De snelheid van een stappenmotor berekenen...

[jeroen49]

Hoe de snelheid van een stappenmotor berekenen?

Kloppen deze berekeningen als ik werk met een stapfrequentie van 75kHz.
Per volstap draait de as van een stappenmotor 1,8°, wij werken met een microstapdriver van 1/128 ==> 1,8° / 128 = 0,014° ==> 360° / 0,014° = 25714,29
Dus per 25714,29 stappen heb ik een volledige toer gedraaid
Er is een frequentie van 75kHz ==> 75kHz / 25,71kHz = 2,92toeren/s
Als ik nu een as heb met een diameter van 1cm è de omtrek is dus 3,14cm
De snelheid is dan 3,14 x 2,92tr/s = 9,16cm/s

Dit ziet er een goede snelheid uit, maar als ik zonder die microsteps uitreken, dus zonder te delen door 128 kom ik een snelheid uit van 1178cm/s…. waar heb ik gemist?

En hoe bereken ik het koppel van een motor als ik een last van maximaal 750gr moet in beweging brengen?
of hoe begin ik er best aan

[klaas van gemerden]

Ha Jeroen,

Jouw stappenmotoren hebben volstap dus 200 stappen in een omwenteling.

200x128 = 25600 stappen in een omwenteling!!!

Volgens mij kan je driver beter niet verder laten microsteppen dan 1/8 step.
Voor de nauwkeurigheid heb je het zo te horen toch niet nodig.

200x8 = 1600 stappen in een omwenteling.

Je kan wel een hele hoge top hebben maar je moet ook accelereren.
Waar heb je zo'n snelheid in vredesnaam voor nodig?
Wat ga je voor iets aandrijven?

Hoe sneller de motoren draaien hoe minder koppel dat ze hebben.

Gr. KvG

[jeroen49]

Ik moet gewoon een LCD panel afscannen met een camera ( 750gr als ik een zware neem )
In 3 minuten moet er een afstand van ongeveer 640cm kunnen worden afgescand.
De afstand kan veranderen, maar dit moet altijd in 3 minuten gebeuren.

Dus als ik mijn driver op 1/8 instel, dan zit ik met 1600stappen voor een omwenteling
==> 75000 / 1600 = 46,88 tr/s ==> met een stappenmotor diameter van 1cm wordt dit dan 3,14 x 46,88 = 147cm/s

Ik moet stappenmotoren en drivers kiezen hiervoor

[klaas van gemerden]

640/3 = 213 cm in de minuut
231/60 = 3.55 cm de seconde

Dat is in ieder geval niet onmogelijk.

10N = 1 kilo

Bij de motoren word meestal aangegeven wat het moment in Nm is.
Bv 2Nm = 0.2kilo op een meter afstand van het draaipunt.
moment = kracht x arm
2Nm = 2N x 1m -> 20N x 0.1m enzovoort.

Gr. KvG

[jeroen49]

Dus met een 1/8 microstep heb ik 47tr/s ==> 47tr/s x een spoet van 2mm = 94mm/s
94mm/s x 60 x 3 = 16,92m in 3min

Dat zou ruim genoeg moeten zijn, met de stop en starttijden bijgerekend

[Floppy]

Ik neem aan dat je met die as van 10mm een snaar aandrijft waar je kamera mee bewogen wordt?

Dit ziet er een goede snelheid uit, maar als ik zonder die microsteps uitreken, dus zonder te delen door 128 kom ik een snelheid uit van 1178cm/s…. waar heb ik gemist?

Je hebt niets gemist, als met 75000stappen/s je motor aandrijft zonder microstappen dan gaat dat zo hard. Alleen dat haalt je motor nooit. Bij 2000 volle stappen/s zal het wel een beetje ophouden.

En hoe bereken ik het koppel van een motor als ik een last van maximaal 750gr moet in beweging brengen?
of hoe begin ik er best aan

Dat hangt er vanaf hoe snel je dat wilt doen. Ik bedoel niet de snelheid maar de versnelling. Afgezien van wrijving kost het geen kracht om iets op snelheid te houden.
Kracht is massa maal versnelling. Als je dus 1 kg in 1 s op een snelheid van 0.1m/s wilt hebben hebje een versnelling nodig van 0.1m/s2. Dat geeft een kracht van 0,1 N = 10 gram kracht. Met jouw as met 5 mm straal geeft dat een koppel van 0.0005Nm.
Daarbij komen nog steeds de wrijvings verliezen. Jij kan dus met een kleine stappenmotor volstaan. Die hebben al gauw 0.5Nm koppel.

[jeroen49]

Ik heb even enkele dingen wat verandert:
Nu werk ik met een totale afstand van 33,20m die moet worden afgescand.
Het zijn LCD panels van 80cm op 40cm ongeveer, dus 80cm naar rechts eerst, dan 1cm naar boven, 80cm naar links, weer 1cm naar boven, tot we er helemaal zijn, hier kwam ik dus 33,20m voor in totaal
33,20m/3 = 11,066m per minuut
11,066/60 = 18,44cm per seconde
Als ik met 1600 stappen werk, heb ik een toerental van 46,875tr/s
==> ik kies spindels met een spoed van 10mm ==> 10mm x 46,875 = 468,75mm/s
==> 28,125m/min ofwel 46,875 cm/s
Ik denk dat ik tot nu toe juist ben, maar ik begrijp nog niet hoe ik hieruit mijn koppel bereken.
De versnelling moet zo snel mogelijk zijn, maar ik heb telkens 80cm naar rechts, kan ik daar dan de topsnelheid behalen, en in da stukje van 1cm kan er niet veel snelheid gehaald worden ofzo...

Ik heb ondertussen wat gelezen op stappenmotor.nl,
Als ik een last heb van 1kg, is dit dan enkel die 1kg (10N) die mijn stappenmotor moet vooruitkrijgen? Ik werk met een asdiameter van 1cm (straal is 0,005m) ==> minimale koppel = 0,005 x 10N = 0,05Nm ==> + een marge van 2x ==> 0,1Nm. Dit heb ik nodig, ik kies één van 0,5Nm waarmee ik er ruimschoots bovenzit, dus ik zit goed.

Merci voor al de goede hulp al

[Floppy]

Ik begrijp nog steeds niet wat je nu wilt.
Op de ene plaats heb je het over een as diameter van 10 mm op de andere plaats over een spil met een spoed van 10 mm. Dat is heel wat anders. Die 75000 stappen waar je het over hebt komt dat uit de software of is dat het maximum wat je drivers kunnen. Als je snel wilt lopen moet je ook een motor kiezen die daarvoor geschikt is. In het algemeen dus een motor met een lage zelfinductie cq hoge stroom. Heb je al software en drivers of al een constructie die dat moet gaan doen?
Als je in X en Y gaat bewegen heb toch 2 motoren nodig en een van die motoren moet toch veel meer dan alleen een camera bewegen.
Kijk ook eens in dit topic daar zijn deze dingen ook al aan de orde geweest.
http://www.cnczone.nl/viewtopic.php?f=9 ... ppel#p6267

[jeroen49]

@floppy
Ja, dat me die asdiameter mag achterwege gelaten worden. Ik zou spindels gebruiken met een spoed van 10mm.
Die 75000stappen komen van die USBCNC V4. Daarmee mijn drivers aansturen, en die 2 motoren
dan een camera in een x-y vlak. Dit moet lukken normaal

Ik heb nog geen keuze gemaakt van drivers en stappenmotoren maar ik dacht aan deze:

Drivers:
http://www.stappenmotor.nl/Stappenmotor ... rzicht.htm
type:MSD-32-2.5 of MSD-50-5.6
http://www.damencnc.com/damencnc.php?di ... &idComp=22
type: HP5056 5,6A of 3D step 2,1A

Stappenmotoren: Bij één van die sites, van 0,5Nm of 1Nm, met een stroom van 1,25A

[Markus]

Ik denk dat bij een gewenste snelheid van 28,125m/min je beter tandriemen kunt gebruiken

Of je zou servo's kunnen proberen, maar dan moet je kogelomloop spindel ook geschikt zijn voor 28,125m/min

Zelfs met een spoed 10mm kom je dan op een omwentel snelheid van de stappen motor van 2812.5 rpm (rotaties per minuut)

Ik ken geen enkele 2 fase stappenmotor die dan nog enige kracht heeft bij zo'n hoge draaisnelheid, Zelfs Berger Lahr 5 fase motoren, de beste stappenmotoren die ik ooit heb gezien houden weinig koppel over bij dergelijke snelheden. Maar aan de andere kant Floppy heeft helemaal gelijk de meeste kracht gaat in het op gang brengen van je last (de camera) en dan lopen de motoren nog langzaam dus, wie weet.

Je kunt denk ik het beste een Kracht/Snelheids grafiek maken voor jouw toepassing, je kunt daarvoor een programma als mathcad gebruiken. Eenmaal de eenvoudige versnellings formule erin gezet kun je de parameters veranderen van bijvoorbeeld gewenste versnellingstijd , gewenste top snelheid , af te leggen weg en massa van de camera. Gewoon ermee prutsen tot het ergens op begint te lijken. Daaruit komt dus die Kracht/snelheids grafiek, met die grafiek kun je envoudig een koppel/snelheids grafiek maken met spindels met verschillende spoed en met een tandriem oplossing.

Hier heb je een voorbeeld van verschillende Berger Lahr motoren aangedrven door een D550 Vijf fasen stapenmotorkaart. Nogmals dit zijn dus fantastische motoren, en ik ken geen 2 fase broertjes die in de buurt komen.



Het rode streepje geeft ongeveer 2800 rpm aan


Greezt,

Markus

[jeroen49]

Als ik meer microsteps neem en de waarde van de spoed verander, kan ik dit toerental toch wat instellen?
Ik moet een snelheid hebben van 11,07m/min

- Microstep 1/8 ==> 1600stappen ==> 46,875tr/s ==> 2813 rpm
Snelheid is met een spoed van 10mm = 46,875tr/s x 10mm = 468,75mm/s = 28,125m/min
Dit is voldoende snel maar toerental van de stappenmotor is te hoog

- Microstep 1/64 ==> 12800stappen ==> 5,859tr/s ==> 351,54 rpm
Snelheid is met een spoed van 10mm = 5,859tr/s x 10mm = 58,59mm/s = 3,5154m/min
Dit is te traag maar toerental van motor is minder hoog

- Microstep 1/32 ==> 6400stappen ==> 11,7188tr/s ==> 703,128 rpm
Snelheid is met een spoed van 10mm = 11,7188tr/s x 10mm = 117,188mm/s = 7,03m/min
Nog te traag maar als ik nu de spoed aanpas naar 20mm: 11,7188tr/s x 20mm = 234,376mm/s = 14,06m/min
Dit is voldoende snel en het toerental is misschien ook nog te doen

Is deze manier van redeneren juist of niet
mvg jeroen

[rens_factory]

mischien lees ik eroverheen.
maar wat moet de nauwkeurigheid zijn?
anders is een tandriem aandrijving wel zo makkelijk. en een stuk goedkoper dan aandrijvassen.
En de snelheden die je er mee kan halen zijn volgens mij vele malen snellen als met een aandrijfas.

ikzelf heb op dit moment ook een tandriemaandrijving op m'n cnc, en ik moet zeggen dat ik nog niet eens 10% van de maximale snelheid gebruik.. anders word ik er bang van.

maar goed, mischien heb je er wat aan.

[jeroen49]

Nauwkeurigheid rond de 1mm is goed.
Ik ken niks van tandriem aandrijving , ik zou het eens moeten bekijken.
Maar ik dacht dat werken met assen het simpelste systeem was.

[klaas van gemerden]

Als ik meer microsteps neem en de waarde van de spoed verander, kan ik dit toerental toch wat instellen?
Ik moet een snelheid hebben van 11,07m/min

Het microsteppen begrenst in dit verhaal alleen de maximale snelheid. Zoals je waarschijnlijk weet kun je een stappenmotor iedere gewenste snelheid laten draaien (binnen bepaalde marges zoals hierboven door o.a. Markus aangegeven)

Als je bij b.v. USB-CNC de voedingsnelheid veranderd draait hij gewoon langzamer.