Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Stromversorgung einer CNC Fräse


von Torsten F. (torstenfrei)


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Hallo allesamt, ich melde mich hier im Forum da ich ein Problem habe. 
Ich habe mit meinem Sohn eine CNC Fräse gebaut.
Wir verwenden einen Ardiuno und selbstgebaute Treibersteuerungen mit 
Treibern aus der STK Reihe (bis 42 Volt). Die Software ist ebenfalls von 
meinem Sohn geschrieben. Sie verarbeitet .plt Dateien. Die 
Schrittmotoren sind unipolar mit 1,7 Volt und 2A Strangstrom.
Soviel erstmal zum Grundsätzlichen.
Unser Problem stellt sich wie folgt dar:
Wir haben für die Stromversorgung ein 500 Watt PC-Netzteit verwendet. 
Verfährt man die Achsen einzeln, zeigen sich keine Probleme. Beim Fräsen 
einer Datei, die aus Kreisen und Rechtecken besteht (erstellt mit 
CorelDraw 8), verlieren sich beim diagonalfahren auf der X Achse 
Schritte. Die Datei wird zwar komplett gefräst, aber in X-Richtung 
verschoben. Die Mechanik ist verstiftet, da kann nichts verloren gehen. 
Wir dachten dann, dass das Netzteil ggfls zu schwach ist um die 3x2 
Ampere Strangstrom zu liefern. Wir haben dann zusätzlich ein Netzteil 
mit 24 Volt 9 Ampere für die Motoren angeschlossen. Das hat das Problem 
aber nicht verringert sondern vergrößert. Die Achse verliert jetzt noch 
mehr Schritte.
Hat jemand Erfahrung mit solch einem Problem?

Gruß aus Dortmund

von zoggl (Gast)


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deine schrittmotoren sind zu schwach. 1.7V und 2A ist schon sehr mikrig.
entweder du gibst mehr strom frei (das kannst du aber nur so lange 
machen bis die motoren rauchzeichen geben) oder du tauscht sie aus.

zudem kannst du auch schrittmotortreiber mit schritterkennung wechseln 
(zb trinamic) dann kannst du verlorene schritte nachholen.

von zoggl (Gast)


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ein fehler könnte noch sein, dass die spannungsversorgung am 
schrittmotortreiber zu gering wird und er bei einem schritt nicht 
genügent strom hat (lange dünne kabel)) großen kondensator davor, mal 
schaun ob sich das problem bessert.

von Caramba (Gast)


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Torsten Freiwald schrieb:
> Wir verwenden einen Ardiuno und selbstgebaute Treibersteuerungen mit
> Treibern aus der STK Reihe (bis 42 Volt).

Was für Treibersteuerungen sind das? 
Vollschritt/Halbschritt/Mikroschritt Wie wird der Strangstrom 
eingestellt? PWM/PDM/Linear-Regler
Wie erfolgt die Anbindung an die Steuerung? Galvanisch getrennt oder 
nicht

Am besten währe halt ein detailierter Schaltplan und zur Übersicht ein 
Verdahtungsplan der einzellnen Baugruppen.

von Caramba (Gast)


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zoggl schrieb:
> deine schrittmotoren sind zu schwach. 1.7V und 2A ist schon sehr mikrig.

Kommt drauf an. Das könnte auch schon zu viel des guten sein.

von MaWin (Gast)


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> unipolar mit 1,7 Volt und 2A Strangstrom.

Also 6.8 Watt pro Motor.

> Wir haben für die Stromversorgung ein 500 Watt PC-Netzteit verwendet.

Das sind ja höchstens 12V.

> 24 Volt 9 Ampere

Das reicht für 30 von deinen Motoren.

Ich denke auch, sie sind zu schwach.

Ebenso ist möglich, daß die Schritte zu schnell sind.

Schritte können schon zu schnell sein, wenn die Fräse in Resonanz kommt, 
also auch bei Diagonalfahrt bei einem anderen Tempo als bei 
orthogonalfahrt.

Das vermindert man durch Mikrostepping oder die bekannten 
Zahnriemenantriebe.

Aber erst mal würde ich bei den Motoren aufstocken, da das 24V/9A 
Netzteil schon da ist vielleicht bipolare Motoren mit 35 Watt.

Berechnung siehe: 
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.10

von Torsten F. (torstenfrei)


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> Was für Treibersteuerungen sind das?
Das sind STK340 E Ansteuerung über vorgeschalteten Optokoppler , 
kommunikation mit Arduino über I2C mit AT Tiny 2313
> Vollschritt/Halbschritt/Mikroschritt
Halbschrittbetrieb
Wie wird der Strangstrom
> eingestellt?
Chopperbetrieb mit 1,7 Ampere


> Am besten währe halt ein detailierter Schaltplan und zur Übersicht ein
> Verdahtungsplan der einzellnen Baugruppen.
Den gibt es nur im Kopf meines Sohnes.

Der Arduino hat noch keine Rampensteuerung. Könnte das auch eine Ursache 
sein?

von Caramba (Gast)


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Torsten Freiwald schrieb:
>> eingestellt?
> Chopperbetrieb mit 1,7 Ampere

Torsten Freiwald schrieb:
>> eingestellt?
> Chopperbetrieb mit 1,7 Ampere
Weis zwar nicht genau was das ist produziert aber bestimmt auch wie PWM 
starke Störimpulse, so dass es sich vieleicht um ein EMV-Problem 
handelt.


>> Am besten währe halt ein detailierter Schaltplan und zur Übersicht ein
>> Verdahtungsplan der einzellnen Baugruppen.
> Den gibt es nur im Kopf meines Sohnes.
Entweder Wunderknabe oder zu faul zum dokumentieren oder man will seine 
tolle Erfindung hier nicht veröffentlichen. Ist alles ok aber dann kann 
ich auch keine Vorschläge zur Entstörung machen.



> Der Arduino hat noch keine Rampensteuerung. Könnte das auch eine Ursache
> sein?
Falls sich die Geschwindigkeit einstellen lässt mal gaaaaaaaanz langsam 
fahren dann gibt es keine Pobleme mit Stall beim beschleunigen.

von Torsten F. (torstenfrei)


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Wir haben doch nicht das Rad neu erfunden. Der STK macht doch alles 
alleine. Da kommen ein paar Widerstände und Kondensatoren vor und 
fertig.

Ich denke auch nicht, dass die Motoren zu schwach sind.
Die haben ein Drehmoment von 1,6 Nm. bei Bipolarbetrieb sogar fast 2.
Wenn es hilft stelle ich natürlich alles ein, aber die Dinge müssten 
erst mal einstellfähig aufgearbeitet werden.

von Boris (Gast)


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Mögliche Ursachen für Schrittverlust:

Kein Rampenbetrieb (wahrscheinlichste Ursache)
Rampen zum Beschleunigen und Abbremsen sind UNBEDINGT notwendig, sonst 
sind Schrittverluste unvermeidlich.

Motor zu schwach
Ich verwende auf meiner Fräse Motoren mit 2,9 Nm und 4A Strangstrom

Resonanzen wegen instabiler Mechanik

von Torsten F. (torstenfrei)


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> Falls sich die Geschwindigkeit einstellen lässt mal gaaaaaaaanz langsam
> fahren dann gibt es keine Pobleme mit Stall beim beschleunigen.


Wir sind mal mit 3 Millisekunden zwischen den Schritten gefaren. Keine 
erkennbare Verbesserung....




@ Boris:

Tipp für eine Rampensteuerung?

Oder sollen wir uns an GBRL orientieren?

von Fräser (Gast)


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naja 1,6- 2Nm sind bei KG Spindeln schon ordentlich. Für Trapez kann das 
schon deutlich zu schwach sein. Hier fehlen sooo viele Informationen das 
es wirklich wenig Sinn macht hier fundierte Tips zu geben.

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