Microstepper motoren voor armseinpalen

[bask185]

Zou je dit ook kunnen gebruiken met 'normale' digitale componenten (denk hierbij aan ESU of YaMorC)? Mogelijk zelfs ook mbv loc- of functiedecoders (dan denk ik aan het openen van duren in goederenwagens, bewegen van pantografen ect.).
En zo ja, welke aansturing gebruik je dan?

Ik was tijdje geleden begonnen met zelfde soort motor voor gebruik voor pantografen. Zou ook in een goederenwagon passen voor een deur.
https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=105407.msg3222400193#msg3222400193

Mijn 1e variant kan je aansluiten op een Lok pilot of op een schakelaar of een stationaire decoder. De nieuwe die ik maak, geef ik ook DCC. Dan kan die alles en heb je geen andere apparatuur nodig. Een DCC interface kost ook een cent ofzo als je weerstandjes gebruikt.

Wij doen dat met DCCnext van Arcomora net als de wissels en veel meer, €gunstig

Heb jij het niet over servo's? DCCnext heeft geen software voor stappenmotoren. Het kan, maar die moet je er zelf in programmeren. Je kan wel met de pinnen direct een stepper driver aansturen. Maar m.i. zou dat de verkeerde tool voor de job zijn. Als je toch al een printje maakt, kost het heel weinig (~€1,-) om er een microcontroller op te zetten.

Ik denk dat als je ongeveer 20 van deze printjes besteld, dat je op een fabricage prijs uitkomt van tussen de €3,- en €4,- per stuk. En voor dat geld hoef je niet te klooien met een losse DCC next en losse stepper drivers. Gewoon 2 DCC draden aansluiten en klaar.

Bas

[Bert55]

Heb jij het niet over servo's?

Je hebt gelijk Bas, was even in de war, inderdaad gebruik ik het met name voor servo’s. 
Aansturing van de draaischijf stepper met Nano’s, DCC gestuurd.

Bewegingen die fraai moeten zijn: steppers. Microcontrollers lijkt me interessant maar daar weet ik nog niet genoeg van. Kun jer er in detail op terug komen, schema….
 
Ik kom nu nog niet verder dan Arduino of wellicht ESP8266 ( heb er net een aantal besteld om in te bouw in de eigen car systeem vrachtwagentjes, lijkt me goed te kunnen, kleiner dan een Nano)

[Eric v C]

Hi Karst (en anderen)

Nu de servo decoder klaar is (ik wil nog wel wat hardware varianten maken), ben momenteel aan het nadenken over een stepper aandrijving voor mijn micro steppers voor armseinpalen; zie bijdrage: https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=108775.0.

Natuurlijk kan ik daar de Mobatools library of zo iets voor gebruiken, maar ik zoek eigenlijk wat “eleganters”. Daarbij kwam ik de PCA 9685 tegen, en herinnerde ik mij dat jij die eerder had genoemd.
Voor zover ik begrijp doet de YD8248 wel servos, maar geen steppers. Terwijl de PCA 9685 ook (volgens mij) goed stepper signalen kan maken. Is er een reden dat de YD8248 geen steppers doet? Of zie ik iets over het hoofd?

Groet, Aiko

Aiko.

Grappig dat jij op vrijwel zelfde moment als ik bezig bent met nadenken over het aansturen van de steppers voor de armseinen.
Ik dacht aan sturen via een Pico of PicoW vanuit WIO in Rocrail.
 https://wiki.rocrail.net/doku.php?id=wio:wiopico-en

Daar kan je (mits er een A4988 of een GCA - SIOpico-01 PCB tussen zit) deze steppers (zo ver ik weet) mee aansturen.
Ik heb een hele serie A4988 boards liggen dus ik wil die weg volgen



Jij schrijft in je draadje  https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=108775.0

-citaat- De gelijkstroomweerstand van de motoren is ongeveer 14 Ohm. Op een aantal plaatsen lees ik dat sommige mensen deze motoren rechtstreeks op een Arduino aansluiten en met 5V aansturen. Alhoewel dat in een aantal gevallen vast wel zal lukken, is dat volgens mij een slechte methode. Ten eerste kan de Arduino kapot gaan door de spanningspieken die ontstaan als de motor wordt aangestuurd. Ten tweede is de benodigde stroom van tientallen mA duidelijk hoger dan een Arduino kan leveren. En als door een programmeerfout of wat dan ook de puls niet tijdig wordt uitgezet, dan zal er een stroom van 5 (Volt) gedeeld door 14 (mA) is 350mA  gevraagd worden. Geen enkele Arduino overleeft dat.

Het is (volgens mij) dus belangrijk dat er tussen de Arduino en de motor een driver komt. Die bestaan in vele vormen, maar ik heb gekozen voor de wel bekende A4988 drivers, die je voor ongeveer 80 cent al bij Ali kan kopen. Deze zogeheten Stepstick printjes worden veel gebruikt voor CNC freesmachines en 3D printers. De A4988 driver is al lang op de markt en er zijn duidelijk betere drivers te koop (DRV 8825, TMC2209). Deze nieuwere drivers zijn echter wat duurder, en hebben voor de aansturing van de microsteppers geen extra voordelen.

De drivers hebben een voedingsspanning nodig van minimaal 8V. Ik heb gekozen voor ongeveer 16V, zodat ik het (gelijkgerichte) DCC signaal kan gebruiken. Voor de niet-elektrotechnici lijkt 16V misschien erg veel voor dit soort kleine motortjes, maar men moet weten dat de drivers ervoor zorgen dat de motoren niet gestuurd worden door er een bepaalde spanning op te zetten (spanningsbron), maar door er een bepaalde hoeveelheid stroom door de sturen (stroombron). Door het verhogen van de spanning op de drivers, kan er kortstondig meer stroom door de motoren lopen, zodat ze meer kracht kunnen ontwikkelen. Over kracht gesproken, deze motoren hebben meer dan voldoende kracht voor allerlei andere modelbaan toepassingen, zoals het omzetten van wissels.

Op de A4988 stepper drivers printjes heb ik de maximale stroom beperkt tot 400mA. Dat lijkt veel, maar voor ieder stapje wordt slechts kort stroom benodigd. Als de motoren in beweging zijn, is de gemiddelde stroom iets als 60mA. -einde citaat-



Je schrijft: Op de A4988 stepper drivers printjes heb ik de maximale stroom beperkt tot 400mA.

VRAAG1: Hoe heb je dat gedaan?

En

Op 1 Pico(W) kan je (dat lees ik in ieder geval vaak) maximaal 2 steppers aansluiten/aansturen.

VRAAG2: Bestaan er mogelijkheden/multiplexers om net als bij OLEDs aansturen via I2C zo ook meer dan 2 steppers aan te sturen?

Ik lees namelijk



Control steppers with Pico PIO. Each PIO controls 4 motors. Up to 12 motors for a Pico 2. For robotics and industrial automation

https://www.hackster.io/jancumps/raspberry-pico-pio-stepper-motor-driver-4-motors-per-pio-9a1618#:~:text=motors%20per%20PIO-,Control%20steppers%20with%20Pico%20PIO.,motors%20for%20a%20Pico%202.

A Raspberry Pi Pico 2, based on the RP2350 microcontroller, can potentially control up to 12 stepper motors using its PIO (Programmable I/O) blocks.
Each PIO can handle 4 motors, and the Pico 2 has three PIO blocks.
Additionally, the Pico 2 can control more steppers using its UARTs, with one UART potentially controlling up to 4 TMC2209 stepper drivers.

Al doorsurfend zie ik dat er een PIO-bibliotheek functie wordt gebruikt.

Maar hoe krijg je dat werkend op een Pico2 en aangestuurd vanuit RocRail. Hoe doe je dat eigenlijk.

Eric

[bask185]

Die hele kleintjes.. daar kan je ook gewoon een L293 dubbe H brug voor gebruiken. Ik heb ze zelfs direct aangestuurd met IO pinnen uit een attiny chip, zelfs dat werkt alleen het koppel was een beetje aan de lage kant. Ze hebben niet zoveel sap nodig. En de pulsjes hoeven niet langer dan 2ms te zijn iirc. Ik heb nooit gemeten wat de impendantie precies doet met de daadwerkelijke stromen die uit de IO pinnen stromen.

Die attinies/atmega hebben ook interne clamping diodes die de ingangen beschermen tegen dergelijke pieken. Maar je kan er atlijd nog een extra setje clamping diodes tussen hangen zoals een BAT54S oid.

Ik zou trouwens voor die stappenmotors kijken naar FFC connectoren. Dan kan je die onhandige flexprintjes die er op zitten gewoon in je decoder pluggen. Ik had bij JLC ooit een 12 polige gevonden, waarbij 3 van die poten op een pad paste. Die leek mij des tijds perfect, nog altijd niet gemaakt. 

Mvg,

Bas

[AP3737]

Heren

Leuk. Misschien dat we er een gemeenschappelijk project van kunnen maken. Ik zou het liefst 1 compacte printplaat maken waar “alles” opzit en die ik vast onder het omgebouwde Viessmann armsein kan monteren. Omdat er enkele (HP0/HP1) en dubbele (HP0/HP1/HP2) seinen zijn, moeten in de voet 2 micro steppers passen. De print moet dus klein blijven.

Vanwege kosten lijken me 2 A4988 een prima keuze. Ze zijn klein en bij enige 10-tallen ongeveer 75 cent per stuk. Ze geven meer geluid dan de TMCs, maar voor deze toepassing lijkt me dat verwaarloosbaar.
@Eric: in de door jouw geciteerde proefopstelling heb ik de stroom beperkt door middel van de potmeter die op de module zit. Voor de sein-aandrijvingsprint zou ik daar gewoon vaste weerstanden voor gebruiken.

De volgende vraag is welke microcontroller? Ik wil een moderne, waarbij geen extern kristal nodig is. Die kosten geld en vooral teveel ruimte. Alhoewel de RP2040 chips heel mooi zijn, hebben ze wel een kristal nodig. Als de keuze op een 8-bit processor valt, dan zou de tinyAVR 2-series of de AVR-DD series lekker klein zijn. Eventueel zou een AVR32DA32 ook kunnen. Voor 32-bit zou de STM32G0 STM32F4 interessant zijn.

Bas’ voorstel van een tijdje geleden, om FFC connectoren te gebruiken, heb ik goed onthouden en is zeker een goede optie. Probleem is wel dat verschillende microsteppers verschillende aansluitingen hebben.

Op Eric’s vraag hoe de seinen aan te sturen heb ik een simpel antwoord: DCC. Ik wil zowel de aansturing als ook voeding uit dezelfde twee draadjes halen. Op de print moet wat mij betreft een enkele 2 polige connector.

Wat me waarschijnlijk geen goede oplossing lijkt, is de stepper driver ICs en microcontrollers op verschillende printjes te zetten. De bovengenoemde microcontroller ICs kosten waarschijnlijk nog geen euro per stuk

Groet, Aiko

[Eric v C]

Heren

Leuk. Misschien dat we er een gemeenschappelijk project van kunnen maken.

Aiko,

Ik heb wel oren naar deelname in dit project maar er zijn in mijn situatie een aantal omstandigheden waar ik rekening mee wil houden.

Armseinen
Hoewel ik geen Viessmann maar Schneider armseinen gebruik heeft dat nauwelijks tot geen effect op de print.
Ik moet een andere 3D geprinte voet ontwerpen.
Ik ben daar al mee bezig geweest, zowel een voor 1 vleugel als voor 2 vleugelige seinen.
De prototypes geven me de indruk dat dit met finetuning oplosbaar moet zijn.
Voor mij geldt een beperkte inbouwhoogte onder de seinvoet, dus daar houd ik rekening mee.

Stepper Drivers
Ik heb hier al 50 stuks A4988 drivers van Ali liggen, Maar die kan ik wellicht ook elders gebruiken.
Integreren op één PCB-print lijkt zinnig.

IC
Voor mij mag eea via een Pico2 (W) (ca 5-8 euro) aangestuurd worden, want ik begrijp dat je dan per UART 4 steppers kan aansturen.
En de Pico2 heeft g3 UART heb ik begrepen.
Binnen RocRail (mijn trein besturing programma) is de aansturing van WIO op de Pico (W) een eenvoudige weg.
(maar nu nog beperkt tot 2 steppers per Pico).
Is te overzien maar er moeten in die situatie dan best veel pico's aan het werk die de RocRail server wel bediend.

Ik heb een vraag uitstaan op het RocRail Forum of met de PIO aanpak daar een oplossing ligt.
https://www.rocrail.info/t31980f172-WIO-PicoW-Schrittmotoren-mit-PIO-steuern.html#msg354292
De door jou genoemde IC's ken ik zelf niet.

DCC
Het alternatief via DCC is natuurlijk ook een optie (kan RocRail prima mee omgaan)

FFC connectoren
Ja daar ben ik een absolute voorstander van want het solderen van die FFC strips is een hele opgave weet ik uit ervaring.


Ben benieuwd waar Bas mee komt.

Eric

[AP3737]

 

Ik heb ook nog een paar Schneider signalen, dus lijkt het me leuk of we hier allemaal voordeel van kunnen hebben.

4 UARTS klinkt leuk, maar ook vele STM32s of AVR processoren hebben dat. Daarvoor is een RP2040 / Pico niet echt nodig.

Ik begrijp echter niet waarom je voor een rocrail PIO aanpak zou kiezen, in plaats van DCC. Ik zie alleen nadelen, en geen voordelen.

Wat ik belangrijk vind, is iets met Fremo’s Wattenscheider Schacht, maar dan kleiner. Ik wil, indien nodig, de armseinen redelijk makkelijk uit de schacht kunnen halen. Daarvoor is een kleine print een vereiste. Het aantal draadjes moet zo beperkt mogelijk, om het geheel klein te houden (enige vierkante centimeter). De connector moet dus ook klein zijn = weinig draadjes.

Ik ben ook benieuwd wat Bas gaat zeggen. Hij was ook met iets vergelijkbaars bezig, maar dan (dacht ik) met een Atmega 328 en 1 A4988.

Groet, Aiko

[bask185]

Was ff zoeken. De R&D department hier heeft ooit een onderdeel ooit gevonden. Ik heb een vermoeden dat die stappenmotor hier op kan worden aangesloten.

https://forum.beneluxspoor.net/index.php?topic=105407.msg3222429909#msg3222429909

Kom er nog op terug.

Bas

[bask185]

Ik zou een attiny 1616 nemen. Die zijn goedkoop en geschikt. Ik heb er ooit een lopi/Fx decoder mee gemaakt, maar ik heb ze nog niet kunnen programmeren  . Ze zijn ook erg klein. Als je ook voedt met DCC heb je ook geen optocoupler nodig. 1 enkel weerstandje volstaat, hoewel ik wel beter slaap met die bat54 er tussen.

Ik kan mn project niet meer vinden. Die had ik nog niet in git gezet en mn werk PC is gereset geweest  .
Die tool 'everything' zo geweldig. Ik kon hem nog terugvinden.



Had hem toch wel in git gezet, ik was zn naam vergeten. Ik had hem oorspronkelijk bedacht voor pantografen. Het is zelfs een 4-layer print.
https://github.com/bask185/Train-Science-DIY/tree/master/PCB_SOURCE/pantoGraph

Mvg,

Bas

[Eric v C]

Bas,Aiko,

Dat ziet er al heel degelijk en ver uitgewerkt uit.

Als ik het goed snap zijn er vanuit dit goede werk nu nog de volgende stappen te nemen:

1. FPC connectoren bestellen en testen op de ministeppers met een FPC4 of FPC12 slot erop passen (dat kan ik wel in gang zetten)
2. BAT54 erbij plaatsen op de print (zeker is zeker)
3. Signal input programmering van de Attiny op de print uitpuzzelen (dat lijkt me de meest ingewikkelde of snap ik het niet?)
4. Testen van de elektrische aansturing via het DCC signaal

en parallel denk ik

5. De 3D-voet verder ontwerpen voor Viessmann versus Schneider signalen (ala de Fremo’s Wattenscheider Schacht aanpak) (Aiko & Eric)
6. Testen van de mechanische aansturing

Kloppen mijn aannames en wie kan,wil wat doen in deze?

Eric


NB mbt Signal input programmering van de Attiny op de print uitpuzzelen

Wellicht voor jullie reeds bekend maar

Ik heb wat lopen zoeken en vond in deze video https://www.youtube.com/watch?v=CI9efIaWqr8 (deze is dus verouderd zie reactie Bas hierna) en vond daar dat
- er een Arduino library is op deze chip atTiny te programmeren via USB SPI Programmer (deze is dus verouderd zie reactie Bas hierna)
- Arduino IDE from the official website https://www.arduino.cc/en/software
- we dus de Arduino IDE programmer kunnen gebruiken om de chip te programmeren



Dan moeten we wel (t.b.v. het aansluiten van de USB SPI programmer) (deze is dus verouderd zie reactie Bas hierna)verbindende 6 draden met een connector opnemen in de PCB-print denk ik

[bask185]

Wrong chip, die is oud, bepert en vooraal heel duur. De NMRA library werkt er wel op.  Die Attiny1616 zijn beter, kunnen meer en ze zijn goedkoper. Die moet je programmeren een UDPI interface. Dan zijn 3 pinnen met 5V, UDPI pin en GND

[Eric v C]

Wrong chip, die is oud, beperkt en vooral heel duur.
De NMRA library werkt er wel op. 
Die Attiny1616 zijn beter, kunnen meer en ze zijn goedkoper.
Die moet je programmeren een UDPI interface.
Dan zijn 3 pinnen met 5V, UDPI pin en GND

Dus gezocht op de AtTiny 1616 Programming en deze video gevonden. https://www.youtube.com/watch?v=AL9vK_xMt4E

Dus wederom gebruik maken van de Arduido IDE en een Arduino Nano om met behulp van jtag2updi een UDPI Programmer te maken.
Thanks to the great work of "El Tangas" we now can use JTAG2UPDI to build a UPDI Programmer out of an Arduino.

Zoekterm Google "jtag2updi programmer arduino nano Atmega328p" levert het nodige aan links en video's op

Een video https://www.youtube.com/watch?v=X7ZnNdqaL4c hoe het gaat
jtag2updi: https://github.com/ElTangas/jtag2updi
Wel de RESET en GND met 0603 10uF capacitor verbinden om het resetten te voorkomen op de NANO (dedicated instrument geworden zo)
En een 4.7k weerstand inline gesoldeerd in de Data line van de aangesloten Dupont 3pins Female kabel (pin D6)
GND en 5V 'lenen' we van de NANO.
Schema op https://github.com/mraardvark/pyupdi in de readme.md

Weer wat geleerd.

Zo kunnen we de AtTiny1616 dus programmeren.

Eric

[AP3737]

Hi Eric

Je moet even op GitHub dxcore opzoeken. Daar staat veel over UPDI. Long story short: een Aliexpres serial USB converter met een CH340 chip komen. Daaraan een schottky diode en weerstand. That’ all.

Aiko

[Eric v C]

Aiko,

Bedoel je dit https://github.com/SpenceKonde/DxCore/blob/master/README.md#updi-programming

Stevige documentatie, en als ik het snel lees begrijp ik dat een groot deel van wat ik eerder gevonden had achterhaald is.

Jij hebt wat besteld snap ik dat goed (anders graag via PB afstemmen aub)

Ik hoor hier en daar ook dat voor de stepper-motoren (die wij getest hebben) er ook lineaire servos als alternatief bestaan.
Die zijn betrouwbaarder maar ook iets duurder,



De afmetingen zijn prima,



Wellicht moeten we die ook gaan testen in dit verband.
Die hebben makkelijke aansluiting en aansturing.

Eric

[bask185]

Dikke spanningsregelaar er op. Niet te veel schakelen