Aansturen 3-fase stappenmotor met GBRL

[Tim30]

Hallo Allemaal,

Ik ben Tim en ben bezig met het bouwen van een CNC freesmachine. De basis is een Sarix X-Y-Z machine met goede geleiders en kogelomloopspillen. mechanisch is deze perfect op orde na wat klein onderhoud. Helaas was de computer van de machine kapot waardoor ik de elektronica opnieuw wil opbouwen. Er zitten encoders op die ik bewust nog even niet aansluit. Ik zou graag willen beginnen met de basis om de machine goed te kunnen laten bewegen. Ik maak gebruik van de stappenmotoren die er al op zaten, verder is de rest zelfbouw.

Wat heb ik gedaan:
- voedingen gemaakt.
- elke stappenmotor heeft zijn eigen voeding van 37v DC
- de arduino krijgt een voeding van 5v DC
- de eindschakelaars en de ventilatoren draaien op 12v. Deze pas ik pas toe als ik de eerste stap werkend heb --> de machine goed laten bewegen.

- 3 stuks 3-fase drivers gekocht (type: 3DM580S van het merk Cloudray) instelling --> Sw1 on Sw2 on Sw3 on Sw4 off Sw5 off Sw6 on Sw7 off Sw8 on
- Arduino Uno REV3 gekocht inclusief DIN Rail Pinout Breakout voor de Arduino Uno zodat ik schroefverbindingen heb.
- De stappenmotor is type: VRDM 364/50 LHA

in de bijlage heb ik een schema toegevoegd hoe ik het heb aangesloten. het enigste verschil is dat dit een schema voor een 2-fase stappenmotor is. In mijn situatie is dit U W V.
Ik werk met de GBRL software.

Nu mijn vraag:
1: ik krijg mijn stappenmotoren niet lekker draaiend. ik stoei met het aantal stappen per mm. deze heb ik al meerdere keren aangepast maar bij het aanpassen van deze waardes ($100 $101 $102) veranderd ook de snelheid van de stappenmotor en bij bepaalde waardes doet hij zelfs niets meer. Waar kan dit mogelijk aan liggen?
2: kan ik op deze manier van gebruik van Arduino --> drivers --> stappenmotoren het wel goed aansturen of mis ik componenten?

In de bijlage een aantal foto's van de gebruikte onderdelen / schema en machine. Ik hoop dat iemand mij verder kan helpen.
Alvast bedankt,


Met vriendelijke groet,
Tim

[HD13]

Stroom wel goed ingesteld met SW1 t/m SW4 ?

[benkr]

Hallo Tim, welkom op dit forum.
Ik ben totaal niet bekend met Arduino en het aansturen van stappenmotor drivers, maar meestal als dit verkeerd gaat dan komt dat doordat de stuurpulsen niet goed zijn. Heb je de mogelijkheid om b.v. met een oscilloscoop de stuurpulsen te meten? Of heb je een andere driver, b.v. een 2 fase driver met motor om te kijken of die wel werkt op je Arduino?
Vermeld ook in je profiel waar je woont, wellicht is er een mede forum lid die vlak bij je woont die je live kan helpen.

Je schrijft dat je de encoders nog niet hebt aangesloten, ik denk dat dat ook niet gaat lukken met deze drivers, tenzij je stuurprint hier voorzieningen voor heeft kan dit niet, en ik denk niet dat een Arduino dit kan en heeft.
De motor is een 0,4 Nm exemplaar, ook dat lijkt me te weinig voor jouw machine, ik vind 0,4 Nm bij een stroomopname van 5,2 A uberhaupt een prestatie die je ook met een Nema17 motortje kunt behalen, ik zou zondermeer kiezen voor andere motoren, en dan heb je een probleem, het makkelijkst zijn 2 fase motoren, of servomotoren, maar 2 fase motoren kunnen niet aangestuurd worden door jouw drivers.

[hfjbuis]

1: ik krijg mijn stappenmotoren niet lekker draaiend. ik stoei met het aantal stappen per mm. deze heb ik al meerdere keren aangepast maar bij het aanpassen van deze waardes ($100 $101 $102) veranderd ook de snelheid van de stappenmotor en bij bepaalde waardes doet hij zelfs niets meer. Waar kan dit mogelijk aan liggen?

Je moet de arduino ($100..$102) instellen op het aantal stappen per mm.
Het aantal stappen per mm is het aantal pulsen/rotatie (P) zoals ingesteld op de driver gedeeld door de verplaatsing (V) bij één rotatie van de stappen motor.
b.v. bij een 1:1 overbrenging van een spindel met 5 mm spoed en 800 stappen/rotatie is de waarde 800/5=160.

Daarnaast moet je de maximale snelheid en acceleratie goed instellen. Begin hier voor met een lage waarde (50 mm/min) en een lage acceleratie (5 mm/s2 en verhoog dit langzaam totdat je stappen verliest. Stel het zaakje vervolgens 20% lager in en je hebt een goede basis.

Als het aantal stappen/mm te hoog worden is de pulse snelheid (op max snelheid) te hoog voor de grbl controller. Ook de driver en stappenmotor hebben een limiet aan wat ze kunnen verwerken. Ga je te snel, dan houdt de motor/driver/controller er mee op.
30kHz is het maximum van de grbl controller, 10kHz is een veilige waarde.

2: kan ik op deze manier van gebruik van Arduino --> drivers --> stappenmotoren het wel goed aansturen of mis ik componenten?

Er vanuit gaande dat de voeding niet het probleem is, heb je alles om de motoren stabiel en betrouwbaar te laten bewegen. Het is nu een kwestie van goed instellen.

[Tim30]

Stroom wel goed ingesteld met SW1 t/m SW4 ?

Hallo,

Ja zo ver ik weet wel. Heb hier ook medere standen in geprobeerd.

[Tim30]

Hallo Tim, welkom op dit forum.
Ik ben totaal niet bekend met Arduino en het aansturen van stappenmotor drivers, maar meestal als dit verkeerd gaat dan komt dat doordat de stuurpulsen niet goed zijn. Heb je de mogelijkheid om b.v. met een oscilloscoop de stuurpulsen te meten? Of heb je een andere driver, b.v. een 2 fase driver met motor om te kijken of die wel werkt op je Arduino?
Vermeld ook in je profiel waar je woont, wellicht is er een mede forum lid die vlak bij je woont die je live kan helpen.

Je schrijft dat je de encoders nog niet hebt aangesloten, ik denk dat dat ook niet gaat lukken met deze drivers, tenzij je stuurprint hier voorzieningen voor heeft kan dit niet, en ik denk niet dat een Arduino dit kan en heeft.
De motor is een 0,4 Nm exemplaar, ook dat lijkt me te weinig voor jouw machine, ik vind 0,4 Nm bij een stroomopname van 5,2 A uberhaupt een prestatie die je ook met een Nema17 motortje kunt behalen, ik zou zondermeer kiezen voor andere motoren, en dan heb je een probleem, het makkelijkst zijn 2 fase motoren, of servomotoren, maar 2 fase motoren kunnen niet aangestuurd worden door jouw drivers.

Hallo,

dank u wel. Het is een zeer interessant forum. Ik heb 14 jaar ervaring in de verspaning en de functies daar om heen. zelf voor de hobby doe ik wat elektra in huizen, maar het stukje mechatronica is nieuw voor me. al heeft het wel veel raakvlakken. ik heb alleen een multimeter thuis op dit moment. dus zou dit denk ik niet kunnen meten.

de stappenmotoren zaten officieel al op deze machine en hebben het altijd gedaan vandaar dat ik dacht dat ze sterk genoeg waren.
voor het testen heb ik nu een cmc shield besteld en heb de stappenmotoren van mijn oude 3d printer nog. deze ga ik eind van de week testen.
ik krijg wel bewegingen in mijn stappenmotoren doormiddel van de GBRL software maar wat ik raar vind is dat de snelheid veranderd terwijl ik alleen de aantal stappen per mm aanpas. en gezien de verhouding van tandwielen die er nu op zitten. 4/1 maakt hij veel stappen per mm. maar als ik mijn stappen te hoog in stel doet hij niets meer. dus ik verwacht dat het in de driver zit.

maar ik zie vooral heel veel informatie over de 2 fase stappenmotoren. maar kan weinig vinden over de 3 fase.
ik sta open voor nieuwe aanschaf. maar wat zouden jullie dan voorstellen kwa stappenmotor en driver? ik wil hoofdzakelijk aluminium gaan verspanen. vandaar dat ik voor een stabiele machine met goede geleidingen en kogelomloopspil heb gekozen. ( en dan liever een wat hogere voeding met kleine snededieptes. )

de encoders zijn mogelijk voor de toekoms maar ik ga ze misschien gewoon te koop aanbieden. indien ik ze wil gebruiken moet ik zeker een aantal zaken veranderen. de spullen die ik nu heb zijn daar niet geschikt voor.

[Tim30]

1: ik krijg mijn stappenmotoren niet lekker draaiend. ik stoei met het aantal stappen per mm. deze heb ik al meerdere keren aangepast maar bij het aanpassen van deze waardes ($100 $101 $102) veranderd ook de snelheid van de stappenmotor en bij bepaalde waardes doet hij zelfs niets meer. Waar kan dit mogelijk aan liggen?

Je moet de arduino ($100..$102) instellen op het aantal stappen per mm.
Het aantal stappen per mm is het aantal pulsen/rotatie (P) zoals ingesteld op de driver gedeeld door de verplaatsing (V) bij één rotatie van de stappen motor.
b.v. bij een 1:1 overbrenging van een spindel met 5 mm spoed en 800 stappen/rotatie is de waarde 800/5=160.

Daarnaast moet je de maximale snelheid en acceleratie goed instellen. Begin hier voor met een lage waarde (50 mm/min) en een lage acceleratie (5 mm/s2 en verhoog dit langzaam totdat je stappen verliest. Stel het zaakje vervolgens 20% lager in en je hebt een goede basis.

Als het aantal stappen/mm te hoog worden is de pulse snelheid (op max snelheid) te hoog voor de grbl controller. Ook de driver en stappenmotor hebben een limiet aan wat ze kunnen verwerken. Ga je te snel, dan houdt de motor/driver/controller er mee op.
30kHz is het maximum van de grbl controller, 10kHz is een veilige waarde.

2: kan ik op deze manier van gebruik van Arduino --> drivers --> stappenmotoren het wel goed aansturen of mis ik componenten?

Er vanuit gaande dat de voeding niet het probleem is, heb je alles om de motoren stabiel en betrouwbaar te laten bewegen. Het is nu een kwestie van goed instellen.

Dit is een interessante opmerking waarvan ik niet volledig op de hoogte was. de berekening is me bekend. waar ik denk dat het mis gaat is het aantal stappen per mm. deze is inderdaad heel hoog (lees richting 10000) mijn driver kan niet lager als 500 per omwenteling. hoe zou ik dit kunnen aanpassen? of kan dit alleen met een andere driver.

Als ik de stappen per mm instel op 2500 draaien de stappenmotoren mooi maar niet de juiste afgelegde weg. op het moment dat ik omhoog of omlaag ga maakt hij een minder mooi geluid of hij doet niets.

[hugo stoutjesdijk]

- 3 stuks 3-fase drivers gekocht (type: 3DM580S van het merk Cloudray) instelling --> Sw1 on Sw2 on Sw3 on Sw4 off Sw5 off Sw6 on Sw7 off Sw8 on

en nu denk jij: ik doe de foto's er bij, kunnen ze zelf wel decoderen wat ik ingesteld heb. Helaas zijn de foto's niet scherp genoeg om uit te vergroten.
Dus zeg gewoon even op welke stroom je de boel hebt ingesteld, en welke microstep instelling.

Nu mijn vraag:
1: ik krijg mijn stappenmotoren niet lekker draaiend. ik stoei met het aantal stappen per mm. deze heb ik al meerdere keren aangepast maar bij het aanpassen van deze waardes ($100 $101 $102) veranderd ook de snelheid van de stappenmotor en bij bepaalde waardes doet hij zelfs niets meer. Waar kan dit mogelijk aan liggen?

Niet lekker draaiend, en dat houd in ? Precies ?
ze draaien gewoon niet regelmatig of het klinkt best goed, alleen de afgelegde weg klopt niet.

Dus moet je ook even melden: welke spoed hebben de schroefspillen, zit er nog een overbrengverhouding en natuurlijk het aantal stappen van de stappenmotor en het aantal micro stappen.

Voor de volledigheid, je hebt de 6 draden / 3 fase's correct aangesloten.

Dus, stepperdriver instellen , je kunt voorlopig op die 500 blijven.
Uitrekenen hoeveel stappen je dan moet doen om 1 mm af te leggen, en dat invullen in de betreffende parameters.
En dan hfjbuis z'n adviezen volgen.

Je voorgaand bericht lezend, denk ik dat je stappen per omwenteling en stappen per mm met elkaar verward.
Dat je 10.000 stappen per mm zou moeten doen lijkt me onwaarschijnlijk.

[hugo stoutjesdijk]

Als je stappen per mm veel te hoog zijn, moet de stappenmotor veel harder draaien dan mogelijk om de ingestelde mm/min bewegingssnelheid te krijgen. Dat zal resulteren in verlies van stappen. (stilstaande motor met krakend geluid)

Gewoon even je complete gegevens melden.

[hfjbuis]

Dit is een interessante opmerking waarvan ik niet volledig op de hoogte was. de berekening is me bekend. waar ik denk dat het mis gaat is het aantal stappen per mm. deze is inderdaad heel hoog (lees richting 10000) mijn driver kan niet lager als 500 per omwenteling. hoe zou ik dit kunnen aanpassen? of kan dit alleen met een andere driver.

Als ik de stappen per mm instel op 2500 draaien de stappenmotoren mooi maar niet de juiste afgelegde weg. op het moment dat ik omhoog of omlaag ga maakt hij een minder mooi geluid of hij doet niets.

Bij 500 stappen per omwenteling en een spindel met een spoed van b.v. 2 mm, kom je uit op 250 stappen per mm. Dat is een heel stuk minder dan 10000.

Hoe je het ook doet, je moet op de controller het juiste aantal stappen per mm instellen. Begin met een zolaag mogelijke resolutie (500 stappen/omwenteling). Als dan 1 mm op de controller ook 1 mm in werkelijkheid is, ben je al een heel eind.

In het algemeen lopen (stappen) motoren op een hogere stap/revolutie mooier en stiller. Bij echte stappen motoren gaat een hogere stap/revolutie ten koste van het koppel. Bij servo motoren (en daar lijkt jou motor op) heb je daar geen last van. Je moet een compromis vinden voor het geluid, max snelheid en resolutie. Dat is een kwestie van proberen, instellingen en resultaat opschrijven en vervolgens aanpassen en weer proberen.

Je driver heeft geen mogelijkheid om een encoder aan te sluiten en ook GRBL kan dit niet. Als je encoders wilt gebruiken, kom je uit op professionelere controllers zoals cslab. Je moet je altijd afvragen of je deze inspanning (tijd en kosten) ook echt terug ziet in het gefreesde werkstuk. Als het puur ter lering en vermaak is, dan is het een ander verhaal.

[Tim30]

ja dat klopt. ik heb een 2mm spoed op de spil. de driver staat op 500. dus 500/2 is 250 bij directe aandrijving. hier zit een tandwielverhouding op. op de motor 20 tanden en op de spil 80 tanden. dus 4/1. dus 4 x 250 zou hij 1000 stappen moeten maken voor 1mm verplaatsing. helaas zie ik dan op mijn digitale klokken die ik op een magneetstatief er tegen heb geplaatst maar iets van 0,1 verplaatsing. dus het lijkt dat hij niet juist reageert op mijn aanpassingen. of sla ik dan stappen over op de motor waardoor je dit mogelijk kan krijgen?

Ik zal de rest van de acceleratie en snelheid omlaag gooien en opbouwen zoals je zegt. maar dan moet ik wel eerst de juiste verplaatsing voor elkaar krijgen.

stel het is een servo motor heb ik dan wel de juiste driver? of hoe moet ik hem dan aansturen?

[hugo stoutjesdijk]

Verder zou het signaal van Arduino ontoereikend kunnen zijn om de optocoupler van de stepperdriver te laten reageren.
Of je kunt step en dir verwisselt hebben, simpele test, haal gewoon het dir signaal weg, en kijk eerst eens of de motor loopt.

[Tim30]

Verder zou het signaal van Arduino ontoereikend kunnen zijn om de optocoupler van de stepperdriver te laten reageren.
Of je kunt step en dir verwisselt hebben, simpele test, haal gewoon het dir signaal weg, en kijk eerst eens of de motor loopt.

deze avond weer wat zaken getest.

Mijn spil heeft een spoed van 3mm wat ik net gemeten heb met de schuifmaat. daarnaast gecontroleerd met een digitale klok en dan een rotatie gemaakt met de hand.
de driver staat ingesteld op 500 stappen en 4,9 ampère SW5 staat op Half Current
Steps/mm 13297,876 ( dan verplaats hij 1mm precies volgens mijn digitale mutitoyo klokken)( dit is super veel maar anders kom ik lang en na niet in de buurt van de 1 mm. )
100mm/min Max voeding
5mm/sec2 Acceleratie
Het tandwiel op de motor heeft 20 tanden en op de spil 80 tanden 4/1 verhouding dus.
hij loopt dan goed maar wel langzaam. de voeding kan niet hoger als 60mm/min dan slaat hij stappen over.

- Dir kabel losgehaald dan draait hij wel nog maar wat ik ook doe maar 1 richting op.
- Dir en puls gewisseld dan loopt de motor niet maar maakt hij wel een geluid. alsof hij stappen overslaat.
- de 3 fase op verschillende manier aangesloten. dit geeft geen verschil in de resultaten.

ik vind het gek dat ik zo veel stappen moet invullen om de werkelijke verplaatsing te krijgen.

[hugo stoutjesdijk]

Ik zou de dipswitch instelling wantrouwen. Verkeerde interpretatie van de nummering of de on/off.
Heb je de andere driver ook geprobeert.