NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Moderator: Moderators

Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

Beste allemaal,

Inmiddels is het enkele weken geleden dat ik begonnen ben met een nieuw projectje. Het heeft niets met een CNC machine te maken, behalve dat ik met ongeveer dezelfde hardware werk. Ik hoop dat ik mijn probleem hier toch mag voorleggen :?: (ik kom d'r echt niet uit, en dacht gisteren zelfs dat 't hier thuis spookte :roll:)

Ik maak (onder andere) gebruik van de volgende hardware:

- NEMA 17 Stappen motor (17HS4401N)
- DM420A Driver
- 24volt 8Ah voeding
- Arduino Mega2560 t.b.v. aansturing

Hieronder ter volledigheid de specs van motor + driver.

Motor:
Afbeelding

PDF van driver

De driver staat op 1.69Ah en 200 pulse/rev (microstep 1)

Een stukje uit de (Arduino) software:

Code: Selecteer alles

void X200stapjes(int wachten){
  for (int j=1; j <= 200; j++){
    digitalWrite(XasSTEP, HIGH);
    delayMicroseconds(wachten);
    digitalWrite(XasSTEP, LOW);
    delayMicroseconds(wachten);
  }
}
wachten zet ik op 600.
De spindel draait met deze code 1 omwenteling, oftewel de kogelomloopmoer verplaatst zich 4mm per keer dat ik deze code aanroep.


Nu het probleem:

Ik heb diverse opstellingen gemaakt met TR12x3 en TR12x4 trapeziumdraad. Uiteindelijk heb ik voor TRx4 gekozen omdat dat sneller gaat. Precisie is voor mij (met deze machine) namelijk niet ontzettend belangrijk.

Met behulp van 5x8 coupler shafts had ik de motor gekoppeld aan 1000mm trapeziumdraad. Dat ging opzich goed. De moer verplaatste zich op/neer. Maar helaas niet snel genoeg. En ook het geluid (vrij hoge toon) beviel niet echt. Omdat ik het gevoel had dat de motor wel nog sterk genoeg was, heb ik tandwielen gekocht: 60 tands en 30 tands. Op die manier wilde ik de boel sneller (2x zo snel) laten gaan. (uiteindelijk weer iets minder snel omdat ik anders niet van dat vervelende geluid af kwam). Dus het grote (60) tandwiel op de 5mm as van de stappenmotor. Helaas had dat grote tandwiel een asgat van 8mm, dus ik heb ik er eerst M10 draad in getapt, en erna M10 draad met een M10 moer ertegenaan gedraaid. Vervolgens op de draaibank een 5mm gat in geboord. Als laatste nog een M3 schroefje in de zijkant van het tandwiel om de boel op de as van de motor vast te klemmen.

Ok, alles zit erop. Nu eerst even testen zonder tandriempje. Gewoon alleen het aluminium tandwiel. *prrrruuummmtbt*....verder niets. Geen beweging, gewoon alleen een zoemende/trillende stappenmotor. Hmzz, hoe kan dit nu weer? Een hele trapeziumdraad van 1m (veel zwaarder) kwam eerst wél in beweging?! :roll: Alles nalopen, kabels, software, etc... er moest toch iets niet helemaal goed zijn... Nee hoor, alles in orde. De motor wilt gewoon niet ronddraaien met dat tandwiel erop... Haal ik het tandwiel eraf, en probeer ik de as met m'n vingers tegen te houden ---> niet mogelijk!

Ik had nog een stuk (rond) hout liggen wat ook veel zwaarder was dan dat tandwieltje. Daar een 5mm gat in geboord en op de motor gezet. Dju, daarmee draait de motor ook. Het spookt hier :mrgreen: Het zal toch niet iets te maken hebben met het magnetisch veld van de stappenmotor dat "in de war raakt" door dat stukje M10 draadstang wat erop zit? Even wat laagjes tape over de motor as heen draaien. Vervolgens tandwiel (zonder M10 draad erin) er weer op. En ja hoor, daar draait die ook mee 8) Dus tóch iets met 't magnetisch veld?!

Even later m'n pa gebeld om deze vreemde zaken aan hem voor te leggen. Hij gaf aan dat het absoluut niets met het magnetisch veld van de motor te maken zou hebben. Eerder de "stijfheid" waarmee het tandwiel met de M10 draad vastzat op de as. Als de tape ertussen zat, of als ik probeer de as tegen te houden met m'n vingers, dan is er nog een kleine "speling" wat net genoeg is om de motor op gang te laten komen.

Uiteindelijk een coupler shaft tussen as en tandwiel gezet, en daar draait de boel inderdaad wel mee. Maar zodra ik het tandriempje erop leg, en dus het kleine tandwiel + de trapeziumdraad "aangesloten" zijn, dan staat alles weer stil. Een hoop gezoem en getril, maar geen beweging.

Mijn vragen:
Kan iemand zich met bovenstaand verhaal vinden? Zijn het vrij logische problemen waar ik tegenaan loop?
En nog belangrijker: hoe los ik dit op? Of is deze stappenmotor gewoonweg niet sterk genoeg voor wat ik wil? Of heb ik misschien verkeerde software c.q. timings?

Alvast super bedankt voor het meedenken!!!

Met vriendelijke groet,

Atmoz
mjeuring
Berichten: 977
Lid geworden op: 03 feb 2014 14:49
Locatie: MM

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door mjeuring »

Ben zelf eens met een arduino aan het spelen geweest i.c.m. een stepper. Had toen het probleem dat zonder ramp-up ineens de gewenste frequentie aansturen niet werkte en de motor ging "stallen".
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11040
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door DaBit »

Het probleem lijkt inderdaad te zijn dat je niet netjes accelereert en decelereert. Direct naar snelheid X kan maar tot een beperkte snelheid, en hoe hoger de aangekoppelde inertie hoe lager die ligt. Een dunne, lange as is sneller in beweging te brengen dan een poelie met grote diameter.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

mjeuring schreef:Ben zelf eens met een arduino aan het spelen geweest i.c.m. een stepper. Had toen het probleem dat zonder ramp-up ineens de gewenste frequentie aansturen niet werkte en de motor ging "stallen".
+
DaBit schreef:Het probleem lijkt inderdaad te zijn dat je niet netjes accelereert en decelereert. Direct naar snelheid X kan maar tot een beperkte snelheid, en hoe hoger de aangekoppelde inertie hoe lager die ligt. Een dunne, lange as is sneller in beweging te brengen dan een poelie met grote diameter.
Ik maak in een ander stukje code ook gebruik van een ramp-up. Maar daar kom ik met de huidige opstelling nog niet eens aan toe. Die 600 is namelijk de start-waarde van m'n ramp-up. Als die op 600 nog niet eens vooruit komt, dan heeft die ramp-up code (waar die 600uS snel korter wordt) helemaal geen zin toch?

Of bedoel je dat ik die 600 moet vergroten naar bijvoorbeeld 1200, en dan ramp-uppen naar 600? (uiteindelijk wil ik naar 300, anders haal ik m'n snelheid niet).

Thanks voor jullie reacties.

Met vr gr,

Atmoz
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11040
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door DaBit »

Je moet beginnen vanaf snelheid 0.
Of in ieder geval onder de snelheid waarop de motor op kan pikken, maar als je toch bezig bent is beginnen vanaf 0 net zo simpel en zeker zo betrouwbaar.

Verder zou ik niet in volstap werken. Dat geeft nogal wat resonanties. Een Arduino moet 25kHz stepfrequentie nog met gemak kunnen doen zou ik zeggen. En als je de timers en hardware PWM inzet nog veel meer, maar ik weet niet hoe handig je bent met programmeren.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1964
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Breaker »

Ik ben er pas ook mee bezig geweest (nog steeds een beetje eigenlijk): http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=13&t=13281&p=152985
Verschillende zaken waar je naar kunt kijken:
• Gebruik microsteps, niet teveel, dan neemt de kracht per stap teveel af, maar bijvoorbeeld 4, dan heb je iets minder kracht per stap maar een stap is ook vier keer kleiner, dus betere verhouding en loopt het een stuk soepeler.
• Speel een beetje met de stroom, dat alles niet te heet wordt maar er wel een duidelijke 'bite' inzit als je aanschakelt.

Lastig inschatten wat jouw opstelling nodig heeft, ik twijfelde op enig moment ook of het kon met een NEMA17, maar het gaat nu makkelijk en zonder problemen.
Geduld is een schone zaak, frezen niet...
Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

DaBit schreef:Je moet beginnen vanaf snelheid 0.
Of in ieder geval onder de snelheid waarop de motor op kan pikken, maar als je toch bezig bent is beginnen vanaf 0 net zo simpel en zeker zo betrouwbaar.
Welke "wachttijd" zou je dan als beginwaarde adviseren?
Want snelheid 0 heeft theoretisch een extreem lange wachttijd, dat is ook weer niet de bedoeling toch?
(zoals je ziet, ik moet nog ontzettend veel leren!)
Verder zou ik niet in volstap werken. Dat geeft nogal wat resonanties.
Je bedoeld dat ik met microstepping moet gaan werken? En welke zou je dan aanraden?
En begrijp ik het goed dat als ik 800 pulse/rev (microstep 4) zou nemen, dat ik dan m'n timings /4 moet doen om dezelfde snelheid te houden?

Fijn die hulp hier. Het is VEEL moeilijkere materie dan ik had gedacht dat stappenmotoren-gebeuren :shock:

Breaker schreef:Ik ben er pas ook mee bezig geweest (nog steeds een beetje eigenlijk): http://cnczone.nl/viewtopic.php?f=13&t=13281&p=152985
Verschillende zaken waar je naar kunt kijken:
• Gebruik microsteps, niet teveel, dan neemt de kracht per stap teveel af, maar bijvoorbeeld 4, dan heb je iets minder kracht per stap maar een stap is ook vier keer kleiner, dus betere verhouding en loopt het een stuk soepeler.
• Speel een beetje met de stroom, dat alles niet te heet wordt maar er wel een duidelijke 'bite' inzit als je aanschakelt.
Thanks voor je reactie.

Met de stroom spelen... mag dat dan nog? De motors zijn voor 1.7Ah, en daar staat de driver nu ook op.... (mag je er überhaupt overheen gaan dan?)
En dan microsteppen ga ik zéker weer proberen ja!
Lastig inschatten wat jouw opstelling nodig heeft, ik twijfelde op enig moment ook of het kon met een NEMA17, maar het gaat nu makkelijk en zonder problemen.
Ah kijk, dat geeft hoop.

Thanks, ik duik meteen m'n garage in :mrgreen:
Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

DaBit schreef:Het probleem lijkt inderdaad te zijn dat je niet netjes accelereert en decelereert. Direct naar snelheid X kan maar tot een beperkte snelheid, en hoe hoger de aangekoppelde inertie hoe lager die ligt. Een dunne, lange as is sneller in beweging te brengen dan een poelie met grote diameter.
Ik heb 'm nu inderdaad draaien, maar de snelheid is helaas niet wat ik gehoopt had.

Is het voor jullie (als experts, zeker t.o.v. mij :lol:) niet mogelijk om aan te geven hoe snel de verplaatsing ongeveer moet kunnen zijn met:

NEMA17 stappenmotor: 17HS4401N (0,4Nm) + DM420A driver, 2:1 verhouding (tandwielen) van motor-as naar TR12x4 trapeziumdraad. Op de kogelomloopmoer ligt een gewicht van 1.5Kg

Hoeveel cm (of mm) per seconde moet bijvoorbeeld ongeveer haalbaar zijn?

Ik ben echt zéér benieuwd, dadelijk heb ik hele andere wensen dan überhaupt enigszins mogelijk is :roll:

Thanks again,

Atmoz
mjeuring
Berichten: 977
Lid geworden op: 03 feb 2014 14:49
Locatie: MM

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door mjeuring »

De snelheid is niet echt bepalend, meer de versnelling, daar is het meeste vermogen voor nodig.
Bijna elke auto haalt 100 km/h, maar er zijn er niet veel die deze snelheid binnen 4 seconden halen.

In natuurkundige formules: F=m*a. F is recht evenredig met je koppel (Nm) m is de massa en a is wat jij wilt, of een uitkomst als F al bekend is.
Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

mjeuring schreef:De snelheid is niet echt bepalend, meer de versnelling, daar is het meeste vermogen voor nodig.
Bijna elke auto haalt 100 km/h, maar er zijn er niet veel die deze snelheid binnen 4 seconden halen.
Hehe, dat haalt die van mij inderdaad niet nee :lol:

In natuurkundige formules: F=m*a. F is recht evenredig met je koppel (Nm) m is de massa en a is wat jij wilt, of een uitkomst als F al bekend is.
Oei, dat was lang geleden.... :mrgreen:

Uhm, maar het komt er dus op neer, dat met de juiste versnelling het WEL mogelijk moet zijn?! Ik moet de software dus zo zien te maken dat ik een mooie "ramp up" krijg waardoor ik EN genoeg kracht (in het begin) EN genoeg snelheid (op 't eind) heb :!:

Ik zit nu (weer) met de AccelStepper library van Arduino te spelen, maar wat ik daar ook probeer (in combinatie met de switches op de driver voor de stepping), ik krijg absoluut niet genoeg kracht eruit, en ook de snelheid valt tegen.

Heb zojuist 3 stuks NEMA 23 met 1,9Nm besteld. Niet omdat ik het al opgegeven heb met deze NEMA 17's, maar stiekem toch om wat meer opties te hebben.

Ik moet zeggen dat het ENORM tegen valt deze stappenmotor materie. Had echt gedacht dat het simpeler was... Ben zelf programmeur, en dus niet bang voor wat software, maar dit is toch niet niks :shock:

Weet iemand toevallig of de AccelStepper library echt goed geschikt is voor deze driver? (en voor de wat hogere snelheden?)

Met vr gr,

Atmoz
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 12053
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door hugo stoutjesdijk »

Heb je al een koppel/steprate grafiekje van deze motor bekeken ?
Het is best een klein motortje, en ik weet niet welke toeren je aan denkt, maar de meeste stappenmotoren verliezen toch serieus koppel bij hoger toerental (=steprate)
Verder schijnt de zelfinductie van de motor ook nog belangrijk te zijn.
( ik ben geen stappenmotor specialist, maar dit soort problemen komen wel erg vaak voorbij hier op het forum)

Wat zijn eigenlijk de waarden waar je zelf aan zit te denken, dan roept er vast wel iemand dat er iets niet klopt.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Atmoz
Donateur
Berichten: 9
Lid geworden op: 02 aug 2011 08:25
Locatie: Eijsden

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door Atmoz »

hugo stoutjesdijk schreef:Heb je al een koppel/steprate grafiekje van deze motor bekeken ?
Het is best een klein motortje, en ik weet niet welke toeren je aan denkt, maar de meeste stappenmotoren verliezen toch serieus koppel bij hoger toerental (=steprate)
Verder schijnt de zelfinductie van de motor ook nog belangrijk te zijn.
( ik ben geen stappenmotor specialist, maar dit soort problemen komen wel erg vaak voorbij hier op het forum)

Wat zijn eigenlijk de waarden waar je zelf aan zit te denken, dan roept er vast wel iemand dat er iets niet klopt.
Dank voor je reactie Hugo.

Ik zat te denken/hopen aan bijvoorbeeld +/- 10cm per seconde. (op volle snelheid, dus na de "ramp up").

Als ik even reken:

10cm = 100mm, de 12x4 trapezium doet 4mm per omwenteling, dus 100/4 = 25 omwentelingen nodig per seconde.
Maar omdat ik ook nog een 2:1 verhouding tandwielen gebruik is dat maar 12.5 omwentelingen p/sec oftewel een RPM van 750.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11040
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door DaBit »

met 750rpm zit je bij stappenmotoren al ver in het gebied dat het koppel af begint te nemen. Om je een idee te geven een curve van de X/Y motoren van mijn 3D printer, 1,9Nm NEMA23 steppers, 24V voeding:

Afbeelding

Kijk je naar het grafiekje dan zie je dat rond de 600steps/s de volle 24V nodig is. Wil ik harder, dan ga ik koppel inleveren, en rap ook. Met 200 steps/omw is 600 steps/s 'slechts' 180rpm....
Wil ik bij hogere toerentallen meer koppel overhouden, dan moet de voedingsspanning omhoog.

Bij jouw motortjes en 24V ligt dat punt ietsjes hoger dan 180rpm, maar niet heel veel hoger.

Tweede nadeel in jouw geval is het lage koppel dat de motoren zowiezo al leveren en de lage efficiency van trapeziumdraad met kleine spoed.
Laatst gewijzigd door DaBit op 19 mar 2017 20:43, 2 keer totaal gewijzigd.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 12053
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: NEMA17 (17HS4401N) + DM420A driver

Bericht door hugo stoutjesdijk »

@Dabit, ik neem aan dat je bij die step/sec uit moet gaan van de volle steps, dus 200 per omwenteling. En dat je microsteps er verder eigenlijk niet zo veel invloed op hebben. (omdat dat eigenlijk het beinvloeden van de tussenliggende positie tussen 2 stappen is)
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.
Plaats reactie