SRY MODELLEZŐ FÓRUMA

Azt hiszem a szoftveroldalt nagy vonalakban körbevázoltam (várom a kérdéseket)!
Most nézzük meg mechanikát.
A tengelyek mozgatását többféle módon szokás megoldani (hobby CNC-kben):
- sima metrikus menetesszár (M8, M10, M12, stb.).
Előnye, hogy olcsó és 1m-ig könnyen beszerezhető.
Hátránya, hogy nem mindig egyenes és egyenletes, jó minőségű a menet rajta.

- Trapéz menetes szár. Vásárolható és gyártható.
Előnye, hogy jobb minőségű és teherbírásű a menet rajta.
Hátránya, hogy drágább és nehezebben beszerezhető (az anya is hozzá).

- Görgős orsók.
Előnye, hogy igazán precíz, igazi CNC építőelem, nagy menetemelkedéssel és teherbírrással. Kottyanásmentes kivitel.
Hátrány, hogy igen drága és nagy a súrlódási ellenállása.

- Fogazott szíjak.
Előnye, hogy teljesen kottyanás mentesek, halkak, variálható áttétel könnyen megvalósítható.
Hátránya, hogy drágák, megvezetésről gondoskodni kell, nyúlásra hajlamosak, nagy áttétel nehezen valósítható meg velük.

- Bovdenes meghajtások.
Előnye, hogy olcsó, nagy távolságú átkötések is megoldhatóak, rossz körülmények között is működnek, nem nyúlnak, egyszerűek.
Hátránya, hogy durvák, nagy áttételezés nehezen oldható meg, feszítésről, csúszásmentesítésről gondoskodni kell.

- Egyéb ...

A mozgatás megvalósításában több kritikus pont van, amire vigyázni kell:
1. Kottyanásmentes legyen! Semmilyen kottyanás (még terhelés alatt sem) megengedett. Ezt a legnehezebb kivitelezni. Megoldásokat majd később megbeszéljük.
2. Kicsi súrlódással mozogjon! A meghajtó motorok ereje elég gyengécske és még erre a megmunkálás ellen-nyomatéka, valamint a gép önsúlyából adódó ellenállások is rájönnek, ezért a meghajtás súrlódása már nem hiányzik nekünk.
3. Lüktetés mentesen, egyenletesen kell hogy mozgasson. Ha "üt" a tengely, az nyomot hagy a marási/vágási felületen. Ha a menetemelkedés nem egyforma a tengely hosszában, az megmunkálási pontatlanságokat fog okozni (előfordulhat, rossz minőségű, mángorolt menetesszáraknál).
4. Terhelésre ne változzon a kocsi pozíciója! Ne "engedjen" a meghajtás, ha pl. megnyomjuk a tengelyt (pl. szíjak ne nyúljanak)!

Tehát olyan kottyanásmentesítés nem használható, ami nagy súrlódásokkal jár (pl. feszítések)!

Ezekre mind született jó és házilag kivitelezhető megoldás, nem érdemes a "Spanyolviaszt" feltalálni!

Kedves HC,

annyira felgyorsítottál ,hogy kell egy kis idő az értelmezéshez , önzetlen segítséged külön is megköszönöm.
Jó ötlet a habvágó topic , valószínü , hogy másokat is érdekel , kérlek indítsd el.

Üdv. máv275

_________________
mik. ohne Ende Dampfroß = Gőzmozdonyok mindíg lesznek

Volt egy kis időm, bocsi!
Világos, ezt meg kell emészteni (remélem másokat is érdekel, nem csak kettőnket...)!

Igen, másokat is érdekel!

Kedves HC!

Engem is érdekel a téma, már régóta. Nézegetem a honlapodon a mechanikákat. A habvágó nagyon megtetszett.
Néhány kérdésem lenne. Van-e olyan kapcsolás léptetőmotor vezérlésre, ami házilag, viszonylag olcsón kivitelezhető? A hobbyelektronika ide vonatkozó topicját már elkezdtem olvasni, de még messze nem értem a végére. Mennyire érdemes házilagos építésben gondolkodni? A cél elsősorban a Jedi Cut-al való kompatibilitás lenne.

Na végre, mások is megszólaltak!
A nett tele van egyszerű kapcsolásokkal, amik úgy ahogy menni is fognak. Az egyszerű kapcsolás hamar csalódást fog okozni. Piszok lassúak és hamar el fognak gyengülni a motorok velük. Durván felvázolom mi az egyszerű (primitív?) kapcsolásokkal a gond:

A léptetőmotorok gyakorlatilag egy sokpólusú szinkron motorok. Minden motor impulzusra lép egyet (a motortól függően legtöbbször 1.8˙-ot egész-lépésben). Azt, hogy ezt a léptető impulzust hova és milyen polaritással kell adni, az a motor tekercsrendszerétől függ.
Minden léptetőmotornak van egy alapfeszültsége és egy tekercsárama amit jobb esetben rá is írnak a motorra, vagy az adatlapján megadják.

(itt látható, ezen motor 4V-os és 0.95A-es és egész lépésben 1.8˙-ot lép)

Ezek az értékek álló(!!!) motorra vonatkoznak. Ha a megadott feszültséget kapcsoljuk rá egy álló(!!!) motorra, akkor pont a megadott tekercsáram fog rajta átfolyni. De ez álló motorra érvényes, nem pedig egy X sebességgel forgóra!
Amit egy motor már nem csak áll, hanem el kezd lépegetni, a belső tekercse miatt nő az ellenállása (induktivitás). Viszont, ha a rákapcsolt feszültséget nem emeljük, akkor a motor azonnal gyengülni kezd, mivel a nyomatékát az átfolyó áram adja!
Tehát minden olyan CNC vezérlő amely nem méri folyamatosan a motoron átfolyó áramot és nem kompenzálja azt egy nagyobb tápfeszültségből, az rohamos nyomatékvesztést fog előidézni!
De ezt értsétek szó szerint! Drasztikus nyomatékvesztés lesz az ilyen primitív vezérlőkkel!
Sajnos az egyszerű netten fellelhető kapcsolások szinte mind ilyenek. Mutatok egy példát:

http://www.aaroncake.net/circuits/stepper.asp


Ez a kapcsolás csak egy Step/Dir léptetőt és egy kapcsoló fokozatot tartalmaz, semmi áramkorlátozást (simán rányomja a 12V-ot a léptetőmotor tekercsére).
Na most, ha a léptetőmotor netán pont 12V-os, akkor még lassacskán forogni is fog, de kb. 200-400 f/percnél már szinte 0 nyomatékkal (magától megáll). Mechanikát meg kb. 100-200 F/min-nél feljebb végképp nem bírna vinni (bármekkora is lenne a motor tartónyomatéka)!
Ha meg a fenti motort kötnénk rá, akkor akár 600-1000 f/min fordulat is lehetne (üresen), de amint csökkenne a sebessége, netán megállna, a 12V korlátozás nélkül rámenne a 4V-os motorra amit gyorsan le is égetne (+ zárlatos lenne a végfoka a vezérlőnek is)!

Egy normális vezérlő a léptetőmotor alapfeszültségének 10-20-30 szorosával lépteti a motorokat, úgy, hogy folyamatosan méri minden egyes tekercs áramfelvételét (mely persze állítható a különböző motorokra), és ennek megfelelően szabályozza a rákapcsolt áramot (stabilizál). Az ilyen vezérlőkkel a léptetőmotorok akár 1500-2000 f/min sebességet is el tudnak érni.
Az ilyen vezérlők addig emelik a motorra kapcsolt feszültséget, míg el nem érik a motortápfeszt, na innét hanyatlik neki a nyomaték. Ezért annál jobb egy hajtásunk minél alacsonyabb a léptetőmotor alapfeszültsége és minél magasabb motortápfeszültségről járatjuk (ezt hívjuk motor tuningnak).

Az ilyen vezérlőket hívják Chopper vagy áramgenerátoros hajtásoknak. Ha lehet ilyeneket kell vadászni!
Íme néhány kapcsolás:
http://datasheetoo.com/search/stepper+motor+unipolar+driver+chopper+circuit+schematics/

A kapcsolások, vezérlők keresésénél egyből tisztázni szükséges a léptetőmotorok fajtái. Mivel ezekből is sokféle van, muszáj pászítani a vezérlőt és a motorfajtákat!
Sajnos többféle szempont szerint is csoportosítani kell őket:

Fázis számok szerint:
1. 2 fázisú léptetőmotorok,
2. több fázisú léptetőmotorok
(ez azt adja meg, hogy hány egyenként gerjeszthető tekercssor van a motoron belü. Ez egyben a motor lépésfokát is befolyásolja).
A leggyakoribb a 2 fázisú, 1.8˙-os léptetőmotorok. Ez azt jelenti, hogy egy egész lépésre a motor 1.8˙-ot mozdul el.

Tekercsrendszer szerint:
1. unipoláris,
2. bipoláris,
3. univerzális.
(ez azt mondja meg, hogy hány drót jön ki a motorból és azt hogyan, melyik vezérlőre kell kötni.)
Az egyszerűbb vezérlők (olcsóbbak) az unipoláris motor használják. Ezekből egy 2 fázisú motor esetén 6 vezeték jön ki.
Példa:

(unipoláris, 6 vezetékes motor)
A fenti primitív kapcsolás is ilyen motort hajt meg.
Ilyenkor a tekercs közepére megy a motortápfesz +-ja és a két oldali tekercseket (nem egyszerre!) kapcsoltatjuk a motortáp mínuszára (megfelelő kapcsolgatási sorrenddel a motor lépeget).

Következő tekercsrendszer a bipoláris.
A komolyabb és drágább vezérlők ezt használják (majd később miért).
Egy kétfázisú, bipoláris motorból 4 vezeték jön ki.

(a kötések a motoron belül vannak elhelyezve)
Ezeknek a motoroknak a gerjesztése már polaritásváltást is igényel, ezért drágább a vezérlő hozzájuk.

Végül a 3. tekercsrendszer az univerzális.
Egy 2 fázisú, univerzális motorból 8 vezeték jön ki. Azért hívják univerzálisnak, mert ezt a user köti el az adott vezérlőnek megfelelően. Lehet belőle csinálni unipolárist és bipolárist is!
Itt egy példa egy 8 vezetékes univerzális motort elkötöttem egy 4 vezetékes, párhuzamos bipolárisnak (ez a legerősebb nyomatékú kötésmód):


Ugyanez a motor unipolárisnak elkötve így néz ki:


Nem véletlenül inkább ezek a motorok kezdenek elterjedni!

Az unipoláris motort is lehet használni bipoláris vezrlővel a következő elkötések révén:

Csak a két szélét kötjük be. Nagy a nyomatéka, de hamarabb elgyengül a sok induktivitás miatt (lassú lesz, de erős).

Vagy


Csak az egyik szélét és a közepét használjuk. Kisebb a nyomatéka, de pörgősebb lesz.

Összefoglalva ha a vezérlőnk:

2 fázisú és unipoláris, akkor csak 2 fázisú, unipoláris, vagy univerzális motorokat köthetünk rá!

2 fázisú és bipoláris, akkor 2 fázisú, bipoláris, unipoláris és univerzális motorokat használhatunk.

Gyere át kérlek a topic-jába, hogy lehetőleg 1 helyen legyenek az összetartozó infók...

Mivel rossz idő (hideg) van kint, inkább itt írkálok...

Amint elkezdtek turkálni a vezérlők területén ismét belebotlottok egy újabb műszaki fogalomba a micro-step-be!
Ez a fogalom a motorok lépésszögét befolyásolja.
Az egyszerűbb vezérlők (lásd fent) csak egészlépésre képesek. Ilyenkor a motorra ráírt lépésfok 1db impulzusra való elfordulást jelenti. Ez tipikusan 1.8˙.
A picit komolyabb vezérlők már 1/2 lépésesek (ilyen például a mi legolcsóbb H1-es vezérlőnk http://hobbycnc.hu/CNC/H1/H1.htm).

Itt már a lépése a motornak 0.9˙. Itt már nem csak a tekercseket egyesével gerjesztjük, hanem van köztes pozíció is, mely a két összetartozó tekercs gyök ketted gerjesztésével (mivel forgó vektorokkal kell számolni) valósul meg. Természetesen ezt is áramstabilizálva!
Ez a módszer nem csak a CNC felbontását növeli, hanem nagymértékben csökkenti a káros rezonanciákat is.
Ha ettől is finomabb lépéseket szeretnénk, akkor jön be a micro-step technológia.
A micro-step technika az összetartozó szomszédos tekercseket finom lépésekben gerjesztve úsztatja át az egyik oldalról a másikra (eredő vektor helyesen). Minél nagyobb a micro-step felbontása, annál jobban közelíti meg a motor forgása az ideáli analóg forgást (rezonancia mentesebb).
Ez precíziós és nagy sebességű tekercsáram mérést és matematikai feldolgozást kíván meg a vezérlőtől. Természetesen itt is áramstabilitással a motortuning érdekében.
A mi vezérlőink közül ilyen a H2 család (az olcsó PCB és a drágább Compct sorozat): http://hobbycnc.hu/CNC/H2/H2.htm


A micro-step megnöveli a CNC felbontását és csökkenti a káros rezonanciákat.
Pl. a mi H2-esünk max. micro-step felbontása (jumperolható több fokozatban) 1/16. Ekkor egy normál 1.8˙-os motor 1 léptető impulzusra 0.1125˙-ot fog mozdulni. Ezt általában ez 1 körülforduláshoz szükséges impulzusok számával szoktuk kifejezni: egészlépésben=360/1.8=200, 1/16-ban 3200 lépés/fordulat.

Modellezésben nem a felbontás növelése szokott igen hasznos lenni, hanem inkább a rezonancia csökkentése.
Gondoljunk bele, hogy a léptetőmotor a mechanikának minden léptetéskor pici kalapácsütések formályában "löki" arrébb a mechanikát. Ha ezeket a "kalapácsütéseket" finomabbá csökkentjük, az jótékonyan hat az egész rendszerünk rezonanciájára.

A micro-step felvet egy érdekes problémát a CNC vezérlő szoftverek oldaláról!
Minden programnak van egy maximális frekvenciája amit ki tud adni Step impulzusoknak.

Jelenleg:
Mach3 = 100 kHz (erről még később részletesen!)
TurboCNC = 24 kHz (ha jól emlékszek)
JediCUT = a külső impulzusgenerátor frekije
CeNeCe = a külső impulzusgenerátor frekije
GMFC = a külső impulzusgenerátor frekije

Ebből egyből számolható is, hogy ha a léptecsünk bírná is a tempót, mi az a fordulatszám, amit a program max. ki tud hajtani!

Egy példa:
Mach3 100 kHz-es (elméleti!) frekivel egy féllépéses (pl. H1) vezérlővel, egy közönséges 1.8˙-os motort:
1 körbefordulás 400 lépés, tehát 100 000/400=250 f/sec => 15000 f/min.
Ezt tuti nem tudja a motor, tehát itt nem a program lesz szűk keresztmetszet!

Másik eset:
TurboCNC: 24kHz-es max. Step frekivel és egy 1/16-os micro-step vezérlővel (pl. H2 Compact).
1/16-os lépés = 3200 lépés/fordulat
Tehát 24000/3200=7.5 f/sec => 450 f/min (!!!). Na itt aztán a program nem bír többet!
Ebből is látszik, hogy a micro-steppel optimálisan kell bánni, mert hamar elfogyhat a programunk craft-ja!