Проконсультируйте про шаговики с closed loop, если кто имел с ними дело

[Privet]

Я про те NEMA, которые имеют сзади encoder и дополнительные разъёмы. Они подключаются напрямую к каким-то стандартным линейным или угловым датчикам через какие-то стандартные разъёмы или имеют датчик в своей конструкции? Двигатели closed loop могут работать с любым стандартным датчиком, датчиком определённого типа или рассчитаны на работу только с каким-то специфическим устройством?
Например, если я покупаю двигатель closed loop, то я должен ещё озаботится покупкой соответствующего датчика?
Просто интересно.

[Сентябрь]

Никикие датчики к шаговому мотору не подключаются. Шаговый мотор не вертится просто "от электричества", его обмотки нужно запитывать от драйвера который обеспечит нужный ток и правильную последовательность переключения фаз. Драйвер в свою очередь управляется контроллером. Энкодер подключается к контроллеру и выдает ему информацию о положении ротора. Closed loop таким образом замыкается по кругу мотор-энкодер-контроллер-драйвер-мотор. Всякие концевые и прочие датчики (если они нужны) тоже подключаются к контроллеру. Особой стандартизации нет, разве что уровни сигналов ожидаются обычные 5V. Контроллер далее программируется в соответствии с нагрузками, инерционностью и т.д. В общем, разработка closed loop системы совсем непростое дело. Оно вам действительно надо?
Для большинства случаев - если нет больших ускорений, переменных нагрузок и т.д. достаточно open loop. Просто шаговый мотор и драйвер, а управлять им можно от ардуинки.
Впрочем, существуют и решения "все в одном" - мотор, драйвер, контроллер. Например https://www.linengineering.com/products ... 3ce-series

[DropAndDrag]

а разве бывают шаговики с closed-loop? у шаговиков все основано на шагах. encoder можно использовать, но для подтверждения, что типа шаг не был пропущен. еще, чтобы знать начальную позицию, а не тащить шаговики до home position, обычно какой-то концевик-limit.

[DropAndDrag]

Контроллер далее программируется в соответствии с нагрузками, инерционностью и т.д. В общем, разработка closed loop системы совсем непростое дело. Оно вам действительно надо?
Для большинства случаев - если нет больших ускорений, переменных нагрузок и т.д. достаточно open loop.

контроллеру, вернее драйверу, можно ограничить ток, чтобы обмотки не погорели, но ничего умного в этом нет - просто предельные параметры движка. максимальные ускорение и скорость настраиваются по шуму от шаговика и в худшем случае проскальзывания, а это зависит от нагрузки и ее расположения на шаговике. если нагрузка небольшая, то этого делать не приходится.

[Сентябрь]

а разве бывают шаговики с closed-loop? у шаговиков все основано на шагах. encoder можно использовать, но для подтверждения, что типа шаг не был пропущен. еще, чтобы знать начальную позицию, а не тащить шаговики до home position, обычно какой-то концевик-limit.

Бывают шаговики со встроенным энкодером. Closed loop замыкается через контроллер. И да, это необходимо там где из-за неравномерной или ударной нагрузки возможен пропуск шагов.

[Privet]

Значит, внешнего датчика для closed loop не требуется. Датчик (вероятно, угловой) в них встроен. Стандартизация там всё-токи просматривается. Иначе невозможно было бы их подключать к стандартным драйверам. Причём, некоторые имеют разъём как для принтера, а некоторые поменьше. Кто-нибудь может это прокомментировать?

Пишут, что closed loop обычно серводвигатели, у которых число полюсов меньше, но на али продаются closed loop и именно шаговые. Оно, конечно, не противоречит здравому смыслу и в принципе это одно и то же, но странно - даже при поиске "servo closed loop" вываливаются только шаговые двигатели. Серводвигатели они не делают или это причуды терминологии? Интересно, что делают их, что в одном формфакторе, но, как я понял, драйверы для них нужны другие.
Есть ещё какие-то hybrid. Что это ещё такое?

[DropAndDrag]

реально по работе покупаются готовые stage, в которых уже все есть, и механика, и драйвер, и контроллер, и если надо, то сенсор. смотрятся разные параметры, длина, точность, скорость и прочее, чтобы подходил. также важно как подключить к компьютеру, и библиотеки, если надо.
а уж какой тип движков - честно говоря в моей практике - до фени. кто-то подсел на шаговиги (Zaber), кто-то много чего покупает у Thorlabs, заодно и движки оттуда (это не шаговики и там точно датчики используются).
бывают специфические приколы. например, однажды выяснилось, что смазка сильно фонит. или в библиотеках куча ошибок (c Newport было дело). еще customers иной раз начудят. один постдок прикупил шаговик стандарта NEMA для простого вращения, драйверов куча на рынке, а вот ручной контроллер искал долго. в другой раз нужен был мощный двигатель, там же купили драйвер, а уж как дело было с контроллером - не помню.

короче, что надо конкретно? а датчики, стандартизация, драйверы, разьемы, closed loop, севро и прочее - это уж как получится.

[Privet]

При желании можно свою closed loop организовать на той же дурине, но серво интересен не только из-за closed loop. Они быстрее, меньше потребляют и меньше греются. Только пока не пойму что лучше для CNC. Разгонные характеристики в этом случае не так важны. Зато торк на нулевых оборотах у шаговика больше, а это, вероятно, важнее.

[Сентябрь]

Значит, внешнего датчика для closed loop не требуется. Датчик (вероятно, угловой) в них встроен. Стандартизация там всё-токи просматривается. Иначе невозможно было бы их подключать к стандартным драйверам. Причём, некоторые имеют разъём как для принтера, а некоторые поменьше. Кто-нибудь может это прокомментировать?

В большинстве случаев энкодер - инкрементальный, т.е. выдает угловое перемещение. Устройство - диск с прорезями перекрывающий два ИК пучка (полностью аналогично старой компьютерной мышке). Нужно четыре провода: питание, земля и выходы двух каналов ( если есть home канал то пять). А уж на какой разъем развести эти провода - это фантазия производителя.

Пишут, что closed loop обычно серводвигатели, у которых число полюсов меньше, но на али продаются closed loop и именно шаговые. Оно, конечно, не противоречит здравому смыслу и в принципе это одно и то же, но странно - даже при поиске "servo closed loop" вываливаются только шаговые двигатели. Серводвигатели они не делают или это причуды терминологии? Интересно, что делают их, что в одном формфакторе, но, как я понял, драйверы для них нужны другие.
Есть ещё какие-то hybrid. Что это ещё такое?

Серво моторы по определению ставятся в closed loop системы, поэтому вероятно в описаниях это отдельно и не указывается (и соответственно поиском не находится). Да, драйверы для них другие.
Hybrid это в общем шаговые но заточенные под высокую скорость (но все равно меньшую чем серво)

[DropAndDrag]

При желании можно свою closed loop организовать на той же дурине, но серво интересен не только из-за closed loop. Они быстрее, меньше потребляют и меньше греются. Только пока не пойму что лучше для CNC. Разгонные характеристики в этом случае не так важны. Зато торк на нулевых оборотах у шаговика больше, а это, вероятно, важнее.

а почему шаговики больше потребляют?
если это настольная дешевая CNC, то там шаговики из-за дешевезны https://www.amci.com/industrial-automat ... -vs-servo/

[Privet]

... они быстрее, меньше потребляют и меньше греются. Только пока не пойму что лучше для CNC. Разгонные характеристики в этом случае не так важны. Зато торк на нулевых оборотах у шаговика больше, а это, вероятно, важнее.

а почему шаговики больше потребляют?
если это настольная дешевая CNC, то там шаговики из-за дешевезны https://www.amci.com/industrial-automat ... -vs-servo/

Интересный вопрос. Физически точно описать, боюсь, не так просто. Я бы ответил так - ток через обмотку двигателя протекает в зависимости от того, какой крутящий момент создаёт двигатель. Если он крутится вхолостую - потребляемый ток минимален. Если остановить вал - максимален. Шаговый двигатель практически постоянно работает в режиме останова. Более того, его обмотки работают друг против друга, например, при движении на половину шага. Примерно так.
Если станок при нагрузке начнёт пропускать шаги, то толку от него никакого нет. Все потраченные деньги выброшены на ветер. Какой в этом смысл? Разве только успокаивать себя, что потерял не так много.

[Oleg Co]

Только пока не пойму что лучше для CNC.

Вы не первый, кто это изобретает
google: cnc stepper motor vs servo

https://www.shopsabre.com/servo-vs-step ... -cnc-work/
https://mellowpine.com/cnc/servo-vs-stepper-cnc/

[Privet]

Только пока не пойму что лучше для CNC.

Вы не первый, кто это изобретает
google: cnc stepper motor vs servo

https://www.shopsabre.com/servo-vs-step ... -cnc-work/
https://mellowpine.com/cnc/servo-vs-stepper-cnc/

Я что-то изобретал? Вы поняли суть моих вопросов? Разве я спрашивал чем отличаются шаговые двигатели от серводвигателей? Так, к чему вы послали эти ссылки?
Это как недавно я задал вопрос касательно цифровой обработки сигнала, а мне посоветовали изучить теорему Котельникова. Причуды форума.

[Privet]

Непонятен ещё один момент. В продаже есть обычные шаговики, сажем, самые популярные NEMA 23 и есть тоже NEMA 23 (имеются в виду не hibrid), но closed loop (именно steppers не servo). Это такие же шаговики с большим числом полюсов или это обычно всё-таки servo со значительно меньшим числом полюсов? Странно, но такая информация не всегда указывается продавцом. Например, https://www.aliexpress.com/item/1005002 ... 6d6807e64c
Я чего-то пропустил по своей невнимательности?

И ещё интересно есть ли какие реальные практические преимущества у hibrid steppers? Теоретически что это такое я уже знаю.

[Oleg Co]

Только пока не пойму что лучше для CNC.

Вы не первый, кто это изобретает
google: cnc stepper motor vs servo

https://www.shopsabre.com/servo-vs-step ... -cnc-work/
https://mellowpine.com/cnc/servo-vs-stepper-cnc/

Я что-то изобретал? Вы поняли суть моих вопросов? Разве я спрашивал чем отличаются шаговые двигатели от серводвигателей? Так, к чему вы послали эти ссылки?

Вы спросили про моторы, потом уточнили: "Только пока не пойму что лучше для CNC. " Выделено сверху.

В моих ссылках объясняется, что есть разные CNC - большие и маленькие и от этого зависит что лучше - servo or stepper. Ни это ли ответ на ваш вопрос?

[Privet]

Только пока не пойму что лучше для CNC.

Вы не первый, кто это изобретает
google: cnc stepper motor vs servo

https://www.shopsabre.com/servo-vs-step ... -cnc-work/
https://mellowpine.com/cnc/servo-vs-stepper-cnc/

Я что-то изобретал? Вы поняли суть моих вопросов? Разве я спрашивал чем отличаются шаговые двигатели от серводвигателей? Так, к чему вы послали эти ссылки?

Вы спросили про моторы, потом уточнили: "Только пока не пойму что лучшеи для CNC. " Выделено сверху.

В моих ссылках объясняется, что есть разные CNC - большие и маленькие и от этого зависит что лучше - servo or stepper. Ни это ли ответ на ваш вопрос?

Меня интересуют практические вопросы - какие конкретно encoders используются в двигателях closed loop и как они подключаются к драйверу и контроллеру - какие используются разъёмы, насколько они стандартизованы, т.е. насколько они совместимы между собой. Разумеется, интересуют особенности применения разных типов двигателей в CNC. Например, точность позиционирования и способность удерживать точную позицию при обработке детали, когда на заготовку действует приличная сила. Нужно как-то обеспечивать дополнительную фиксацию и/или ставить понижающие редукторы? Как бороться с backlash? У servo теоретически значительно меньше полюсов. Способность удержания позиции при обработке у них меньше или нет? Вообще, обычный NEMA и closed loop имеют в общем случае одинаковое число полюсов или нет? Предполагаю, что одинаковое, но продавцы обычно это не уточняют и нередко пишут c что-то типа "servo stepper closed loop".
Таких вопросов очень много, но в "видосиках" на youtube обычно дают только самую общую информацию для людей, которые совсем уж далеки от темы. Возможно, если покопаться, то можно найти ответы на многие вопросы, но это сколько надо перелопатить информации и сколько времени это потребует.
Кстати, термин servo, как я понимаю, не вполне однозначный. С одной стороны, это функциональность, а с другой стороны это тип двигателя. Поэтому, наличие его в рекламе ни о чём не говорит. Я в этом ошибаюсь?

[Сентябрь]

Непонятен ещё один момент. В продаже есть обычные шаговики, сажем, самые популярные NEMA 23 и есть тоже NEMA 23 (имеются в виду не hibrid), но closed loop (именно steppers не servo). Это такие же шаговики с большим числом полюсов или это обычно всё-таки servo со значительно меньшим числом полюсов? Странно, но такая информация не всегда указывается продавцом. Например, https://www.aliexpress.com/item/1005002 ... 6d6807e64c
Я чего-то пропустил по своей невнимательности?

Сам по себе этот мотор - обычный hybrid stepper, 200 полных шагов на оборот с энкодером. Он идет в комплекте с драйвером. За счет локальной обратной связи полный шаг делится еще на микрошаги. На крышке драйвера есть таблица - на сколько делится полный шаг и сколько в результате получается микрошагов на оборот - до 51200, в зависимости от установки четырех переключателей сбоку. Деление на микрошаги может быть организовано и без обратной связи, но равномерность микрошагов будет невысокая, а с обратной связью - можно надеяться... Очень сильно сомневаюсь что этот драйвер сможет отслеживать и компенсировать пропуск шагов - отслеживание положения это функция контроллера.

С миром СNС я знаком слабо, так что по нюансам применения советов давать не могу. В свое бремя была хотелка построить себе CNC, но так и не придумал зачем мне такой станок нужен дома.

[DropAndDrag]

на шаговых с backslash борятся простым методом - заходить на нужную позицию с одного и того же направления. не думаю, что есть какието стандарты на разьемы у драйверов и контроллеров. в принципе все силовые и моментные параметры прописаны у stage. если же брать только мотор, то там меньше параметров и на много.
не уверен, что если шаговик не имеет encoder, то при большом кол-ве микрошагов будет большая ошибка. по крайней мере не натыкался с zaber, что ошибка связана с микрошагами. в принципе суб-микронные точности у шаговых двигателей есть. для cnc, наверное лучше и не надо.

[Privet]

DropAndDrag, действительно, при заходе с одной стороны backslash уходит. Вроде как, очевидно, но до меня сразу это не дошло, спасибо.
Большое спасибо также всем, кто ответил и кто, надеюсь, ещё ответит. Ваши ответы, даже если не содержат исчерппывающей информации, дают наводку где искать, ключевые термины и пр.

[Privet]

Чтобы не плодить топики, задам здесь вопрос по linear encoder, т.к. область применения у него в данном случае та же.

Очевидно linear encoder может выполнять ту же функцию, как и его rotary собрат. Причём backslash в этом случае исчезает полностью, как я себе это представляю, но программку контроллера придётся частично переписать. Это всё понятно.

Вопрос: Кто-нибудь хоть раз встречался или читал о системе, в которой бы на одном движке одновременно работали оба encoders - rotary и linear? Если да, то в каком случае и для какой цели?

[OtecFedor]

Я про те NEMA, которые имеют сзади encoder и дополнительные разъёмы. Они подключаются напрямую к каким-то стандартным линейным или угловым датчикам через какие-то стандартные разъёмы или имеют датчик в своей конструкции? Двигатели closed loop могут работать с любым стандартным датчиком, датчиком определённого типа или рассчитаны на работу только с каким-то специфическим устройством?
Например, если я покупаю двигатель closed loop, то я должен ещё озаботится покупкой соответствующего датчика?
Просто интересно.

С енкодером как правило идут servo motors, они обепечивают лучшую точность чем steppers. На servo вся современня серьезная роботика

[DropAndDrag]

Чтобы не плодить топики, задам здесь вопрос по linear encoder, т.к. область применения у него в данном случае та же.

Очевидно linear encoder может выполнять ту же функцию, как и его rotary собрат. Причём backslash в этом случае исчезает полностью, как я себе это представляю, но программку контроллера придётся частично переписать. Это всё понятно.

Вопрос: Кто-нибудь хоть раз встречался или читал о системе, в которой бы на одном движке одновременно работали оба encoders - rotary и linear? Если да, то в каком случае и для какой цели?

имхо, както все в куче. вы бы табличку сделали - шаговик и севро в строчках, а encoders в колонках.
короче ...
1. у encoder вроде бы не может быть свойство backslash. это свойство присуще шаговику и неприсуще севро.
2. так что предположу, что мы говорим про шаговики с encoder
3. шаговиги с encoder достаточно редкий, так как шаговик вполне самостоятелен. а если ставят encoder (1 шаг шаговика = 1 шаг encoder), то для надежности (поймать пропущенный step) или для удобства (не надо тащить шаговик на home end при включении).
4. поэтому, (а) о подстройке положения шагового двигателя по encoder речи не может быть. это природа севро двигателя! (б) использование линейных encoder маловероятно, так как у них "шаг" не целый, а дробный.
может какието варианты использования линейного encoder с шаговиком и есть, но мне кажется не встречал. хотя в голову приходит один вариант - использовался очень точный сенсор blvd, чтобы знать позицию, для вычисления параметров, для подожения шаговика. но я не делал этот прибор и могу ошибаться. а уж тем более линейного+ rotary вместе не встречал, и как уже обьяснил логики не вижу.

[Privet]

Если обратная связь идёт напрямую с линейного енкодера, то backslash не влияет на точность позиционирования. С этим, правда, есть проблема в том, что инструмент или платформа будет удерживаться недостаточно плотно.
В чём проблема использования шаговиков с енкодерами? На ali их половина. Обычно как stepper servo, часто hybrid. Если можно, поясните, пожалуйста, что означает "дробный шаг" и почему он является помехой. На мой непрофессиональный взгляд позиционирование возможно с помощью практически любого абсолютного линейного енкодера. У них точность несколько микрон. Сам как-то писал программу для такой штучки. Недостатки такого решения известны, но есть и достоинства. Я прекрасно понимаю разницу между шаговиком и серво, но прикол в том, что в продаже повсюду только stepper servo или hybrid. Возможно, я чего-то не понимаю. Не дадите ссылку конкретно чисто на серво? Просто любопытно.

[Privet]

Kлассический servo: https://www.kollmorgen.com/en-us/produc ... vo-motors/
Вместе с драйвером они намного дороже выходят.
На шаговики даже с енкодором (closed loop) цена демократичнее: https://www.aliexpress.com/item/4000175 ... 4c4dughtRX

[Сентябрь]

1. у encoder вроде бы не может быть свойство backslash. это свойство присуще шаговику и неприсуще севро.

backslash - это "свойство" не двигателя а передаточного механизма, его источник - зазоры, деформации и т.д. Энкодер сидящий на валу мотора убрать backslash принципиально не может так как все эти источники не охвачены обратной связью. Вот линейный энкодер прикрепленный как можно ближе к перемещаемой детали - да, позволяет учесть и скомпенсировать все. При этом я не не вижу смысла во втором энкодере на моторе, и таких систем не видел, но не исключаю что какая-то логика все-таки существует.

3. шаговиги с encoder достаточно редкий, так как шаговик вполне самостоятелен. а если ставят encoder (1 шаг шаговика = 1 шаг encoder), то для надежности (поймать пропущенный step) или для удобства (не надо тащить шаговик на home end при включении).

Энкодер на двигателе намного, на порядок точнее шага. В подавляющем большинстве случаев - это относительный энкодер и необходимости в home end не отменяет. Даже если сам энкодер на моторе имеет home канал (Z), то 1) до этого положения при включении все равно нужно докрутиться 2) положение будет определено только в пределах одного оборота

4. поэтому, (а) о подстройке положения шагового двигателя по encoder речи не может быть. это природа севро двигателя! (б) использование линейных encoder маловероятно, так как у них "шаг" не целый, а дробный.

Абсолютно неверно. Микрошаг нынче - стандартная вещь, он требует более сложного драйвера - но и только. При этом драйвер не просто переключает обмотки а регулирует соотношение токов в них, что позволяет ставить ротор двигателя в промежуточные положения и при наличии обратной связи именно подстраивает положение ротора под энкодер.

Принципиальной разницы между шаговым и серво двигателями нет, просто шаговые заточены под точность положения, а серво - под скорость.