Steppermotor, Adafruit v2, PWM

[meino]

Hallo allemaal

Ik heb een vraagje waarvan ik hoop dat er op het forum leden zijn die iets meer van electronica afweten dan ik.
Het gaat om het volgende, ik heb een Peco draaischijf geautomatiseerd met behulp van een arduino en een steppermotor. De steppermotor wordt aangestuurd via een adafruit v2 motorshield en de bijbehorende bibliotheek. Ik maak gebruik van microstepping, wat op zichzelf goed gaat. Alleen de microstepping wordt geimplemteerd door middel van PWM. Echter de motorshield heeft zijn eigen PWM registers en ondersteunt slechts frequenties van 40-1600 herz. Helaas is een steppermotor ook een perfecte geluidsbron, dus de gekozen frequentie is duidelijk aanwezig als een piep toon tijdens het steppen. Een mogelijke oplossing waar ik aan gedacht heb is om de motorshield te vervangen door een L298N bordje en op de Arduino zelf het PWM signaal te genereren, maar dat is een hoop extra werk, dus wilde ik het eerst anders proberen.
Ik heb twee 220 microfarad condensators in antiserie verbonden, dus de beide min polen aan elkaar en vervolgens de beide plus polen aan de A+ en A- uitgang van de motorshield (en het zelfde bij de B aansluiting). Hierdoor staan de condensatoren parallel aan de spoelen van de steppermotor. Dat lijkt te werken, de pieptoon is niet weg maar wel een stuk zachter.
Mijn vraag is echter, is dit een goede en veilige manier om dit te doen of moet ik ook weerstanden is serie met de condensatoren hebben om de stroom te beperken en kan ik de waarden probleemloos verhogen om de pieptoon nog verder te reduceren. Ik merk dat de condensatoren iets opwarmen maar niet veel.
De stepper motor is een 2A type en wordt gevoed met 6V waarbij de motor handwarm wordt, bij hogere voltages (12V) wordt hij me te heet, alhoewel hij volgens de spec's tot 13,8V mag hebben.

Groet Meino

[ErikW]

Ik ken de constructive van deze draaischijf niet, maar kun je de as van de motor niet een beetje verlengen, zodat je het geluid beter kunt isoleren? 

[Timo]

Als je de boel gaat lopen afvlakken ben je er gewoon DC op aan het zetten en verlies je elke vorm van microstepping etc. En inderdaad, de frequentie van de PCA9685 (die verantwoordelijk is voor de PWM) gaat van 24Hz tot 1526Hz.

Als je echt een steppen motor gebruikt en niet een DC motor zou ik zelf overstappen op TMC2130 drivers. Niet heel goedkoop maar super stil! Zie bijvoorbeeld hier.

En bij steppermotors is het voltage vaak wat minder belangrijk en gaat het om de stroom waarmee je stuurt Zeker bij microstepping ben je eigenlijk de twee spoelparen tegen elkaar laten vechten.


Timo

[meino]

Hallo Timo

ik gebruik een echte stappenmotor. Maar bedankt voor de TMC2130 drivers.

Groet Meino

[Menno]

Stappenmotors maken gewoon geluid door de aanstuur-elektronica, helemaal met microstepping.

De enige optie die je hebt is full-wave aansturing, maar ook dan zul je last houden van geluid. Niet alleen de spoelen zullen geluid maken, ook de rotor zal geluid voortbrengen.

[Robert E]

Kijk ook eens naar dit soort aanstuur printjes (links puur ter info )

https://www.martoparts.nl/A4988-stepper-driver

https://www.martoparts.nl/A3967-V44-EasyDriver

https://www.martoparts.nl/big-easy-driver

Daar stuur je een frequentie heen en je stelt stepping in met IO lijntjes....

Mvg

Robert

[Timo]

Echte stepper drivers maken misschien inderdaad al wat minder geluid dat de motor driver van Adafruit. Dat is namelijk niets anders dan een PWM chip aan een H-brug, de rest is sofware. Maar volgens mij had Marco Reps origineel ook A4988 drivers en het verschil met de true sine TMC2130 drivers is dag en nacht Dus niet dat je geen A4988 driver moet gebruiken maar ik zou eerst eens even YouTube af struinen


Timo

[meino]

Ik heb inderdaad al het internet afgestruind en heb maar eens een TMC2130 besteld.

[meino]

Hallo,
ik heb even een filmpje gemaakt met een mobieltje waarop de huidige werking van de draaischijf is te zien.

https://youtu.be/Qov1Yj6LniU

[meino]

Hallo

ik heb de TMC2130 geinstalleerd en de Arduino code aangepast, met dank aan Gerard van der Sel en anderen voor hun adviezen. Wat een verschil met de aandrijving van de Adafruit. Dit is echt muisstil. De brug drijft nu als het ware zonder geluid. Alleen de stepper motor die ik heb gebruikt (Nema17, 36Ncm) is net wat te licht als er een zware lok op de brug staat. Maar dat is voor later.
Zie het volgende filmpje https://youtu.be/GGx_TVwNgfw

Groet
Meino de Graaf

[Timo]

Mooi spul hè? 

Op hoeveel stroom stuur je de NEMA17 nu?

Je zou het aantal micro steps wat terug kunnen brengen. Hoe meer micro steps je maakt, de slapper de motor wordt namelijk.


Timo

[gvandersel]

Meino,

Welke spanning /stroom stuur jij je motor mee aan. De TMC2130 kan per wikkeling maar 1A aan. Dus volgens onderstaande schema

zijn er niet veel stappen motoren. Ik zelf heb de 17HS2408 ooit gekozen. Redenen: stroom door de wikkeling en de relatief lage waarde van de inductie. Het kreng is bere sterk en zelf twee N locs naast de brug in de kuil schuift hij rond. Je werkt met een LK-55, als die een beetje lijkt op de NB-55 zul je met hetzelfde als mij te kampen hebben. De as van de brug schuurt af en toe tegen het gat in de bodem. Daar je schijf nu gecentreerd wordt door de stappenmotor, kun je dit gat best ruimer maken. Ik zelf heb dit met een schuurpapierje gedaan. Je brug steunt dan op de wielen aan het uiteinde en de stappenmotor. Bij mij rust de brug inmiddels op de slipkoppeling voor overbrenging van de stroom en twee draaisetllen schaal Z. Mijn motor draait op 12V voor de L298 en hopelijk over een paar dagen (na afloop van de chinese nieuwjaarsfeesten) ook met 12V op de TMC2130.

Groet,

Gerard van der Sel.

[meino]

Hallo Timo en Gerard

mijn stappenmotor is volgens de beschrijving 0.9A by 5,7V. De current setting voor de TMC is 900 milliamp. Ik heb geprobeerd om hem zonder interpolatie op 16microsteps aan te sturen. Dat geeft ietsje verbetering maar ook meer herrie. Dus ik houd het op 32 microsteps en interpolatie naar 256steps. Dan vindt ik de brug het beste lopen en heeft de Arduino ook nog tijd over voor andere activiteiten. Overigens de stappenmotor wordt nu aanmerkelijk minder warm dan toen ik hem met de Adafruit aanstuurde, dus die leverde veel meer amperes af.

Over wat Gerard schrijft over het gat iets ruimer maken, daar heb ik ook zelf aan zitten denken, Want dat is het nadeel van deze draaischijven alle lagerpunten zijn plastic op plastic. en er komt best een gewicht op bij de zwaardere loks, nog afgezien van de massa inertia. Dus de frictie in de lagering, maar ook op de wielen die op de rail in de kuil staan kan best wel invloed hebben. Houd er rekening mee dat de massa van een H0 lok 8x groter is dan die van de zelfde lok in N, verder heeft Gerard er ook nog een vertraging van 1:30 tussen zitten, wat ook de benodigde kracht aan merkelijk reduceert. Ik heb de stappenmotor direct aan de as van de brug bevestigd. Daarom heb ik er ook aan gedacht om een stappenmotor met een high precision gearbox te gebruiken, maar door de hoekfout die dat heeft (max 0.15arc minute, wat 0.6-0.7mm is aan de rand), twijfel ik daar nog over, afgezien van de kosten. Dan is een upgrade naar een sterkere Nema23 motor een stuk goedkoper.

Ik denk dus dat ik inderdaad eerst nog eens goed naar de lagering van het geheel ga kijken om te zien of daar nog iets te verbeteren is.

Groet
Meino

[meino]

Hallo Timo en Gerard

ik vergat nog te zeggen dat de gespecificeerde torque van de stappenmotor 36Ncm is.

Groet Meino

[Timo]

Dat de motor minder warm wordt betekend niet automatisch dat hij minder hard stuurt. Doordat de TMC wel true sine stuurt levert dat überhaupt al minder warmte

En haal je die 900mA echt of is het minder doordat je het voltage ook verlaagd hebt? Driver zou de stroomsturing moeten doen en geen last moeten hebben van de voedingsspanning.


Timo