Jak policzyć moc zasilacza dla stepperów?

[majek]

Przypomnijcie sobie tylko dlaczego rzadko się już używa 12V na zasilaniu stepów - bo na 24V są "mocniejsze" i wyrabiają prądowo.

No nie. Większe napięcie jest potrzebne do większej prędkości, żeby głównie zwalczyć BEMF.
Polecam filmik:

Około 28 minuty są przebiegi napięcie/prąd na silnikach dla różnych napięć zasilania i prędkości jak komuś się nie chce całości oglądać, a wie jak mniej więcej powinny one wyglądać.

Kiedyś 12V wystarczało, bo drukarki działały wolno. Wprawny oglądacz filmu zobaczy, że przebiegi np. przy 24V zaczynają wyglądać źle przy prędkościach drukarkowych rzędu 400-600mm/s - nie znaczy, że silnik się szybciej nie pokręci, ale jest mniejsza kontrola, jest głośniej i spada moc. Stąd gonienie z napięciem w górę w szybkich drukarkach.

[atom1477]

Przykład śmieszny. Stepsticki pracują bardziej jako specyficzny transformator.

Nie sprecyzowałem, ale myślałem że to oczywiste: w maszynie CNC też mam sterowniki silników krokowych.
Więc jest to dokładny odpowiednik tego co jest w drukarkach 3D (tylko o większej mocy/większym prądzie).

Stepsticki czy inne sterowniki silników krokowych pracują jak przetwornice impulsowe (Step-down). Takie porównanie wiernie oddaje ich pracę.

Stepstick różni się od sterownika silników krokowych jedynie budową zewnętrzną: jest na małej płytce z goldpinami. Ale jest to najzwyklejszy sterownik jak każdy inny.

Przypomnijcie sobie tylko dlaczego rzadko się już używa 12V na zasilaniu stepów - bo na 24V są "mocniejsze" i wyrabiają prądowo.

No nie. Większe napięcie jest potrzebne do większej prędkości, żeby głównie zwalczyć BEMF.

W pewnym sensie napisał prawdę.
Tyle że nie chodzi o to że nie wyrabiają prądowo, ale że nie dają radę dostarczyć odpowiedniego prądu. One mają zapas prądu, tylko nie mają jak go dostarczyć. Bo szybko przełączana cewka (indukcyjność) nie pozwala w siebie wpuścić dużego prądu (prąd narasta stopniowo, więc trzeba czasu aby narosnął, więc jak ją za szybko przełączymy to po prostu nie zdąży narosnąć). Dokładniej mówiąc prąd zależy od napięcia i czasu. Jak zmniejszamy czas, to musimy zwiększyć napięcie aby prąd narastał tam samo szybko.

[Jarewa]

On się pytał o liczenie mocy nie wchodźcie w szczegóły bo autor zgłupieje.

[Holgin]

Zatem ten sposób policzenia maksymalnej mocy silnika jest całkiem dobry. Na pewno nie jest zbyt dokładny, ale i nie można go nazwać bzdurami.

Nie wiem do końca o czym Ty mówisz z tym przesunięciem fazowym...

• Gdy silnik stoi, płynie przez niego stały prąd generowany przez PWM (15-45kHz luźno zakładając) i ze względu na brak BEMFu, można uprościć że P = I² * R gdzie R to po prostu rezystancja uzwojeń.

• Jak tylko silnik się zaczyna kręcić, BEMF działa przeciwko napięciu podawanym przez sterownik - więc wypełnienie PWM rośnie ->średnie napięcie na silniku rośnie ->podawana moc rośnie.

• Dopóki sterownik ma zapas napięcia (i ten zapas jest ważny, dlatego mamy 24V, 36V, 48V), prąd jest cały czas stały. Gdy prędkość osiągnie taki moment, że BEMF zrówna się z napięciem zasilania - osiągamy maksymalną moc jaką da się w tych warunkach podać na silnik.

• Gdy prędkość zacznie rosnąć jeszcze bardziej - sinusoida prądu zacznie się degradować i będziemy bliżej trójkąta.

• Dalej zwiększając prędkość, BEMF będzie na tyle duży, że nie będzie możliwe osiągnięcie zadanego prądu - ten będzie spadać. Wraz z nim będzie spadać moc trafiająca na silnik.

ALE przy wyższym napięciu stepsticki nie dopuszczają, żeby prąd płynął cały czas przez uzwojenia, więc mamy tylko krótkie impulsy prądowe. I teraz zależy czy zasilacz ma na tyle pojemności na wyjściu, żeby te szpilki uśrednić, czy stepsticki mają gdzieś blisko pojemności (to najczęściej te kondensatory na płycie głównej obok sterowników lub grupa kondensatorów na zewnętrznych stepstickach), żeby z nich pociągnąć te szpilki itd.

Jest na odwrót - z natury cewki, prąd płynie cały czas, szpilki (impulsy) są napięciowe. Zasilacz widzi sterownik silnika krokowego (czym jest stepstick) jako obciążenie bliskie DC - szpilki - czyli PWM - powinny się zamykać i być uśrednione w obrębie sterownika/płyty głównej. Jeżeli tak nie jest, to elektronika jest bardzo źle zaprojektowana. Dlatego tyle piszą w pojemnościach w datasheetach.
Mierzyłem to oscyloskopem z sondą prądową, płytka zasilana zasilaczem laboratoryjnym..

Wracając do sedna - dobierając zasilacz do aplikacji, bierzemy taki, który da radę też w najgorszym wypadku - czyli silniki XY działają przy mocy szczytowej (2x~30-35W), ekstruder wysoka moc jak na ekstruder (~15W), oś Z można założyć praktycznie brak ruchu (P=I² * R). Dlatego zakładanie mocy wynikającej z prądu i rezystancji cewek jest dla wszystkich silników błędne. W praktyce pewnie 60W by starczyło dla większości przypadków na same silniki.

Ogólnie - wyliczenie mocy silników jest trudne, moc ta jest bardzo zmienna w czasie - dlatego dobrze jest dawać zapas

Zanim Trinamic został przejęty przez Analog Devices, na ich stronie wisiał mój artykuł z pomiarami silników, gdzie tłumaczona była zasada działania i widoczny był PWM/prąd cewek.. mogę wrzucić jakieś zrzuty z oscyloskopu.

Jeszcze ogólnie:
-Wysoki prąd jest potrzebny by uzyskać Moment Obrotowy ~> siłę, przyśpieszenie;
-Wysokie napięcie potrzebne jest, by pokonać BEMF -> wysoka prędkość.

Jedno i drugie ma wpływ na pobór mocy.

[pma_]

Czyli patrząc na mój przykład (tylko zasilanie silników)
2x 35W (X-Y)
3x 54W (Z, 1.5A*36V)
co daje drobne 232W na zasilanie silników jeśli dobrze zrozumiałem post powyżej

[Holgin]

Czyli patrząc na mój przykład (tylko zasilanie silników)
2x 35W (X-Y)
3x 54W (Z, 1.5A*36V)
co daje drobne 232W na zasilanie silników jeśli dobrze zrozumiałem post powyżej

Nie, dla Z prąd który ustawisz na silniki (nie musisz i nawet nie powinieneś dawać znamionowego) pomnożone przez rezystancję cewki (z jego datasheet)

[pma_]

sorry moja wina nie zauważyłe R

[Holgin]

Aj to ja źle napisałem.. zaraz zedytuje. Przepraszam.

Już nie mogę edytować. Dla silników Z mnożysz "napięcie silnika" z datasheet razy prąd, który puścisz na silnik (config bądź VREF).
A jeżeli robisz spokojną drukarkę bez szaleństw, starczy 25W na jeden silnik X/Y

[pma_]

Robie v-core więc trochę szaleństw może być

[majek]

To tak w kwestii formalnej, bo widzę, że ludzie zaczynają coś liczyć: wzór na moc z prądem i rezystancją to P=I²R (prąd jest w kwadracie)