Autor Tema: Dudas de novato en control de motores paso a paso.  (Leído 2087 veces)

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Desconectado manwenwe

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Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« en: 09 de Noviembre de 2015, 17:53:19 »
Hola,

tengo que controlar un driver de motores paso a paso desde una fpga. Me piden que si se actualiza el número de pasos (y el sentido por supuesto) cada 'x' microsegundos (por ejemplo a 1khz) que "reparta" los pasos de forma uniforme y que no los mande en ráfagas de pwm (parece ser que es lo que hace el match y no es muy preciso). Mi pregunta es: ¿cuando se ejecuta el paso en el driver? ¿tras 'x' microsegundos después de un flanco de subida o espera al flanco de bajada?. Para mi programación lo cambia mucho: poder hacerlo con pwm (repartido) o tener que repartir pulsos '1' en 'x' tiempo.

Supongo que se notará que no tengo mucha idea del tema. Por eso puse "novato" en el asunto jejeje.

Gracias.
Saludos.
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #1 en: 09 de Noviembre de 2015, 18:18:57 »
Pues lo primero es saber como funciona internamente el motor PaP.

para comprenderlo puedes pensar en él como en electroimanes puestos de manera circular, es decir bobinas, imagina un motor paso a paso que solo tiene 4 pasos.

tendremos entonces:


* WebNanotecTraducida.png
(39.43 kB, 436x412 - visto 275 veces)


y dentro de todo esto un imán solidario al eje del motor.


* 2.png
(57.14 kB, 712x440 - visto 276 veces)


(teniendo en cuenta que 1-3 son una bobina y 2-4 son otra bobina)de esta manera tenemos los siguientes pasos:

1=positivo
2=nada
3=negativo
4=nada
el positivo del imán apunta a 3

1=nada
2=positivo
3=nada
4=negativo
el positivo del imán apunta a 4

y así tenemos los 4 pasos.

podemos aumentar estos pasos a 8, haciendo lo pasos intermedios y de esta manera reducir la "brusquedad de los pasos"

es decir si energizamos los puntos 3 y 4 el positivo del imán quedará entre medio de los puntos 4 y 3 ganando otros 4 pasos.

NOTA: la manera de que el motor tenga más par es energizando las dos bobinas al mismo tiempo, es decir usar las 4 posiciones en X del imán.

ahora tu pregunta:

Es una bobina, un electroiman y todos hemos visto los chismes estos de levitación magnética por PWM que aumentan y disminuyen la fuerza magnetica, por lo tanto, ¿se podría hacer mediante PWM e ir variando la fuerza magnética de la bobina, quitandole a una y poniendole a otra para que no haya saltos? yo creo que si, aunque nunca lo he hecho, y no parece fácil.

esto es fabricarse un brushless con un paso a paso, y los brushlees utilizan tensiones alternas senoidales desfasadas, para que el campo magnético varíe de forma mas lineal y no vaya a saltos como en los paso a paso.

supongo que alguien del foro habrá probado a hacerlo.

La otra manera que comentas de reducir la velocidad repartiendo los pasos, pues si el número de pasos es lo suficientemente grande como para que se noten los pasos bruscos, pues yo intentaría primero eso.

pero cuidado que si aumentas mucho la velocidad, puede que (si miras el ejemplo anterior y te imaginas que el eje gira en sentido de las agujas del reloj) el positivo del imán este en 3 y tu software ponga el negativo en 2 por que ha sido muy rapido y ya ha pasado por el 4 y 1, entonces el negativo del imán se vera atraido hacia dos en vez de hacia 4 y el motor giraría en sentido inverso.


un saludo.

PD: creo que me he explicado como el culo



« Última modificación: 09 de Noviembre de 2015, 18:28:09 por juaperser1 »
Visita mi canal para aprender sobre electrónica y programación:

https://www.youtube.com/channel/UCxOYHcAMLCVEtZEvGgPQ6Vw

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #2 en: 09 de Noviembre de 2015, 19:01:22 »
Hola manwenwe, y si bien la explicación de juaperser1 no es equivocada, no creo que sea la respuesta que estás buscando, verdad?

Pues lo que yo interpreto de tu pregunta es:

Que flanco dispara el paso del motor? Por lo general es el flanco de subida o ascendente. Pero esto dependerá del tipo de driver usado.

Que demora hay después del flanco activo? Ninguna, una ves recibido el flaco por parte del driver, este inmediatamente lo ejecuta, o sea la única demora es producida por los retardos de propagación y la "lentitud" del propio motor.

En realidad el Mach3 no produce un PWM, porque solo genera un pulso por cada paso que debe de dar el motor correspondiente o sea no importa el tiempo del pulso, solo su flanco. Esto hablando de los motores de los ejes, ya que el motor del spindler o sea el motor que mueve la herramienta de corte es el único que puede controlar el Mach por medio de PWM.

Por otro lado, el Mach no tiene errores con respecto a la generación de dicho pulsos, el problema que tienen casi seguro es una falta o una mala configuración del mismo.

Y no, no es posible repartir los pulsos como lo quieren hacer, porque eso sí produciría errores de funcionamiento.

Ejemplo: El CNC debe de cortar un circulo, si tu promediaras los pasos generados dentro de X tiempo, repartidos equidistantes dentro del mismo tiempo, pues dicho circulo saldría facetado, o sea sería una sucesión de lineas rectas y no un circulo.

Tanto el Mach2 como el Mach3 funcionan bien, miles de CNC construidas por el mundo y que usan este  programa lo abalan. De seguro es problema de configuración o de hardware, la configuración es bien complicada asta que se le agarra la mano y se entiende para que es cada cosa (lo digo por experiencia), pero luego de configurado bien, funciona de manera correcta. Por lo menos en mi CNC no produce ningún tipo de error

Un saludo.

Atte. CARLOS.

La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #3 en: 10 de Noviembre de 2015, 05:20:38 »
Gracias a los dos,

Carlos. Justamente esa es la respuesta que esperaba. Tenía entendido que después del flanco de subida había que esperar "x" tiempo para poder ejecutar otro flanco de subida (la lentitud del motor para ejecutar el paso como tú comentas) y por descontado "y" tiempo de pulso en bajo para que el driver no confunda pulsos. ¿Estoy equivocado?.

Pongo un ejemplo. Yo quiero trabajar hasta 20000 vueltas y actualizo las vueltas a 1Khz . Por tanto en 1ms puedo mandar hasta 20 pulsos. Imaginemos que el tiempo mínimo que necesita el motor para mover el pulso coincide con un ciclo a 20khz: por tanto cada pulso serían 25us a '1' y 25us a '0'. Pues lo que me comentaron (que tú me dices que no es cierto) es que el match si por ejemplo quieres enviar sólo cuatro pulsos te envía una señal pwm al 50% de duty con un perido de 50us y luego deja de enviar pulsos. El que diseña el software de control es muuuuuy bueno (lleva 20 años con esto) y lo diseña de tal forma que reparte los pulsos entre todo el ciclo de "actualización", es decir ya lo tiene calculado para enviar cada pulso en el instante exacto para que las curvas salgan perfectas. Lo que sí que es probable es como tú dices que el que configura el mach no sepa hacerlo correctamente.

Siguiendo el ejemplo anterior. A mi me piden que si mando 4 pulsos en el ms que toca que los reparta en '1s' de 25us de forma promediada. Esto con una fpga es bastante tedioso porque tienes que hacer divisiones, modulos etc. Si tal como me comentas el paso se ejecuta justo al flanco de subida, deduzco que si envio un pwm con duty 50% y frecuencia 4Khz obtendré el mismo resultado que si envio 4 '1s' de 25us. ¿Estoy equivocado?

Espero haberme explicado.
Saludos.
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #4 en: 10 de Noviembre de 2015, 12:48:13 »
Hola manwenwe, o no te estoy entendiendo o tu estas muy confundido o no me entiendes. Algo está pasando.

Carlos. Justamente esa es la respuesta que esperaba. Tenía entendido que después del flanco de subida había que esperar "x" tiempo para poder ejecutar otro flanco de subida (la lentitud del motor para ejecutar el paso como tú comentas) y por descontado "y" tiempo de pulso en bajo para que el driver no confunda pulsos. ¿Estoy equivocado?.

El Mach, dentro de sus configuraciones tiene la posibilidad de seleccionar la frecuencia máxima de salida (o sea la frecuencia de dichos pulsos), esta frecuencia es la que debes de seleccionar de acuerdo al driver que poseas, a la PC que poseas y demás variables, si el driver es más vale lento, pues seleccionas la menor de las frecuencias (si no recuerdo mal es 25 KHz), que es la que te recomiendo para empezar las configuraciones, luego pruebas las demás.

Pongo un ejemplo. Yo quiero trabajar hasta 20000 vueltas y actualizo las vueltas a 1Khz.

Serán 20000 pulsos, ya que un PaP imposible que llegue a las 20000 RPM

Por tanto en 1ms puedo mandar hasta 20 pulsos. Imaginemos que el tiempo mínimo que necesita el motor para mover el pulso coincide con un ciclo a 20khz: por tanto cada pulso serían 25us a '1' y 25us a '0'. Pues lo que me comentaron (que tú me dices que no es cierto) es que el match si por ejemplo quieres enviar sólo cuatro pulsos te envía una señal pwm al 50% de duty con un perido de 50us y luego deja de enviar pulsos.

El Mach envía los pulsos cuando los necesita y en el momento que los necesita sin sobrepasar el periodo para la frecuencia máxima seleccionada, si la frecuencia seleccionada es de 25 KHz, esto sería un periodo de 1/25000 = 40 useg., por lo tanto si necesita enviar 4 pulsos los enviará con un periodo mínimo de 40 useg. y un duty cicle que no importa su valor, ya que no es importante.

Más allá de los anterior, el Mach limita la velocidad de los pulsos por medio del feed rate, esto sería la velocidad de avance para cada eje, o sea la velocidad de los pulsos para cumplir la velocidad de avance.

Y aparte de todo lo anterior, también está el seteo de la velocidad máxima de pulsos que permite cada motor, o sea que el Mach limita la velocidad de los pulsos a un máximo tal que el motor tenga la posibilidad de responderlos. O sea, de nada sirve enviar 10000 pulsos segundos si el motor solo tiene capacidad de responder a 5000 pulsos segundos

El que diseña el software de control es muuuuuy bueno (lleva 20 años con esto) y lo diseña de tal forma que reparte los pulsos entre todo el ciclo de "actualización", es decir ya lo tiene calculado para enviar cada pulso en el instante exacto para que las curvas salgan perfectas. Lo que sí que es probable es como tú dices que el que configura el mach no sepa hacerlo correctamente.

No entiendo bien que es lo que me quieres decir con "software de control" si el propio Mach es esto. O sea para controlar un CNC solo necesitas el Mach, los drivers y los PaP dentro del equipo CNC.
Que es el dichoso "software de control"?

Siguiendo el ejemplo anterior. A mi me piden que si mando 4 pulsos en el ms que toca que los reparta en '1s' de 25us de forma promediada. Esto con una fpga es bastante tedioso porque tienes que hacer divisiones, modulos etc. Si tal como me comentas el paso se ejecuta justo al flanco de subida, deduzco que si envio un pwm con duty 50% y frecuencia 4Khz obtendré el mismo resultado que si envio 4 '1s' de 25us. ¿Estoy equivocado?

Aparte de difícil de programar, tal como dices. Pues no tiene ningún sentido hacerlo, el Mach manda los pulsos y el driver debe de ejecutarlos lo más rápidamente posible, sin demoras, ni promediación, ni nada que se le parezca. No entiendo donde está lo complicado?

Antes de hacer todo esto que te están pidiendo, más vale realiza un programa que directamente interprete y ejecute el G code y listo, le veo más sentido y no necesitas de una PC esclava.

Creo que vos tenes una confusión con respecto a como funciona el Mach, y los que te encargan el trabajo también.
El Mach puede llegar a enviarte los 4 pulsos que mencionas de varias maneras distintras y por eso no es factible el promediado de tiempos que mencionas.
Por ejemplo, si está ejecutando una línea recta, lo más probable es que te envíe los 4 pulsos de manera equidistantes entre ellos (hablando de tiempos), pero si está ejecutando un circulo, pues puede enviarte los pulsos con un periodo logarítmico o anti-logarítmico entre ellos. O puede enviarte pulsos con tiempos completamente distintos entre ellos y no debes de promediarlos, porque estos pulsos muchas veces estarán sincronizados con los pulsos generados para los otros 2, 3 o 4 ejes.
Si promedias los pulsos de un eje, desfasas los pulsos de este eje con respecto a los de los demás y el trabajo deja de ser fiel al G code que debe de ejecutar el equipo CNC.
O sea, no termino de comprender que es lo que te pidieron hacer, ya que el Mach, con el hardware correcto para la PC (un puerto paralelo), los divers de los PaP y el equipo fresador/torneador es más que suficiente para que todo funcione de manera correcta. Si no les anda, pues está mal configurado, así de sencillo.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

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Desconectado manwenwe

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #5 en: 10 de Noviembre de 2015, 14:21:33 »
Carlos,

adjunto el datasheet de un driver de RTA. Como vés: puede funcionar hasta 150Khz. No me refería a las revoluciones (me expresé mal: perdón) del motor si no a los pasos. Lo que yo buscaba es el dato de que cada medio periodo tiene que ser como mínimo de 3us.  ;-). Es decir: es como tú comentas, el ancho de pulso no importa pero hay un mínimo. Con eso me quedo satisfecho  :)

https://drive.google.com/open?id=0B5Qw6I4Df814SGFzWnZsTlprUHM

De verdad es que no quiero entrar en la discusión del match, porque no soy un entendido en el tema. Yo sólo tengo que hacer el hardware que me piden y punto. El "dichoso software" que tú comentas es un mach hecho en linux. Por lo que me comentan:

1. El puerto paralelo es demasiado lento.
2. Como windows no trabaja en tiempo real no puedes asegurar que la info que se envia para actualizar los pasos sea en el tiempo que tú esperas (hay jitter). Y con un RTOS de linux no pasa eso.

Pero ya te digo Carlos: no tengo ni idea. Yo hago el hw y programa la fpga. En el SW no me meto porque además ni he visto el mach en mi vida. Tampoco entro en lo de repartir los pasos o no: no se si es bueno, malo o catastrófico jeje.

Gracias.
Saludos,
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #6 en: 10 de Noviembre de 2015, 14:25:14 »
No te olvides de los permisos xD

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #7 en: 10 de Noviembre de 2015, 15:43:53 »
Sorry!!!! como era?

Editado.

Creo que ya está:

https://drive.google.com/open?id=0B5Qw6I4Df814SGFzWnZsTlprUHM
« Última modificación: 10 de Noviembre de 2015, 15:46:09 por manwenwe »
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #8 en: 10 de Noviembre de 2015, 16:27:57 »
Hola manwenwe, no es una discusión, nada más que no le encuentro el sentido a lo que están haciendo.

adjunto el datasheet de un driver de RTA. Como vés: puede funcionar hasta 150Khz. No me refería a las revoluciones (me expresé mal: perdón) del motor si no a los pasos. Lo que yo buscaba es el dato de que cada medio periodo tiene que ser como mínimo de 3us.  ;-). Es decir: es como tú comentas, el ancho de pulso no importa pero hay un mínimo. Con eso me quedo satisfecho  :)

Claro, ese es el mínimo tiempo posible para que el driver "reconozca" el pulso. Pero eso es cuestión del driver y no de la PC, cada driver tiene su tiempo, así como también cada motor PaP, en ambos casos si no respetas los tiempos mínimos se pueden "comer" pasos y ahí aparecen los errores en el trabajo.

De verdad es que no quiero entrar en la discusión del match, porque no soy un entendido en el tema. Yo sólo tengo que hacer el hardware que me piden y punto. El "dichoso software" que tú comentas es un mach hecho en linux. Por lo que me comentan:

Aaaa, eso es muy distinto, si ellos están queriendo copiar el Mach para hacerlo en linux, pues entonces no es que usarán el Mach, y ahí si tienen sentido todas las preguntas. Igual no le encuentro el sentido a lo que están haciéndote hacer a vos, ya que la PC puede comunicarse directamente con los drivers, pero bueno, ya se darán cuenta...

1. El puerto paralelo es demasiado lento.

Igual sigue siendo mucho más rápido que cualquier motor PaP

2. Como windows no trabaja en tiempo real no puedes asegurar que la info que se envia para actualizar los pasos sea en el tiempo que tú esperas (hay jitter). Y con un RTOS de linux no pasa eso.

No te lo puedo asegurar, pero yo creería que si están bien sincronizados, iual si hay diferencia es muy poca, o sea no influye en el resultado final

Pero ya te digo Carlos: no tengo ni idea. Yo hago el hw y programa la fpga. En el SW no me meto porque además ni he visto el mach en mi vida. Tampoco entro en lo de repartir los pasos o no: no se si es bueno, malo o catastrófico jeje.

Está bien, tu pediste un consejo o respuesta a tus preguntas y yo solo te respondí lo que se y en base a la experiencia que poseo con el Mach, tampoco es para que te ofendas, ya que el consultante eres tú.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

« Última modificación: 10 de Noviembre de 2015, 16:39:02 por Chaly29 »
La teoría es cuando se sabe todo y nada funciona. La práctica es cuando todo funciona y nadie sabe por qué.

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #9 en: 10 de Noviembre de 2015, 17:03:52 »
Carlos,

no me ofendo para nada, de hecho te doy las gracias por todo el conocimiento que compartes conmigo. Sólo digo que si usan mach yo me quedo sin curro jejejeje. En algunos proyectos sí que lo usan.

De todas formas hay un dato que sí has obviado: si tienes 20 máquinas en una fábrica cada una a muchos metros de otra necesitas un PC por máquina porque al puerto paralelo no le puedes "tirar" un cable largo. La tendencia nueva es utilizar ethercat (supongo que lo conoces) y eso no lo sé si lo soporta mach (yo diría que no) pero desde luego aunque haya conversores un puerto paralelo no te da ancho de banda para controlar 20 máquinas: y 20 PCs, sus windows y el mantenimiento es mucho dinero.

Saludos!
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #10 en: 10 de Noviembre de 2015, 17:18:36 »
Hola manwenwe

no me ofendo para nada, de hecho te doy las gracias por todo el conocimiento que compartes conmigo. Sólo digo que si usan mach yo me quedo sin curro jejejeje. En algunos proyectos sí que lo usan.

Ya lo de perder el curro es otro tema, y eso será pura elección tuya. Lo mío es tratar de informarte a vos, nada más.

De todas formas hay un dato que sí has obviado: si tienes 20 máquinas en una fábrica cada una a muchos metros de otra necesitas un PC por máquina porque al puerto paralelo no le puedes "tirar" un cable largo. La tendencia nueva es utilizar ethercat (supongo que lo conoces) y eso no lo sé si lo soporta mach (yo diría que no) pero desde luego aunque haya conversores un puerto paralelo no te da ancho de banda para controlar 20 máquinas: y 20 PCs, sus windows y el mantenimiento es mucho dinero.

Dos cosas las tengo claras, ethercat no lo conozco y el Mach no lo soporta, vamos, que el Mach es un programa hobista, una fabrica verdadera no lo usaría en sus productos.

Igual, tengo entendido, que cada máquina posee su propio PC y sistema operativo, y aunque halla 20 de estas una al lado de la otra. Están conectadas por el ethercat, para acceder a los G-codes y realizar un monitoreo remoto de las mismas y no para ser controladas por una sola PC central. Me equivoco?

Un saludo.

Atte. CARLOS.

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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #11 en: 10 de Noviembre de 2015, 17:56:15 »
Ahí está la gracia Carlos,

Ethercat es un bus en anillo. Con un solo master de ethercat, es decir, un pc con windows y software de beckhoff (el inventor, aunque es open source) o con etherlab (el equivalente en linux) puedes controlar a gigabit muchas máquinas conectadas a un ethercat esclavo (cada uno con su dirección IP) mediante cables que van retransmitiendo tramas. Vamos: parecido a CAN pero sobre Ethernet  y a 1Gbps en vez de 1Mbps. Conclusión: 1 sólo PC, muchos esclavos y mucho menos cableado.

Saludos.
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #12 en: 11 de Noviembre de 2015, 03:00:24 »
Hola manwenwe, ahora entiendo la idea que tienen, pero creo que la están encarando de mala manera, ojo, es solo una idea mía.

Vos con tu hardware y software deberías de recibir el G-code, instrucción por instrucción, interpretarlo y ejecutarlo. O sea, recibes un código, lo ejecutas y luego el otro. Es más fácil programar y ejecutar correctamente un codigo G, que recibir los pulsos y tratar de entenderlos, promediarlos, etc.

Así te sería más fácil la programación y por supuesto la precisión del equipo incrementaría enormemente, y creo incluso que la carga de datos sobre la red disminuiría.

Es solo una idea, nada más. Se que tú  no tomas esas decisiones, pero bueno, comentartelo tampoco es malo  ;-)

Atte. CARLOS.
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #13 en: 11 de Noviembre de 2015, 05:00:55 »
Carlos,

sí. Es otro punto de vista. La verdad es que no sé porque se hace así y no de la manera que tú comentas. A mi me mandan paso absoluto y yo devuelvo encoders. No sé si con el código G sería más sencillo (lo desconozco totalmente). De todas maneras lo de ethercat si que pienso que es una gran idea. Te animo a que lo investigues. Microchip tiene un ASIC (le compró la lógica interna a beckhoff ): LAN9252. Lo malo es que hay muy poca información. El maestro lo puedes hacer con cualquier tarjeta de red en linux y con unas cuantas con chipset de Intel en Windows (utilizando el software de beckhoff).

Saludos!
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Re:Dudas de novato en control de motores paso a paso.
« Respuesta #14 en: 11 de Noviembre de 2015, 10:00:18 »
Hola manwenwe, realmente, no creo que me de el "cuero" para tratar de implementar algo con el ethercat, sería interesante, pero complicado a lo que tengo a mi alcance y con muy poco campo de aplicación para el entorno que trabajo.

Si las máquinas son de grandes dimensiones es probable que no use motores de paso, si no que sean servo motores, en realidad no creo que maquinas con la tecnología que le estan intentando poner usen motores PaP.

Un saludo.

Atte. CARLOS.

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