www.elektronik.si

[starodavni]

Lepo pozdravljeni

Izbira koračnih motorjev je dokaj pomebna odločitev, saj le ti kot razumem pretvorijo delo oziroma obrate motorja v linijski pomik rezkarja ali mize. Morem izbrati motorje za nov cnc in nekako sem izbrskal po internetu nekaj formul za okvirni izračun veličin koračnih motorjev in bi rad slišal vaše mnenje in izkušnje na to temo. Še posebej mi ni ravno jasno, kako dobiš potrebno voltažo in amperažo za različne vrste vezav, ( bipolarna & unipolarna)

1.) Izbira koračnega motorja

Izbral sem motor 23HS5430 v tabeli (http://www.longs-motor.com/productinfo/detail_12_25_114.aspx)

( če se smatra tale link kot reklama lepo prosim če administrator oziroma kdor koli ustrezno izbriše tale link)

Motor ima karakteristike:

indukcija L=2.4 mH
upor OHM= 0,8 ohm
tok I=3.0A
stopinje 1,8 stopinj ( 200 korakov na 1 revolucijo osi motorja)
navor Torzija=110 Ncm

2.0) Potrebna voltaža

V= 32*pod korenom (L (mH)= 32*pod korenom 2.4 mH=49,574 V
Izberem v=49V

3.0) Voltaža na tuljavi

V=A*OHM= 3.0A+0.8OHM=2.4V

4.0) Time eletric constant ( časovna električna konstanta)

T(mS)=L/R=2.4mH/0.8=3mS mS - mili sekunda

4.1) Max hitrost

Tole sem izračunal na kalkulatorju (http://www.daycounter.com/Calculators/Stepper-Motor-Calculator.phtml)

Predpostavke za vhodne podatke:

1. predpostavka L=2.4 mH
2. predpostavka I=2.0A

prebral sem, da v paralelni vezavi motor vleče 2/3 toka kateri je zaveden na motorju

2/3*3.0A= 2.0 A

(pri serial pa 1/3 * A od motorja)

3. predpostavka V=48V

driver DM542A (http://www.longs-motor.com/productinfo/detail_12_80_131.aspx)
voltaža katero driver sprejme je med 18VDC - 50VDC

4. predpostavka korakov je 200 na revolucijo osi motorja

Rezultat:
I=2.0 AI=2.0 AI=2.0AA I=2.0A
L=2.4mH L=2.4mH L=2.4mH L=2.4mH
V=48V V=48V V=48V V=48V
K=200 K=400 K=800 K=1600
RPM=1500 RPM=750 RPM=375 RPM=187.8

5.0) Pomiki

Uporabil bom 1604 ballscrew, kar pomeni da na eno revolucijo osi motorja se prevede v 4mm linijskega pomika

RPM=1500....... 1500*0.4 cm = 600cm
RPM=750..........750*0.4cm=300cm
RPM=375..........375*0.4cm=150cm
RPM=187.8........187.8*0.4cm=75.12cm

(tole je za moje pojme kar veliko, je pa verjetno odvisno precej od tega koliko navora dejansko potrebuješ, z hitrostjo se mi zdi, da navor občutno pada pri koračnih motorjih)

6.0) Napajanje

Amperaža:

4 motorji*2.0A=8.0 A (2.0A ker je zelja po paralelni vezavi)

Voltaža:

48V ker višja kot je voltaža lažje tok steče po žici, katera naj bi imela čim manjši upor do tuljave, katera naj bi imela čim manjšo induktivnost, za čim hitrejšo hitrost oziroma RPM.

Izberem: 9,7 A, 48V napajalnik

7.0) rezerva

Nekako sem prebral da naj bi dali 40% večji navor kot ga rabimo.

Po mojem "občutku", kateri je nikakav, ker nimam izkušenj, bi rekel, da rabim 60 Ncm navora. Če tole povečam za 40% pa rečmo, da je 110 Ncm.



8.0)Problem

Pri unipolarni in bipolarni vezavi v serial (zaporedno) in paralel (vzporedni) vezavi more biti razlika v voltaži in amperaži katero potrebuje motor. Verjetno pri eni potrebuje več toka in manj voltaže pri drugi pa manj toka in več voltaže.

Zanima me kako bi izračunal potrebe po voltaži in amperaži, ki jo dovaja napajalnik iz strani bipolarne/ unipolarne in zaporedne/vzporedne vezave, ki so možne.



Upam, da sem razločno opisal kaj me zanima. Če ima kdor koli kakršna mnenja, graje, opazke glede zgornjih računov in pisanja itd, vas lepo prosim da kar poveste, brez dlake na jeziku, bom zelo hvaležen.

Najlepša hvala za vse odgovore in seveda vaš čas, ki ste ga porabili za branje tega dolgega posta. Upam, pa tudi da ga ne bo kdo zbrisal.

Najlepša hvala

starodavni

[Sigi]

Živijo,

od forumašev bi moral tole odgovorit kroko, ker ima ohoho izkušen in znanja. Ampak da malo začnem:


Motor ima karakteristike:

indukcija L=2.4 mH
upor OHM= 0,8 ohm
tok I=3.0A
stopinje 1,8 stopinj ( 200 korakov na 1 revolucijo osi motorja)
navor Torzija=110 Ncm

## motor je po podatkih sicer v redu. Vendar je izvedba navitij taka, da ne moreš izbirat serijska/paralelna vezava. Izbrani motor ima za vsako fazo le eno navitje s srednji odcepom, kar omogoča uporabo tako unipolarnega kot bipolarnega krmilnika. Motorji, ki omogočajo izbiro serijska/paralelna vezava pa imajo za vsako fazo po dve navitji, ki jih potem lahko vežeš na ta dva načina. Tvoj motor ima 6 žic, tak z dvojnim navitjem na vsaki fazi pa jih ima 8. Še enkrat: to ni nič hudega, si pač vezan na eno izvedbo.
Pri motorju me moti, ker nisem uspel najti PDF-ja. Pri izbiri se vedno opiram na diagram navor/hitrost, ki je bistven za odločitev. Lahko da nisem dovolj vztrajno iskal

2.0) Potrebna voltaža

V= 32*pod korenom (L (mH)= 32*pod korenom 2.4 mH=49,574 V
Izberem v=49V

## tu bi te prosil, da malo opišeš, od kje ta izračun. Tudi sam bi si želel tako formulo, da me nebi vsakič skrbelo, ali sem prav izbral.
Napetost s katero napajaš močnostni krmilnik (driver) je sicer pomembna; nižja od Im*Rm (pri tebi 2,4V) tudi teoretično ne more biti, sicer ne dosežeš nazivnega toka. Višja kot je, bolje se bo motor obnašal pri visokih vrtljajih (kasneje ti bo navor začel upadati). Na žalost se pri višjih napetostih pojavijo težave z regulacijo, povečajo se izgube (preklopne), mosfeti za višje napetosti so manj učinkoviti (Rdson), izolacija navitij je na preizkušnji... skratka ni več fino. Ampak pri 50V je za normalne motorje še vse ok.

3.0) Voltaža na tuljavi

V=A*OHM= 3.0A+0.8OHM=2.4V

##ta podatek ti bolj pove o izgubah kot karkoli drugega. Tvoj motor je sodoben hibridni, navitje glej kot induktivnost (upornost dela le "škodo")

4.0) Time eletric constant ( časovna električna konstanta)

T(mS)=L/R=2.4mH/0.8=3mS mS - mili sekunda

##kolikor vem ti bo ta koristila le kadar bo krmilnik navitje preklapljal v "slow decay", ko je navitje vezano v "kratek stik" in tok upada po tej konstanti. Če me bo kdo popravil, bom vesel...

4.1) Max hitrost

Tole sem izračunal na kalkulatorju (http://www.daycounter.com/Calculators/Stepper-Motor-Calculator.phtml)

##na hitro sem pogledal stran s kalkulatorjem in izračuna to vrtljaje, pri katerih tok ne more več doseči nazivne vrednosti. Ampak to ni maksimalna hitrost. Navor ti takrat začne res padati (padal je že prej), ampak če navor še vedno premaguje breme se motor ne bo ustavil.
Tu bi moral pogledati diagram hitrost/navor, ki je (po moje) nujen če se greš zares. Proizvajalec ga podaja pri eni ali več napajalnih napetostih, tako da lahko oceniš tvojo izbiro napetosti.


prebral sem, da v paralelni vezavi motor vleče 2/3 toka kateri je zaveden na motorju
2/3*3.0A= 2.0 A
(pri serial pa 1/3 * A od motorja)

##to pride v poštev za motorje z dvema navitjema po fazi (8-žilni). Če ima tak motor za eno navitje podan nazivni tok X[A] bo za serijsko vezavo nazivni tok X/1.41[A], za vzporedno pa X*1.41[A] . Izgub (gretja) bo tako v obeh vezavah enako. Pri serijski vezavi imaš 4x večjo induktivnost kot pri vzporedni, zato je bolj primerna za višje napajalne napetosti ali kjer ne rabiš hitrosti in ti ustreza manjši tok. Za CNC aplikacije je je večinoma uporabljena paralelna vezava, ker rabimo dinamiko.

3. predpostavka V=48V

driver DM542A (http://www.longs-motor.com/productinfo/detail_12_80_131.aspx)
voltaža katero driver sprejme je med 18VDC - 50VDC

##50V kitajskega driverja ne bi upal gnati na 48V. Slabe izkušnje. Le moje mnenje.

4. predpostavka korakov je 200 na revolucijo osi motorja

Rezultat:
I=2.0 AI=2.0 AI=2.0AA I=2.0A
L=2.4mH L=2.4mH L=2.4mH L=2.4mH
V=48V V=48V V=48V V=48V
K=200 K=400 K=800 K=1600
RPM=1500 RPM=750 RPM=375 RPM=187.8

## če si s K označil nastavitev močnostnega krmilnika (mikrostep), te bi popravil le toliko, da na končno hitrost, ki jo zmore tvoj sistem ta ne vpliva. Če pri K=200 doseže na gredi motorja 1500RPM bo tudi pri K=1600 dosegel 1500RPM, boš pa pri tem imel CLOCK frekvenco v močnostni krmilnik 8x višjo.

5.0) Pomiki
6.0) Napajanje

Amperaža:

4 motorji*2.0A=8.0 A (2.0A ker je zelja po paralelni vezavi)

## ne razumem, od kje 2A... bo kdo drug

Voltaža:

48V ker višja kot je voltaža lažje tok steče po žici, katera naj bi imela čim manjši upor do tuljave, katera naj bi imela čim manjšo induktivnost, za čim hitrejšo hitrost oziroma RPM.

Izberem: 9,7 A, 48V napajalnik

##tole ti bo raje kdo iz prakse. Ampak zanimivo, kolikokrat se izbira napajalnik takole:
-motor ima po fazi 3A, ker sta fazi dve je to 6A po motorju. Ker imam 3 motorje je to 18A, pa še malo rezerve... in panično iščejo 20 ali 25A napajalnik


7.0) rezerva

Nekako sem prebral da naj bi dali 40% večji navor kot ga rabimo.

Po mojem "občutku", kateri je nikakav, ker nimam izkušenj, bi rekel, da rabim 60 Ncm navora. Če tole povečam za 40% pa rečmo, da je 110 Ncm.

##mehaniko bo kdo drug


8.0)Problem

Pri unipolarni in bipolarni vezavi v serial (zaporedno) in paralel (vzporedni) vezavi more biti razlika v voltaži in amperaži katero potrebuje motor. Verjetno pri eni potrebuje več toka in manj voltaže pri drugi pa manj toka in več voltaže.

Zanima me kako bi izračunal potrebe po voltaži in amperaži, ki jo dovaja napajalnik iz strani bipolarne/ unipolarne in zaporedne/vzporedne vezave, ki so možne.

## no pa bom na grobo poskusil še to:
-če motor stoji in je na navitju nazivni tok- tvojih 3A - se na njemu "porablja" Im^2 *Rm = 3A^2 * 0.8 = 7,2W. Seveda so v motorju še druge izgube (histerezne, skin efekt, vrtinčni tokovi) , izgube so tudi v krmilniku ter morda malo v ožičenju. Ker so te ostale izgube za računat zaj...ne, jih bomo npr. ocenili na 10W (čisto realno za kitajske driverje/motorje, morda še premalo). Skupna izgubna moč je tako 17,2W. In to je moč, ki jo bo napajalnik moral pokrivati za ta motor (če motor krmiliš v full-step ali half-stepu brez korekcije, to pomnoži z 2, saj sta tam lahko obe navitji naenkrat na nazivnem toku. V sinusnih mikrostep načinih računaš z "Ipeak", max tokom). Se pravi 48V napajalnik bo obremenjen I=P/U = 17,2W / 48V = 0,36A
-ko se motor vrti in nekaj poganja, pa se tej moči, ki pokriva izgube dodaja moč, ki jo motor dejansko preda bremenu. Iz karakteristike motorja poiščeš točko kjer je produkt navor*obrati maksimalen (pa ni treba komplicirat, to je takoj za kolenom, kjer moment začne padat) in izračunaš maksimalno mehansko moč, ki je sploh možna za ta setup [v W in ne KM] in dobljeno moč dodaj prej izračunani moči pri stoječem motorju. Ponoviš vajo z I=P/U in voila.
Dobil si precej boljši približek od "se mi zdi da bi bilo tolkle dost", zdaj pa je pravi čas za dodati rezervo (glede na zaupanje v dobljeni rezultat).

Upam, da ti bo koristilo, če sem kje biksnu, naj me kdo prosim popravi.

lp

[tilz0R]

[Sigi]

[starodavni]

Hvala za odgovor in komentar

1.) Diagram navor hitros

Tukaj se strinjam z vami. Diagrama za navor/hitrost ni. In to me najbolj jezi.

Motor ima 4 kable. In menim da ni to prava bipolarna paralelna vezava. Menim, da je nekako poenostavljena bipolarna.

slika: ( http://www.probotix.com/image/motor_coil_configurations.jpg)

levo zgoraj je vezava katero bi lahko naredil z tem motorjem 4 žice
desno spodaj pa je prava bipolarna paralelna vezava 8 žic


2.0) Potrebna voltaža

Ta izračun oziroma to formulo sem pobral iz sledečega teksta. Pod njim je tudi vir kjer se le ta nahaja.

Nekako sem razumel, da če uporabiš višjo voltažo, tok hitreje steče po žici v tuljavo in z tem dobiš na hitrosti ker se električna constanta zmanjša. Toda ce povečam voltažo in maksimalni tok v motorju ostane enak, se mi poveča wataža. To pomeni večje izgube in večje segrevanje motorja. Po drugi strani pa so tudi izgube zaradi spreminjanja oziroma obračanja elektromagnetnega polja v motorju na samem materijalu. Hitrejši kot so obrati hitrejši so pulzi. To pomeni kot jaz razumem, da se hitreje obračata sever in jug na materijalu. Kolikokrat lahko v materijalu obnemo polje je pa funkcija materijala. Vem, da feritna jedra v rf antenah zelo hitro to počno.

The voltage of your power supply is entirely dependent on the inductance rating of your motor, which we learned is translatable to the number of turns of wire in the stator. Every motor model will have a different inductance rating and will therefore have a different maximum voltage. To figure out what the maximum power supply voltage should be, use the following formula with the motor’s inductance in millihenries (mH) used for the L value.

32 * √L = VMAX

vir:(http://www.geckodrive.com/app-notes.html stepper motor basics, power suply basic)

An empirically derived maximum is 25:1, meaning the power supply voltage should never exceed 25 times the motor’s rated voltage or 32 times the square root of motor inductance.

vir:(http://www.geckodrive.com/app-notes.html, steper motor basic, motor heating)

3.0) Max hitrost

Se popolnoma strinjam.

Menim, da RPM je tak kot je izračunan pod pogojem, da se pri teh rpm navor motorja presega navor katerega more premagovati.

Pri 10 rpm ima motor naprimer 100 Ncm navora in enostavno premaguje navor 20Ncm.

Če pa vzamemo 1500 RPM in pade navor motorja na 15Ncm, kar je pod 20 Ncm ki predstavlja navor katerega more motor premagati, pa rpm ne bo 1500 in bo verjetno padel.

Najlepša hvala za vaš komentar, ki mi je razložil ka rnekaj stvari.

hvala.

[blazab]

Torej, motorji ne pretvarjajo vrtljaje v linijski pomik, za to imaš navojna vretena. Glede izbire motorjev bi bilo dobro, da bi pokazal svoj cnc, in bi lahko malo več svetoval. Ker tukaj je neke kompleksne izračune nesmiselno delat (sploh za hobi stroj), ker na koncu boš z prerčuni bolj ustrelil mimo, kot če ti nekdo iz izkušenj predlaga setup motorjev, ki mu dobro delajo.

Za te manjše hobi strojčke bi sam izbral 3Nm nema 23 motorje, driverje z 4A, 50V 10A napajanje. Tok na driverjih nastaviš tako da se ti motorji ne grejejo preveč (nekje 3,5 do 4 A). To je to.

CNC frezanje je dinamičen proces, pri kateri morajo motorji zagotavljati dovolj moči, da preko vretena premagujejo podajalne sile med obdelavo, in dinamične sile pri pospeševanju in zaviranju gbajočih mas. Te pa ni tako enostavno izračunati, ker vse zavisi od parametrov obdelav, nastavitev stroja, progamiranja G kode itd.

[.]

Brisana vsebina odstranjenega uporabnika.

[starodavni]

Motorji so mišljeni za poganjanje cnc, ki bo rezal stiropor.

Ljudje nekako uporabljajo med 0.5Nm - 1.0Nm navora na motorjih za tovrstno uporabo.
Sem pa zasledil eno internetno stran, kjer so navedeni motorji 220 oz.in kar je nekje 1.5Nm.

se strinjam da je praksa najboljša, in da z računanjem lahko brcam v temo, še posebej ker nimam občutka.

[.]

Brisana vsebina odstranjenega uporabnika.