askelmoottoreiden selailussa silmiini

[pelti]

pisti se, että jollekin moottorille ilmoitetaan 4.5v ja jollekin vaikka 21V.
Esim. omasta ohjainkortista ei ole hajuakaan mitä se antaa jännitettä ulos
4 Axis TB6560 CNC Stepper Motor Driver Board Controller.

Siis minkä jänniteiseen moottoriin suuntaan katseeni?

[PekkaNF]

Servopuolella kysymys?

Mä olen itse aloittelija noissa askelmoottorikysymyksissä ja olen tullut siihen tulokseen (vähäisellä tiedolla ja toistaiseksi...) että:
1) Askelmoottori valitaan sen mukaan miten paljon vääntöä ja mitä askelnopeutta tarvitaan. Tämän optimointi kohtuu nopeuksilla näyttää olevan lähinnä se, että mitä pienemmällä virralla (eli periaateessa halvemmalla ohjaimella) moottori toteuttaa halutun momentin, sitä enemmän tulee kompromissia nopeuden suhteen. Eli jos halutaan myös nopeutta, niin sitten se maksaa enemmän virtaa. Tai välityssuhdetta.
2) Siihen valitaan ohjain, josta saadaan ulos riittävästi virtaa askelmoottorille, jotta ko. momentti/asellusnopeus saavutetaan. Mulle ei ole selvinnyt miten paljon eri askellustapa (koko/puoli/mikro) vaikuttaa virta/jännite vs. momentti/nopeus käyrään, mutta ilmeisesti jotain. Samoin ohjaimen tyyppi.
3) Sitten valitaan virtalähde josta tulee riittävästi virtaa ulos ohjaimelle (siis kaikille akseleille). Tässäkin voidaan optimoida jos tiedetään kuormitussykli jne.

Linkkejä jos toinen kotimainen taipuu:
Näitä löytyy ihan tappiin asti:
http://www.geckodrive.com/upload/Step_motor_basics.pdf
http://www.torchmate.com/motors/electronics_selection.htm

PekkaNF

[pelti]

Kiitti hyvistä linkeistä. ja sorry että lähti väärää  threadiin tää juttu.
Kuitenkin vielä jäi epäselväksi toi volttimäärä joka kerrottu moottorille,  koska en ole osannut löytää esim. ohjainkorttia jossa kerrottaisiin ulostulojännitteen olevan vaikka tuo 21 v.  ymmärrän että jännitteellä voidaan vaikuttaa mm. vääntöön.
Esim. Gecko kortti kertoo, että laita kiinni virtalähteeseen 18-50v mutta ei missään sanota minkä moottoriin siihen perään laitan (siis minkä jänniteisen mosan), kun noissa steppereissä on kuitenkin kerrottu esim 4,5 v. vai onko toi mainittu volttimäärä  vai se luku johon verraten moottorin arvot on laskettu.. eikä siitä pidäkään välittää??

[porepe]

Joku enemmän steppereihin perehtynyt voisi vastailla tähän paremmin, mutta voinhan minäkin yrittää :)

Eli katso stepperien manuaalista max jännite arvot mitä lupaavat.
Olen itse esim. ajanut 2,1v steppereitä 48 voltilla, eivätkä ole olleet jännitteestä moksiskaan. veikkaisin että kestävät 60- 80 volttia ilman ongelmia.

Mitä enemmän jännitettä, sen enemmän nopeutta ilman sakkausta ja mitä enemmän ampeereita sen enemmän vääntöä. Ampeeri rajoja on kuitenkin syytä noudattaa orjallisesti tai tulee savut ulos motista.

[tanantunari]

Joo joku ystävällinen Kremmen vois pitää jonkun luennon, anteeksi tyhmyyteni mutta ei ole tääläkään mennyt hissi ihan ylös asti. eli jos ohjaimelle pitää olla virtalähde esim. 45V mut kuitenkin ohjaimen potikoista säädetään jännite ohjeen mukaan vaikka 1.3v niin mihin tää 45V sit menee?

[jussi]

 Askelmoottorit on virtaohjattuja. Mahdollisimman paljon jännitettä saadaan nopeutta ja chopper virran rajoitus. Tuo 1.3v ohjaimessa on varmaankin virranrajoituksen refrenssijännite.http://www.cnc-tekniikka.com/CNC-forum1/index.php?topic=1185.0 Tuolta löytyy jäsen Kremmenin selostus askelmoottoriden ohjauksesta .

[Kremmen]

Joo joku ystävällinen Kremmen vois pitää jonkun luennon, anteeksi tyhmyyteni mutta ei ole tääläkään mennyt hissi ihan ylös asti. eli jos ohjaimelle pitää olla virtalähde esim. 45V mut kuitenkin ohjaimen potikoista säädetään jännite ohjeen mukaan vaikka 1.3v niin mihin tää 45V sit menee?

No vastataan kun kysytään. Vaikka en minäkään kehtaa väittää itseäni juuri askelmoottoreiden yleistietäjäksi, mutta ehkä jotain kuitenkin.
Kuten jussi edellisessä viestissä mainitseekin, askelmoottorit ovat virtaohjattuja ainakin siinä mielessä, että akselin vääntömomentin määrää staattorikäämin virta jonkin moottorikohtaisen suhdekertoimen mukaan (siis x Nm/A).
Moottorin nimellisjännite tarkoittaa sitä jännitettä, jolla roottorin ollessa paikallaan saadaan staattorikäämin resistanssin rajoittamana suurin sallittu staattorivirta. Tämä ei ole käyttöä silmälläpitäen hirveän hyödyllinen tieto koska moottorin on yleensä tarkoitus pyöriä, muussa tapauksessa kiinni hitsattu rautakeppi toimii paremmin.

Otetaan pikkasen vauhtia sähkötekniikan perusteista ja kerrataan pari asiaan vaikuttavaa juttua:
1: Kun käämin päiden välille kytketään tasajännite niinkuin tässä nyt ajatellaan, niin käämissä alkaa kulkea virta jonka suuruus on Ik = Uo/Rk, eli syöttöjännite Uo jaettuna käämin resistanssilla Rk. Virta ei kuitenkaan ala kulkea heti tämän suuruisena vaan nousee siihen käämin aikavakion määräämässä tahdissa. Aikavakio määräytyy käämipiirin resistanssin ja induktanssin perustella ja on Tc = Lk/Rk. Mitä suurempi käämin induktanssi on, sitä enemmän energiaa on sitoutunut käämin indusoimaan magneettikenttään ja sitä hitaammin virta nousee ja laskee.
Tämä on ehkä helpoin ymmärtää kun ajatellaan piiriä jossa on ideaalinen käämi ja ideaalinen vastus sarjassa ja näitä syötetään ideaalisella jännitelähteellä jonka sisäinen impedanssi = = 0. Kun systeemi on saavuttanut jatkuvuustilan eli piirissä kiertää virta I = U/R, lähteen jännite pudotetaan nollaan. Piirissä kiertää nyt ajan funktiona laskeva virta jonka syöttää käämiin varastoitunut energia. Tämä energia hukkuu lämmöksi vastuksessa R ja tuloksena on eksponentiaalisesti kohti nolla laskeva virtakäyrä. Käyrän nouseva peilikuva toteutuu kytkettäessä taas jännite lähteeseen jolloin lähde pumppaa energiaa käämin magneettikenttään.
Tämän kohdan pointti on siis se, ettei käämin läpi kulkeva virta koskaan muutu yhtäkkiä askelmaisesti, vaan aina pitkin tyypillistä aikavakiokäyrää.

2: Aikavakiolla Tc on ajan laatu eli se on sekunteja. Yhden aikavakion kuluessa kohdan 1 mukaan syötetyn piirin virta on kohonnut arvoon (1-1/e) = ~0,63 eli  n. 63%:iin loppuarvosta, kahden aikavakion kuluttua virta on noussut (1-1/e^2) = ~0,86 eli vielä 63% jäljelläolevasta välistä ja kolmen kuluttaa (1-1/e^3) eli taas 63% jäljelläolevasta jne jne. Tarkkaan ottaen virta saavuttaa loppuarvonsa äärettömän monen aikavakion kuluttua joskin käytännössä tuo hukkuu äkkiä piirin kohinaan. Tärkeää on huomata, ettei virran nousukäyrän lausekkeessa esiinny muita termejä kuin L ja R. Yhden aikavakion kuluttua on siis saavutettu 63% mistä tahansa virrasta jonka piirin parametrit määräävät.
Otetaan esimerkki yksinkertaisilla luvuilla: Meillä on yhden Henryn induktanssi kytkettynä sarjaan yhden ohmin vastuksen kanssa. Piirin aikavakio on 1H/1ohm, eli yllättäen 1 sekunti. Jos vielä ajatellaan sallituksi maksimivirraksi 1 ampeeri niin voidaan vähän vertailla eri skenaarioita:
- Syötetään piiriä 1V tasajännitteellä. Aikavakion mukaisesti piirin virta on ekan sekunnin kuluttua U/R * (1-1/e) = 0,63A, kymmenen sekunnin kuluttua U/R * (1-1/e^10) = 0,999955A. Eli kun on hierottu kymmenen sekuntia ollaan jo aika lähellä nimellisvirtaa :). Jos tämä olisi askelmoottorin käämi niin ei näillä numeroilla päästäisi mihinkään. Skenaario 2:
- Nostetaan syöttöjännite kylmästi 100V:iin. Piirin virta jatkuvuustilassa olisi nyt 100V / 1ohm = 100A eli savu nousee varmasti ilman virranrajoitusta. Kyhätään virranrajoitus joka pätkii syöttöä kun sallittu maksimivirta saavutetaan (jää kotiläksyksi miten). Piirin aikavakio on edelleen L/R eli yksi sekunti. Sekunnissa virta nousisi noin 63 ampeeriin mutta sallittuun yhteen ampeeriin jo ajassa 1A/100A = Tc * (1-1/e^x) mistä ratkaisemalla x saadaan vastaukseksi 0,01005 eli aika tarkkaan sadasosa-aikavakion kuluttua, siis noin 10ms:ssa. Ja tässä tuo 1 Henryn esimerkki-induktanssi on aivan järkyttävän iso - ei missään oikeassa käämissä ole lähellekään tuollaisia. Puhutaan ennemmin henryn tuhannesosista tms jolloin yhtälö helpottuu vielä tältä osin.

Mitä siis opimme tästä? kun käämin virta pitää saada äkkiä ylös, sille pitää antaa potkua. Samalla on sitten keksittävä miten estetään käämin kärähtäminen ylivirran seurauksena. Tällä periaatteella toimivat käytännössä kaikki pulssimodulaatioon perustuvat siltaratkaisut. Fiksuimmat osaavat vielä ajaa käämejä hetkellisillä ylivirroilla kiihdytysten aikana jotta saadaan hyvä vääntö kiihdytykseen ja vastaavasti laskea virtaa koneen seisoessa paikallaan jolloin pienempikin pitomomentti riittää. Kun syöttöjännite on huomattavasti yli moottorin nimellisjännitteen (mitä se on käytännössä siis aina) niin ohjaussysteemissä pitää olla myös kunnollinen virranrajoitus.

Se ylimääräinen jännite "menee" siis käämien induktanssien magneettienergian (-kentän) nostamiseen mahdollisimman nopeasti.

Olikohan tämä nyt tarpeeksi sekavasti selitetty?

[saulij]

Joku enemmän steppereihin perehtynyt voisi vastailla tähän paremmin, mutta voinhan minäkin yrittää :)

Eli katso stepperien manuaalista max jännite arvot mitä lupaavat.
Olen itse esim. ajanut 2,1v steppereitä 48 voltilla, eivätkä ole olleet jännitteestä moksiskaan. veikkaisin että kestävät 60- 80 volttia ilman ongelmia.

Mitä enemmän jännitettä, sen enemmän nopeutta ilman sakkausta ja mitä enemmän ampeereita sen enemmän vääntöä. Ampeeri rajoja on kuitenkin syytä noudattaa orjallisesti tai tulee savut ulos motista.

Muistaakseni nyrkkisääntönä virtalähteen jännite pitää olla 15-20 kertaa moottorin jännite. Moottorin maksimi jännitettä ei saa tietenkään ylittää. Kannattaa valita pienijännitteinen moottori. Omien moottoreiden jännite on luokkaa 2 V, syötän niille 80 V. Papereiden mukaan maksimi jännite on 145 V.

[PekkaNF]

Kuitenkin vielä jäi epäselväksi toi volttimäärä joka kerrottu moottorille,  ....
....mutta ei missään sanota minkä moottoriin siihen perään laitan (siis minkä jänniteisen mosan), kun noissa steppereissä on kuitenkin kerrottu esim 4,5 v. vai onko toi mainittu volttimäärä  vai se luku johon verraten moottorin arvot on laskettu.. eikä siitä pidäkään välittää??

Kuten sanottu, niin mä olen vielä vaiheessa missä en edes luule tietäväni, mutta arvaan että tuolla jännitearvolla ei ole nykyohjainten kanssa juuri tekemistä. Luulen että se liittyy jotenkin askelmoottorin ominaisuuksiin ehkäpä siten, että tolla jänniteellä ja nimellisvirralla (jatkuva tila, ei askellusta) mosa kuumenee vaikkapa 60:n tai 80:n  astetta, mikä lienekkin teollisuus standardi.

Olen ymmärtänyt että nykyaikaisen askelmoottoriohjaimen syöttöjännite on yleensä monta kertaa suurempi kun moottorin nimmellisjännite. Yleensä tällä alalla harrastuksen aluvaiheessa ei tule vastaan moottorin jännitteenkesto. Siis moottorin nimellisjännite, ohjaimen jännite (hakkurityyppinen ohjain), sekä moottorin tosiasiallinen RSM-jännite ovat hyvin eri asia.

Tosin mun täytyy myöntää, että mulla ei ole tullut vastaan tilannetta, jossa muuten samantapaisten moottorien nimellisänniteissä olis tuota kokoluokkaa oleva ero 4,5 V vs. 21 V.

PekkaNF

[pelti]

SUURKIITOS,
luulen olevani rattailla, tavoitellaan max voltteja  ja säädetään virta ylös ja toivotaan, että virranrajoitus toimii eikä savu nouse elektroniikasta ja moottorista. Seurataan lämpötiloja ettei kuumuus lähde käsistä. Ja sitten vaan kovaa ajoa. Ja taas seurataan lämpöjä.
Eihän noita parametreja ole montaa säädettäväksi (ei sillä, ettei niissäkin voi kämmätä ;)) ainakaan noissa mun vehkeissä.

-No ei se oikeasti tietysti noin yksikertaista ole, mutta jostain täytyy lähteä...

Äärimmäisen hyvä ja valaiseva kuvaus Kremmenillä.

[peksa]

Mitä tarkoittaa moottorin kyljessä merkintä 75 Ω ? Moottori on peräisin vanhasta lerppuasemasta. Kysymys liittyy siihen, että kuinka paksut piuhat tarvitsen ohjaimesta moottorille. Kokeilin 'hyvin' paksuilla ja toimi, mutta kätevämpää olisi ohuemmilla. Pituutta piuhoille tarvitaan väkisin 50-100 senttiä. En ole elektroniikan harrastaja kuin hiukan, joten vastauksen lyhyempi versio kelpaisi hyvin ;)

[PekkaNF]

uuh... haluat lyhyen version, mutta vaikka käytännössä ongelma ratkeaa helposti, niin se vaatii mietiskelyä.

Valmiita taulukoita löytyy sähköturvallisuus ja -asennusohjeista. Ne voi olla verkkosähköasennuksiin hyvä lähtökohta.

Eikö askelmoottorista tule ulos jonkun paksuisia kytkentäjohtimia? Se olis aika hyvä vihje?

Johtimen poikkipinta-alan mitoittamiseen pitää tietää lähinnä virta ja sallittu jännitteen alenema. Lisäksi kaapelin pitää olla sen verran paksu, että oikosulkuvirta polttaa sulakkeen jos tätä halutaan (tai vaaditaan).

Esimerkissä metrinen johdin (käytännössä muuten aika lyhyt) ja 75 Ω kuorma viittaa melkoisen pieneen virtaan. Esim. jos otaksutaan, että käyttöjännite on 45 V:lla ja virta 0,6A (laskettu epärealistisesti U=IR), joten siihen vois sopia vaikka 0,1 mm2. Mutta virta pitäis tietää. Tai oikeestaan sen RMS. Liikkuvaan kohteeseen laittasin hienosäikeisen ja paksumman johtimen.

Jonkinlainen pienjännitteelle sopiva taulukko löytyi sivulta
http://www.sunwind.fi/?q=node/43
haulla poikkipinta-ala
Taulukon nimi on kaapelien poikkipinta-alan mitoitustaulukko.

Haulla löytää varmaan parempiakin taulukoita, mutta toi nyt sattui ensin silmään ja noi systeemit on yleensä mitoitettu pienelle jännitten alenemalle (tossa 2,5%) joka on pienjännitelaitteissa yleensä yksi kriteereistä.

No oikeesti: Katso virta (moottorin speksi, stepperiohjaimen asetus...), vertaa taulukkoon ja ota seuraava +/- koko mitä kaapista/kaupasta löytyy, tuskin menee noilla kriteereillä hirveesti metsään (ainakaan alimitoituksen puolelle). Jos johdin kuumenee, niin se on sitten alimitoitettu! Jos jännite alkaa olla paljon yli 40V, niin sitten kannattaa jossakin välissä katsoo mille jännitteelle johtimen eristys on tarkoitettu.

PekkaNF

[Kremmen]

Tätä voi lähestyä myös niin, että kun kyseessä on lerppuaseman moottori, niin sitä on syötetty 12V jännitteellä. Jos (siis jos) tuo 75 ohmia olisi käämin resistanssi, ei sinne saa työnnettyä enempää kuin 12V/75ohm = 160mA johon nyt riittää paukkulanka. Tämä vaikuttaa sikäli realistiselta, että lerppuaseman askelmootori siirtää gramman osien painoista lukupäätä, tai no ehkä antiikkivehkeessä tuo nyt voi painaa kelkkoineen joitakin kymmeniä grammoja. Eli mikään voimavirtavehje ei kyllä ole kyseessä.

[peksa]

Joo, 12V:lla tätä nytkin käytetään, tietsikan poweria olen käyttänyt. Vaikuttaako moottorilla siirrettävä kuorma jotain vielä ? Se ei ole kyllä tässä suuri, kierretangolla liikkuva kelkka, muutama sata grammaa. Millaisia liittimiä suosittelette ? Piuhoja nimittäin on aika monta, kun moottoreita on neljällä akselilla. Ajattelin (tyhmänä), että joku rj45 tyyppinen kävisi, mutta soveltuuko ollenkaan ?

[Kremmen]

Pakko kai tuohon on vastata niin, että ei sovellu mutta voi silti soveltaa jos kovasti haluaa  :P
RJ-liitimethän on tehty signaalinsiirtoon, ei sähkötehon. Kontakti on varmasti hyvä kun ne liitinlangat on yleensä kullattu. Virrankestoon ei varmaan ole hirveästi uhrattu ajatusta mutta kyllä sen täytyy tuo vajaa parisataa mA kestää. Moninapaisia miniliittimiä näkee usein vaikkapa printterien sisuskaluissa, mutta ei äkkiä muistu mieleen mistä noita löytäisi helpolla. Digikeystä tai Farnellilta varmaan mutta kannattaako tilata vain muutamaa kappaletta...