Puls breedte en Stall speed ?

[hobbybob]

Hi All,

Er ontsprong vandaag zomaar weer eens een vraag in mijn gedachten.
Nadat gegoogled had hoe ik mijn frees sneller kon laten bewegen stond er:"
1.Spanning omhoog
2. Motorcurrent naar max. van stepperdriver
3. Load omlaag (ik kan de onderdelen niet lichter maken).

Dus kom ik op 1 uit, voltage omhoog. Mijn drivers kunnen van 20-50V aan dus dat moet lukken.
In hetzelfde artikel stond ook als je te snel wilt pulsen sturen de motor dan ook kan stallen.
Wat is nou een acceptabele pulsbreedte in Mach 3 ?
Want hij staat nu geloof ik op 4 uS volgens mij (zit op werk, dus weet het even niet zeker).

Wat ik nu ervaar is dat de maximum snelheid op 1500mm/min ligt, 25mm per seconde dus.
De acceleratie staat maar op 500. Als ik een van beide hoger doe stallde/haperde de motor meteen.
Dus ik had zoiets van, wellicht puls ik te snel ? Want met mijn lullige nema 17 motortjes in mijn lasercutter doe ik rustig 300-500mm/s , omgerekend is dat al gauw 18000mm/min.
Waarom gaat mijn frees met dikke Nema23 motoren, sterk genoeg om mijn inductieve eindstop beugels van 3mm staal te verbuigen alsof ze er niet zijn....( weet ik uit ervaring helaas...) dan niet harder ?

Mijn spindles zijn de 16mm 5mm spoed spindles van Chai (linearmotionbearrings2008 op ebay).
Met de hand kan ik ze soepel ronddraaien.

Dus benieuwd wat mensen met een smoothstepper en normale stepperdrivers (die van mij zijn max.50V 5.6A) als instellingen hebben ?
En of het normale snelheden zijn of dat ik toch wel sneller zou moeten kunnen halen ?

[Kjelt]

Plaats eens de torque vs rpm grafiek van jouw steppers ?
Ik denk dat je dan al snel een antwoord hebt.

[buckfast_beekeeper]

Lees er even de datasheet van je stepdrivers er op na. Neem ik mijn 3DM680 of 3DM683 van leadshine als voorbeeld. Daar staat duidelijk in dat de maximale frequentie 200kHz is. Kijk je wat verder dan staat er ook een tabel in met minimale puls lengtes. Voor de puls/step is dat 2,5µs hoog en 2,5µs laag. Dus 5µs/step. Hoe mach3 de pulstijd definieert weet ik niet. Is dat de hoogtijd of is dat de gehele puls. Dan zou 4µs wel eens te kort kunnen zijn. Daar kan alleen de datasheet van je stepperdriver uitsluitsel over geven.

Met andere woorden, ja kan maximaal 200 000 stappen per seconde maken. Zet ik deze drivers op 10 000/steps/omw dan kom ik uit op 20rpm. Zet ik deze drivers op 1 000 steps/omw dan kan de motor 200rpm draaien. Maar wordt die ook minder nauwkeurig. Bij 20rpm zou je met een 5mm spoed 100mm/s of 6m/minuut moeten kunnen halen. Bekijk wat je beoogde snelheid is en kijk dan welke instellingen daarbij horen.

Motorcurrent opvoeren zou ik zeker niet tot het maximale gaan. Ik denk niet dat je veel verschil zal voelen tussen 5A en 5,2A.

Vergelijking met je laser is appelen en peren vergelijken. Je steppers in je laser moeten veel minder gewicht in beweging zetten. Dan komt dus de traagheidswet om de hoek kijken. De overbrenging met tandriemen is compleet anders dan met spindels. Neem alleen al de z-as van je portaal, wat weegt die inclusief je spindel? Hoeveel weegt je laserkop?

[hobbybob]

Dankjewel mannen voor de uitleg!
Stel dat ik een driver heb die wel 200Khz aan kan en de pulsbreedte staat op 5uS ingesteld in Mach en mijn stepperdriver op 1600micro steps.
Hij beweegt echt maar heel sloom, wat kan ik dan nog controleren om sneller te laten gaan ? Ik snap dat mijn gantry veel zwaarder weegt dan het lullige tube-je met spiegeltje voor de laser, terechte opmerking van je.

Ik ga de specs eens opzoeken van de driver.
Probleem van de steppermotor is dat ik totaal niet precies dat type kan vinden: 57BYGH618 (ik kan de 420 vinden maar die heeft dan weer 6 draden ofzo, die van mij heeft er maar 4).
Het zijn 115mm lange motoren met volgens mij 3NM. Ik heb ze al 5 jaar liggen, net als de andere spullen. Nu eindelijk dus gebouwd.

Eens kijken of ik de instellingen in Mach3 kan vinden om het e.e.a. aan te passen. Ik dacht dat ik namelijk precies het aantal steps moest geven en dat daar dan de snelheid uit voortkwam.
Ik sta op 1600 microsteps. en de spoed is 5mm, zo kwam ik dan uit op 320steps per mm. Maar als ik inderdaad dmv het aantal omwentelingen en de frequentie nog omhoog of omlaag kan is dat prima. Ik bedoel 800 microsteps is nog steeds 160 steps per mm. Nou zo precies kan ik niet meten en verwacht dat ook niet van mijn hobbybob machine gebouwd van aluminium en trespa. 160mm per mm zou voor mij nog steeds goed genoeg zijn schat ik zo in. Als ik dan niets verander zou ie al 2 keer zo snel moeten gaan volgens de berekeningen , toch ?

Dus ik ga er eens mee spelen, maar goede tips nu even na zoeken wat de max. pulsfrequentie is enz.
De driver kan tot 5.6A maar de motoren waren (ooit jheb ik dus wel ergens specs gekregen of gevonden) volgens mij 4.2A
Dus daar zit ik mooi onder de max. current.
Had alleen gelezen dat ik met een hogere spanning de motor sneller in verzadiging kon sturen en dat hij dan dus sneller beweegt zonder dat ie in kracht afneemt.
De driver kan tot 50V dus ik dacht ik neem een 48V die ik zo ver als mogelijk naar beneden schroef zodatr ik tussen de 40-45V uit kom zodat ik daar ook 10% onder max voltage zit...


Hartelijk dank!

[hobbybob]

Plaats eens de torque vs rpm grafiek van jouw steppers ?
Ik denk dat je dan al snel een antwoord hebt.

Zie ook boven.
Hoe ik ook zocht ik kon echt de specs niet meer terugvinden van mijn 3 x (Z,y en Z allemaal hetzelfde) motoren met type aanduiding 57BYGH618
Maar ik dacht nog goed te herinneren dat ze 3NM waren bij 4.2A max stroom.
En mijn drivers zijn volgens mij Leadshine M542 of 556 (denk dat laatste als ze 5.6A aankunnen).

[buckfast_beekeeper]

Dan word je stroom beperkt tot 4,2A. Je drivers kunnen meer maar dat is dan funest voor je steppers. Ik zou dan voor 4A kiezen.

[Bjornski1976]

In Mach3 kan de puls breedte instellen tussen 1-5uSec echter leert mijn ervaring om de puls breedte hoger te zetten, boven 5, dit voor mijn drivers fijner werkt.
Vervolgens stel je bij de engine configuration in wat de kernel speed moet zijn 25khz, 35khz, 45khz etc... Dit is afhankelijk van de computer snelheid echter
moet je wel rekening gehouden met de hoeveelheid assen die worden aangestuurd en microstepping. Want dat alles bij elkaar opgeteld moet binnen de kernel
speed liggen anders kom het de pc niet uit.

De drivers die het signaal ontvangen hebben een maximale hoeveelheid pulsen die ze kunnen verwerken. Daar moet je je aan conformeren of onder blijven.

Steppers draaien sneller op hogere spanning maar let wel dat als je op de maximale spanning staat te voeden spanningspieken kunnen ontstaan tijdens het aftoeren
wat je voeding in de beveiliging kan laat gaan en de boel dus spanningsloos wordt. Goede drivers vangen dit op en houden hiermee rekening in hun reserven.

Stroom verhogen heeft geen nut en gaat ten koste van de levensduur. Dit resulteert in warmte.

[benkr]

Als je snel wilt dan heb je drivers nodig die ook snel kunnen.
Zo heb ik ervaren dat drivers van Longs, Wantai en andere Leadshine klonen beduidend minder presteren (op het gebied van snelheid) dan echte Leadshines.
Ik spreek dan vooral van de DM556 en DM 442 typen, dit zijn zgn. digitale drivers die een processor in zich hebben die resonanties die standaard in dit soort systemen zitten onderdukken. De Leadshine M556 en M542 zijn analoge drivers, die hebben dit soort features niet en zullen daardoor alleen al minder goed presteren, maar altijd nog beter dan de clones van andere merken. Natuurlijk zijn er ook andere merken die wel goed presteren, ik zelf gebruik b.v. drivers van Stappenmotor.nl en ben daar goed over te spreken, met mijn motoren doen ze het beter dan echte Leadshine drivers. Maar er zijn nog een aantal andere merken die zeker niet slecht zijn, alleen heb ik er geen ervaring mee.
De snelste methode om er achter te komen of het aan je drivers ligt is er eentje te lenen van iemand en dan op je eigen machine proberen of het verschil maakt.
Reden dat ik er ervaring mee heb is dat ik al diverse drivers heb gerepareerd en telkens mijn instellingen flink in negatieve zin moest bijstellen.

[hobbybob]

OK even onderzoek gedaan , de drivers zijn de MSD-50-5.6 van Stappenmotor.nl daar is te vinden:
Bipolaire Microstap Driver
MSD-50-5.6
Specifications:
Power Supply
Minimum Voltage : 20 Vdc
Maximum Voltage : 50 Vdc
Logic Signal Current minimal : 7 mA
Logic Signal Current maximal : 16 mA
Maximum input frequentie :400 Khz
Microsteps
Minimum number of microsteps : 2
Maximum number of microsteps : 128
Number of Phases : 2
Steppermotor
Minimum Phase Current : 1.0 A
Maximum Phase Current : 5.6 A
Number of motorwires ( 2 phase ) : 4, 6, 8

400Khz is dus echt wel heel hoog. Ik draai hier een Core i7-4770K op 3.5Ghz met 16GB geheugen (echter dat is mijn desktop in mijn werkkamer/laserhok/3dhok. De frees komt uiteindelijk met een klein desktopje of laptop (core i5 ofzo) in de garage. Wat is dan een goede kernelspeed ? Ik had hem nu op 60Khz gezet, beetje tussen 25 en 100Khz in dacht ik.
Maar dan zal ik vrijdag als ik alles ga aansluiten op de Smoothie de pulse duration iets langer zetten.

Ik wil dus 3 assen aansturen, op dit moment staan alle assen op 1600microsteps.
Stel dat ik de pulsbreedte op 10uS zet. Dan kan ik dus maximaal 100Khz halen ? begrijp ik dat goed.
100.000/1600microsteps is dus 16 revolution met 5mm verschuiving per revolution zou ik dus 80mm/s moeten halen ?
Maar omdat ik de kernelspeed op 60Khz heb staan lukt dat dus niet, begrijp ik dat dan goed ? En dan is dit nog maar 1 as. Met 3 assen red ik het dan al helemaal niet en ook de spindle moet nog step en dir pulsen krijgen....mmm...
Waarom kunnen sommige mensen dan op een oud desktopje of laptop zoveel hogere snelheden halen ? Ik dacht dat die 1605 kogelomlopen best gangbaar waren en veel werden gebruikt in de cnc wereld.
Met het oude KM machientje met hele simpele TB6550 kaartje haalde ik al meer denk ik , op een kernel speed van 25kHz in Mach.
Ik doe vast iets verkeerd of ik begrijp het nog niet goed.

En goede tip van die spanning en dat aftoeren, met een 48V voeding zit ik dan wel akelig dicht bij de max. Eens kijken of iemand van het forum een beetje zware 36V heeft , of die evt. met mij wil ruilen voor mijn 48V voeding.
Dan ga ik toch 50% omhoog en heb ik wat hoofdruimte voor die spanningspieken, alhoewel de drivers er best wel robuust uit zien.
goede tips allemaal, heel langzaam komt het vast wel goed.

[hobbybob]

Als je snel wilt dan heb je drivers nodig die ook snel kunnen.
Zo heb ik ervaren dat drivers van Longs, Wantai en andere Leadshine klonen beduidend minder presteren (op het gebied van snelheid) dan echte Leadshines.
Ik spreek dan vooral van de DM556 en DM 442 typen, dit zijn zgn. digitale drivers die een processor in zich hebben die resonanties die standaard in dit soort systemen zitten onderdukken. De Leadshine M556 en M542 zijn analoge drivers, die hebben dit soort features niet en zullen daardoor alleen al minder goed presteren, maar altijd nog beter dan de clones van andere merken. Natuurlijk zijn er ook andere merken die wel goed presteren, ik zelf gebruik b.v. drivers van Stappenmotor.nl en ben daar goed over te spreken, met mijn motoren doen ze het beter dan echte Leadshine drivers. Maar er zijn nog een aantal andere merken die zeker niet slecht zijn, alleen heb ik er geen ervaring mee.
De snelste methode om er achter te komen of het aan je drivers ligt is er eentje te lenen van iemand en dan op je eigen machine proberen of het verschil maakt.
Reden dat ik er ervaring mee heb is dat ik al diverse drivers heb gerepareerd en telkens mijn instellingen flink in negatieve zin moest bijstellen.

Ik heb 6 stuks MSD 50-5.6 van Stappenmotor.nl hier liggen waarvan er 3 op de machine zitten. Op de site van Stappenmotor staat gewoon 400Khz freq ingevuld. Is dat dan een beetje te rooskleurig voorgesteld ?
Wellicht met de tips van de heren hierboven dat ik Mach3 de boel een beetje kan fijntunen, al snap ik nog steeds niet als die driver 400Khz gaat, dat ga ik nooit halen met mijn smoothstepper toch ?
En dat hoeft ook niet, mijn enige zorg is dat ik 25mm/s (1500mm/min) wel een beetje lafjes vond en gezien de dikke motoren en drivers wellicht iets meer verwacht had. Maar wellicht moet ik net als jij mijn verwachtingen bijstellen.
Alleen het viel dus op dat ie al redelijk snel begon te bonken/stallen (ja ik weet niet echt het goede woord ervoor in nederlands, blokkeren ?). Als de acceleratie of snelheid te hoog staan dan begint ie wel maar bijna gelijk zegt ie krrrrrr...en zit ie "vast". Zet ik de snelheid dan lager of de acceleratie gaat het weer goed. Ik hier wel eens een soortgelijke aluminium frees van een vriend te leen gehad (zelfde soort drivers (lichter zelfs) en vergelijkbare motoren en volgens mij had die wel een accelaratie van 2000 ? Of misschien was het wel 3000mm/s2.... Voor mijn gevoel was die echt veel rapper.

Ik heb dus een smoothstepper op USB (1.2) geen ESS. Maar het C25 breakout board kan OOK op de Smoothstepper ESS (met ethernet). Dus als het me allemaal bevalt kan ik altijd nog een keertje zo'n Ethernet Smoothstepper kopen, maar eerst wil ik het gewoon met deze spullen aan de gang krijgen. Ook de spindel driver van Stappenmotor.nl moet nu gewoon straks op de smoothieboard kunnen.
De waterkoeling aansluiten was perfect gelukt, Staat nu hier al een paar dagen gevuld, geen druppel lekkage. Dus er gaan ook dingen buitengewoon goed

[hfjbuis]

Eens kijken of iemand van het forum een beetje zware 36V heeft , of die evt. met mij wil ruilen voor mijn 48V voeding.

Meestal zit er op die voedingen een potmeter om de spanning te kunnen bijstellen. Mocht die erop zitten,maar niet voldoende bereik hebben, ik heb die van mij een beetje aangepast (weerstand vervangen) om van de 24 Volt 16 Volt te maken.

[hobbybob]

Ja ik heb wel eens gehoord dat zoiets kon, door in het regelcircuit rond de potmeter de juiste weerstand veranderen.
Maar hoe je die weerstand vind is me uit dat verhaal niet duidelijk geworden, meestal zit er idd maar een paar Volt regelbereik in de potmeter.
Is dat ook gewoon een serieschakeling van die weerstand met die potmeter dan ? En als je dus de verhouding aanpast dat het voltage evenredig mee gaat ?
Erg interessant, dan zou ik gewoon een 48 kunnen aanpassen zodat ie (onder?) de 40V komt, is dat veilig genoeg met een 50V driver ?

Ik heb destijds de hele voorraad voedingen van ImpulseCNC overgenomen (zat hier ook in Amersfoort) dus heb 24/48/75V liggen. Maar volgens mij geen 36, maar als ik die zelf kan maken, leer ik graag hoe.

Ik duik eens even snel in de bak met voedingen om te zien of er niet gewoon ook een 36V inligt. </me neemt een duik>

EDIT: Nope alleen 48/75V voedingen. @hfjbuis: hoor graag hoe ik de aan te passen weerstand lokaliseer
En blijft de stroomsterkte dan gelijk, of is het echt zo dat als het 48V 10A is dat het dan 36V 13A wordt (aangezien P=U*I ?) En de voeding 500W gerate is ?

[benkr]

Die MSD50-5,6 is een perfecte driver, heb ik zelf ook in gebruik, niets mis mee.
Als je er nog over hebt neem ik ze graag van je over.

Wat je koppel erg beperkt zijn het aantal microsteps, je gebruikt nu 16 microsteps, ga eens naar 8 of zelfs 4 microsteps en je zult zien dat je veeeeel sneller kun gaan.
Bereken eens wat een microstep je aan resolutie oplevert, als dat binnen jou marges valt ga hier dan voor, meer microsteps is vaak alleen maar meer schijnresolutie en nauwkeurigheid. Het grootste deel van de uiteindelijke nauwkeurigheid wordt bepaald door allerlei andere machine variabelen waar je verder weinig tot geen invloed op uit kunt oefenen

Wat naast een goede driver belangrijk is, is een goede voeding, als die voeding bij een stroompiek in elkaar stuikt (de spanning dus) dan heeft dat een erg averechts effect op je koppel. Voor die MSD50-5.6 drivers is 40 a 45V voedingsspanning de ideale waarde, voor 3 motoren moet je denken aan 5 tot 10 Ampere waarbij het meer richting 5A zal zijn dan die 10A.
Ik heb ooit 48V netwerkvoedingen gebruikt die totaal niet overweg konden met het belastingpatroon van stappenmotoren, gaf niets dan ellende.

[hfjbuis]

Maar hoe je die weerstand vind is me uit dat verhaal niet duidelijk geworden

Die weerstand zit op de een of andere manier aan één van de 3 pootjes van de potmeter. De voeding uit elkaar halen, de print tegen het licht houden dan zie je de printbanen ook aan de achterkant (bij een dual layer). Vervolgens even schetsen (schema maken) wat je ziet dan wordt snel duidelijk welke weerstand het kan zijn.
Als het kan met de multimeter controleren of het schema klopt en dan aanpassen. Bij twijfel, de aan te passen weerstand maar met een klein beetje aanpassen. Dan kan er niet veel gebeuren.
Voor de zekerheid alle aangesloten apparutuur los maken>

Is dat ook gewoon een serieschakeling van die weerstand met die potmeter dan ? En als je dus de verhouding aanpast dat het voltage evenredig mee gaat ?
Erg interessant, dan zou ik gewoon een 48 kunnen aanpassen zodat ie (onder?) de 40V komt, is dat veilig genoeg met een 50V driver ?

Dat is inderdaad meestal een serie schakeling van twee weerstanden met de potmeter om het bereik van de potmeter te bepalen.

40 Volt voeding voor een 50V driver is 25% marge, dat is genoeg.

EDIT: Nope alleen 48/75V voedingen. @hfjbuis: hoor graag hoe ik de aan te passen weerstand lokaliseer
En blijft de stroomsterkte dan gelijk, of is het echt zo dat als het 48V 10A is dat het dan 36V 13A wordt (aangezien P=U*I ?) En de voeding 500W gerate is ?

Het is een geschakelde voeding. Door een lagere uitgansspanning zal er meer stroom geleverd worden voor hetzelfde vermogen. Maar 500W kunnen die steppers niet opnemen, ik denk eerder aan 150W samen.
Ook de driver is een geschakelde voeding (step down).