Hallo liebe Leute, ich habe ein paar Fragen zu der Inbetriebnahme eines Stepper Motors mit fertigem Motortreiber und Encoder. Folgende Hardware ist vorhanden und aufgebaut: Motor: Vexta/Oriental Motor PK266-02B, 2 Phasen, 1,8°/step, drauf steht "DC 2A, 1.8 Ω Als Datenblätter habe ich bei http://catalog.orientalmotor.com/item/all-categories/pk-series-stepping-motors/pk266-02b ein seltsames chinesisches http://www.orientalmotor.com/products/pdfs/opmanuals/HM-601-13JECK.pdf und das gefunden http://www.orientalmotor.com/products/pdfs/2012-2013/A/usa_st_common_specs.pdf [Anhang 1] Es gibt noch weitere über google, ich gehe aber davon aus, dass die vom Hersteller am Besten sind oder? Encoder: Renishaw RESR150 (das ist der Ring für den optischen Encoder), RGH20F (Encoder) und REF0200 (Interface für die Kommunikation zwischen Encoder und Motorcontroller, Interpoliert gleichzeitg noch zwischen den Strichen) Datenblätter finden sich auf http://www.renishaw.com/en/resr-rotary-angle-encoder-system--6453 sowie http://www.renishaw.com/en/resr-rotary-angle-encoder-system--6453#ElementMediaList12292 (für den Encoder [Anhang 2] und für den Ring [Anhang 3]). Der Ring hat 23600 Striche, 150mm Durchmesser, 20µm pitch. Das Interface interpoliert 200 fach, sodass 23600*200 = 4720000 "virtuelle" Striche zur Verfügung stehen. 360°/4720000 ≈ 76,27 µ° Auflösung. Das deckt sich in etwa mit den 0,27'' Auflösung aus dem Datenblatt, was etwa 75µ° entspricht. Es tastet mit 1 MHz ab und hat eine Auflösung von 0,1µm. Laut [2] sollte die Verfahrgeschwindigkeit vmax nicht größer als 0,084 m/s sein, bei 1 MHz Interface. Das ergibt bei 150mm Durchmesser eine Winkelgeschwindigkeit von etwa 64°/s (könnt ihr gerne nachrechnen, nicht auszuschließen, dass dort ein Fehler drin ist). Da komme ich nie im Leben dran, das System sollte also ausreichen. Dann gibt es noch einen Motortreiber: Monopack2 V2 von Trinamic: http://www.trinamic.com/products/modules/controller-driver-stepper/monopack-2-v2 (Datenblatt [Anhang 4]). Das ist ein Motor Controller, mit dem wir über CAN direkt (in selfmade Programmen) oder über RS485 und der dazugehörigen Windows Software kommunizieren. Man kann bei diesem Ding eine ganze Menge einstellen, z.B. die step Frequenz, maximalen Motorstrom, Geschwindigkeit etc. Gleichzeitig macht das Dingen auch eine Art Trajektorienplanung und fährt s-förmige Geschwindigkeitsverläufe. Im inneren werkelt ein TMC453, siehe http://www.trinamic.com/products/discontinued-products/tmc453?psk=tmc+453 [Anhang 5]. Ich hoffe, ich habe meine Hardware inkl. Datasheets jetzt ausführlich genug beschrieben. Jetzt gehts an meine Fragen: 1) Ich möchte den maximalen Strom einstellen. Es gibt einen Dip Schalter zum wählen zwischen 5A und 2.5A. Das scheinen Peak to peak Ströme zu sein, aber gilt das pro Phase oder insgesamt (in [4] steht "maximum 5A peak coil current"). Also Phasenströme, korrekt? Per Software kann ich Anteile als Maximum einstellen. Ok. Im Motor DB [1] kann ich nichts finden, auf der Website http://catalog.orientalmotor.com/item/all-categories/pk-series-stepping-motors/pk266-02b steht was von 2A/phase für Unipolar und 1.4A/phase für Bipolare Ansteuerung. Jetzt meine blöde Frage: RMS oder Peak-Peak? Nennstrom oder absolute maximum? Und woher weiß ich, ob ich Bipolar oder Unipolar ansteuere? Da das Monopack für Bipolare Motoren ist (steht in der Einleitung), gehe ich von Bipolar aus ;) Auf der oben genannten Website steht nur "Bipolar (series)". Ob seriell oder parallel ist Bauartbedingt und kann von außen nicht beeinflusst werden, korrekt? Auf dem Motor stand ja 2A, 1,8 Ω, das scheint dann für den unipolaren Fall zu gelten. In der Software soll ich für den Strom die absolute maximum ratings einstellen. Ich weiß aber nicht, ob das Nennstrom oder Maximalstrom ist, kann das jemand abschätzen oder woher bekomme ich diese Information? Dann gehts weiter: Der Treiber möchte eine maximale Verfahrgeschwindigkeit und -Beschleunigung in Microsteps haben. Auch das finde ich nicht im Datenblatt. Wie komme ich daran? Ebenso muss ich die Step Frequenz einstellen (siehe [4], 4.2.4). Was ist das? Die fundamentale Frequenz, in dessen Abstand das Drehfeld gedreht wird und damit ein Mikrostep gemacht wird, oder ist das noch etwas anderes? Wenn ich das richtig verstanden habe, arbeitet das Monopack im Chopper Mode, mit einer Spannung von 24V DC. Wofür ist die VDC Angabe in den Datenblättern? Ich hatte überlegt, über die Induktivität, Widerstand und Spannung (24V) die (elektrischen) Zeitkonstanten zu berechnen und damit (leider unter der kompletten Vernachlässigung mechanischer Zeitkonstanten) eine maximale Frequenz zu bestimmen. Jetzt habe ich aber gelesen, dass bei schnellen Fahrten der maximale Strom garnicht erreicht wird. Vielleicht macht das dann doch keinen Sinn so. Ich möchte also theoretisch die optimalen Einstellungen finden. In der Praxis benötige ich nicht unbedingt das maximale Drehmoment, da die Last sehr klein ist und sogar noch ein Getriebe dazwischen hängt. Ich muss aber unbedingt wissen, was der Motor aushält und möchte mit der maximalen Geschwindigkeit drehen, da dies kostbare Zeit kostet. Ich habe noch einige weitere Fragen, aber ich denke, dass das oben die fundamentalen sind, ohne die ich erstmal nicht weiter machen kann. Später geht es dann um die Einstellung des Encoders etc. Vielen Dank für jede Anregung! Jan
Hallo Jan, > ich habe ein paar Fragen zu der Inbetriebnahme eines Stepper Motors mit > fertigem Motortreiber und Encoder. > > Folgende Hardware ist vorhanden und aufgebaut: > > Motor: Vexta/Oriental Motor PK266-02B, 2 Phasen, 1,8°/step, drauf steht > "DC 2A, 1.8 Ω > Als Datenblätter habe ich bei > http://catalog.orientalmotor.com/item/all-categories/pk-series-stepping-motors/pk266-02b > ein seltsames chinesisches > http://www.orientalmotor.com/products/pdfs/opmanuals/HM-601-13JECK.pdf > und das gefunden Das ist vermutlich japanisch, nicht chinesisch. Oriental Motor ist ein japanischer Hersteller. Der Katalogauszug, den du angehängt hast, hat mit den 2-phasigen PK-Motoren jedenfalls nichts zu tun. > 1) Ich möchte den maximalen Strom einstellen. Es gibt einen Dip Schalter > zum wählen zwischen 5A und 2.5A. Das scheinen Peak to peak Ströme zu > sein, aber gilt das pro Phase oder insgesamt (in [4] steht "maximum 5A > peak coil current"). Also Phasenströme, korrekt? > Per Software kann ich Anteile als Maximum einstellen. Ok. Im Motor DB > [1] kann ich nichts finden, auf der Website > http://catalog.orientalmotor.com/item/all-categories/pk-series-stepping-motors/pk266-02b > steht was von 2A/phase für Unipolar und 1.4A/phase für Bipolare > Ansteuerung. Jetzt meine blöde Frage: RMS oder Peak-Peak? Nennstrom oder > absolute maximum? Und woher weiß ich, ob ich Bipolar oder Unipolar > ansteuere? Da das Monopack für Bipolare Motoren ist (steht in der > Einleitung), gehe ich von Bipolar aus ;) Der Treiber ist bipolar. Dann gelten 1,4Arms bzw. 2,0Apeak. Die Angaben sind immer pro Phase. > Auf der oben genannten Website > steht nur "Bipolar (series)". Ob seriell oder parallel ist Bauartbedingt > und kann von außen nicht beeinflusst werden, korrekt? Nein, das geht nur bei Motoren mit 8 Litzen (PK266-E2.0B) > Auf dem Motor stand ja 2A, 1,8 Ω, das scheint dann für den unipolaren > Fall zu gelten. Ja. > Dann gehts weiter: Der Treiber möchte eine maximale > Verfahrgeschwindigkeit und -Beschleunigung in Microsteps haben. Auch das > finde ich nicht im Datenblatt. Wie komme ich daran? Ausprobieren. Z.T. ist ja auch die Applikation bzw. die Mechanik ein begrenzender Faktor. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Hallo Jan, > Encoder: Renishaw RESR150 (das ist der Ring für den optischen Encoder), > RGH20F (Encoder) und REF0200 (Interface für die Kommunikation zwischen > Encoder und Motorcontroller, Interpoliert gleichzeitg noch zwischen den > Strichen) ... > Der Ring hat 23600 Striche, 150mm Durchmesser, 20µm pitch. > Das Interface interpoliert 200 fach, sodass 23600*200 = 4720000 > "virtuelle" Striche zur Verfügung stehen. 360°/4720000 ≈ 76,27 µ° > Auflösung. Das deckt sich in etwa mit den 0,27'' Auflösung aus dem > Datenblatt, was etwa 75µ° entspricht. > Es tastet mit 1 MHz ab und hat eine Auflösung von 0,1µm. > > Laut [2] sollte die Verfahrgeschwindigkeit vmax nicht größer als 0,084 > m/s sein, bei 1 MHz Interface. Das ergibt bei 150mm Durchmesser eine > Winkelgeschwindigkeit von etwa 64°/s (könnt ihr gerne nachrechnen, nicht > auszuschließen, dass dort ein Fehler drin ist). Da komme ich nie im > Leben dran, das System sollte also ausreichen. Das Problem dürfte eher der Trinamic-Treiber sein. Das hochinterpolierte Signal vom Encoder muss dort ja wieder eingelesen werden. Je nach Drehzahl und Interpolationsfaktor (ist der einstellbar?) ergeben sich da schnell Frequenzen im MHz-Bereich. Ich habe auf die schnelle in der Trinamic-Doku keine Angaben zu max. Geberfrequenzen gefunden. Es scheint aber so, als würde der Treiber eine zum Schrittmotor passende Geberauflösung erwarten. Mit krummen Verhältnissen zwischen Mikroschritt und Gebersignal könnte es Schwierigkeiten geben?! Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Hallöchen Thorsten Ostermann schrieb: > http://catalog.orientalmotor.com/item/all-categories/pk-series-stepping-motors/pk266-02b >> ein seltsames chinesisches >> http://www.orientalmotor.com/products/pdfs/opmanuals/HM-601-13JECK.pdf >> und das gefunden > > Das ist vermutlich japanisch, nicht chinesisch. Oriental Motor ist ein > japanischer Hersteller. Der Katalogauszug, den du angehängt hast, hat > mit den 2-phasigen PK-Motoren jedenfalls nichts zu tun. > ups, sorry, dann japanisch. Das bessere DB ist dann vermutlich das http://www.orientalmotor.com/products/pdfs/2012-2013/A/usa_st_pk_motor_only.pdf > > Der Treiber ist bipolar. Dann gelten 1,4Arms bzw. 2,0Apeak. Die Angaben > sind immer pro Phase. Dort steht rated current 1.4A/phase. Das ist die Nennspannung RMS? Kann ich dann als max. Motorstrom was etwas höheres einstellen oder lieber nicht? Wenn ja, wie viel, gibts da Faustregeln? Das Haltemoment ist für den Fall des Nennstromes + -Spannung? Kann ich da was mit anfangen? >> Dann gehts weiter: Der Treiber möchte eine maximale >> Verfahrgeschwindigkeit und -Beschleunigung in Microsteps haben. Auch das >> finde ich nicht im Datenblatt. Wie komme ich daran? > > Ausprobieren. Z.T. ist ja auch die Applikation bzw. die Mechanik ein > begrenzender Faktor. > Ausprobieren behagt mir ohne Erfahrung nicht so ;-) Zumindest ein paar Anhaltpunkte wären schön, verstehst du? Die Frage ist: Geht das Teil kaputt wenn ich zu schnell verfahre, oder verliert der "nur" Schritte und macht nix mehr? Wenn der Maximalstrom korrekt eingestellt ist, passiert da nix? Thorsten Ostermann schrieb: > Das Problem dürfte eher der Trinamic-Treiber sein. Das hochinterpolierte > Signal vom Encoder muss dort ja wieder eingelesen werden. Je nach > Drehzahl und Interpolationsfaktor (ist der einstellbar?) ergeben sich da > schnell Frequenzen im MHz-Bereich. Ich habe auf die schnelle in der > Trinamic-Doku keine Angaben zu max. Geberfrequenzen gefunden. Es scheint > aber so, als würde der Treiber eine zum Schrittmotor passende > Geberauflösung erwarten. Mit krummen Verhältnissen zwischen Mikroschritt > und Gebersignal könnte es Schwierigkeiten geben?! Also der Interpolationsfaktor ist fix. Die Drehzahl des Encoderringes liegt bei vielleicht 2 Umdrehungen pro Minute. Der TMC453 läuft mit 16MHz, in http://www.trinamic.com/_scripts/download.php?file=_articles%2Fproducts%2Fdiscontinued-products%2Ftmc453%2F_appnotes%2FTMC453_FAQs.pdf (gerade erst gefunden) steht, dass die Erkennung 3 Takte braucht. Zu deiner zweiten Ausführung: Ja, so steht es in der Monopack Doku. Man kann die beiden durch die Wahl der Microsteps + predivider des encoders wohl einstellen. Bei der Verwendung des eingebauten PIDs ist das wohl nicht mehr notwendig, da bezieht man sich komplett auf den Encoder, siehe http://www.trinamic.com/_scripts/download.php?file=_articles%2Fproducts%2Fdiscontinued-products%2Ftmc453%2F_appnotes%2FTMC453_ApplicationNotes.pdf , AN 4. Bin mir aber noch nicht sicher, was das heißt. Mein momentan größtes Problem ist definitiv die Einstellung der step-frequency, kannst du mri da nochmal einen Tip geben? Danke und schöne Grüße, Jan
Hallo Jan, >> Der Treiber ist bipolar. Dann gelten 1,4Arms bzw. 2,0Apeak. Die Angaben >> sind immer pro Phase. > > Dort steht rated current 1.4A/phase. Das ist die Nennspannung RMS? Kann > ich dann als max. Motorstrom was etwas höheres einstellen oder lieber > nicht? Wenn ja, wie viel, gibts da Faustregeln? Strom, nix Spannung. Die Motorhersteller geben immer den Nennstrom bei Vollschritt an, bei Mikroschritt entspricht das dem Effektivwert. Es hat sich bei Endstufen leider so eingebürgert das dort immer der Maximalwert angegeben wird (weil das natürlich besser aussieht). Der Faktor dazwischen ist Wurzel(2)~=1,42 > Das Haltemoment ist für den Fall des Nennstromes + -Spannung? Kann ich > da was mit anfangen? Das Haltemoment gilt bei Nennstrom. Wieder nix mit Spannnung. Die Spannung hat dann allerdings Einfluss auf den Verlauf der Drehmoment-Kurve. >>> Dann gehts weiter: Der Treiber möchte eine maximale >>> Verfahrgeschwindigkeit und -Beschleunigung in Microsteps haben. Auch das >>> finde ich nicht im Datenblatt. Wie komme ich daran? >> >> Ausprobieren. Z.T. ist ja auch die Applikation bzw. die Mechanik ein >> begrenzender Faktor. >> > Ausprobieren behagt mir ohne Erfahrung nicht so ;-) Zumindest ein paar > Anhaltpunkte wären schön, verstehst du? Anhaltspunkte gibt dir die Drehmoment-Kurve. > Die Frage ist: Geht das Teil kaputt wenn ich zu schnell verfahre, oder > verliert der "nur" Schritte und macht nix mehr? Wenn der Maximalstrom > korrekt eingestellt ist, passiert da nix? Genau. Am Besten ist es natürlich, man tastet sich von unten an die Grenze heran. Fang einfach mal mit 1-2 U/s an und arbeite dich dann Richtung 5-10 U/s vor. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
Thorsten Ostermann schrieb: > Hallo Jan, > >>> Der Treiber ist bipolar. Dann gelten 1,4Arms bzw. 2,0Apeak. Die Angaben >>> sind immer pro Phase. >> >> Dort steht rated current 1.4A/phase. Das ist die Nennspannung RMS? Kann >> ich dann als max. Motorstrom was etwas höheres einstellen oder lieber >> nicht? Wenn ja, wie viel, gibts da Faustregeln? > > Strom, nix Spannung. Die Motorhersteller geben immer den Nennstrom bei > Vollschritt an, bei Mikroschritt entspricht das dem Effektivwert. Es hat > sich bei Endstufen leider so eingebürgert das dort immer der Maximalwert > angegeben wird (weil das natürlich besser aussieht). Der Faktor > dazwischen ist Wurzel(2)~=1,42 Ist mir extrem peinlich, aber natürlich ein Typo. Die sqrt(2) sind mir klar. Bei Mikroschritt ist es Effektivwert, weil nur da annähernd sinusförmige Verläufe entstehen oder warum schreibst du explizit Mikroschritt hin? > >> Das Haltemoment ist für den Fall des Nennstromes + -Spannung? Kann ich >> da was mit anfangen? > > Das Haltemoment gilt bei Nennstrom. Wieder nix mit Spannnung. Die > Spannung hat dann allerdings Einfluss auf den Verlauf der > Drehmoment-Kurve. Okay, ich war mir nicht sicher, ob außerhalb des Chopper Betriebes auch ein Strom eingeprägt wird. > >>>> Dann gehts weiter: Der Treiber möchte eine maximale >>>> Verfahrgeschwindigkeit und -Beschleunigung in Microsteps haben. Auch das >>>> finde ich nicht im Datenblatt. Wie komme ich daran? >>> >>> Ausprobieren. Z.T. ist ja auch die Applikation bzw. die Mechanik ein >>> begrenzender Faktor. >>> >> Ausprobieren behagt mir ohne Erfahrung nicht so ;-) Zumindest ein paar >> Anhaltpunkte wären schön, verstehst du? > > Anhaltspunkte gibt dir die Drehmoment-Kurve. Ok. > >> Die Frage ist: Geht das Teil kaputt wenn ich zu schnell verfahre, oder >> verliert der "nur" Schritte und macht nix mehr? Wenn der Maximalstrom >> korrekt eingestellt ist, passiert da nix? > > Genau. Am Besten ist es natürlich, man tastet sich von unten an die > Grenze heran. Fang einfach mal mit 1-2 U/s an und arbeite dich dann > Richtung 5-10 U/s vor. > Ok alles klar. Aber bevor ich das versuche, muss nunmal die Step-Frequenz und der Maximalstrom eingestellt werden. Ich gehe von 1,4A/phase RMS für den Motor aus. Im Monopack kann ich laut DB 0,8A, 1,6A, 2,5A oder 4,15A, 5,0A, 5,7A einstellen. Das sind dann wohl wieder peak-peak Werte. Wieso zum Henker kann der 5,7A eigentlich? Naja, ich würde, um den maximalen Strom nutzen zu können 2,5App = 1,77Arms einstellen und dann diesen Strom noch in 256 Schritte runterteilen (siehe Monpack DB, 4.2.2). Nehme ich dann genau 1,4A für den Strom bei Bewegung und Beschleunigung, oder kann ich - da das Nennwerte sind - den Strom bei Beschleunigung etwas höher machen, um ein größeres Anlaufmoment zu erhalten? Dann muss ich die Microsteps und step-Frequency einstellen, da ich ohne fixe Werte nicht an der Geschwindigkeit spielen kann. Microsteps versuche ich in Kombination mit dem Prescaler für den Encoder mit dem Encoder zu synchronisieren. Wobei ich wieder bei der step Frequenz wäre ;-) Was genau ist das? Danke und schöne Grüße, Jan
Hallo Jan, >>>> Der Treiber ist bipolar. Dann gelten 1,4Arms bzw. 2,0Apeak. Die Angaben >>>> sind immer pro Phase. >>> >>> Dort steht rated current 1.4A/phase. Das ist die Nennspannung RMS? Kann >>> ich dann als max. Motorstrom was etwas höheres einstellen oder lieber >>> nicht? Wenn ja, wie viel, gibts da Faustregeln? >> >> Strom, nix Spannung. Die Motorhersteller geben immer den Nennstrom bei >> Vollschritt an, bei Mikroschritt entspricht das dem Effektivwert. Es hat >> sich bei Endstufen leider so eingebürgert das dort immer der Maximalwert >> angegeben wird (weil das natürlich besser aussieht). Der Faktor >> dazwischen ist Wurzel(2)~=1,42 > Ist mir extrem peinlich, aber natürlich ein Typo. Die sqrt(2) sind mir > klar. Bei Mikroschritt ist es Effektivwert, weil nur da annähernd > sinusförmige Verläufe entstehen oder warum schreibst du explizit > Mikroschritt hin? Da habe ich mich vielleicht etwas missverständlich ausgedrückt. Gehen wir mal vom Motor aus: der möchte bei Vollschritt 2,0A haben. Arbeitest du jetzt mit Halbschritt, musst du in den Halbschritt-Positionen, wo nur eine Wicklung bestrom ist, den Strom um sqrt(2) erhöhen. Beim weiteren Unterteilen in Mikroschritte sind dann die 2,0A=Ieff, die 2,8A=Ipp >> Das Haltemoment gilt bei Nennstrom. Wieder nix mit Spannnung. Die >> Spannung hat dann allerdings Einfluss auf den Verlauf der >> Drehmoment-Kurve. > Okay, ich war mir nicht sicher, ob außerhalb des Chopper Betriebes auch > ein Strom eingeprägt wird. Warum außerhalb des Chopper-Betriebs? Wo soll denn der Strom für das Haltemoment im Stillstand herkommen, wenn nicht vom Stromchopper? > Ich gehe von 1,4A/phase RMS für den Motor aus. Im Monopack kann ich laut > DB 0,8A, 1,6A, 2,5A oder 4,15A, 5,0A, 5,7A einstellen. Das sind dann > wohl wieder peak-peak Werte. Wieso zum Henker kann der 5,7A eigentlich? > Naja, ich würde, um den maximalen Strom nutzen zu können 2,5App = > 1,77Arms einstellen und dann diesen Strom noch in 256 Schritte > runterteilen (siehe Monpack DB, 4.2.2). Nehme ich dann genau 1,4A für > den Strom bei Bewegung und Beschleunigung, oder kann ich - da das > Nennwerte sind - den Strom bei Beschleunigung etwas höher machen, um ein > größeres Anlaufmoment zu erhalten? Das kann man machen, wenn es denn nötig sein sollte. Ich würde erstmal mit dem Nennstrom anfangen. > Dann muss ich die Microsteps und step-Frequency einstellen, da ich ohne > fixe Werte nicht an der Geschwindigkeit spielen kann. Microsteps > versuche ich in Kombination mit dem Prescaler für den Encoder mit dem > Encoder zu synchronisieren. Wobei ich wieder bei der step Frequenz wäre > ;-) Was genau ist das? Dazu müsste man das Trinamic-Datenblatt lesen, und dafür fehlt mir jetzt die Zeit. Ich rate mal: Vermutlich die (maximale) Geschwindigkeit (wahlweise in Voll- oder Mikroschritten). Oder eine Timer-Frequenz für die Takterzeugung, die dann deutlich über der max. Mikroschritt-Rate liegen müsste. Mit freundlichen Grüßen Thorsten Ostermann
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