Step rates/de

Eins vorweg: bei 300 mm/s sind Genauigkeiten im Mikrometerbereich völlig unrealistisch, also machen 0,9°-Motoren und 1/32 Microstepping so gut wie keinen Sinn. Für die dabei auftretenden Kräfte sind die aktuellen Druckkerrahmen und -antriebe nicht annähernd genau genug. Für derartige Präzision muss man mit geringeren Geschwindigkeiten leben.

Erreichbare Schrittraten

Schrittrate bezeichnet die höchste Geschwindigkeit, mit der eine bestimmte Elektronik-Firmware-Kombination Impulse an den Schrittmotor-Treiber abgeben kann. Sie hängt vor Allem von der auf dem Controller verwendeten CPU, dessen Taktfrequenz und dem in der Firmware verwendeten Algorithmus zur Berechnung der Motorbewegungen ab. Da dies bei RepRap-typischen Anwendungen mehrere tausend Impulse pro Sekunde sind, wird sie meist in Kilohertz (kHz) angegeben.

Die ATmega-basierten Elektroniken sind, abgesehen von der Taktfrequenz, alle gleich schnell. Egal ob der grosse ATmega2560, der kleine ATmega168, oder irgendwas dazwischen. Bei ARM-basierten Elektroniken ist die Sache etwas komplexer.

Der bisherige Streit Die bisherige Diskussion (Stand Juli 2014) um die erreichbaren Schrittraten geht wie folgt:

• Marlin/Repetier auf ATmega 16 MHz (z.B. RAMPS) im Standard-Modus: 16.000 Schritte/Sekunde (16 kHz).
• Teacup Firmware auf ATmega 20 MHz (z.B. Gen7): 48 kHz.
• Marlin/Repetier auf ATmega 16 MHz im Quadstep-Modus (ungleichmässige Schrittverteilung): 67 kHz.
• Repetier auf RADDS: 96 kHz.

Durch Schrittrate erreichbare Verfahrgeschwindigkeiten

Jeder Schrittimpuls bewegt den Schrittmotor einen Schritt weiter. Wird Microstepping verwendet, bewegt jeder Impuls den Motor um einen Mikroschritt weiter. Die erreichbare Geschwindigkeit des Motors hängt also nicht nur von der erreichbaren Schrittrate, sondern auch stark vom eingestellten Microstepping ab.

Berechnung:

1. Steps/mm berechnen. Dabei wird das Microstepping und auch der Druckeraufbau, z.B. die Zähnezahl des verwendeten Pulleys, berücksichtigt.
2. Erreichbare Verfahrgeschwindigkeit = (Erreichbare Schrittrate) / (Steps/mm)

Bemerkung: in vielen Fällen ist die Verfahrgeschwindigkeit durch andere Umstände als die mögliche Schrittrate des Controllers begrenzt, zum Beispiel durch die Grenzdrehzahl einer Spindel. In diesen Fällen bringt ein Wechsel von einem ausreichend schnellen zu einem noch schnelleren Controller keine Vorteile in Bezug auf die Verfahrgeschwindigkeiten.

	Steps/mm	Theoretische Genauigkeit	Marlin/Repetier auf ATmega 16 MHz	Teacup Firmware auf ATmega 20 MHz	Marlin/Repetier im Quadstep-Modus	Repetier auf RADDS
0,9°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/16 Microstepping	228,57	4,38 μm	70 mm/s	210 mm/s	293 mm/s	420 mm/s
0,9°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/32 Microstepping	457,14	2,19 μm	35 mm/s	105 mm/s	146 mm/s	210 mm/s
0,9°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/128 Microstepping	1828,6	0,547 μm	8,7 mm/s	26 mm/s	37 mm/s	52 mm/s
1,8°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/16 Microstepping	114,29	8,75 μm	140 mm/s	420 mm/s	586 mm/s	840 mm/s
1,8°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/32 Microstepping	228,57	4,38 μm	70 mm/s	210 mm/s	293 mm/s	420 mm/s
1,8°-Stepper, 14-Zähne-GT2-Pulley, 1/128 Microstepping	914,29	1,09 μm	17 mm/s	52 mm/s	73 mm/s	105 mm/s
1,8°-Stepper, M8 Gewindestange, 1/8 Microstepping	1280	0,781 μm	12 mm/s	37 mm/s	52 mm/s	75 mm/s
1,8°-Stepper, M8 Gewindestange, 1/32 Microstepping	5120	0,195 μm	3,1 mm/s	19 mm/s	13 mm/s	19 mm/s
1,8°-Stepper, M8 Gewindestange, 1/128 Microstepping	20480	0,0488 μm	0,78 mm/s	4,7 mm/s	3,3 mm/s	4,7 mm/s
1,8°-Stepper, Tr10x3 Spindel, 1/8 Microstepping	533,33	1,875 μm	30 mm/s	90 mm/s	126 mm/s	180 mm/s
1,8°-Stepper, Tr10x3 Spindel, 1/32 Microstepping	2133,3	0,469 μm	7,5 mm/s	22 mm/s	31 mm/s	45 mm/s
1,8°-Stepper, Tr10x3 Spindel, 1/128 Microstepping	8533,3	0,117 μm	1,9 mm/s	5,6 mm/s	7,8 mm/s	11 mm/s
0.9°-Stepper, M5 Gewindestange, 1/128 Microstepping	64000	0,0156 μm	0,25 mm/s	0,75 mm/s	1,0 mm/s	1,5 mm/s