Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Frage zu CNC Schrittmotor Steuerung Leadhshine EM806


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Hauke H. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Moin,

Ich bin gerade dabei, mir eine CNC Steuerung zu meiner Fräsmaschine 
zusammen zu stellen. Verbaut sind Sanyo Denki 6A Schrittmotoren.

Als Endstufen habe ich mich für Leadshine EM806 entschieden.
http://www.leadshine.com/UploadFile/Down/EMhm_V1.1.pdf

Im zugehörigen Datenblatt bin ich allerdings über folgende Warnung 
gestolpert:

"It is prohibited to pull and plug power connector while the drive is 
powered ON, because there is high current flowing through motor coils 
(even when motor is at standstill). Pulling or plugging power connector 
with power on will cause extremely high back-EMF voltage surge, which 
may damage the drive."

Bedeutet das, dass die entstehende Spannungsüberhöhung das Gerät 
zerstört, weil diese nicht mehr in Richtung der Spannungsversorgung 
"entsorgt" werden kann?
Oder killt das nur die Motoren?

Oder darf generell während des Betriebs die Spannungsversorgung nicht 
gekappt werden? Dann würde ja eine (warum auch immer) auslösende 
Sicherung/FI/Stromausfall zu einem schweren Schaden an 3 bis 4 Solchen 
Steuerungen bzw. Motoren führen, macht in Summe schnell mehr als 1000€ 
Schaden.

Als Spannungsversorgung habe ich ein Puls Dimension QT20.481 (48V/10A, 
Kurzzeitig bis 15A) vorgesehen:
http://www.pulspower.com/fileadmin/Dateien/pdf/qt20e481.pdf

Allerdings finde ich im DB keine Hinweise, wie dieses Netzteil auf 
solche "Rückspeisung" aus den Endstufen reagieren könnte.

Es ist lediglich von einer Output over-voltage protection (57-60V) die 
Rede:

"In case of an internal power supply defect, a redundant
circuit limits the maximum output voltage. The output
shuts down and automatically attempts to restart."

Könnte das ein Problem darstellen? Sollte ich doch besser einen 
ordentlichen Ringkerntrafo + Kondensatoren nach der Gleichrichtung 
verbauen?

Im DB der Endstufe steht dazu:

"Regulated or Unregulated Power Supply
Both regulated and unregulated power supplies can be used to supply the 
drive. However, unregulated power supplies are preferred due
to their ability to withstand current surge. If regulated power supplies 
(such as most switching supplies.) are indeed used, it is important
to have large current output rating to avoid problems like current 
clamp, for example using 4A supply for 3A motor-drive operation. On
the other hand, if unregulated supply is used, one may use a power 
supply of lower current rating than that of motor (typically 50%~
70% of motor current). The reason is that the drive draws current from 
the power supply capacitor of the unregulated supply only during
the ON duration of the PWM cycle, but not during the OFF duration. 
Therefore, the average current withdrawn from power supply is 
considerably less than motor current. For example, two 3A motors can be 
well supplied by one power supply of 4A rating."

Kann da mal jemand aus der Praxis berichten oder sonst fundierte 
Ratschläge geben?

Vielen Dank!

von Walter T. (nicolas)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hauke H. schrieb:
> Bedeutet das, dass die entstehende Spannungsüberhöhung das Gerät
> zerstört, weil diese nicht mehr in Richtung der Spannungsversorgung
> "entsorgt" werden kann?
> Oder killt das nur die Motoren?


Die Motoren haben kein Problem - aber die Endstufe kann getötet 
werden, wenn die Netzspannung unvermittelt wegbricht oder noch 
schlimmer: Wenn das Kabel zum Schrittmotor im Betrieb getrennt wird.

Aber das sind ja an einer CNC-Fräse nicht die einzigen Sachen, die bei 
einem plötzlichen Stromausfall schief gehen können. Dein Fräser wird es 
vermutlich auch nicht überleben, je nachdem, welche Achse fährt, kann es 
auch mechanisch ordentlich rumpeln.

Praktisch kommt ein spontaner Stromausfall aber äußerst selten vor, und 
nicht bei jedem muß etwas kaputtgehen.

Hauke H. schrieb:
> Kann da mal jemand aus der Praxis berichten oder sonst fundierte
> Ratschläge geben?

Die Anleitung ist schon sehr fundiert und trifft den Kern der Sache 
genau.
Ich betreibe drei Endstufen an einem Schaltnetzteil und eine an einem 
dicken Ringkerntrafo. Es geht beides. Zur Dimensionierung sagt die 
Anleitung ja schon alles.

: Bearbeitet durch User
von Hauke H. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Waltetr T. schrieb:
> Aber das sind ja an einer CNC-Fräse nicht die einzigen Sachen, die bei
> einem plötzlichen Stromausfall schief gehen können. Dein Fräser wird es
> vermutlich auch nicht überleben, je nachdem, welche Achse fährt, kann es
> auch mechanisch ordentlich rumpeln.

Nun, solange die Vorschubachse vor der Hauptspindel zum Stillstand 
kommt, dürfte eigentlich nicht viel rumpeln. Ich bearbeite i.d.R. 
Kunststoff mit Fräsern >8mm.

Nein, ich rechne auch nicht mit regelmäßigen Stromausfällen, es war 
jetzt nur die Frage, ob es lohnen könnte, für den Fall Schutzmaßnahmen 
zu treffen, bzw. irgendeine besondere Schaltlogik, die dafür sorgt, dass 
die Spannungsversorgung der Vorschübe gepufftert ist.

Die 10A des ausgesuchten PULS Netzteils mit seiner kurzzeitigen 
Überstromfähigkeit sollte zu meinen 6A Motoren passen, zumal die Z-Achse 
in näherer Zukunft nicht gleichzeitig mit X/Y verfahren werden wird.

Danke soweit!

von Walter T. (nicolas)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Ob die 10 A des Netzteils zu den 6 A der Motoren (wieviele davon hängen 
an einem Netzteil?) paßt, hängt natürlich auch von der Spannung ab. 
Schließlich arbeitet die Schrittmotorendstufe als Abwärtswandler.

Aber:
Warum stellst Du solche Fragen im Mikrocontroller-Forum? Auf Anhieb 
fallen mir drei deutschsprachige Foren ein, wo das Thema CNC-Selbstbau 
deutlich besser aufgehoben ist:

- CNCecke
- Zerspanungsbude
- Plexxarts Bastelstube

In jedem dieser drei Foren sind diese Probleme schon bis zum Brei 
vorgekaut worden. Mehrmals.

von Hauke H. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walter T. schrieb:
> Aber:
> Warum stellst Du solche Fragen im Mikrocontroller-Forum? Auf Anhieb
> fallen mir drei deutschsprachige Foren ein, wo das Thema CNC-Selbstbau
> deutlich besser aufgehoben ist:
>
> - CNCecke
> - Zerspanungsbude
> - Plexxarts Bastelstube
>
> In jedem dieser drei Foren sind diese Probleme schon bis zum Brei
> vorgekaut worden. Mehrmals.

Ganz einfach deshalb, weil es in den genannten Foren sicher eine ganze 
Menge fundiertes Wissen zum Thema Zerspanung gibt, dafür aber um so mehr 
gefährliches Halbwissen zur Elektronik.

Hier im Mikrocontroller.net Forum ist es genau andersherum, und da meine 
Frage ausschließlich die Elektronik betrifft, sehe ich mich hier einfach 
deutlich besser aufgehoben.
Hier gibt es wohl auch mehr Leute, die zu meiner Frage etwas beitragen 
können, ohne je irgendetwas mit CNC Maschinen zu tun gehabt zu haben.

Sollte sich herausstellen, dass das eine Netzteil für 2 (bzw. 3) Motoren 
zu schwach ist, werde ich wohl noch ein gleichartiges einbauen. Platz 
ist genug im Schaltschrank.

von Bernd B. (berbog)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich schalte die Versorgungsspannung über den Not-Aus Kreis weg.
Bisher ist noch alles heil (3 Maschien älteste 8 jahre)

Gruss Bernd

von Hauke H. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Magst du noch etwas mehr zu deiner Steuerung verraten?
Welche Komponenten verbaut, etc.?

Ich denke, die Warnung betrifft wirklich vor Allem das (Aus)Stecken der 
Versorgungsspannung der Endstufen und nicht das Abschalten des 
Netzteils.

von Hauke H. (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Alter Socken...

https://cncwerk.de/forum/viewtopic.php?f=5&t=356&start=10
https://cncwerk.de/forum/download/file.php?id=6969&mode=view

Kein Wunder, dass dieses Foto der letzte Post gewesen ist...

von Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hauke H. schrieb:
> Im zugehörigen Datenblatt bin ich allerdings über folgende Warnung
> gestolpert:
>
> "It is prohibited to pull and plug power connector while the drive is
> powered ON, because there is high current flowing through motor coils
> (even when motor is at standstill). Pulling or plugging power connector
> with power on will cause extremely high back-EMF voltage surge, which
> may damage the drive."
>
> Bedeutet das, dass die entstehende Spannungsüberhöhung das Gerät
> zerstört, weil diese nicht mehr in Richtung der Spannungsversorgung
> "entsorgt" werden kann?
> Oder killt das nur die Motoren?

Die Motoren dürften davon keinen Schaden nehmen.

Aber der Rest stimmt schon.

Also: Abziehen während der Betriebs macht man nicht :-)

> Oder darf generell während des Betriebs die Spannungsversorgung nicht
> gekappt werden? Dann würde ja eine (warum auch immer) auslösende
> Sicherung/FI/Stromausfall zu einem schweren Schaden an 3 bis 4 Solchen
> Steuerungen bzw. Motoren führen, macht in Summe schnell mehr als 1000€
> Schaden.

So schnell geht das auch nicht. Denn Dein Netzteil wird durchaus eine 
gewisse Reserve haben und nicht in Millisekunden abschalten. Damit 
bleibt üblicherweise genug Zeit, um die Energie abzubauen.

> Als Spannungsversorgung habe ich ein Puls Dimension QT20.481 (48V/10A,
> Kurzzeitig bis 15A) vorgesehen:
> http://www.pulspower.com/fileadmin/Dateien/pdf/qt20e481.pdf
>
> Allerdings finde ich im DB keine Hinweise, wie dieses Netzteil auf
> solche "Rückspeisung" aus den Endstufen reagieren könnte.
>
> Es ist lediglich von einer Output over-voltage protection (57-60V) die
> Rede:
>
> "In case of an internal power supply defect, a redundant
> circuit limits the maximum output voltage. The output
> shuts down and automatically attempts to restart."
>
> Könnte das ein Problem darstellen? Sollte ich doch besser einen
> ordentlichen Ringkerntrafo + Kondensatoren nach der Gleichrichtung
> verbauen?

Üblicherweise nicht - ich kenne keinen mehr, der in solchen Fällen noch 
Ringkernnetzteile verbaut. Halbwegs vernünftige Schaltnetzteile der 
Markenhersteller (hier Meanwell) können schon einiges ab.

> Kann da mal jemand aus der Praxis berichten oder sonst fundierte
> Ratschläge geben?

Ärger wegen Stromausfalls hatten wir hier noch nie (außer vermurksten 
Werkstücken/Fräsern natürlich).

Aber wie sähe ein entsprechender Schutz aus?

Varistoren in die Motor- und Versorgungszuleitungen?
Eine Crowbar als Sicherheit?

von AW (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
"It is prohibited to pull and plug power connector while the drive is
powered ON, because there is high current flowing through motor coils
(even when motor is at standstill). Pulling or plugging power connector
with power on will cause extremely high back-EMF voltage surge, which
may damage the drive."

In dem Abschitt geht es ausschließlich um die Verbindung zwischen 
Endstufe und Motor. Wenn man den Motor im Betrieb abtrennt, fungiert die 
Induktivität des Motors als Zündspule und generiert Hochspannung. Je 
nach Amplitude und Stromrichtung vor dem abtrennen, killt diese dann die 
Endstufe.

Das Schalten der Betriebsspannung ist unproblematisch. Worst-Case ist 
ein abtrennen des Netzteils während eines Bremsvorgangs. Hier würde der 
Motor als Generator wirken und zusammen mit der Endstufe die 
Eingangselkos der Endstufe aufladen, bis die Überspannungsabschaltung 
der Endstufe auslöst. Von da an taktet die Endstufe nicht mehr und die 
Bodydioden der Endstufe wirken als simpler Brückengleichrichter. Die EMK 
der Schrittmotoren ist immer kleiner als die normale Betriebsspannung 
(sofern man die Drehzahl nicht extern erhöht). Es kann also nichts 
kaputt gehen.

von Bernd B. (berbog)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
In der letzten Maschine nutze ich 3 24V Trafos in Reihe mit einen 
Brückengleichrichter und einem großen Elko 10000uF als Netzteil zur 
Versorgung der Leistungsteile füe die X achse habe ich 2 Leistungsteile 
mit Motoren parallel. Ein kleines 24 V Netzteil nutze ich zur Versorgung 
der Näherungsschalter Diese gehen über eine Optokopplerkarte auf eine 
MESA M5I20.
Gesteuert wird alles über Linuxcnc.

Gruss Bernd

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


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo AW,

AW schrieb:
> Das Schalten der Betriebsspannung ist unproblematisch. Worst-Case ist
> ein abtrennen des Netzteils während eines Bremsvorgangs. Hier würde der
> Motor als Generator wirken und zusammen mit der Endstufe die
> Eingangselkos der Endstufe aufladen, bis die Überspannungsabschaltung
> der Endstufe auslöst.

Das setzt aber voraus, dass die Endstufe eine entsprechende 
Schutzschaltung und ausreichend Elko-Kapazität hat. Für viele 
Motorshields gilt das nicht, die sind dann schnell hin.

> Von da an taktet die Endstufe nicht mehr und die
> Bodydioden der Endstufe wirken als simpler Brückengleichrichter. Die EMK
> der Schrittmotoren ist immer kleiner als die normale Betriebsspannung
> (sofern man die Drehzahl nicht extern erhöht). Es kann also nichts
> kaputt gehen.

Da bin ich anderer Meinung. Die Motoren pumpen zusätzliche Ladung in die 
Elkos, was die Spannung dort immer weiter ansteigen lässt, falls kein 
Verbraucher mehr am Zwischenkreis hängt. Aus diesem Grund sind 
Bremsphasen mit hohen Lasten insbesondere bei Versorgungsspannungen, die 
nah an der Obergrenze der Endstufe liegen, sehr kritisch.


Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von Walter T. (nicolas)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hauke H. schrieb:
> Alter Socken...

Meine Güte, soviel Platz hätte ich gern in der Werkstatt. Bei mir muß 
alles in ein 10-Zoll-Gehäuse passen:

http://dl1dow.de/artikel/cnc_fraese_elektrik/Steuerung_innen_1024.jpg

von AW (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Thorsten,

Thorsten O. schrieb:
> Das setzt aber voraus, dass die Endstufe eine entsprechende
> Schutzschaltung und ausreichend Elko-Kapazität hat. Für viele
> Motorshields gilt das nicht, die sind dann schnell hin.

Die vom ursprünglichen Fragesteller erwähnten Leadshine Endstufen haben 
diese Überspannungsabschaltung.

Thorsten O. schrieb:
> Da bin ich anderer Meinung. Die Motoren pumpen zusätzliche Ladung in die
> Elkos, was die Spannung dort immer weiter ansteigen lässt, falls kein
> Verbraucher mehr am Zwischenkreis hängt. Aus diesem Grund sind
> Bremsphasen mit hohen Lasten insbesondere bei Versorgungsspannungen, die
> nah an der Obergrenze der Endstufe liegen, sehr kritisch.

Die Motoren können nur den Zwischenkreis "aufpumpen" wenn die Endstufe 
noch taktet. Wenn die Endstufe wegen der Überspannungsabschaltung 
aufhört zu takten, kann der Zwischenkreis nicht weiter aufgeladen 
werden. Der Motor trudelt dann aus.

Die Frage war ja ob etwas an der (Leadshine-)Endstufe kaputt gehen kann 
wenn man die Versorgung abtrennt/abschaltet, was nicht der Fall ist.

Im Normalbetrieb sollte ein Auslösen der Überspannungsabschaltung 
natürlich nicht vorkommen. Unkontrolliertes Austrudeln und entsprechende 
Schäden, kaputtes Werkstück, Fräserbruch, etc. wären die Folge. Daher 
müssen die Eingangselkos groß genug sein, um die kinetische Energie 
aufzunehmen, oder entsprechend große Lasten mit an der Versorgung hängen 
um ein zu starkes ansteigen der Spannung zu verhindern.

Grüße
Alex

von Jan (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Was macht so eine moderne Endstufe eigentlich, wenn der Stepper z.b. 
durch ein Handrad schnell gedreht wird, während kein enable Signal oder 
keine Versorgungsspannung anliegt? Geht da was kaputt?

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


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hi

Sollte sich im Datenblatt finden lassen - wobei ich mir eigentlich nicht 
vorstellen kann, daß die Endstufe das zeitliche segnet, wenn während 
einer schnellen Fahrt die Versorgung wegbricht (und die Masse den 
Stepper am Laufen hält - ist ja quasi das Gleiche).

Da dort wohl eine H-Brücke verbaut ist, sollten sich auch entsprechende 
Freilauf-Dioden finden lassen - somit müsste Das schadfrei ausgehen - 
müsste.

MfG

von Walter T. (nicolas)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jan schrieb:
> Was macht so eine moderne Endstufe eigentlich, wenn der Stepper z.b.
> durch ein Handrad schnell gedreht wird, während kein enable Signal oder
> keine Versorgungsspannung anliegt?

Wenn die Freilaufdioden des Schrittmotorendstufe die komplette Last am 
Zwischenkreis tragen können: Nichts. Die LEDs der Steuerkomponenten 
fangen wieder an zu leuchten.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.