Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Takt/Richtung Kabel. Wie lang?


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von A. B. (sfalbuer)


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Moin!

Ich habe hier drei Schrittmotoren mit integrierter Steuerung. Damit 
möchte ich eine CNC-Maschinen bauen. Das Takt-Richtungs-Signal muss 
daher durch ein Kabel von der Steuerung bis zu den Motoren. (2-3m)
Ich möchte die entsprechenden Leitungen als auch einen CANBus durch ein 
Kabel schicken, die Stromversorgung wird separat geführt. Jetzt meine 
Frage:

Muss ich hier die beiden Signalleitungen für Takt-Richtung (5V Pegel) 
symmetrisch übertragen (RS422 bzw. 485) oder reicht jeweils eine Ader?
Davon hängt ab wie dick mein Kabel wird und das wiederum spielt bei der 
Auswahl der Energiekette eine Rolle.

Gruss

A.B

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Bevor Du Dir Gedanken über die Energie-Kette machst, sollte das Mopped 
erst Mal zucken.
Weiter, wenn Du Probleme vermutest, plane 'Reserve-Drähte' ein.
Dann wäre noch interessant, gerade bei Drähten mit Frequenzen,ob man 
Diese nicht mit GND verdrillen will - müsste das Kabel dann auch 
beinhalten.

Wie sieht der Aufbau bei kommerziellen Maschinen aus?
Mir wären dort keine verdrillten Pärchen aufgefallen, hätte aber auch 
nicht danach gesucht - so ab und zu wühle ich in so was drin rum, damit 
der Ofen wieder klappt - bei einer der Buden bekomme ich auch mein 
Fräsmaterial, aus Deren Abfall-Container - und ich muß Das immer erst 
noch schneiden, damit Das in mein Fräs-chen passt ;).

Wie groß hast Du geplant?
Was soll bearbeitet werden?
Material?
Welche Maschinen stehen Dir zur Verfügung?

... lese gerne weiter mit :)

MfG

von Wolfgang (Gast)


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A. B. schrieb:
> Das Takt-Richtungs-Signal muss daher durch ein Kabel von der Steuerung
> bis zu den Motoren.

Nein. Takt und Richtungssignal gehen nur bis zum Schrittmotorkontroller. 
Im Kontroller werden anhand dieser Signale die Sollwerte für die Ströme 
der Spulen im Motor erzeugt und erst der Treiber regelt die Ströme im 
Motor.

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Wolfgang,

du muss schon genau lesen, was der OP geschrieben hat. Er will Motoren 
mit integriertem Controller verwenden. Das macht bei Ansteuerung mit 
Takt/Richtung meiner Meinung nach aber nur sehr begrenzt Sinn. Im Motor 
integrierte Controller haben Vorteile, wenn sie per Feldbus (EtherCAT, 
ProfiNet o.ä.) angebunden sind, dabei möglichst noch einen ebenfalls 
integrierten Encoder auswerten und damit den Verdrahtungsaufwand 
reduzieren.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo "A. B.",

> Muss ich hier die beiden Signalleitungen für Takt-Richtung (5V Pegel)
> symmetrisch übertragen (RS422 bzw. 485) oder reicht jeweils eine Ader?
> Davon hängt ab wie dick mein Kabel wird und das wiederum spielt bei der
> Auswahl der Energiekette eine Rolle.

Ich würde dringend zu einer symmetrischen Übertragung raten, und 
zusätzlich eine abgeschirmte Leitung verwenden. Sonst hast du nachher 
viel Spaß mit verhunzten Werkstücken und der Suche nach nicht 
reproduzierbaren Schrittfehlern. Falls noch ein Frequenzumrichter für 
die Hauptspindel geplant ist, gilt das um so mehr.

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> A. B. schrieb:
> Ich habe hier drei Schrittmotoren mit integrierter Steuerung. Damit
> möchte ich eine CNC-Maschinen bauen. Das Takt-Richtungs-Signal muss
> daher durch ein Kabel von der Steuerung bis zu den Motoren. (2-3m)
ich meine, das iist unter solchen kontrollbaren Bedingungen auch mit 
einfachen TTL-Signalen gut machbar.

> Ich möchte die entsprechenden Leitungen als auch einen CANBus durch ein
> Kabel schicken, die Stromversorgung wird separat geführt. Jetzt meine
> Frage:
> Muss ich hier die beiden Signalleitungen für Takt-Richtung (5V Pegel)
> symmetrisch übertragen (RS422 bzw. 485) oder reicht jeweils eine Ader?
Es reicht eine Signalleitung, aber ausreichdn Masseleitungen natürlich 
auch  Schirmung sind empfehlenswert.

> Davon hängt ab wie dick mein Kabel wird und das wiederum spielt bei der
> Auswahl der Energiekette eine Rolle.
Da muß man konzeptionell vieles Bedenken. Sich bei Dicke von 
Signalleitungen ohne guten Grund einzugrenzen, wäre schon merkwürdig.

Bei der sicheren Signalübertragung spielen einige Faktoren eine Rolle.
1) zu erwartende Störpegel. Da scheint es eher vorteilhaft, wenn die 
Motortreiber dicht am Motor sind und keine hohen Leistungen als 
hochfrequente PWM-Signale über lange Zuleitungen übertragen werden 
müssen.

2) SNR - Ob ein Signal gestört werden kann, hängt auch davon ab, wie das 
Verhältis von Störleistung zu Signalleistung ist.
https://de.wikipedia.org/wiki/Signal-Rausch-Verh%C3%A4ltnis
Bei reiner Spannungsübertragung (Lastrom -> 0) ist das SNR eher 
schlecht. Deshalb sollte man auch bei TTL-Signalen passende Treiber 
benutzen und Strom übertragen, indem man auf der Empfangsseite 
Lastwiderstände plaziert, so dass ein Strom von einigen mA fließen muss. 
Ob dann nur 10uA oder 10mA fließen, ändert das SNR gleich mal um ca. 
Faktor 1000.

3) Bandbreitenbegrenzung: Je nach Anforderungen benötigt man für solche 
Anwendungen mechanischer Komponenten nicht unbedingt höchste 
Schaltgeschwindigkeit. Indem man die Signalflanken begrenzt und Eingänge 
mit Tiefpässen versieht, kann man sich einigen Trubel sparen.
Gruß Öletronika

von A. B. (sfalbuer)


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Danke schon mal für das Feedback.

Die meisten haben in der Tat meinen Post nicht gelesen: Meine Motoren 
haben einen  Controller mit Encoder bereits eingebaut. Es geht daher nur 
darum das Takt-Richtungs-Signal sicher zu übertragen.

@Thorsten Ostermann

Meine Motoren könnte ich auch über canOPEN steuern, aber dafür bräuchte 
ich wieder Industriehardware die vermutlich teuer ist. So nutze ich den 
CAN-Bus nur zur Konfiguration mittels Python-Script und kann das 
Takt-Richtungssignal mit Open-Source Lösungen erzeugen. Kaufen würde ich 
diese Motoren für meine Anwendung in der Tat nicht, aber ich habe eben 
drei von diesen hübschen Dingern hier Liegen ;)
Also dann praktisch ein Ethernetkabel: Dort sind doch vier verdrillte 
Adernpaare und um das gesamte Kabel schmiegt sich eine Schirmung?

Edit: Ein Pärchen mehr für Signal_GND und 5V wäre vermutlich ne gute 
Idee.

Es geht außerdem nicht nur um die Energiekette sondern auch darum dass 
ich je nach dem wie ich das Signal übertrage irgendwo noch eine kleine 
Platine unterbringen muss die einen MAX490 oder so beinhaltet. Diese 
muss in ein Gehäuse, was wieder mehr Platz benötigt usw. Das sind Dinge 
die ich bei der Konzeptionierung berücksichtigen muss noch bevor der 
Motor eine Runde dreht.

Gruss

A.B

: Bearbeitet durch User
von Christian K. (Gast)


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Wenn Du das Step/Dir Signal in der Schleppkette oder sonst wie durch die 
Maschine führen mußt, mach ein symmetrisches RS485 daraus. Du suchst 
Dich sonst blöde nach Schrittverlusten und Rucklern.

von Georg (Gast)


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A. B. schrieb:
> Also dann praktisch ein Ethernetkabel:

Das ist in jeder Beziehung ideal, ausser dem Durchmesser. Wenn das kein 
Problem ist, würde ich das in jedem Fall nehmen.

Georg

von IchBinEs (Gast)


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OK Danke für die klare Antowrt. Werde ich so machen ;)

von Christian K. (Gast)


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Schau das die Kabel Schleppketten geignet sind. Standard Ethernet oder 
Standard geschirmte Kabel überleben das nur kurz.

von A. B. (sfalbuer)


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Das ist mir bewusst, aber vielen Dank:

http://www.igus.de/product/12410

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