Kaufberatung: Erste eigene Fräse

[KarlG]

Reinhard: Du hast da (mMn.) eine elementaren Denkfehler drin. Ein Stepper erreicht immer seine (magnetische) Sollpostion - ob mit oder ohne Encoder. Wenn er das mechanisch nicht schafft, kippt er mindestens einen kompletten Großschritt ins vorherige (oder nächste) magnetische "Fenster". Der (mechanische) Verlust von Einzelschritten ist eine Mähr - das kann nur elektronisch im Vorfeld passieren.

D.h.: An einem CL-Stepper kann der Encoder natürlich beim Fahren die Nacheilung (Schleppfehler) feststellen und den Strom erhöhen - für die Zielposition reicht eine ungefähre Auswertung, die genauer ist, als ein Großschritt. Damit BRAUCHT der CL den Encoder für die genaue Postionierung NICHT und es gelten die gleichen Regeln, wie für nicht-CLs.

Wie genau das im Endeffekt ist, müsste man messen.

Gruss
Karl

[django013]

Moin Karl,

vielleicht habe ich einen Denkfehler. Das was Du gerade beschreibst, halte ich für völlig bescheuert, was leider nicht bedeutet, dass es nicht genauso ist.
Kann natürlich sein, dass die CL-Stepper so arbeiten ...
... ich weiß es nicht und will Dir deshalb auch nicht widersprechen.

Ich gehe davon aus, dass ein 2poliger Stepper nur 200 magnetische Sollpositionen hat. Sobald man also Mikroschritte aktiviert, ist es mit den magnetischen Sollpositionen vorbei. Meiner Ansicht nach sind die Zweierpotenzen der Mikroschritte bei den Stepper-Endstufen der Stepper-Historie geschuldet. Die 1000er Schritte sind für den CL-Betrieb (schließlich kann man eine CL-Endstufe auch als "normale" Stepperendstufe verwenden).
Im CL-Betrieb sind meiner Ansicht nach die Encoder-Striche die Raststufen, wobei die 1000er Einstellung *imho* nicht zu genaueren Schritten führt, als die 4000er Einstellung.
Zumindest wenn ich eine CL-Steuerung programmieren müsste, würde ich sie genauso progarmmieren, wie ich es beschrieben habe.

Wenn die Regelung bei CL-Steppern anders funktioniert - ok - dann bin ich eben der Nullblicker mit dem Denkfehler.
Kein Problem

Deshalb fände ich es ja so interessant, Stepper, CL-Stepper und Servos mal in unterschiedlichen Auflösungen gegeneinander antreten zu lassen.

Gruß Reinhard

[KarlG]

Ich gehe davon aus, dass ein 2poliger Stepper nur 200 magnetische Sollpositionen hat.

Nein - er hat 4(!) eindeutige magnetische Positionen, die sich 50 mal wiederholen. Mikroschritte sind dann die "Schwebezustände" dazwischen. Verdrehe mal einen Stepper unter Haltemoment und der wird genau 50 mal einrasten (2-Poler). Alle diese 50 Positionen sind magnetisch gleich.
Das sind die Großschritte oder "magnetischen Umdrehungen" und innerhalb jedes Großschrittes wird der Rotor anhand des Bestromungsmusters immer an der selben Stelle einrasten.

Die Endstufe zählt also die (elektronischen) Schritte und gibt dazu die Bestromungsmuster aus. Daraus ergibt sich, dass die Zielposition nur auf diese 4 (Voll-)schritte genau überwacht werden muss, weil die Postion INNERHALB dieser 4 Schritte eindeutig ist. Und deshalb kann es bei einem Stepper auch keine Einzel- (oder gar Mikro-)- schrittverluste geben.

Natürlich ist es nicht auszuschließen, dass noch mehr überwacht/eingegriffen wird; persönlich glaube ich das nicht.

Gruss
Karl

[Manu]

Hallo zusammen,

erstmal vielen Dank für eure zahlreichen antworten und diese hier entstandene Diskussion ...

Nachdem ich CSLabs und Smothstepper durch hatte bin ich bei UC300 ETH geblieben mit UCCNC als Software

Ja die Hardware und Software finde auch sehr interessant und ist preislich jetzt auch noch sehr akzeptabel. Zudem gibt es viel Dokumentation auf der Homepage von CNCdrive. Schade finde ich nur das man die Software vorher nicht Testen bzw. installieren kann. Ein Paar Videos sind anscheinend auf Youtube zu finden die werde ich mir mal anschauen.

UCCNC scheint auch von den Handbüchern her sehr interessant zu sein. Oberfläche lässt sich anpassen, Makros werden auch unterstützt - klingt vielversprechend.
Von daher wäre es sehr schön, wenn Ihr, die Ihr mit der Software zufrieden seid, etwas mehr darüber schreiben könntet. Vorzugsweise aber in einem neuen Fred

Das wäre super, darüber würde ich mich auch freuen (gerne auch einen Querverweis von hier weg)

Mal angenommen, ich entscheide mich für irgendeine Steuerung, mache vielleicht ein Jahr lang meine Erfahrungen, und stelle dann fest, daß sich meine Wünsche und Randbedingungen geändert haben und ich eine andere Steuerung will oder brauche. Dann geht auch nicht die Welt unter, dann kaufe ich mir eine andere und gebe dafür vielleicht 10% dessen aus, was ich vorher schon für die Fräse ausgegeben habe. Und verkaufe die alte Steuerung.

Das würde mich jetzt wieder darin bestärken erst mal die Motoren mit ESTLECAM zum laufen zu bringen. Ein Arduino Clon krieg ich für ein paar Euro und die Software dazu kann ich Kostenlos Testen. Und wenn ich dann merke das erfüllt so gar nicht meine Vorstellungen, weil viel zu langsam, etc. ... dann tun mir die paar Euro auch nicht weh, bzw. einen Arduino Nano kann man ja immer gebrauchen

Nein - er hat 4(!) eindeutige magnetische Positionen, die sich 50 mal wiederholen. Mikroschritte sind dann die "Schwebezustände" dazwischen. Verdrehe mal einen Stepper unter Haltemoment und der wird genau 50 mal einrasten (2-Poler). Alle diese 50 Positionen sind magnetisch gleich.
Das sind die Großschritte oder "magnetischen Umdrehungen" und innerhalb jedes Großschrittes wird der Rotor anhand des Bestromungsmusters immer an der selben Stelle einrasten.

Die Endstufe zählt also die (elektronischen) Schritte und gibt dazu die Bestromungsmuster aus.

So hätte ich das auch verstanden. Vielleicht hilft auch diese Video hier um besser zu verstehen wie Schrittmotoren arbeiten.
3 Phasige Motoren ab Min. 18:50 - 30:00

youtu.be/spWVb9cb7dA

@Karl

Daraus ergibt sich, dass die Zielposition nur auf diese 4 (Voll-)schritte genau überwacht werden muss, weil die Postion INNERHALB dieser 4 Schritte eindeutig ist. Und deshalb kann es bei einem Stepper auch keine Einzel- (oder gar Mikro-)- schrittverluste geben.

Da versteh ich jetzt nicht was du genau meinst, kannst du dann noch mal erklären ?

Grüße
Manu

[RobertB]

Ja die Hardware und Software finde auch sehr interessant und ist preislich jetzt auch noch sehr akzeptabel. Zudem gibt es viel Dokumentation auf der Homepage von CNCdrive. Schade finde ich nur das man die Software vorher nicht Testen bzw. installieren kann. Ein Paar Videos sind anscheinend auf Youtube zu finden die werde ich mir mal anschauen.

Auf https://www.cncdrive.com/UCCNC.html kann man die Software runterladen und auch installieren. Sie startet ohne Lizenzdatei automatisch in einem Demo-Modus. Was brauchst du noch?

Ich habe mich auch für UC300ETH & UCCNC entschieden und habe bisher nix negatives gefunden. Bin aber auch noch total unerfahren.

Grüße
Robert

[KarlG]

Daraus ergibt sich, dass die Zielposition nur auf diese 4 (Voll-)schritte genau überwacht werden muss, weil die Postion INNERHALB dieser 4 Schritte eindeutig ist. Und deshalb kann es bei einem Stepper auch keine Einzel- (oder gar Mikro-)- schrittverluste geben.

Da versteh ich jetzt nicht was du genau meinst, kannst du dann noch mal erklären ?

Was genau ist unklar? Du hast 4 eindeutig bestimmte magnetische Postionen verteilt auf 50 mögliche Stellungen pro Umfang. Es reicht im Grunde also, rauszukriegen, in welchem dieser 50 Segmente er gelandet ist und dann um den Versatz ganze Segmente (Großschritte) zu korrigieren. Dazu braucht man keine hochauflösenden Encoder.
Ein Versatz kann immer nur um ganze Großschritte passieren, weil das magnetisch gar nicht anders geht.

Gruss
Karl

[django013]

Moin moin,

das Video hat jetzt nichts gezeigt, was ich nicht schon wusste. Trotzdem danke.
Die LiChuan-Stepper und viele anderen Stepper aus dem fernen Osten sind ja Hybrid-Stepper - im Video ab 25:28 zu sehen. Bei solchen Steppern sind sehr wohl Einzelschrittverluste möglich.

Das was ich meinte, wird vielleicht klar, wenn man sich den Motor vom Anfang des Videos anschaut: 4 Spulen und ein Bipolar-Rotor. Der Motor hat 4 Stellungen im Vollschritt und 8 Stellungen im Halbschritt. Schon der Viertelschritt führt dazu, dass die magnetischen Positionen nicht mehr eindeutig sind.

Noch deutlicher wird es, wenn man sich vorstellt, dieser Motor würde mit einem Encoder verbunden, dessen Strichscheibe 5 Linien hat. Weder im Voll- noch im Halbschrittmodus sind diese 5 Stellungen exakt anfahrbar. Man muss also dynamisch die Magnetisierung der Spulen soweit variieren, bis der Encoder die Rückmeldung gibt: Position erreicht.
Man spricht bei der Motorensteuerung auch von Raumzeigern, d.h. die Leistung der Spulen wird mit sinus- und cosinus-Werten ausgerechnet.

Schaut man sich nun eine Regelstrecke für den Encoderbetrieb an, so würde es - für Zwischenpositionen zwischen den magnetisch eindeutigen Positionen - heißen: Spulenpaar 1 die Leistung erhöhen und Spulenpaar 2 die Leistung verringern, bis die gewünschte Encoderstellung erreicht ist.

Vergleicht man das "Position halten" eines Schrittmotors und eines CL-Motors, dann sieht es beim Schrittmotor so aus, dass die Spulen ihre vorgesehene Leistung bekommen. Fertig. Mehr Überlegung gibt es beim normalen Schrittbetrieb nicht.
Beim CL heißt es dagegen: eine Encoder-Position halten. Das geht mit vorbestimmter Spulenleistung nicht mehr. Also muss dynamisch die Leistung angepasst werden. Wie aber kann die Regelung feststellen, dass die Position nicht mehr stimmt?
Richtig! Erst wenn ein neues Positionssignal vom Encoder kommt, weiß die Regelung, dass die Position nicht mehr stimmt und fängt an gegen zu steuern.

Es könnte nun sein, dass die CL-Schrittmotorsteuerung den Motor als Schrittmotor betreibt, bis kurz vor Erreichen der Sollposition und erst dann in die CL-Regelung wechselt. Nur halte ich dies für viel aufwändiger, als ständig den CL-Modus zu fahren.
Da die Endstufen einen Schiebeschalter haben, um die CL-Regelung zu (de-)aktivieren, denke ich schon, dass es so auch gemacht wird.

Gruß Reinhard

[KarlG]

Moin,

Die LiChuan-Stepper und viele anderen Stepper aus dem fernen Osten sind ja Hybrid-Stepper

Gibt es überhaupt noch Andere?

Bei solchen Steppern sind sehr wohl Einzelschrittverluste möglich.

Nämlich wie?

Schon der Viertelschritt führt dazu, dass die magnetischen Positionen nicht mehr eindeutig sind.

Da bist Du im Irrtum. WIe oben schon geschruben: Verdrehe einen Stepper im Haltemoment einfach mal von Hand - der wird genau 50 mal einrasten und das funktioniert auch im Mikroschrittmodus. Wenn Du recht hättest, müsste der öfter einrasten.

Wie kommst Du drauf, das bei den CL-Systemen eine Positionsregelung implementiert ist? Ich habe sowas noch nie gelesen und wenn das so wäre, würden sie doch fürchterlich damit angeben...

Gruss
Karl

[django013]

Moin Karl,

Bei solchen Steppern sind sehr wohl Einzelschrittverluste möglich.

Nämlich wie?

Dumm gelaufen - da habe ich mich wohl selbst verarscht.
Ein Zacken vom Rotor kann weiter rutschen, das sind dann aber 3 Schritte.
Ok, Du hast Recht

Wie kommst Du drauf, das bei den CL-Systemen eine Positionsregelung implementiert ist?

Nun, alleine von der Tatsache, dass der Treiber 1000er Schrittweiten anbietet.
Bei der "normalen" Mikroschritt-Teilung wird ja immer durch 2 geteilt. Mir ist jetzt aber keine Mikroschritt-Teilung bekannt, mit der man 1000 gleichmäßige Schritte pro Umdrehung erreichen könnte.
Das wird aber angegeben und deshalb gehe ich davon aus, dass es auch erreicht wird.
Die Regelung ist doch die gleiche, wie bei einem Servo - folglich gehe ich davon aus, dass es auch fertige Chips in der Massenfertigung gibt, die die Regelung anbieten.
... aber vielleicht sind ja meine Annahmen falsch?

Gruß Reinhard

[KarlG]

Ein Zacken vom Rotor kann weiter rutschen, das sind dann aber 3 Schritte.

Beim Zweipoler sinds 4; beim Dreipoler möglicherweise 3 - oder 6?.

Nun, alleine von der Tatsache, dass der Treiber 1000er Schrittweiten anbietet.
Bei der "normalen" Mikroschritt-Teilung wird ja immer durch 2 geteilt

Kann Dir nicht folgen. Zitat: 800,1600,3200,6400,12800: https://www.dropbox.com/s/e6r868fv8qi4j ... D.pdf?dl=0

Mir ist jetzt aber keine Mikroschritt-Teilung bekannt, mit der man 1000 gleichmäßige Schritte pro Umdrehung erreichen könnte.

Hmm - also bei 2-poler geht das grundsätzlich; Ansonsten denke ich, dass man sich vom Modell der "physikalischen" Raststellungen (Vollschritte) komplett verabschieden kann, wenn/weil alles im Mikroschritt gemacht wird. Wenn man auf die Vollschritte keine Rücksicht nimmt, kann man ja alles durch jedes teilen - ausser durch 0

Die Regelung ist doch die gleiche, wie bei einem Servo

Das bezweifle ich grundsätzlich - die Encoder sind tlw. die Gleichen...

Gruss
Karl