Test Driver A4988 e DRV8825 con oscilloscopio

Ciao a tutti
Ho fatto alcuni test di funzionamento sui driver in oggetto (entrambi "roba" cinese ma credo che abbia poca influenza sull'esito del test che ho voluto eseguire).
L'obbiettivo era vedere come si comportano in motori pilotati a micro passi.
Avevo letto alcuni post, ed in passato l'avevo visto di persona, che il movimento dei motori con certi driver non è fluido, cosa notabile soprattutto basse velocità.
In particolare si nota come il movimento sembra per parte del passo eseguito effettivamente a micro passi e poi avviene uno scatto come se parte del passo angolare del motore non fosse più gestito a micro passi.
Questo è dovuto al fatto che il driver non sempre riesce a modulare correttamente le correnti negli avvolgimenti.
A questo punto ho fatto una prova con questi parametri:
tensione:24 volt
corrente 1A
Frequenza step circa 70 step al secondo

Entrambi i driver presentano un movimento a scatti molto più accentuato sul DRV8825 ma presente anche nel A4988.
Controllando l'andamento della corrente negli avvolgimenti con l'oscilloscopio si vedeva infatti che l'andamento
non assomigliava minimamente ad una sinusoide a scalini, come dovrebbe essere, ma in certe zone vi era un passaggio brusco da un valore di corrente ad uno molto più alto.

Portando la tensione a 24 volt la situazione migliora per entrambi.

A questo punto ho eseguito sul driver DRV8825 la modifica consigliata in:
[reprap.org]

Dopo tale modifica il movimento del motore è diventato più uniforme e senza scatti.
Controllando con l'oscilloscopio la sinusoide era quasi perfetta con ancora un piccolo salto nell'attraversamento dello zero, ma tutto sommato penso sia trascurabile.

Montando i driver modificati sulla stampante nell'asse X e Y ho notato un miglioramento della stampa ed anche un "rumore" diverso.
Io ho fatto la scelta di alimentare motori e piatto a 24 volt per poter ridurre le correnti in gioco ed avere più coppia ad alte velocità,
per cui in questo caso penso che la modifica ai driver DRV8825 sia quasi d'obbligo.

Spero che questo test possa essere utile anche ad altri.

saluti.

Intendi questa modifica?
[reprap.org]

è utile solo con i 24 volt e bassa vref, mi sembra.

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Sì la modifica e quella.
Come ho detto nel mio caso avendo corrente 1A tensione 24volt è da applicare come consigliato anche nel link.
Tuttavia dalle prove che ho fatto anche a 12 volt sempre 1 A il movimento del motore senza la modifica era un po' a scatti.
Se ne hai la possibilità di consiglio di collegare il motore all'elettronica separato dalla meccanica e provare a farlo girare molto lentamente, per intenderci deve metterci circa 1 minuto a fare un giro, a questa velocità anche ad occhio (intendo senza l'oscilloscopio) dovresti vedere se il movimento e fluido o se avvengono degli scatti.

ciao

Ciao
Proprio in questi giorni sto provando la meccanica della mia stampante, e ho riscontrato meccanicamente il problema che descrivi.
Ho installato un comparatore a lancetta per verificare lo spostamento dell'asse x. Il mio intento era controllare che uno spostamento di 1mm fosse realmente di 1mm. Con movimenti di 1mm tutto ok, il comparatore mostrava la giusta distanza.
Controllando gli spostamenti a 0,1 mm mi sono accorto che non tutti gli step erano uguali. Su alcuni si sentiva solo un tick senza avere spostamenti effettivi sul comparatore, mentre altri erano più ampi di 0,1mm.
Subito ho pensato a problemi di scorrimento sulla meccanica, ma pensandoci meglio erano sempre sugli stessi passi (da 0,2 a 0,3 ad esempio) che facevano solo il tick, e che spostandosi di 1mm in totale il comparatore effettivamente arrivava a 1mm.
Dato che in casa avevo dei driver più seri (DM542 della leadshine) ho provato a sostituirli e con questi driver i micropassi a 0,1 mm erano perfetti. Quindi colpa dei driver 8825 !
Stavo già per comperare i DM542 per tutti gli assi della stampante, quando mi sono imbattuto in questo post (che mi ha salvato il portafoglio).

Solo che non mi piaceva passare al fast decay.

Così cercando in rete ho trovato questo post Power cabristor e ho provato a implementarlo.
Il post è in inglese, ma spiega bene il problema e fa riferimento anche a pezzi del datasheet dell'8825.

Ad ogni modo inserendo i diodi come spiegato il movimento a 0,1mm diventa regolare.
Non ho verificato con l'oscilloscopio (il mio ha il triggering rotto....), ma sperimentalmente lo spostamento diventa regolare.

non sono esperto di elettronica, quindi:

- perchè no al fast decay? (non so neanche cosa sia)
- la soluzione che hai adottato è simile a questa? [forums.reprap.org]
- tutto questo lavoro ha dei vantaggi evidenti in stampa?

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Si, la soluzione che ho adottato è simile a quella del post che hai indicato.
E pensare che quando ho letto quel post non avevo capito cosa fosse (ma da capra quale sono non avevo letto il link su thingivere che lo spiegava e rimandava al link che ho postato io oggi).
Adottano però la soluzione a diodo singolo, che corregge il problema ma non completamente come la soluzione a due diodi.

La trattazione sul Fast Decay (e sullo slow e mixed decay) nel microstepping è zeppa di calcoli matematici, e onestamente non la comprendo sufficientemente nemmeno io.
In parole povere (e sempre per quello che ne ho capito io), in "fast decay" il motore "frena" meglio quando deve rallentare, a discapito però di maggiori correnti spurie che il ponte ad H di pilotaggio dei motori deve assorbire.
In "slow-mixed decay" il motore frena peggio (tende ad andare lungo quando deve fermarsi) ma le correnti spurie da gestire sono molto minori.
E' vero che frenare meglio sembra la soluzione, ma considera anche che avrai maggiori vibrazioni (la frenata frusca si ripercuote su tutta la struttura a cui il motore è collegato, per semplice forza di inerzia).

Ora considera che il chip 8825 costa pochissimo, probabilmente meno di uno solo dei fet di potenza di un ponte ad H su un driver professionale (senza contare tutta l'elettronica di contorno tra cui un microprocessore), e non può essere la panacea di tutti i mali.
Per costare poco fa egregiamente il suo lavoro, ma sempre nei limiti entro cui è stato progettato dal costruttore. Leggendo il datasheet si vedono tutti, tra cui il problema descritto e risolto nel post che ho linkato (e che aveva già indicato lamerhouse nel suo post).

Il fatto stesso che la Pololu non abbia portato all'esterno il pin del fast decay dovrebbe secondo me mettere il dubbio. In fast decay il chip deve gestire maggiori correnti interne, e probabilmente si può arrivare anche a potenziali rotture da disturbo con particolari motori. Non ne ho le prove, ma sapendo per esperienza cosa possono fare le correnti spurie non lo escludo.

Vantaggi evidenti in stampa ?
Non lo posso dire io, dato che la mia stampante non ha ancora stampato una volta, ma le immagini che si vedono qui dicono di si.
Tra l'altro è esattamente quello che mi aspetterei date le misure con il comparatore che ho fatto e descritto.

le ho viste quelle immagini, ma volevo avere un'altra opinione.
Comunque, vedendo questo schema [ae01.alicdn.com]
non dovrebbe essere difficile da costruire, basta una basetta millefori (ma anche no) e 4 diodi 1N5404. potrei provare...

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Attenzione bilanciamist, nello schema che indichi tu c'è un solo diodo, mentre lo schema completo ha due diodi in serie (come in questo disegno) per ogni ramo della configurazione in antiparallelo.
Quindi per ogni motore ci sono 8 diodi.
Con un solo diodo migliora di molto ma non completamente.

me ne sono accorto, anche se in quello che vendono ci sono 4 diodi per motore. Ho comprato i diodi per fare una prova, ma ne monterò 8 per motore.

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Se non mi ricordo male dagli studi che ho fatto mooooolti anni fa.. 1N5404 ha una tensione di soglia da 1,2v mentre i normali diodi di 0,7 quindi se ne mettono due in serie per scattare a 1,4V quindi i due circuiti sono similari...
Quindi non mettere due 1N5404 in serie altrimenti avresti una soglia di 2,4V che in teoria dovrebbe fare lo stesso, ma eventualmente provali solo con 1...

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ok, ho capito poco, comunque ho trovato in negozio dei 1n5406 che secondo l'articolo dovrebbero andare bene ugualmente. Nell'articolo ne mette 8 per ogni motore, mentre quelli in vendita hanno 4 diodi per motore (versione S3G, che dovrebbe essere simile ma smd).
Avendo un oscilloscopio potrei fare delle prove, ma sto ancora aspettando i DRV8825.
Se qualcuno nel frattempo vuole provare questo schema...

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Salve a tutti avete poi fatta qualche altra prova?

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Prusa i3 sgraber - Arduino Mega - Ramps - Display lcd g3d - Alimentatore da banco 12v 20A - Letto scaldabile - Hotend Buda - Nozzle 0.4

Io sto aspettando ancora dei pezzi prima di rimontare la stampante, quindi non li ho testati. Lucasss li ha provati qui: [forums.reprap.org]

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Un amico un po' piu ferrato di me con il saldatore mi ha prodotto il circuito utilizzando degli UF5405; se leggo correttamente il datasheet (UF5400) usando i termini del Mago, hanno una tensione di soglia di 1,7 (invece dei 1,4 dell'1N5404), quindi mettendone due per ogni avvolgimento (4 per motore) sono un po' piu alto ma non dovrebbe essere eccessivo...
vale la pena provare comunque...?

Un saluto

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Salvatore.

--- Prusa i3 Steel (20x20x20)                        --- Prusa i3 Steel XL (30x30x30)
    Motori 200 passi                                     Motori 400 passi
    Stepper drive - DRV8825                              Stepper drive - DRV8825
    RAMPS 1.4                                            RADDS 1.5
    HotEnd IeC                                           HotEnd IeC
    FW MK4DUO 4.3.2                                      FW MK4DUO 4.3.5

Ciao

Quote
MagoKimbra
Se non mi ricordo male dagli studi che ho fatto mooooolti anni fa.. 1N5404 ha una tensione di soglia da 1,2v mentre i normali diodi di 0,7 quindi se ne mettono due in serie per scattare a 1,4V quindi i due circuiti sono similari...
Quindi non mettere due 1N5404 in serie altrimenti avresti una soglia di 2,4V che in teoria dovrebbe fare lo stesso, ma eventualmente provali solo con 1...

Mmmm, mi hai messo un pensiero.
Ho controllato diversi datasheet (che bello, adesso li trovi tutti on-line, ai miei tempi se non avevi i manuali cartacei non facevi nulla) e sono discordanti tra produttore e produttore. Chi li indica a 0,8V a 3A, chi secchi a 1,2V, ma tutti però pubblicano un grafico (molto in piccolo) dove si vede che la caduta di tensione è funzione della corrente che lo attraversa. Andando a naso sul grafico (che è logaritmico) sembra circa 0,9 volt a circa 3A, che è il massimo per questo diodo.

Allora misura pratica per conferma. Alimentatore, carico con in serie un diodo 1N5408 e misura della caduta di tensione sul diodo. Prova ripetuta con due diodi diversi, uno nuovo e uno vecchio di 30 anni ripescato da un vecchio alimentatore.
Ho ottenuto qualcosa che assomiglia al grafico sui datasheet, e la conferma che a 3A siamo all'incirca tra 0,8V e 0,9V (vedi grafico allegato).

Quindi, tornando al post che avevo linkato, per ottenere almeno la caduta di 1,4 volt come indicato dall'autore ci vogliono due diodi in serie (4 diodi nella configurazione antiparallelo) per ramo del motore. Totale 8 diodi per motore.

Con altri tipi di diodi va valutato, a seconda della caduta di tensione ottenuta sul diodo. Batsa raggiungere almeno 1,4V totali di caduta.

Ho provato il tutto sulla mia meccanica per gli assi X e Y e la precisione di spostamento è aumentata notevolmente. Anche il rumore dei motori è cambiato notevolmente, e scaldano di meno (probabilmente sono attraversati da minori armoniche).

Grazie del contributo, come detto sono interessato anch'io a testare questo sistema.
Su x e y a quanti microstep lavori? hai dei DRV8825?
Quando dici che il rumore dei motori è cambiato, intendi che è diminuito o fanno solo un suono diverso?

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Alessandro

Prusa I3 Rework molto modificata - Taurino Classic - Ramps 1.4 - Driver DVR8825 - Titan Extruder e Hotend E3D V6 - Bltouch originale - Firmware MarlinKimbra - Cura - Repetier Host

Ciao
Sto lavorando a 1/16 e con i motori alimentati a 24Volt.
I motori sono abbastanza buoni, dato che hanno una resistenza di 1,65 ohm e una induttanza di 2,8 mH (motec 1704HS168A). Tra le altre cose non li trovo più, il venditore che li aveva improvvisamente ha ridotto il suo catalogo quasi a zero. Mi dispiace non averne fatto scorta.

Tutto questo discorso vale SOLO per i DRV8825.
Come indicato nel post di cabrilo che ho linkato nei primi post, la condizione 24 volt/motore buono è proprio quella che evidenzia maggiormente il discorso.

Il rumore è cambiato nel senso che prima risuonavano con fischi di diversa frequenza/intensita a seconda della posizione del motore (avanzando di 0,1mm alla volta in certi punti facevano il concerto). E' un chiaro sintomo di armoniche (e quindi disturbi EMC di ampiezza anche molto alta)
Con i diodi non accade più, e scaldano anche di meno.
Inoltre in senso generale sono più "fluidi" come rumore.
Senza contare la maggior precisione di spostamento dimostrata con il comparatore cinquantesimale.

In un altro tread ho letto che un utente dichiarava che con i diodi faceva più rumore e li ha tolti.
Non so che dire.
Dalla mia esperienza il rumore migliora.
Ma a prescindere dal rumore, a me interessa la maggior precisione.