3.5A Schrittmotorsteuerung µStep r2.0

[Viktor]

Hallo Leute,
nun ist es endlich geschafft!

Durch dieses Forum habe ich soviel Hilfe bekommen und konnte dadurch beim Bau der o.g. Steuerung viele Erfahrungen sammeln!
An dieser Stelle möchte ich mich jenen Menschen, die mir durch unzählige Hilfestellungen und Ratschläge geholfen haben, bedanken!


µStep ist eine ist eine Einkanal-SchrittmotorSteuerung für meine CNC-Fräse.

Diese Endstufe habe ich für Steuerung meiner bipolaren Schrittmotoren (1.8° 2,46V 2A) entwickelt und gebaut. (ich muss noch 3 weitere zusammenlöten ;) )

Diese Steuerung verfügt über einige Diagnose- und Schutzfunktionen:
1. Überstromschutzorgan
Die Ströme beider Phasen werden ständig überwacht, bei einem zu hohen Strom oder gar bei einem Kurzschluss werden die entsprechenden Phasen abgeschaltet, bevor zu hoher Strom fliest und die Treiber IC's zerstört.

2. Temperaturüberwachung
Schützt die Endstufe vor Überhitzung und der Zerstörung der Treiber.

3. Überspannung
Bei zu hoher Spannung können die Treiber ICs im Betrieb oder beim Einschalten zerstört werden.

Weiter sind folgende Zusatzfunktionen implementiert:
SLEEP Modus - in diesem Modus wird der Strom auf ca 25% reduziert aber die Endstufe bleibt Einsatzbereit.

OFF Modus - in diesem Modus wird die Endstufe abgeschaltet.

Des Weiteren sind verschiedene Schrittmodi wie Voll-, Halb-, Viertel-, Achtel- und Sechszehntelschritt in Software implementiert.

Alle Störungen, Schritt der Initialisierungssequenz und Betriebszustand der Endstufe werden auf einer 7-Segment Anzeige angezeigt.

Merkmale der Steuerung:
Die Steuerung kann maximal mit 40V(am besten etwas darunter).
Die Logikspannung wird onbard mit einem Step-Down-Regler erzeugt und bleibt auch im Betrieb absolut stabil (5.05V)
Folgende Bauteile wurden verwendet:
1xATmega8 (ATmega48)
1xMAX549 (dual 8-Bit DAC)
1xL6506 (Stromregler)
2xL6203 (Brückentreiber)

Software:
Geschrieben in AVR-GCC (WinAVR unter WinVista)
Meine erste Software überhaupt, welche ich in C geschrieben habe.
Bis zu diesem Projekt war AVR-GCC absolut Neuland für mich, aber ich habe es geschafft und etwas neues erlernt!

...und zum Schluss ein Paar Fotos von meinen 'Machenschaften' ;)


[align=left:d873b67fcd] µStep r2.0[/align:d873b67fcd]

https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=12334


[align=left:d873b67fcd] CNC-Fräse[/align:d873b67fcd]


https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=10784

https://www.roboternetz.de/phpBB2/download.php?id=10783

Schöne Feiertage! Gesundheit und viel Glück im neuen Jahr!

[Klingon77]

hi,
lass mich der erste sein, der Dir gratuliert!

Evt. hätte ich Interesse an Deiner Steuerung.
Aber nur als "Anwender" - meine Elektronik-Kenntnisse sind nicht so berauschend.
Löten nach Schaltplan bei vorgefertigter Platine ist aber kein Problem.
Dauert aber noch einige Monate, bis ich soweit bin - falls Du überhaupt Interesse hast.

Baue auch an einer CNC-Portal rum.

Welche Länge haben Deine Wellen in X?
So wie die Fräse aussieht verfügst Du mit Sicherheit über eine Meßuhr.
Was mich interessieren würde:
Wellenlänge und Durchmesser in X
Durchbiegung in X bei welchem Portalgewicht.

Verwendest Du eine zweite Trapezgewindemutter um das Umkehrspiel zu kompensieren?
Hast Du das Rest-Umkehrspiel mal gemessen?

Kannst Du mir die Bezugsadresse für den T-Nutentisch nennen?

Fragen über Fragen...
und den größten Respekt vor Deiner sauberen Arbeit! :mrgreen:

liebe Grüße und frohes Fest wünscht,

Klingon77

Edit wegen logischer Inkonsequenz meinerseits - Die Treiberstufe kennt keine G-Code´s

[Viktor]

@Klingon77,
hi!


Evt. hätte ich Interesse an Deiner Steuerung.
Aber gerne!


Löten nach Schaltplan bei vorgefertigter Platine ist aber kein Problem.
Es sind aber relativ viele SMD-Bauteile. :) Gut, aber man kriegt die auch gelötet.

Dauert aber noch einige Monate, bis ich soweit bin
Bei mir zumindest hat es auch sehr, sehr lange gedauert ich habe fast alle Teile fertigen lassen, da ich keinen Zugang zu einer Fräse hatte.


Welche Länge haben Deine Wellen in X?
So wie die Fräse aussieht verfügst Du mit Sicherheit über eine Meßuhr.
Was mich interessieren würde:
Wellenlänge und Durchmesser in X
Durchbiegung in X bei welchem Portalgewicht.
Es sin alle 16mm Wellen(Werkstoff Nr. 1.2210 (115CrV3)), die 'freie' Länge der Wellen der X-Achse beträgt 600mm. Durchbiegung der Wellen hatte ich mal in der Planungsphase nachgerechnet, weiß jetzt allerdings nicht wo meine Berechnungen geblieben sind. Die Dimensionierung der Wellen war allerdings für meinen Fall viel mehr als ausreichend.
Messuhr mit Stativ besitze ich auch, allerdings habe ich das Umkehrspiel noch nicht nachgemessen.


Verwendest Du eine zweite Trapezgewindemutter um das Umkehrspiel zu kompensieren?
Ja ich verwende an jeder Achse zwei Trapezgewinde-Mutter mit je einer Adapterscheibe um diese befestigen und einstellen zu können.
An diese 12x3 Trapezgewinde-Mutter 25mm(L) x 22mm(d) werden die Scheiben mittels vier M3 Senkkopfschrauben mit Innensechskant befestigt. (s.Anhang) Das Umkehrspiel kann durch verdrehen der Adapterscheiben und damit verbundenen Trapezgewindemuttern, auf ein Minimum zu reduzieren.


Kannst Du mir die Bezugsadresse für den T-Nutentisch nennen?
T-Nutenplate ist eine sehr massive, verwindungsfeste Platte aus Al-Legierung. (ich hatte echte Probleme beim Bohren gehabt)
Die Platte ist bei ist bei ISEL (http://www.iselautomation.de/products/category.php?lang=de&ID=c53)Automation zu haben. Diese wird auf die gewünschte Länge zugeschnitten und beidseitig plan gefräst.
Die breiteste T-Nutenplatte (PT25) ist 375mm breit, 25mm hoch, die länge ist glaub ich, mit 1500mm begrenzt.
Meine Platte war 600mm lang.
Preis inkl. Verpackung 114,-€

Ich hoffe ich konnte deinen Wissensdurst stillen!? :mrgreen:

Ich werde meine Arbeit fortsetzen und einen CNC-Cotroller bauen.
Aber dazu etwas später mehr!

Vielen Dank für dein Interesse!
Schöne Grüße!
Viktor

[Lebi]

Hi! Hier bin ich :)
Ist der Schaltplan für die Steuerung geheim?

[Klingon77]

hi Viktor,

sind ja echt prima Frästeile!

SMD Löten kann ich leider nicht - möchte auch im Moment nicht damit beginnen!

Ich bin aber sicher, daß wir, wenn es soweit ist eine Lösung finden werden.

Interesse hätte ich an 1/8 Step.

Deine Treiberstufe arbeitet ebenfalls mit "Schritt und Richtung"?

Schau mal da:

http://home.arcor.de/thoradam1970/Programme.htm

Das Programm NC-FRS ist Freeware.
Es soll wohl G-Code verarbeiten können und 2,5d - fähig sein.

Das habe ich mir die Tage mal runtergeladen, kam aber noch nicht zum testen (wird wohl auch noch was dauern).

liebe Grüße, Klingon77

PS: hoffe Du hast Dich schön beschenken lassen. :mrgreen:

[Viktor]

Hi!

SMD Löten kann ich leider nicht - möchte auch im Moment nicht damit beginnen!

Ich bin aber sicher, daß wir, wenn es soweit ist eine Lösung finden werden.

Ich kann für dich die SMD bestücken, ist kein Problem. Wenn ich die Platinen bestellen soll, dauert es aber etwa 2 - 2,5 Wochen, gut bis dahin kann man zumindest alle Bauteile zusammensuchen.


Deine Treiberstufe arbeitet ebenfalls mit "Schritt und Richtung"?
Jap! Plus ein paar Zusatzsignale wie OFF, SLEEP und BOOST! Falls die Treiberstufe einen Fehler anzeigt wird dieser über ERROR Pin angezeigt.

Was Mikroschritt-Modi angeht, da muss ich noch etwas Fine-tuning betreiben. Dazu muss ich mir einen S-Motor besorgen, der speziell auf Mikroschritt ausgelegt ist. Diese S-Motoren haben sehr geringe Rastmomente im Gegensatz zu normalen S-Motoren.
Ich dachte meine Motörchen wären unterdimensioniert, aber nach dem ich gesehen bzw. gefühlt habe was für Kraft diese haben! Das ist gewaltig!
Ich muss die zwar erst mit 5Hz anfahren und die gingen ab...

Sag mal du hast doch so ne schöne Werkstatt, könntest du nicht für mich ein Paar Kleinteile Anfertigen? (gegen Entlohnung versteht sich :)) ich muss aber erstmal meinInventor Installieren.

Schöne Grüße
Viktor

[Klingon77]

hi,

schreibe Dir eine PN.

liebe Grüße, Klingon77

[toemchen]

Ich wollte auch noch sagen, daß das mal eine echt sauber und stabil gebaute Fräse ist. Respekt.

Gruß
Tom.

[batti112]

Hallo Viktor!

Deine Fräse ist ein Traum...
Meine eigenenen Planungen eine CNC-Fräse zu bauen sind bisher immer an meinen fehlenden Möglichkeiten Metall zu bearbeiten gescheitert (Bsp.: große Bohrungen). Wo hast du deine Metallteile anfertigen lassen? Darf man nach den Kosten fragen?

Weiter so...

batti112

[Lebi]

Hi!

Danke für die Mail!

Ich würde demnächst auch eine Mikroschrittsteuerung bauen, aber mit Treiberbausteinen von Trinamic.

Übrigens hier ist meine (noch nicht fertige) Maschine.
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=32906&highlight=

[BlackDevil]

Erst mal Gratulation zum Erfolg, dem Meilenstein und natürlich dieser Hervorstechenden Professionalität! Schaut richtig richtig gut aus!

Darf man nach SChaltplänen und Eagle Files Fragen!? Zum Layouten solcher dinge ist sowas ja immer ganz Lehrreich *g*

[µautonom]

Sdarowa Viktor :D

Erstma ein klasse Board auch vom Design her, hast du dir die Platine fertigen lassen?

Ne Schrittmotor Steuerung wird auch bald auf mich zu kommen, hätte auch Interesse an den Schaltplänen.

Mfg

[Viktor]

@batti112
Ich habe so ziemlich viele teile Fertigen lassen. Ich habe lange nach einer vernünftigen(Preis-Leistungs-Verhältniss) Fräse bei Ebay gesucht. Ich wollte jedoch nicht 500 bis 700 Euro für irgendeinen 'Schrott' aus Alu-Profilen ausgeben, deren Preis weit unter dem Preis der Fräse lag, auch wenn man arbeit mit in den Gesamtpreis einrechnen würde.
So beschloss ich, die Fräse nach eigenen Plänen zu bauen. Der Preis der Fertigen Teile beläuft sich auf ca. 650 bis 700 Euro.
Ich muss jedoch sagen, dass ich seither viel mehr Geld dafür ausgegeben habe, zum Teil für Werkzeug, Messgeräte, Bauteile und Software.

Derzeit arbeite ich an an einem weiterem Projekt, an eienem CNC-Cotroller für meine Treiberstufen, der noch etwas mehr Zeit und Geld in Anspruch nehmen wird. Und das ist mindestens doppelt soviel Arbeit. ;)
Aber dazu Später mehr!

Was die Layouts angeht, da muss ich leider sagen, dass ich die Layouts nicht veröffentlichen werde. Das liegt daran, dass ich für meine Lizenz bezahlt und für eine Vergünstigung eine persönliche Erklärung unterschrieben habe. Denn mein Name ist direkt mit den Dateien, die ich erstellt habe verbunden.
Ich kann aber auf Anfrage die gewünschte Layouts in andren Formaten anbieten.

[BlackDevil]

Ich verstehe nicht ganz wo das Problem ist die Layouts anderen zu Zeigen, als Datei. Ich wüsste jetzt nicht wie ich mir die Bauteile da raus klau oder sonst was damit Anstelle

Aber ok als JPG ist das ja auch ne große hilfe

[Kaiser-F]

Hi,

@Victor, herzlichen Glückwunsch zur CNC!

Ich bin auch gerade dabei, meine Eigenbau-CNC in Betrieb zu nehmen.

Ich habe mir auch selbst eine Steuerung entwickelt:

http://www.sir-kaiser.de/upload/IMG_8524.JPG

Ausstattung:
- 8 N-CH-FETs, bis 28A
- 4 IR2104 Halbbrückentreiber
- L6406 Treiber
- OP07 Verstärker für die SENSE-Spannung
- Ein MAX522 für Maximalstrom, ein andere MAX522 für Microstepping.
- ATMega32
- LM311 Komperator zur Stromüberwachung
- Spannugnsüberwachung, aber lieder keine Überspannungsabschalung.


Ich bin gerade dabei, die ganze Geschichte zu Programmieren.

Leider funktioniert in meiner Schaltung der L6506 noch nicht so richitg.

Ich habe nich nie gesehen, dass jemand die VSense 10fach mit nem Diffrenzverstärker verstärkt.

Grund dafür ist mein kleiner Shunt mit 0,01Ohm.

Bei 10A sind das 0,1V, diese habe ich um den Faktor 10 Verstärkt auf
1V. Ich dachte dass sich dadurch der Strom besser regeln lässt.

Leider geht der Strom nicht unter 2,5A, warum verstehe ich noch nicht...

Die Oszillatorfrequenz für den L6506 bezeihe ich vom PWM-Ausgang des ATMEL. Da ist wohl auch noch einiges an anpassungspotential.

Habt Ihr da evtl ne Idee?



Hier noch ein Bild von meiner Fräse:
Ist noch nicht ganz fertig:

http://www.sir-kaiser.de/upload/IMG_8526.JPG

X:650
Y:450
Z:150

Ziemlich Stabil. Bin schon manuell durch Alu gefahren... Das ging durch wie
durch Butter, ohne Vibrationen...

Ich kanns kaum erwarten. Nur die Schrittmotorkarte will noch nicht.

Wär schön wenn Ihr mir da etwas helfen könntet.

Einen Teil des Schaltplans findet Ihr hier:
http://www.sir-kaiser.de/upload/PowerStep.JPG

Der andere Teil ist nur die Brücke...

[daniel.weber]

das sieht ja auch mal sehr schön aus deine Fräse. Ich bin derzeit auch noch in der Planungsphase einer CNC Fräse und habe mal eine Frage dazu. Du hast deine Y Achse nach oben gelegt mit an die Halterung für die Z Achse, mir wurde jetzt aber von erfahrenen Fräsern abgeraten das so zu machen - was hälst du davon.

Alternative wäre ja die Y Achse als 2. Tisch über X zu bauen und die Z Achse als "starren" Punkt. Wenn ich das jetzt richtig beschrieben habe :)

Bin mir jetzt nicht mehr ganz sicher, wie ich das mache, hatte eigentlich an die 2. Lösung gedacht aber so wie du es gemacht hast, sieht es ja auch nicht schlecht aus :P

LG
Daniel

[Kaiser-F]

Hi,

Also grundsätzlichist ja die Portalfräse die stabilste bauweise einer Fräse...
Meine halter sind aus 25mm dickem aluminium.

Ist sehr sehr steif und Stabil.

Erste Frästests in Aluminium mit nem 3mm Fräser ging wie durch Butter!

Leider eben noch per Hand, weil die StepperKarte noch nicht funzt

[ManuelB]

Hallo,
wo sitzen den die Shunts wenn man fragen darf? Weil Du ja zwei Spannungen über einen Subrahierverstärker verstärkst.

Und natürlich, schöne Fräse ;)

MfG
Manu

[daniel.weber]

Also gehen die Meinungen da nur aus Gründen der Stabilität auseinander? Was für ein Haltemoment haben deine Motoren? Hast du bei deinem Test mit Aluminium Erfahrungen sammeln können in Sachen Geschwindigkeit (Drehzahl, Vorschub)

Kannst du vielleicht ein Video machen vom Fräsen durch Aluminium.

Ich hoffe ich gehe jetzt nicht zu weit vom Thema weg, heißt ja Schrittmotorsteuerung *g*

LG
Daniel

[Kaiser-F]

Sorry,

ich habe eben erst bemerkt, dass das hier ja eine Vorstellung ist.

Diese will ich natürlich nicht weiter zumüllen.

Ich lagere das Thema somit nach hier her aus:
https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?p=367516#367516

Nochmals herzlichen Glückwunsch zu Deimen erfolgreichen Projekt.
Ich hoffe ich kann bald mithalten :-)

[stanis]

An dem Schaltplan hätte ich auch ein großes Interesse. Würdest du diesen vielleicht veröffentlichen oder mir per PM schicken? Wäre echt super!