Fixblog: Chinese stappenmotordriver

Door Springuin op maandag 2 maart 2015 11:19 - Reacties (16)
Categorie: Laser, Views: 3.651

Het probleem

In mijn vorige blogposts beschreef ik het proces van het aanschaffen en ombouwen van een lasersnijmachine. Het laatste plaatje was het volgende:
http://i.imgur.com/eGpiEGf.png

Je ziet dat de contour niet netjes sluit, terwijl dat wel had gemoeten. Hoe kan dat? Er zitten redelijk wat stappen tussen de tekening en het uiteindelijke bewegen van de kop en ergens moet het dus mis gaan.

De analyse

Als je de keten van stappen bekijkt dan zijn de volgende stappen te onderscheiden:
DXF tekening -> VisiCut -> LaOS elektronica -> stappenmotor drivers -> stappenmotors -> mechanica

De tekening klopt, ik verwacht geen problemen met LaOS en VisiCut, want andere gebruikers hebben hier geen last van. Van de mechanica verwacht ik ook geen problemen; backlash zou in theorie een dingetje kunnen zijn, maar dan zou je waarschijnlijk niet dit soort fouten kijgen.

De stappenmotordrivers en stappenmotors blijven dus over. Dat de stappenmotors stappen overslaan lijkt de meest waarschijnlijke oorzaak. Als dat zo is dan zou of de stappenmotordriver niet in orde zijn, of de stroom te laag moeten staan.
De stroominstelling die ik nu gekozen heb is de hoogste die mogelijk is zonder dat de stappenmotors te heet worden, hoger kan dus niet en lager heeft geen zin. Dan toch de stappenmotordriver?

Standaard worden bij LaOS stepstick/pololu achtige drivers gebruikt, bekend van de 3d printers; ik wilde iets robuusters, dus ben gegaan voor iets zwaardere stappenmotordrivers en heb een set HY-DIV268N-5A drivers gekocht, afkomstig van een eBay verkoper uit het verre oosten.
http://i.imgur.com/KtFdrwsl.jpg
De drivers zijn gebouwd rondom een Toshiba TB6600HG, een standaard stepper driver IC, met microstepping en regelbare stroom. Daarnaast is in de driver een timeout-voorziening, die de stroom verlaagt als er niet gestapt wordt, om onnodige opwarming van de motoren te voorkomen.

Om er achter te komen waar een eventueel probleem zou zijn ben ik het schema gaan uittekenen:
http://i.imgur.com/GxgJwUEl.jpg
Eerste verdachte was het timeout circuit; als dat onterecht in zou schakelen zou ik misschien stappen kunnen missen. Na wat meten met de oscilloscoop leek dat niet het probleem te zijn.
Het stroom instelcircuit misschien?

De driver bepaalt de stroom die geleverd moet worden door een referentiespanning te vergelijken met de gemeten stroom. Het meten van de stroom gebeurt door een weerstand op te nemen in de stroomkring van de motor. De stroomregeling regelt dan zo, dat de spanning over de meetweerstand gelijk is aan een derde van de referentiespanning, aangeboden op de Vref pin van de controller.

De referentiespanning wordt gemaakt door een lange weerstandsdeler waarbij je door een dip-switch op ON te zetten een weerstand kunt overbruggen. Wat me opviel is dat de weerstandswaarden van de gemonteerde weerstanden niet overeen kwam met de waarden op het silkscreen.
http://i.imgur.com/VrwvaT7l.jpg
Tijd om dat eens na te rekenen. Op dit moment ziet het schema er zo uit:
http://i.imgur.com/yr9T0rf.png
Als je dat in een spreadsheet zet kom je op het volgende uit:
http://i.imgur.com/OtwncM8.png
Wat opvalt is dat de stappen tussen de verschillende stroominstellingen erg groot is: 0,41A, 1.61A, 2.47A, enz. En daarnaast komt het totaal niet overeen met het opschrift op de behuizing.

De fix

Om de Mythbusters te citeren: 'There's your problem!' Bij 0.41A was de stroom te laag voor de motoren om de positie goed vast te houden, bij 1.61A was de stroom te hoog en liep de temperatuur te hard op.
Na wat puzzelen heb ik de waarden aangepast en nu ziet de tabel er als volgt uit:
http://i.imgur.com/tP57nie.png
Dat zijn veel fijnere stapjes en ik kan nu een waarde kiezen die goed werkt. Nieuwe weerstanden solderen:
http://i.imgur.com/l75QNcDl.jpg
Met deze fix werkt alles naar behoren: geen overgeslagen stappen meer en de temperatuur blijft binnen de perken.

Eindresultaat

Op verzoek, het eindresultaat: een netjes uitgesneden olifant modelletje, zoals het de bedoeling was:
http://i.imgur.com/HZSlqBul.jpg

Volgende: Vandaag: open dag bij de hackerspaces 03-'15 Vandaag: open dag bij de hackerspaces
Volgende: Lasersnijmachine: de ombouw 12-'14 Lasersnijmachine: de ombouw

Reacties


Door Tweakers user -RetroX-, maandag 2 maart 2015 11:32

Gast. WŠt een post. Gaaf dat je het ook "gewoon" zelf kan fixen!

Door Tweakers user Gertjuhjan, maandag 2 maart 2015 11:47

Enige wat ik mis, een plaatje van het eindresultaat!

Door Tweakers user Springuin, maandag 2 maart 2015 12:04

@-RetroX-: Tja, ik verdien m'n brood met elektronica ontwikkelen. Meestal maak ik dan mijn eigen problemen, om ze vervolgens weer op te lossen. Dit keer is het iets wat iemand anders gemaakt heeft en dan is het een leuke puzzel.
@Gertjuhjan: u vraagt, wij maken een foto :)

[Reactie gewijzigd op maandag 2 maart 2015 12:05]


Door Tweakers user naftebakje, maandag 2 maart 2015 12:23

Springuin schreef op maandag 02 maart 2015 @ 12:04:
@-RetroX-: Tja, ik verdien m'n brood met elektronica ontwikkelen. ...
Is je laser eigenlijk krachtig genoeg om een sneetje brood in een bepaalde vorm te snijden :X

Door Tweakers user SA007, maandag 2 maart 2015 13:10

Overigens is LAOS ook niet compleet vrij van afwijkingen, sommige routines kunnen een step afwijking geven.

De meeste daarvan zijn er ondertussen uit, maar een garantie ga je niet snel krijgen.

Overigens draait onze machine na een hele hoop prutsen aan die waardeloze potmeter op de polulu vrij goed op de polulu zelf zonder extra stepperdriver.

[Reactie gewijzigd op maandag 2 maart 2015 13:12]


Door Tweakers user Springuin, maandag 2 maart 2015 13:42

naftebakje schreef op maandag 02 maart 2015 @ 12:23:
[...]
Is je laser eigenlijk krachtig genoeg om een sneetje brood in een bepaalde vorm te snijden :X
Ik heb het even getest voor je en kan vertellen dat het werkt:
Foto ;)

[Reactie gewijzigd op maandag 2 maart 2015 13:44]


Door Tweakers user Flaat, maandag 2 maart 2015 13:47

Supervet, duidelijk uitgelegde analyse en heel cool dat je het zelf gefixed hebt.
Als ik het goed begrijp is de R2 colom de weerstand en heb je de weerstanden handmatig vervangen voor versies met de waardes die in de 2de tabel staan?

Geroosterd brood met lazersnijder, gewoon een mooie write(ets) setting vinden en een plat vlak erop lazeren. Moet kunnen!

[Reactie gewijzigd op maandag 2 maart 2015 13:50]


Door Tweakers user antartic, maandag 2 maart 2015 13:55

Springuin schreef op maandag 02 maart 2015 @ 13:42:
[...]

Ik heb het even getest voor je en kan vertellen dat het werkt:
Foto ;)
Held!

Door Tweakers user kingtim, maandag 2 maart 2015 14:06

Klopte de weerstandswaardes gewoon niet of is dit een gevalletje van slecht ontworpen? Ik zie namelijk anders niet zo goed in waarom zo'n producent er een 1K weerstand ingooit in plaats van een 470 ohm.

Verder gaaf dat je dit zo laat zien. Ik zal het nooit zelf doen. Maar blijft gaaf :).

Door Tweakers user naftebakje, maandag 2 maart 2015 14:26

Springuin schreef op maandag 02 maart 2015 @ 13:42:
[...]

Ik heb het even getest voor je en kan vertellen dat het werkt:
Foto ;)
_/-\o_

Door Tweakers user BaRF, maandag 2 maart 2015 14:51

Springuin schreef op maandag 02 maart 2015 @ 13:42:
[...]

Ik heb het even getest voor je en kan vertellen dat het werkt:
Foto ;)
geniaal _/-\o_

Door Tweakers user Springuin, maandag 2 maart 2015 15:22

Het is niet verkeerd ontworpen, het concept van de weerstanden klopt en werkt gewoon, maar alleen als de waarden juist gekozen zijn.
De waarden die er op zaten of de op de printplaat vermelde waarden geven echter niet het juiste resultaat. Waarom de fabrikant deze waarden erop gezet heeft weet ik niet.

Door Tweakers user dyrc, dinsdag 3 maart 2015 15:32

Springuin schreef op maandag 02 maart 2015 @ 13:42:
[...]

Ik heb het even getest voor je en kan vertellen dat het werkt:
Foto ;)
Fantastisch :D met recht een tweakblog!

Door Tweakers user protheus, dinsdag 3 maart 2015 18:13

Wat voor dikte heeft het hout van de olifant?

Ben erg benieuwd wat een 40W laser als max aankan.

Door Tweakers user Springuin, dinsdag 3 maart 2015 18:52

Dat is 4mm MDF; ideaal materiaal voor dit soort dingen en het is super goedkoop: 9,39 euro voor een 244x122cm plaat, gratis gezaagd in stukken van 20x30cm.

Door Tweakers user ThinkPad, woensdag 4 maart 2015 21:20

Leuke blog! *voegt toe aan RSS reader*

P.s. Chineese > Chinese ;)

Reageren is niet meer mogelijk