Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Moderator: Moderators

MK90
Berichten: 10
Lid geworden op: 28 jul 2014 09:28

Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door MK90 » 16 jun 2018 15:47

Beste forumleden,

Ik ben druk bezig met de bouw van mijn CNC machine. De machine is redelijk gebaseerd op het "open source" project, alleen met een kleiner werkbereik vanwege gebrek aan ruimte.
Momenteel ben ik me aan het verdiepen in de stappenmotoren en drivers en daarbij heb ik een hoop vragen. Ik heb zelf geprobeerd de antwoorden te vinden, maar dat valt nog niet mee. Ik hoop dat jullie me hiermee kunnen helpen.

1. Closedloop betekent dat de stappenmotor terugkoppeling geeft aan de driver in welke positie die staat als ik het goed heb begrepen. Ik dacht dat closedloop en hybrid hetzelfde was, maar op omc-stepperonline.com zijn dit verschillende product categorieen, waardaar dat dus niet zo blijkt te zijn. Kunnen jullie dit voor mij ophelderen?

2. Ik zie stappenmotoren met 4 draden en 8 draden. Wat maakt dit verschil en is het belangrijk?

3. Ik denk eraan om nema23 2.5NM of 3.0NM motoren te nemen. Daarbij zie ik dat er vaak nog een verschil is in de stroomsterkte (A). Moet die zo hoog mogelijk zijn? Enzo ja, waarom?

4. Zijn er voordelen van bijvoorveeld nema34 tenopzichte van nema23 behalve de buitenafmetingen?

5. Zijn er naast de NM, A en het aantal draden nog andere belangrijke dingen waar ik op moet letten bij de aanschaf van de motoren? Bijvoorbeeld de draaihoek per stap?

6. Is microstepping iets waar ik op moet letten bij aanschaf motor of moet je daar pas op letten bij de aanschaf van de driver?

7. Nadat ik de juiste stappenmotoren heb gevonden heb ik ook drivers nodig. Hoe weet ik of ik goed bijpassende drivers heb gevonden?

8. Volgens mij heb ik vanuit het "open source" project de drivers op mijn lijstje gezet: Digital stepper drive 20-50VDC. Wat zegt dit precies en hoe verhoud dat zich tot de motoren?

9. Hebben jullie nog tips over waar ik het best deze motoren kan kopen? Winkels in NL zijn duur, maar waarschijnlijk met weinig risico. Ik overweeg China. Longsmotor? OMC-stepperonline.com? Ebay? Aliexpress?

Om het vooral voor mij overzichtelijk te houden zou ik jullie willen vragen om bij het antwoorden het nummer van de vraag te plaatsen.

Alvast bedankt!
Mvg,

Marcel

mjeuring
Berichten: 722
Lid geworden op: 03 feb 2014 14:49
Locatie: MM

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door mjeuring » 17 jun 2018 13:15

Boel vragen, zal mijn best doen

1: Hybride is een motor die je zowel uni- als bi-polair kunt aansluiten, closed loop heeft een encoder met terugkoppeling aan de controller dei eventueel stapverlies compenseert.
2: Een is bipolair ander is unipolair. Stepper heeft 4 spoelen, bij 4 draden is voor jou de aansluiting gekozen, bij 8 draden kun je zelf kiezen of je 2 spoelen in serie of parallel wilt plaatsen (serie is gebruikelijk) https://www.omc-stepperonline.com/nema- ... 4008d.html
3/4: Nee, je moet een motor nemen die bij je toepassing past. Bereken het koppel dat je nodig hebt en kies daar een motor bij. Als het met Nema 23 kan, zou ik niet voor 34 gaan. Is groter qua inbouw en komen langzamer op gang, vanwege de grotere rotor.
5: Draaihoek per stap is bijna overal gelijk, maar maakt niet veel uit. Zelfinductie is belangrijk, maar dat mag iemand uitleggen die daar veel beter in is dan ik.
6: Microstepping komt vanuit de driver. Vrijwel alle drivers ondersteunen het. Microstepping is een balans tussen maximaal gewenst toerental, microstepping en de maximale frequentie van je CNC controller.
7: Driver kies je op maximale stroom van je motor. Een 2,5A stepper heeft een driver nodig die dat kan leveren. Verder moet hij passen bij je voedingsspanning. Deze wil je zo hoog mogelijk hebben, om de spanning grote invloed heeft op het maximaal toerental van je stepper. Persoonlijk ben ik erg blij met de DM-serie van Leadshine erg stille drivers. Analoge drivers kunnen nogal lawaaiig zijn.
8: zie 7. Inputspanning voor de driver ligt tussen de 20 en 50 volt. Voor de stepper kijk je alleen naar de stroom, spanning is minder belangrijk.
9: Ikzelf heb IP54 motoren gekocht, omdat ze makkelijk aan te sluiten zijn en spatwaterdicht zijn: https://www.damencnc.com/assortiment/cn ... 8_395_NL_1 Maar De alie's zijn natuurlijk veel goedkoper en uiteindelijk komt mijn motor ook uit China.

benkr
Donateur
Berichten: 2853
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door benkr » 17 jun 2018 16:24

1. De mensen die er ervaring mee hebben zijn redelijk unaniem in hun stelling dat closed loop steppers sneller zijn dan de niet closed loop uitvoeringen, de prijs is wat hoger maar ook niet significant, ik schat in zo'n 30% als je goed zoekt.
2. Soms hebben motoren inderdaad 8 aansluitdraden, je kunt dan zelf kiezen of je dan 2 spoelen in serie of parallel schakelt, bij serieschakeling is de zelfinductie 4 x zo groot als bij parallel schakelen. De combinatie van zelfinductie en voedingsspanning bepaalt het maximale toerental voor het grootste deel, kies daarom voor parallel schakelen, dan kun je in de meeste gevallen volstaan met 50Vmax drivers, die zijn een stuk goedkoper dan b.v. 80V typen of nog hoger. Ja, de stroom is dan het dubbele van de stroom die je nodig hebt bij serieschakelen van de spoelen maar bedenk dat die stroom niet de stroom is die je voeding moet gaan leveren. Dabit heeft hier onlangs nog een heel praktische benadering van met ons gedeeld, ik denk dat die heel dicht in de buurt van de werkelijkheid komt.
Hij schreef het volgende:
Zo'n lineaire voeding is veel beter in het opnemen van terugkomende energie van de motoren dan een geschakelde, puur omdat er zoveel meer aan condensator aan hangt. Voor een frees met relatief zware bewegende delen is dat belangrijk, voor een 3D printer met hele lichte bewegende delen niet echt. Zeker niet als er ook nog een paar verwarmingselementen energie aan het slurpen zijn. In een 3D printer is een geschakelde voeding dus beter bruikbaar dan in een freesmachine.

Dan de vermogensconsumptie van stappenmotoren. Je hebt gelijk met je 'chopper'; die zorgt ervoor dat de van de voeding opgenomen stroom een stuk lager uitvalt.
Als zo'n ding stilstaat is de spoelspanning 2,8V, de stroom 2A = 6W. Energie verdwijnt niet zomaar, dus die 6W is ook wat er uit je 24V voeding komt, wat neerkomt op grofweg 0,3 Ampere. Tikje meer misschien, de conversie is niet 100% efficient.

Gaat de motor bewegen dan komt daar nog de afgegeven mechanische energie bij en wat verlies in de conversie elektrisch->mechanisch. Wederom komt energie niet zomaar uit de lucht gevallen en verdwijnt het ook niet zomaar. Dat mechanisch vermogen kun je uitrekenen; je weet welke massas je in welk tempo versnelt. Al met al is dat ook slechts een tiental Watts voor de XY asmotoren en voor de rest veel minder. Gaan we duimzuigen dan is 0,75 Ampere op 24V voor een NEMA17 motor al aardig royaal ingeschat.

Mijn draaibank draait in z'n geheel van een 50W voedingkje en die vreet uit z'n neus. Om maar even aan te geven dat de vermogensconsumptie van een paar steppertjes vaak zwaar overdreven word.
Ik denk dus dat je met zo'n 2A per motor waarvan de driver ingesteld is op 5,6A ruim voldoende vermogen hebt, misschien nog wel flink minder.
3. Als je uiteindelijk kiest voor b.v. een 3Nm motor, zorg er dan ook voor dat deze die 3Nm kan gaan leveren, m.a.w. geef hem wel voldoende te eten, in dit geval is dat eten vooral de stroom en in mindere mate de spanning.
4. De meeste kracht gaat zitten in het accelereren en decelereren van van je machine, je moet een bepaalde massa in beweging gaan brengen. Het zelfde verhaal geldt voor een motor, ook daar is er een bepaalde massa die in beweging gebracht moet worden, hoe groter de motor, hoe groter de massa van de rotor en daarmee de benodigde kracht om die massa in beweging te brengen. Dus kies altijd een zo klein mogelijke motor, dat levert uiteindelijk de snelste machine op, maar bedenk wel dat als je een te kleine motor kiest het niet goed zal werken omdat je dan onvoldoende vermogen hebt om de klus te klaren. Bedenk ook dat stappenmotoren bij hogere toerentallen steeds minder vermogen af gaan geven en dat ze boven het maximale vermogen meteen stil staan en ook niet meer op gang komen, dat betekent dan daarom ook meteen een verknalt werkstuk in de meeste gevallen.
5. Soms wil je een motor met ook aan de achterkant een asje (voor b.v. een rem of een encoder te monteren) denk daar vooraf aan, achteraf kan niet meer.
6. microstepping is soms handig om de motor wat soepeler te laten draaien maar dat vraagt meteen ook veel meer rekenpower van je stuurkaart. Soms zie op Aliexpress spotgoedkope stuurkaarten die b.v. 50kHz kunnen sturen, dat betekent dat je motor maximaal 50.000 pulsjes kan krijgen om stapjes te maken, elk microstapje knabbelt stevig aan die 50.000, hoe meer microstappen je kiest hoe minder snel je uiteindelijk kunt gaan draaien. Kies dus een stuurkaart die beduidend sneller is en beperk het aantal microstappen tot 8 of 16, meer voegt niets meer toe, ga er maar eens aan rekenen.
7. Over drivers kan ik heel duidelijk zijn, Leadshine en niets anders.
8. Digitale stepper drivers (van Leadshine) hebben allerlei software dingen ingebakken die er voor zorgen dat je motoren stiller lopen en optimaal presteren, ze zijn b.v. 2 a 3 x sneller dan drivers met hetzelfde typenummer van Longs terwijl de prijs zeker niet 3 x hoger is.
9. In China zijn de pulletje die wij gebruiken beduidend goedkoper, maar bedenk wel dat je geen enkele vorm van garantie hebt, terugsturen wordt al heel moeilijk en support is meestal ook nihil. Wat je dat waard is, is heel persoonlijk maar als je support belangrijk vindt blijf dan vooral in Nederland. Bedenk ook dat verzenden, invoeren en dat soort dingen soms de uiteindelijke prijs behoorlijk kunnen opdrijven, je bent niet de eerste die achteraf nog een flinke bonusrekening gepresenteerd krijgt van b.v. DHL of zoiets.

Kjelt
Berichten: 779
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door Kjelt » 17 jun 2018 16:26

MK90 schreef:
16 jun 2018 15:47
1. Closedloop betekent dat de stappenmotor terugkoppeling geeft aan de driver in welke positie die staat als ik het goed heb begrepen. Ik dacht dat closedloop en hybrid hetzelfde was, maar op omc-stepperonline.com zijn dit verschillende product categorieen, waardaar dat dus niet zo blijkt te zijn. Kunnen jullie dit voor mij ophelderen?
Er is veel van je vragen te vinden op het internet en via de zoekfunctie op dit forum ;-)
https://nl.wikipedia.org/wiki/Stappenmotor

Verschillende stappenmotoren:
Permanente magneet

De rotor en stator van deze motor zijn meestal niet getand. De rotor heeft een noord- en een zuidkant. Door een fase te activeren ontstaat er een elektromagnetische kracht en zal de rotor zich uitlijnen met de bekrachtigde fase. Om de stapresolutie van een permanente magneetstappenmotor te vergroten, kan men het aantal polen in de stator of het aantal fasen verhogen.

Variabele reluctantie

Een variabele reluctantie stappenmotor heeft een getande, niet magnetische rotor. Wanneer een fase wordt bekrachtigd beweegt de rotor zich naar de plaats met de kleinste reluctantie (minimum reluctantie). Om de resolutie te verhogen bij een variabele reluctantiestappenmotor kan men het aantal tanden in de rotor of het aantal polen verhogen.

Hybride

Een hybride stappenmotor is een combinatie tussen de twee voorgaande typen. De rotor is magnetisch en getand, ook de polen van de stator zijn getand. De vertanding in de stator is opgedeeld in twee verschillende zones, één zone voor noordpolen en één voor zuidpolen. Ze zijn dus tegenpolig, ook staan de zuidpolen ‘tussen’ de noordpolen. De rotor zal bij het bekrachtigen van een fase verplaatsen naar de positie met het minste plaats tussen de tanden van de rotor en de tanden van de stator. De hybride stappenmotor wordt tegenwoordig het meest gebruikt.
Een closedloop stappenmotor heeft een rotary encoder 1) op zijn as zitten die pulsjes geeft bij een verdraaing van de as. Bv bij de veel gebruikte Leadshine cl setjes zijn dit 4000 pulsen per rotatie. De driver gebruikt deze pulsjes als feedback op zijn stuursignaal. Als de driver het nog kan compenseren (enkele stappen verlies) zal hij dit doen, gaat het te ver dan gaat hij in error. Dat is mooi want dan vernaggelt hij je werktstuk niet. Een normale stappenmotor zonder feedback gaat dan gewoon door en dan kun je je werkstug weggooien.

1)https://en.wikipedia.org/wiki/Rotary_encoder

mjeuring
Berichten: 722
Lid geworden op: 03 feb 2014 14:49
Locatie: MM

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door mjeuring » 19 jun 2018 13:27

benkr schreef:
17 jun 2018 16:24
2. Soms hebben motoren inderdaad 8 aansluitdraden, je kunt dan zelf kiezen of je dan 2 spoelen in serie of parallel schakelt, bij serieschakeling is de zelfinductie 4 x zo groot als bij parallel schakelen. De combinatie van zelfinductie en voedingsspanning bepaalt het maximale toerental voor het grootste deel, kies daarom voor parallel schakelen, dan kun je in de meeste gevallen volstaan met 50Vmax drivers, die zijn een stuk goedkoper dan b.v. 80V typen of nog hoger. Ja, de stroom is dan het dubbele van de stroom die je nodig hebt bij serieschakelen van de spoelen maar bedenk dat die stroom niet de stroom is die je voeding moet gaan leveren. Dabit heeft hier onlangs nog een heel praktische benadering van met ons gedeeld, ik denk dat die heel dicht in de buurt van de werkelijkheid komt.
Ligt er aan wat je belangrijk vindt. Bij parallel schakelen heb je minder koppel bij laag toerental. n(max) is idd wel hoger.

benkr
Donateur
Berichten: 2853
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door benkr » 19 jun 2018 18:35

mjeuring schreef:
19 jun 2018 13:27
benkr schreef:
17 jun 2018 16:24
2. Soms hebben motoren inderdaad 8 aansluitdraden, je kunt dan zelf kiezen of je dan 2 spoelen in serie of parallel schakelt, bij serieschakeling is de zelfinductie 4 x zo groot als bij parallel schakelen. De combinatie van zelfinductie en voedingsspanning bepaalt het maximale toerental voor het grootste deel, kies daarom voor parallel schakelen, dan kun je in de meeste gevallen volstaan met 50Vmax drivers, die zijn een stuk goedkoper dan b.v. 80V typen of nog hoger. Ja, de stroom is dan het dubbele van de stroom die je nodig hebt bij serieschakelen van de spoelen maar bedenk dat die stroom niet de stroom is die je voeding moet gaan leveren. Dabit heeft hier onlangs nog een heel praktische benadering van met ons gedeeld, ik denk dat die heel dicht in de buurt van de werkelijkheid komt.
Ligt er aan wat je belangrijk vindt. Bij parallel schakelen heb je minder koppel bij laag toerental. n(max) is idd wel hoger.
Waar baseer je die uitspraak op, klopt volgens mij dan ook niet?
Je stopt evenveel energie in die spoelen dus waarom zou dat er dan ook niet gewoon uit komen?

mjeuring
Berichten: 722
Lid geworden op: 03 feb 2014 14:49
Locatie: MM

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door mjeuring » 19 jun 2018 22:25

benkr schreef:
19 jun 2018 18:35
Waar baseer je die uitspraak op, klopt volgens mij dan ook niet?
Je stopt evenveel energie in die spoelen dus waarom zou dat er dan ook niet gewoon uit komen?
http://www.leadshine.com/UploadFile/Down/DM556m.pdf pagina 7

Series Connections
A series motor configuration would typically be used in applications where a higher torque at lower speeds is required. Because this configuration has the most inductance, the performance will start to degrade at higher speeds. In series mode, the motors should also be run at only 70% of their rated current to prevent over heating.

Parallel Connections
An 8 lead motor in a parallel configuration offers a more stable, but lower torque at lower speeds. But because of the lower inductance, there will be higher torque at higher speeds. Multiply the per phase (or unipolar) current rating by 1.96, or the bipolar current rating by 1.4, to determine the peak output current.

benkr
Donateur
Berichten: 2853
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door benkr » 20 jun 2018 07:37

Ja, daar staat het inderdaad maar geloven doe ik het nog steeds niet, in ieder geval bij stilstaande motor klopt het niet, dan zijn ze precies gelijk.
Ik ga eens nadenken over een eenvoudige manier om een regelbare rem of belasting te maken, dan kan ik het precies meten hoop ik.

Heeft iemand toevallig nog een roterende krachtsensor liggen die ik hier voor zou kunnen gebruiken?

Ballegooijen
Donateur
Berichten: 2501
Lid geworden op: 20 sep 2016 15:45
Locatie: 's-Gravendeel
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door Ballegooijen » 20 jun 2018 08:30

Series Connections
A series motor configuration
Parallel Connections
An 8 lead motor
Worden hier geen appels met peren vergeleken? Bij de 1e staat toch motoren in serie en bij de 2e gaat het over een motor met 8 draden?? :?: :?:
Kennis vermenigvuldigd zich alleen als je het deelt.
https://www.Baldas.nl

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1733
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door Breaker » 20 jun 2018 08:59

Kijk maar naar de hoofstuktitel en de plaatjes. Bij twee spoelen (4 draden) is er niets parallel of in serie te zetten, want dan werkt de motor sowieso niet.
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

Kjelt
Berichten: 779
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door Kjelt » 20 jun 2018 10:03

benkr schreef:
20 jun 2018 07:37
Ik ga eens nadenken over een eenvoudige manier om een regelbare rem of belasting te maken, dan kan ik het precies meten hoop ik.
Wil je je motor weer terug hebben? ;-)

benkr
Donateur
Berichten: 2853
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door benkr » 20 jun 2018 22:01

Nee, en als jij het gaat maken dan wil ik je opstelling wel delen, maar ik heb vandaag een paar motoren zien liggen die nog een maatje groter waren, van een veegmachine, ik dacht meteen aan deze opstelling.

Kjelt
Berichten: 779
Lid geworden op: 14 jun 2007 21:51
Locatie: Eindhoven

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door Kjelt » 20 jun 2018 23:11

Zal nog wel even duren voor ik er aan toe kom.
Veegmachine motoren 8) ben benieuwd

Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 6234
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Vragen met betrekking tot stappenmotoren en drivers

Bericht door hugo stoutjesdijk » 21 jun 2018 08:42

Stappenmotor op een tafeltje met een loadcel, en een grote schijf aluminium en wat magneten (wervel stroom rem) lijkt mij wel te moeten werken.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.

Plaats reactie