Chiudo questa discussione

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Quindi per far funzionare correttamente dei motori stepper che al 100% della loro potenza assorbirebbero 2,5A i driver Pololu DRV8825 sono fortemente raccomandati (e vanno fortemente raffreddati); per la convinzione di cui sopra mi aspetterei che i driver Pololu DRV8825 riescano ad erogare (al massimo delle loro capacità) tra i 2 e i 2,5 Ampere

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sono andato alla pagina di Ivan Bortolin intitolata Nuovi Pololu DRV8825 dove (all'interno di una recensione molto positiva) leggo
" Le caratteristiche che saltano subito agli occhi sono: Micropasso ad 1/32 Corrente massima per fase di 1,5 ampere "

Quindi non è necessario dare 2,5A ad un motore stepper "targato" 2,5 A di assorbimento ?
E immagino che i valori di coppia di un motore da 2,5 A indicati sul datasheet siano relativi a condizioni "ideali" cioè con un driver che riesca ad erogare 2,5A

Potreste suggerirmi un range di tolleranza tra Ampere richiesti dal motore e Ampere massimi erogati dal driver ?
Facendo due conti sul mio stesso esempio (che darebbe risultati positivi secondo Ivan Bortolin della cui affidabilità non dubito)
se un motore da 2,5 A alimentato dai suddetti Nuovi Pololu DRV8825
può ricevere al massimo 1,5 A, ho un motore alimentato a 3/5 del suo massimo quindi al 60 %

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Capisco che i motori che movimentano la stampante potrebbero non dover sempre lavorare al massimo delle loro prestazioni (se ho pochi attriti e/o masse contenute ho minore sforzo) ma qui ho un motore che quando è alimentato con il 100% degli Ampere fornibili (1,5 A dai Pololu DRV8825 raffreddati a dovere) lavora a poco più del 50% delle sue possibilità.
E mi torna in mente la Ferrari alimentata a flebo

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Questo 60% potrebbe essere una corretta regola empirica per stabilire un limite al di sotto del quale motore stepper e driver sarebbero male assortiti ?

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Piccola curiosità, leggendo un datasheet pubblicato qui sul forum da un altro utente, ho visto che i motori stepper che confrontava avevano Voltaggi compresi tra 3/3,1 V e 3,4/3,5 V quale range di Voltaggio è in grado di erogare un qualsiasi driver per motori stepper ?

Edited 3 time(s). Last edit at 07/25/2014 09:17AM by Davide (Aqua Dulza).

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Ringrazio Davide Dalfiume di Immagina e Crea per aver aggiunto il primo contributo
Spero che abbiate gradito l'immagine "da film western" del cespuglio rotolante
gag visuale (che richiama il deserto) perché prima di IEC nessuno si era ancora veduto
Mi auguro che oltre a Davide Dalfiume si veda anche qualche altra "firma importante"

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Se non ve ne foste accorti la frase era in rima alternata (e versi liberi)

Edited 2 time(s). Last edit at 07/26/2014 05:14PM by Davide (Aqua Dulza).

Ma devi organizzare una "produzione" di stampanti o sono tutte valutazioni su una singola applicazione?

Perchè le considerazioni che fai sono valide si ma se ti devi fare una singola stampante, se inizi così, diventa uno sbattimento senza fine.....
Io non me li sono proprio mai posti certi problemi, analizzo i dati di targa che occorrono, abbino i motori consigliati che acquisto "nello stesso posto".... e basta.....

Solitamente chi vende schede e driver vende anche "motori da abbinare".... non vedo quindi il perchè porsi tutti quei problemi...........

Edited 1 time(s). Last edit at 07/26/2014 04:00AM by immaginaecrea.

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Davide
Immagina e Crea
Progetto Flusso canalizzatore 4 vie
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Quote
immaginaecrea
Ma devi organizzare una "produzione" di stampanti o sono tutte valutazioni su una singola applicazione?

Per fortuna (o per sfortuna ?) no, non devo organizzare nessuna produzione in massa.

Quote
immaginaecrea
Perchè le considerazioni che fai sono valide si ma se ti devi fare una singola stampante, se inizi così, diventa uno sbattimento senza fine.....

Chiamala insicurezza, ma ragionando (ma leggendo il tuo consiglio forse a questo punto dovrei scrivere "vaneggiando") sui dati del primo post mi sembrava che ci dovesse essere qualcosa di importante che mi sfuggiva, perché a rigor di logica (o di follia) i motori passo passo e i driver abbinati da chi questa roba la mastica e anche bene (Gordie e Ivan Bortolin nell'esempio) mi parevano non così bene abbinati.

Ora partendo dal presupposto che LORO ne sanno sicuramente più di me sull'argomento, mi sono fatto venire il dubbio che ci dovessero essere delle altre informazioni, a me sconosciute, che spiegassero come mai (tornando all'esempio che ho citato) un driver come il Pololu DRV8825 che riesce (anche dando tutto se stesso) far lavorare un motore stepper "solo" al 60% della sua massima potenza potesse essere considerato come un ottimo "socio" di un motore stepper da 2,5 A......

(ho segnato in verde il succo della mia fisima perché non sono riuscito a costruire una frase meno arzigogolata)

Quote
immaginaecrea
Io non me li sono proprio mai posti certi problemi, analizzo i dati di targa che occorrono, abbino i motori consigliati che acquisto "nello stesso posto".... e basta.....
Solitamente chi vende schede e driver vende anche "motori da abbinare".... non vedo quindi il perchè porsi tutti quei problemi...........

Probabilmente ho guardato la cosa dal punto di vista sbagliato, al momento le parti elettroniche (di elaborazione della logica di controllo e di erogazione di potenza) sono ancora in fase di sviluppo, e quasi sicuramente se non si vogliono adottare soluzioni esotiche/costose/complesse, bisogna accettare dei compromessi e i driver DRV8825 sono da considerare come uno dei migliori compromessi possibili.
Tant'è nel post Gordie precisa che i suddetti DRV8825 riescono ad affatticare ARDUINO se impostati a 1/32 di microstep.
E già all'orizzonte c'è la nuova logica di controllo Udoo che promette maggiore velocità di calcolo per poter gestire frazioni di passo più precise.....

Una piccola nota:
tenendo d'occhio il mio post ho visto che almeno 30/40 utenti lo hanno letto (lo confesso qualcuno dei numeri nella colonna Views li ho "prodotti" io modificando il primo post e aggiungendo il cespuglio rotolante) quindi forse l'argomento potrebbe interessare, spero in qualche altro contributo "di peso"

Edited 1 time(s). Last edit at 07/26/2014 05:57AM by Davide (Aqua Dulza).

Non so se possa contare, ma magari usando i microstep si riduce l'efficienza del motore... Non me ne intendo però...

Allora, oltre a dire che sui motori passo passo ci sono delle ottime spiegazioni online, il mio suggerimento che tu hai riportato voleva essere un invito a provare quei motori con i Pololu più forti dato che sono facilmente recuperabili. Nella movimentazione dell'estrusore non si hanno grandi masse da spostare, inoltre se le guide sono ben calibrate e lubrificate i motori non fanno grandi sforzi quindi possono anche bastare quei Pololu per comandarli, mi riferisco ai motori in possesso di baroneweb.
Solitamente i driver per motori step con Ampere superiori ai 2.5 costano il doppio o più dei Pololu (poi se voi ne trovate che costano meno allora andate a rileggere la definizione della parola "solitamente", non sto dicendo che è sempre così).

Per fare un calcolo esatto di quanti Ampere sono necessari per far funzionare un motore passo passo ci sono vari fattori da considerare. Voglio farla semplice:
Più sono alti i microstep MENO forza ha il motore, perché è minore la corrente RMS (media quadratica) nelle fasi del motore.
Ecco quindi che per avere gli Ampere giusti bisogna fare un calcolo del tipo RMS = Ampere/corrente di picco * 0.707.
Nei datasheet danno la corrente nominale (2.5A nel caso baroneweb) che sarebbe la corrente di picco ovvero la massima corrente che passa per una fase del motore - Ivan correggimi se sbaglio - quindi se gli RMS ci aiutano a capire la forza di spinta del motore e se nei microstep questa RMS è minore allora dalla formula qua sopra abbiamo che: 2.5A*0.707= 1.76A quindi baroneweb con i Pololu DRV8825 ci sta dentro se li raffredda, perché arrivano a 2.2A per fase al massimo. Mentre i Pololu classici A4988 arrivano a 2A spinti con il raffreddamento spinto, con i driver DRV8825 baroneweb non avrà problemi, non sarà obbligato a raffreddare "di brutto" i driver.

Rimando alla tesi di laurea di Ivan (nella sezione FAQ), e a qualche link sul web:
[www.linengineering.com]
[www.valentiniweb.com]
[www.amci.com]
[s3.amazonaws.com]
[www.geckodrive.com]

P.S. Lamentarsi che nessuno risponde non è cosa gradita, ognuno decide se conosce l'argomento e se dare un contributo. Io non sono un tecnico in questa materia e dico quello che so.

Edited 1 time(s). Last edit at 07/26/2014 10:44AM by Gordie.

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---- "Let me make my move" ----

Ma non è che volevo sminuire il problema eeee.... più semplicemente mi chiedevo perchè porsi tanti dubbi, oramai c'è tutta una serie di configurazioni abbastanza consolidate che, anche se non ti permetteranno di ottenere "il massimo" da un motore o un driver, ha dei margini tali di potenza e coppia che ti permettono di stare "relativamente tranquillo".

Quelle congetture invece diventano importanti se devo impostare una produzione ottimizzata..... ecco il perchè dell'intervento.... "sminuente"... ciao Davidone fai il bravo valà.....

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Davide
Immagina e Crea
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Grazie a Gordie per la risposta che ha fornito, proverò a leggere le pagine che ha suggerito
per approfondire le informazioni che ha già scritto e in seguito proverò a rigare (più) dritto

A proposito della mia lamentela prometto che non ci sarà sequela,
mi scuso per l'intemperanza; per sdrammatizzare era fatta in rima,
e non era per darmi importanza (e a scriverla non ho fatto prima)

Saluti

Caro Davide non sei un lamentone,
ma solo un pochino pignolo,
per ogni bazzecola apri una discussione,
la tua mente è proprio un crogiuolo,
ogni tanto sii anche poltrone,
e fai pure il bravo figliolo,
prendi le cose così come stanno,
e vedrai che non farai il minimo danno.

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C'è un legame fra i microstep (Full, half... 1/16, 1/32) e la coppia? In altre parole, avendo dei motori non troppo potenti,è meglio settarli Full (a scapito sicuramente della precisione) o 1/32, per avere maggiori Nm ?

Si c'è un legame, provo a spiegarlo se mi ci riesce. Il microstep viene effettuato suddividendo la corrente nominale del motore in alcuni valori il cui numero dipende dal microstep scelto 16,32,64 ecc Quindi si avra una posizione del rotore in cui ,per essere raggiunta, l'elettronica comanderà una bobina con la corrente minima es "valore 1" e l'altra con la corrente massima "valore 16" se si sceglie un 1/16. Ora la coppia minima a cui regge il motore è data dal valore più basso ed è quello che mette in crisi la meccanica. Praticamente se ci si limitasse a un 1/2 step si avrebbe che nella posizione intermedia i due avvolgimenti verrebbero alimentati con 1/2 corrente per ciascuno e questo già diminuisce la coppia teorica , se passiamo a un 1/8 ci saranno le posizioni estreme in cui in un avvolgimento ci sarà solo 1/8 della corrente nominale che dovra generare la coppia necessaria per muovere o tenere fermo il motore (dall'altra parte essendoci 7/8 della corrente non ci son problemi). Ora portando avanti il discorso più si suddividono gli step più diventeranno critiche alcune posizioni.Credo anche che l'elettronica poi vada ad autolimitarsi nelle posizioni intermedie per dare un movimento più fluido. Per questo se uno ha già l'elettronica a risico con un 1/16 e possibile che con un 1/32 o peggio 1/64 questa salti passi. Diverso invece sarebbe fare come nelle cnc in cui si demoltiplica il motore attraverso due pulegge di diverso diametro e cinghia (precisa ovvio HTD o GT non cinesi) in quel caso aumenta la risoluzione e all'opposto anche la coppia (occhio perchè il motore però fa più giri e anche li a un certo punto si perde in coppia). Altra cosa, il microstep e utile per fluidità del movimento ,ma solo fino a un certo punto per la precisione. Questa è data principalmente dalla bontà costruttiva del motore, poi con il microstep si aumenta la risoluzione (diversa dalla precisione) ,ma a un certo punto non ha più un senso (a mio parere 1/32 max va già bene) es io posso prendere una barra da 1m e dividerla in mille parti, ottengo una risoluzione di 1/1000 di m ,ma non è detto che siano millemetri perchè magari alcune sono 3mm altre 0.1mm basta che la somma totale sia 1m. Bisogna trovare il giusto compromesso fra risoluzione effettivamente necessaria (soprattutto pensando a come sono fatte le meccaniche da stampante 3d) e perdita di coppia.

Ecco quello che ha scritto pumapiensa è esattamente quello che ho letto sui motori stepper, ed è quello che avvalora la mia tesi...

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COMPRA ITALIANO - sostieni le nostre aziende - sostieni la nostra gente - sostieni il tuo popolo - sosterrai te stesso.
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Vi ringrazio entrambi.

Ho trovato anche questo post in cui un tipo fa andare i motori senza jumper (FULL) e conferma che la coppia aumenta notevolmente, con l'inconveniente che i motori diventano piu rumorosi.

Più avanti, pero, tendono a confutare questa tesi (troppo facile!), addebitando il problema degli skipped steps ad una errata configurazione...

Poi ho letto questo. Si dice:

"The real compromise is that as you increase the number of microsteps per full step the INCREMENTAL torque per microstep drops off drastically. Resolution increases but accuracy will actually suffer."

Con tanto di grafico e tabella riassuntiva. Se ho capito bene, a 1/32 la coppia (per ogni step) si riduce a meno del 5%!!!

Edited 3 time(s). Last edit at 08/06/2014 03:55AM by Qbert25.

Ciao,
argomento interessante.
dato che in medio stat virtus, non si potrebbe usare 1/8 sul motore dell'estrusore?...
Da provare

E riconsiderare i motori con 0.9° di passo, con 1/8 di step, magari

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Enrico

[www.dapa3dservice.it] [www.studiodapa.it]
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Un piccolo commento su questa discussione, l'ho lanciata con vari dubbi sulla sua "legittimità" (visto che partiva da un argomento classificato come "chiuso"), però adesso ha preso (o forse RI-preso) vita propria (il bello dei forum)......
Sono (stupidamente) contento di aver dato il via al tema e ringrazio Qbert25 (nickname ispirato al video gioco Commodore ?) per aver aggiunto un bell'ampliamento.

Sono impliciti i ringraziamenti a chi contribuisce con le risposte ovviamente.
Saluti assortiti

Edited 1 time(s). Last edit at 08/06/2014 05:37AM by Davide (Aqua Dulza).

Sull'estrusore con riduzione meccanica (non diretto) sarebbe proprio la cosa giusta da fare , tanto poi ci pensa l'ingranaggio a demoltiplicare e di più aumentare la coppia. Il problema sta nel movimento xy delle stampanti che è a cinghia quindi per quanto piccole siano le pulegge si percorrono sempre diversi mm a giro e quindi già si ha poca coppia, in più si è costretti ad andare a 1/16 per avere un minimo di risoluzione. Bisognerebbe provare a inserire un'ulteriore piccola cinghia con due pulegge 1 a 4 come denti in modo da aumentare sia la coppia che la risoluzione. Il motore girerebbe a 4 volte tanto in velocità ,ma non ci dovrebbero essere problemi visto che comunque anche demoltiplicato si parlerebbe di alcuni mm a giro.

Attenzione che anche aumentando la velocità si riduce la Holding Torque (coppia statica). All'aumentare della velocità si riduce questo valore, che è la forza massima a motore fermo (alimentato) per farlo girare. Quindi più aumenta la velocità di rotazione più diminuisce la forza che applicata all'albero può fermare la rotazione, con significativa perdita di passi.

Naturalmente sono tutti dati che variano da motore a motore e bisognerebbe calcolare le velocità per vedere se si è nella curva. Proprio per questo date le velocità di X e Y è meglio non esagerare con demoltipliche o cose varie.
Mentre come dicevo io, per la Z e anche l'estrusore è meglio lavorare con pochi microstep se non proprio a full step per avere la massima coppia, però lavorando a velocità ridotte.

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Alberto C. felice possessore di una Kossel K2
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Bisognerebbe avere i due grafici per il tipo di motore scelto. Infatti è vero che più si sale con la velocità più limitata è la coppia, ma la demoltiplica stessa poi te la aumenta es se metto due pulegge 1-2 il motore va al doppio della velocità che comporterà un calo della coppia, ma posso usare un microstep dimezzato (+coppia) e la riduzione già di per se mi raddoppia la coppia. Se si usano cinghie le velocità sono già basse visto l'ampio spostamento giro es 63mm/giro circa per una puleggia diametro 20mm che si traducono per arrivare a 150mm/s in circa 143 giri/minuto che sono proprio pochi. Un motore di qualità va tranquillamente a 600giri Altra cosa bisognerebbe curare di più l'alimentazione dei motori perchè ci vorrebbero sui 10 volte tanto la tensione di targa del motore es......12v sono proprio pochini io li faccio andare a 33v perchè di più non ci arriva l'elettronica. Più e alta la tensione , meno alta l'induttanza del motore e meno il motore risente dell'aumento della velocità. Senza parlare dei due motori della Z che poveretti si beccano metà della corrente di targa magari a 12v e si salvano solo perchè essendoci la vite con passo corto questa da molta coppia rispetto al sistema ginghia-pulegge.