Silniki krokowe z (pół)zamkniętą pętlą sterowania

[cube]

Hej.
Nie zauważyłem wzmianki o tym na forum. Na ali pojawiły się silniki krokowe ze zintegrowanym sterownikiem wraz z enkoderem magnetycznym. W klasycznym sterowaniu z otwartą pętlą, sterownik silnika zakłada że po dostaniu sygnału kroku, silnik ten krok zrobi. Jeśli przekroczymy obciążenie, które ów silnik może pociągnąć to gubimy krok, co jak wiadomo powoduje błędy w druku, zwłaszcza gdy taka sytuacja się powtórzy i błędy będą się sumować. W sterowaniu z pętlą zamkniętą, sterownik po dostaniu sygnału kroku porusza silnik, ale jednocześnie monitoruje czy rzeczywiście wał silnika się obrócił. Jeśli ten stoi to sterownik konsekwentnie próbuje obrócić silnik, dodając dodatkowe sygnały pomiędzy tymi prawidłowymi od płyty głównej. Oznacza to również że jeśli silnik powinien stać, a się poruszy, to sterownik spróbuje go cofnąć.
Co nam to daje? Mniej błędów w druku, płynniejszą pracę, dokładność.
Dlaczego nazwałem ten typ sterowania pół-zamkniętą pętlą? Bo sterownik silnika nadzoruje tylko ten jeden konkretny silnik. W przemysłowych układach sterowania, drivery silników są skomunikowane z komputerem głównym i dopiero główny komputer decyduje jak zachowają się wszystkie silniki w układzie. Czyli może np. wszystkie silniki zwolnić, lub ten jeden przyspieszyć lub np. aktywować dodatkowy układ hydrauliczny wspomagający przesuw.
Sumując, na razie w działce konsumenckich drukarek pełnej pętli zamkniętej jeszcze nie będzie, ale fakt że pokazały się silniki ze sprzężeniem dobrze wróży na przyszłość. A jest to przyszłość, bo widzę chociażby potencjał w automatycznym dobieraniu parametrów ekstruzji na podstawie wydruku testowego. W którym prędkość druku będzie zależna tylko od powierzchni danej warstwy i materiału czyli ilości ciepła które trzeba dostarczyć do dyszy i odprowadzić z wydruku.

Po tym lekko przydługim wstępie podaję LINK.

Zamówiłem dziś dwa, nie wiadomo kiedy przyjdą, zapewne też będą musiały odleżeć swoje w szufladzie, nim się za nie zabiorę. Ale dawno nie byłem niczego tak ciekaw jak tego. Zwłaszcza że widzę w tym zastosowanie w moich innych projektach.

[mcxmcx]

Była nawet kiedyś dyskusja NT kosztów zrobienia tej pętli i skończyło się na "poczekamy na Chińczyków" (a może na fabrykatorze)?

Mam taki jeden, chciałem dać magnes na głowice żeby zrobić direct bowden ale niestety bezwładność długiego filamentu jest za duża.

[Holgin]

W praktyce drukarki nie gubią kroków poza sytuacjami gdzie:
-jest uszkodzona
-jest źle złożona
-jest źle skonfigurowana
-jest zepsuty - zdeformowany wydruk

Kroki gubione są najczęściej jak jest zbyt duży opór na osi np wyjechane prowadnice i gdy głowica o coś zahaczy. Nie wiem czy zamknięta pętla na silniku tutaj pomoże bo nie rozwiąże przyczyny gubienia kroków.

Inna sprawa, że dopóki te sterowniki nie będa na Trinamic (ciche) to wielu chętnych nie będzie

[Berg]

Nie zauważyłem wzmianki o tym na forum. Na ali pojawiły się silniki krokowe ze zintegrowanym sterownikiem wraz z enkoderem .

było tu:
viewtopic.php?f=55&t=3301

Inna sprawa, że dopóki te sterowniki nie będa na Trinamic (ciche) to wielu chętnych nie będzie

Może mają interpolację. uC na płytce jest wystarczająco szybki by cuda na kiju zrobić.

Inna sprawa to czy bym wolał silnik 800mA zasilany max 24V z zamkniętą pętlą czy. 2.5Amp, dwa razy większym momentem, korzystniejszą krzywą spadku momentu bez pętli.

[dziobu]

Enkoder nie wpływa na płynniejszą pracę ani dokładność; nie dobierze parametrów druku i w takim układzie nie robi żadnej półzamkniętej pętli...

Taki napęd w sumie też nic nie wnosi bo w sytuacji gdy gubi kroki to problem przeważnie albo leży gdzie indziej i sztucznym nadążaniem nie da się go nadrobić albo jest już po ptokach (np. wydruk zahaczył o głowicę) i nic to nie daje. Może dlatego takie rozwiązania się szczególnie nie przyjęły.


edit.

Inna sprawa, że dopóki te sterowniki nie będa na Trinamic (ciche) to wielu chętnych nie będzie

Np. TMC5160 ma interfejs do enkodera.
Dalej nie widzę wielu chętnych

[Dawid.S]

A mieliśmy na forum temat zamkniętej pętli na sterownikach np tmc5160? mają dedykowany pin od tego

[cube]

Ja do druku 3d wskoczyłem z CNC. Oczywiście, trochę różne mamy obciążenia na tych maszynach, ale jednak pewne analogie można znaleźć, a jednak każda profesjonalna maszyna CNC to już sterowanie serwo czyli silnik (ac/dc/bldc)+enkoder (lub silniki liniowe czyli rozwinięte serwo). W mniejszych ploterkach bywają montowane krokowce hybrydowe - czyli właśnie z enkoderami. I jeśli mi nie wierzycie, to zerknijcie choćby na youtube, że to już spory skok naprzód względem zwykłego krokowca. No bo kiedy mamy największą szansę na zgubienie kroku, przy założeniu że nie jest to żadna kolizja? Przy zmianie kierunku ruchu, gdy nagle jedna oś musi zwolnić a druga przyspieszyć. A w drukarce 3d taki ruch jest bardzo częsty (np. infill). Na naszą niekorzyść działa bezwładność. Odczyt położenia pozwoli skorygować położenie np. przy przejechaniu punktu docelowego ze względu na bezwładność. Sprzężenie zwrotne podnosi prawdopodobieństwo że głowica znajduje się w tym położeniu, w którym spodziewamy się że powinna być.
Kolejna zaleta - powinno być chłodniej na silniku, bo sterownik może zredukować prąd gdy silnik stoi lub ewentualnie podnieść prąd i skorygować położenie gdy enkoder przeskoczy a nie będzie do tego sygnału step.

Czego bym się spodziewał od tego sterownika? Że silniki będą pracować ciszej i chłodniej. Że dla bowdena ustawię jeszcze większe przyspieszenia i większe prędkości. Lub że praca drukarki z direct extruderem będzie mniej zagrożona drganiami związanymi z masą silnika.Co wyjdzie - zobaczymy. Jestem dobrej myśli, bo znam zalety zamkniętej pętli.

[dziobu]

Mam wrażenie że dumnie usiłujesz rozwiązać problemy które sam sobie wymyśliłeś
Drukarka 3D to nie frezarka. Na idei ruchu w 3 osiach podobieństwa się kończą. Jeśli masz teraz drukarkę która działa poprawnie to wymiana na napędy z enkoderami zmieni głównie samopoczucie właściciela.

• Szybciej nie pojedziesz bo to ogranicza konstrukcja i silniki/sterowanie;
• Druku nie przyspieszysz ponad możliwości topienia materiału w hotendzie;
• Większość stepów obecnie redukuje prąd automatycznie jak silnik stoi. Ba - potrafią nawet szarpnąć prądem gdy trzeba;
• Jak głowica przestrzeli pozycje to i tak jest po wydruku. Zresztą jak we frezarce. Enkoder pozwoli wrócić na dobrą pozycje ale detal zepsujesz;
• Nie ma gwałtownych ruchów bo zawsze jest hamowanie/przyspieszanie.

To co mówisz może mieć sens w drukarkach których do "reprapów" zaliczyć nie można, ale i tu cudów raczej nie będzie. To zwyczajnie inne typ urządzenia, a enkoder nie jest też żadnym cudem na kiju. W sumie to kolejnym etapem będzie wynalezienie liniału bezwzględnego; od razu powiem że mógłby być przydatniejszy w drukarce niż enkoder

[cube]

(...)sumie to kolejnym etapem będzie wynalezienie liniału bezwzględnego; od razu powiem że mógłby być przydatniejszy w drukarce niż enkoder

Moim zdaniem przyszłość drukarek to silniki liniowe...

[dziobu]

I co ów silniki miały by tu dać?
Przypomnę że mówimy o FDM, bo z reprapów to już zjechaliśmy.