Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Moderator: Moderators

Tadango
Berichten: 136
Lid geworden op: 24 dec 2019 09:25
Locatie: Bedum, Groningen

Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Tadango »

Ik heb een kleine hobby machine gebouwd met NEMA17 motoren en ben nu de limieten aan het opzoeken. Ik heb alles in 1 bordje met stepstick DVR8825 drivers en een 24V voeding (150W). Ik had verwacht dat als de motoren bij een normale verplaatsing met wat weerstand de snelheden aankonden dat dat tijdens een programma ook moet kunnen, maar dat blijkt niet zo te zijn. Ik had de accelleratie op 100 mm /sec2 staan en de snelheid op 1200mm/min. Daarop heb ik de drivers afgesteld dat zodat de motoren sterk en betrouwbaar lopen (potmeter halverwege het werkende gebied). Te weinig vermogen en de motoren stallen, maar ook bij een te hoge stroom stallen deze, dus de optimale afstelling lijkt mij daar tussen in.

Nu merkte ik al dat de Y as minder kritisch was op een hogere stroom dan de X as. De Y as heeft een veel kortere kabel dan de X as. De Y as motor moet alleen veel meer massa en weerstand overwinnen dus ik had verwacht dat deze lastiger af te stellen was. Toen alles prima leek te lopen (jog op hoge snelheden loopt altijd perfect) ben ik wat programma's gaan draaien. De steppers worden lekker warm, maar niet echt heet. De motoren worden net warm dus dat lijkt allemaal aardig goed te staan. Ook zijn de assen goed sterk en duwen ze de kop met flinke wat kracht, ook op snelheid, rond. Naarmate de programma's sneller werden zag ik af en toe fouten. Ik merkte dat de X motor wil stallen terwijl ik bij de Y geen problemen zie. Ik heb drivers verwisseld en deze steeds opnieuw afgesteld maar ik blijf in het programma problemen krijgen. Alleen de acceleratie omlaag lijkt te helpen.

Nu wordt de snelheid van een stappen motor bepaald door de tijd die nodig is om de spoel te verzadigen. De lange kabel beïnvloed dit blijkbaar al snap ik niet goed waarom een acceleratie vanuit stilstand, met weerstand, tot 1200mm/min geen probleem is terwijl in een programma met 900 deze toch wil stallen. De motor draait nog best goed tot 1500mm/min en pas bij 1800 merk ik dat hij het niet meer aan kan, betrouwbaar dan.

Dus nu mijn grote vraag: Hoeveel effect heeft de kabel lengte op de acceleratie wat de motor aan kan? Als de lange kabel de prestaties vrij veel beïnvloeden zit ik te denken om de drivers te verhuizen direct op de motor. Dan alleen even adapters en extra voedings kabels maken en ik heb een leuke prestatie winst. Dan moeten de prestaties wil flink verbeteren en moet het niet een paar % schelen, dat is het werk niet waard.

Dus, wie kan hier iets zinnigs over zeggen? Heeft iemand hier eerder mee geëxperimenteerd?
benkr
Donateur
Berichten: 7731
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door benkr »

Omdat de motoren puur op stroom werken zal de kabellengte vrijwel geen invloed hebben, tenzij je echt dunne kabeltjes gebruikt, maar anders zal het niets uitmaken.
Ik heb voor een medeforumlid (Tony) een machine verbouwd die ik heb uitgevoerd met een soepele netwerkkabel voor de voeding plus aansturing van de motoren, dat waren motoren met ingebouwde drivers van iets van 1,5 Nm. de voeding heeft daar 2 draadje voor + en 2 voor - en de step en dir elk eentje.
Wekt perfect, en dat al bijna 3 jaar lang nu terwijl die machine dagelijks gebruikt wordt.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11017
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door DaBit »

Als je kabels zodanig dik zijn dat de spanningsval erover te verwaarlozen is dan maakt het niks uit kwa prestaties, en in ieder geval niet als je niet op de maximale snelheid loopt.
Voor 2A spoelstroom en lengtes tot 2-3 meter zit je met 0,3-0,5mm^2 al gauw goed. Dus alleen de allergoedkoopste 3d-printer-steppermotor-kabeltjes (die rood/blauw/zwart/groen flatcabletjes met aan 1 kant een JST en aan de andere kant een Molex) voldoen misschien niet.

Het is waarschijnlijker dat jouw probleem mechanisch is. Als je los test doe je dat met 1 as tegelijk. Als je een programma draait doen alle 3 de assen hun ding en verandert de belasting continu.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Tadango
Berichten: 136
Lid geworden op: 24 dec 2019 09:25
Locatie: Bedum, Groningen

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Tadango »

Tja, de motoren werken op stroom, dus spanning over een weerstand. De kabel is niet erg dik (inderdaad die rood, groen, blauw, zwarte kabeltjes... maar die zijn 0,33 mm²) dus ik verwacht wel dat de weerstand iets invloed gaat hebben maar niet veel. Lengte is nog geen meter voor de X. De Z is langer nog maar die draait prima aangezien die niet zo snel en wild gebruikt wordt. Vooral de inductieve waarde van de kabel kan een probleem gaan zijn met spoelen is mijn gevoel, maar daarvoor heb ik er te weinig verstand van. Waarom is anders een te hoge stepper stroom ook een probleem? De motor stalled dan ook echt, net als met een te lage stroom. Het is geen kortstondige oververhitting uitschakeling van de stepper, want dan is de motor stil. Zou dit met minder micro stepping beter zijn? Ik heb 4 en 8 micro steps geprobeerd maar dat maakte weinig verschil. Ik ga het nog eens uit zetten, wellicht werkt het beter (al las ik dat met meer micro stepping de motoren beter zouden moeten draaien).

Wat ik natuurlijk kan gaan doen is een losse motor met een kabel van 5cm en een stuk van 500cm aansluiten en in beide gevallen de limieten opzoeken. Dan sluit ik alle andere delen uit. En ik test niet 1 motor, maar de X en Y tegelijk zoals het ook in een programma gebruikt wordt (Z doet weinig en zal weinig invloed hebben). Het was wel vaak op hetzelfde punt waarbij de draairichting van de X snel wisselde.

De spindel motor kabels lopen langs de stepper kabels maar zijn gevlochten (3 fase) en het vermogen is ook niet zo groot dat dat een probleem kan geven.
Gebruikersavatar
Bjornski1976
Berichten: 1127
Lid geworden op: 01 feb 2013 14:10
Locatie: Gorinchem

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Bjornski1976 »

Capaciteit van de kabel neemt toe naarmate de kabel langer word. Het mag dan wel allemaal draaien op gelijkspanning maar door de op en neer gaande flank als gevolg van PWM is de motor stroom toch een soort van wisselstroom. Of dit het probleem is denk ik niet.
Het lijkt er meer op dat het vermogen van de voeding onder belasting door. Ik had dit probleem al bij mijn 3d printer met 4 motor nema 17 en 350 watt voeding.
Kennis en wijsheid zijn relatief, gevormd door perceptie & invloed van anderen, Ik wens je veel wijsheid toe bij het toepassen van je kennis.
Tadango
Berichten: 136
Lid geworden op: 24 dec 2019 09:25
Locatie: Bedum, Groningen

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Tadango »

Bjornski1976 schreef: 09 jan 2020 13:21 Capaciteit van de kabel neemt toe naarmate de kabel langer word. Het mag dan wel allemaal draaien op gelijkspanning maar door de op en neer gaande flank als gevolg van PWM is de motor stroom toch een soort van wisselstroom. Of dit het probleem is denk ik niet.
Het lijkt er meer op dat het vermogen van de voeding onder belasting door. Ik had dit probleem al bij mijn 3d printer met 4 motor nema 17 en 350 watt voeding.
Ik denk dat dat mee valt. Een motor mag 2A bij 5V hebben maximaal, dus 10W. Zeg dat de steppers 50% verlies hebben dan zou dat 20W per motor uit de voeding zijn (lijkt me stug, dan zouden de steppers roken, maar goed). Ik heb 3 motoren dus 60W wanneer alle motoren tegelijk draaien maximaal. Er zit een 150W mean-well in, geen chinese voeding...... die trekt het wel. Pieken zijn een ander verhaal maar ook dat valt mee. Ik denk niet dat de voeding een beperking is.

Zo'n 3D printer voeding issue had ik ook. De potmeter was defect waardoor de spanning onder de 10V zakte. Daarnaast trekt het verwarmd bed en de heater het meeste vermogen (150 - 200W), en daarom zit er een 300W voeding in.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11017
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door DaBit »

Tadango schreef: 09 jan 2020 11:55 Waarom is anders een te hoge stepper stroom ook een probleem? De motor stalled dan ook echt, net als met een te lage stroom.
Dat komt door resonantie van de motoren. Bij hogere stroom word er meer energie in de resonantie gestopt, de amplitude loopt op, en bereikt eerder het punt dat de motor overslaat.
Meestal zit je met 2/3 van de toegestane windingstroom wel ongeveer op het punt dat dit soort effecten ervoor zorgen dat nog meer stroom weinig zinvol is en zelfs tegen je kan werken.

De zelfinductie van de kabel is verwaarloosbaar tov die van de winding. Capaciteit idem.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Tadango
Berichten: 136
Lid geworden op: 24 dec 2019 09:25
Locatie: Bedum, Groningen

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Tadango »

Wellicht zit er een verschil in de motoren? Ik ga eens een andere proberen om te kijken of die anders reageert. Blijft allemaal goedkoop spul......
DirkSchipper
Berichten: 826
Lid geworden op: 13 sep 2010 15:28
Locatie: Utrecht
Contacteer:

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door DirkSchipper »

Steppers loskoppelen (mechanisch!) en dan elke as met de hand bewegen. Verschil in soepel lopen? Eventueel meten hoeveel kracht elke as apart kost!
Steppers weer mechanisch koppelen en nu de drivers elektrisch ontkoppelen. Daarna telkens één as aansluiten en laten lopen. Stroom en voedingsspanning meten bij topsnelheid.
Dan kom je mogelijk iets meer te weten ...
benkr
Donateur
Berichten: 7731
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door benkr »

Ik ken heel je driverbordje niet, maar ik heb wel ervaring met verschillen tussen een echte Leadshine driver en een kopie (o.a. Longs motors maar ook nog wat anderen) Ik heb diverse drivers voor medeforumleden gerepareerd, en telkens als ik ze ging proberen op mijn eigen machine die Leadshine drivers had, moest ik de snelheid en acceleratie flink naar beneden bijstellen, zo ongeveer een factor 3 meestal, voordat die kopie dingen goed begonnen te werken.
Mijn boodschap is daarom ook om het eens te proberen met een echte (Leadshine of zo, en dan wel de DM versie en niet de D uitvoering) driver los er naast, en dan de verschillen te bekijken. Ik denk dat je op zult kijken van de verschillen tussen beiden. En als je dan zo'n Leadshine DM driver vergelijkt met een hedendaagse closed loop stepper set dan zit ook daar weer een wereld van verschil tussen, evenals de vergelijking van een stepper en een servo motor, wederom een wereld van verschil.
Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 11017
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door DaBit »

@benkr: het gaat hier over DRV8825 stepperdrivers, het IC van TI dus. Zeg maar het kleine broertje van de TB6600.
De prestaties van die dingen ligt zowiezo al een heel aardig eind onder die van een Leadshine DM.
De belangrijkste wet in de wetenschap: 'hoe minder efficient en hoe meer herrie, hoe leuker het is'
Tadango
Berichten: 136
Lid geworden op: 24 dec 2019 09:25
Locatie: Bedum, Groningen

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door Tadango »

Voordeel: de drivers zijn slechts 1.5 euro :)

Het valt me mee wat een Leadshine DM320c kost in NL (ik had die dingen duurder geschat). Die op de X en Y zou wellicht een leuke optie zijn. Kwestie van wat draden veranderen en klaar.

Zo'n DM420 van ACT motor, is dat een clone dan? Kost wel een stuk minder weer :lol:
benkr
Donateur
Berichten: 7731
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door benkr »

Tadango schreef: 10 jan 2020 08:42 Voordeel: de drivers zijn slechts 1.5 euro :)

Het valt me mee wat een Leadshine DM320c kost in NL (ik had die dingen duurder geschat). Die op de X en Y zou wellicht een leuke optie zijn. Kwestie van wat draden veranderen en klaar.

Zo'n DM420 van ACT motor, is dat een clone dan? Kost wel een stuk minder weer :lol:
Ik denk inderdaad dat die van ACT een clone is, je ziet dat zo in de handleiding, als het ding een autotunefunctie heeft (met S4 twee maal schakelen) dan zal het wel goed zijn denk ik, anders is het niet veel beter dan zo'n TB6600 ding. Maar bij Aliexpress heb je voor rond de 30 Euro al wel een echte, dan vragen of ze op het pakketje een bedrag beneden de 22 Euro zetten en je hebt hem ook voor dat bedrag in huis. De DM320c ken ik niet, wel de DM542 en DM556 van Leadshine.
hfjbuis
Donateur
Berichten: 3058
Lid geworden op: 13 feb 2017 00:26
Locatie: Hoensbroek

Re: Effect kabel lengte op snelheid / accelleratie (NEMA17 steppers)

Bericht door hfjbuis »

Tadango schreef: 09 jan 2020 08:51 Ik heb alles in 1 bordje met stepstick DVR8825 drivers en een 24V voeding (150W)
De voeding naar het bordje, die alle steppers van stroom moet voorzien, heeft een wat dikkere kabel nodig (1mm2). Ook een slechte connector (plug of schroef) kan problemen geven. Je kunt onder belasting de voedingsspanning op zo'n stepstick bordje meten, dan weet je of de stroomvoorziening naar het bordje goed is. Meet op de pinnen VMOT en GND, de tekst staat op de onderkant van het bord, de pinnen staan op de hoeken.

Als de problemen hoofdzakelijk optreden tijdens acceleratie, dan staat de acceleratie te hoog. Voor accelereren is veel koppel nodig (massa die in beweging gebracht moet worden), op snelheid houden weinig.

De drivers die je gebruikt (en ook alle andere), kunnen resonanties geven bij één of meerdere snelheden. Resonantie is heel slecht voor het koppel. Onbelast kun je zo'n resonantie wel hebben, maar als de stepper belast word, niet. Je zult daarom altijd ruim (10%) onder de snelheid moeten blijven waarop de eerste resonantie optreed. Je kunt de snelheid waarop op dit optreed beïnvloeden (negatief en positief) door de maximale stroom en/of voedingsspanning te veranderen. Een hogere spanning/stroom zorgt meestal voor meer problemen met resonanties.
Laat de stepper onbelast draaien en verhoog heel langzaam de snelheid. Als het geluid opeens veranderd, heb je zo'n resonantie punt te pakken. Ga je over dit punt heen, dan word het geluid weer "normaal".
Betere drivers hebben minder last van resonanties.

Er zijn veel verschillende stepstick drivers. Zelf gebruik ik ook zo'n DVR8825 (slijpsteen). Ik heb ooit één S109 besteld, maar die is als DOA aangekomen. Er wordt geadverteerd met (duurdere) stepstick drivers die stiller en beter zouden zijn. Op Youtube lopen de mening hierover ver uiteen. Is iets wat nog op de planning staat.

Je kunt externe drivers aansluiten met een verloop kabel die je in zo'n stepstick socket kunt prikken. Ik heb ze van LERDGE http://www.lerdge.com/prod_view.aspx?Ty ... Id=t3:12:3
There are only 2 limits, the sky and your imagination
Plaats reactie