TMC5160, Motorstrom & StealthChop2

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TMC5160, Motorstrom & StealthChop2

#1

Beitrag von riff-raff » Di 30. Apr 2019, 21:23

Ich will den Chat nicht vollspammen drum nun ein Thema; die bisherigen Erkenntnisse kurz zusammengefasst

Drucker ist ein kleiner CoreXY mit je einem 17HM19-2004S1
Board ist das Bigtreetech SKR 1.3 mit Marlin 2.0 bugfix.
Steppertreiber sind die TMC5160 im SPI-Betrieb mit CLK gegen GND (vergl. 3DDC Thread)
Configuration.h
Configuration_adv.h
(Bisher ohne Bedleveling, so Schnick-Schnack kommt später)

Achssystem incl. aller Umlenkröllchen ist leichtgängig und ausreichend gefettet.

Um die Motoren einzeln auf Schrittverluste testen zu können nutze ich jeweils für X und Y folgende GCODES:
TEST_X.gcode
TEST_Y.gcode
Geschwindigkeiten über 250 mm/s habe ich rausgenommen, da diese das System nicht erreicht.

Betriebsmodus: Stealthchop2

Beginnend bei 800 mA
tmc.log
X-Motor läuft das Testscript durch, einige Resonanzen bei etwa 95-110 mm/s, keine Schrittverluste
Y-Motor mit Schrittverlusten bei etwa 80 mm/s

Schlitten hält bereits bei leichtester Berührung an mit Folge von Schrittverlusten.

Erhöhung des Motorstroms auf 1000 mA

gleiches Szenario

Erhöhung des Motorstroms auf 1200 mA

X-Motor läuft das Testscript durch, einige Resonanzen bei etwa 95-110 mm/s, keine Schrittverluste
Y-Motor läuft das Testscript durch, einige Resonanzen bei etwa 120-130 mm/s, keine Schrittverluste

Schlitten hält gereits bei leichtester Berührung an mit Folge von Schrittverlusten.

Erhöhung des Motorstroms auf 1400 mA

Beide Motoren zeigen bereits bei kleinen Geschwindigkeiten zwischen 20 und 40 mm/s starke Schrittverluste bzw. "jaulendes Festhängen"

Betriebsmodus: Spreadcycle

Beginnend bei 800 mA

X-Motor läuft das Testscript durch, Resonanzen geringer als im Stealthchop2, keine Schrittverluste
Y-Motor läuft das Testscript durch, Resonanzen geringer als im Stealthchop2, keine Schrittverluste

Schlitten ist händisch bei keiner Geschwindigkeit anzuhalten, es verschiebt eher den Drucker oder mich ;)

Kombinierte Bewegung, Stealthchop2

Test geradliniger Bewegungen mit
TEST_XY.gcode
(Danke an lixxbox, mit seinem Tool generiert, generell eine nette Hilfe für solche Sachen!)

Unabhängig vom gesetzten Strom laufen Bewegungen bis 85 mm/s sauber, dann gibt es Schrittverluste, wobei es schwer zu sagen ist auf welchem Motor, ich würde hier auf Y tippen. Bei Geschwindigkeiten oberhalb von 130 mm/s laufen alle Bewegungen wieder sauber durch.

Kombinierte Bewegung, Spreadcycle

bei 800 mA alles sauber.

Kurzes Fazit: Ich werde erstmal den Spreadcycle nutzen, alternativ TMC2208 mit Stealthchop2 und UART-Konfiguration testen und evtl. noch andere Motoren. Alle Tests sind mit 12V Versorgung durchgeführt worden, ich überlege alternativ nochmal 24V zu testen (Netzteil vorhanden)

Fragen:

Wie bestromt ihr eure Motoren?
Wie sind eure Erfahrungen bezüglich des notwendigen Minimalstroms?
Gab es vergleichbare Erfahrungen bezüglich der Betriebsmodi?
Hab ich irgendwo was übersehen? (Ich hab aktuell das Gefühl den Wald vor lauter Bäumen nicht zu sehen)

Edit: Das Verhalten lässt sich unter 24V reproduzieren, hier habe ich aber das Gefühl, dass mehr Kraft da ist, selbst bei 800 mA kann ich den Schlitten nicht so leicht stoppen, auch wenn nicht die ganze Messreihe schrittverlustfrei durchläuft. Bei X treten bei 1000 mA noch einzelne wenige Schrittverluste auf, ab 1200 mA läuft es im Stealthchop. Bei Y erst ab 1400 mA.

Wechsle ich auf Spreadcycle ist schon 800 mA überzeugend.

Alternativ habe ich den Chopper noch auf 24V angepasst

Code: Alles auswählen

#define CHOPPER_TIMING CHOPPER_DEFAULT_24V
konnte bei gleichen Tests unter 24V jedoch keinen Unterschied zu

Code: Alles auswählen

#define CHOPPER_TIMING CHOPPER_DEFAULT_12V
feststellen.

Edit2: Ich habe nun zum Vergleich TMC2208 im Standalone-Modus, StealthChop2 bei 1200 mA betrieben, die laufen sehr viel leiser und ruhiger als die TMC5160 und ohne Schrittverluste, sowohl einzeln als auch kombiniert.

Resonanzen in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen sind aber auch hier zu beobachten: http://sendvid.com/7ps2xwpvSingendes Achssystem. Es ist der gleiche Geschwindigkeitsbereich in welchem die TMC5160 Schrittverluste zeigen.
Ich vermute, dass sich hier zwei Probleme überlagern, eine Resonanz des Achssystems (Verklemmen, Haken, irgendwas) und damit höher Torque-Bedarf und die beobachtete StealthChop2-Schwäche der TMC5160.
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#2

Beitrag von 7eggert » Do 2. Mai 2019, 07:50

Aktuelle Idee: Du hast 0,9°-Motoren verbaut, und die machen(?) den Unterschied aus (oder das wolltest Du noch testen). Wenn Du vielleicht mit einer anderen Mikroschrittzahl herangehst, geht dann das Phänomen weg?

Marlin macht ab einer gewissen Geschwindigkeit Doppel- und Vierfachschritte pro Interrupt. Ist vielleicht das Singen genau in dem Bereich, wo Doppelschritte gemacht werden?


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#3

Beitrag von riff-raff » Do 2. Mai 2019, 13:29

Also ich hab auch 1,8°/200er Motoren getestet, die zeigen die gleichen Resonanzen aber nicht bei 90 mm/s Zielgeschwindigkeit, sondern bei 180 mm/s, ergo der gleichen Chopper-Frequenz.

Ich wollte heute mal die älteren Marlin-Versionen und deren Chopperfrequenzen mit der 2.0 Bugfix vergleichen, ich bin da gestern über einen Artikel gestolpert, wo ein ähnliches Problem beschrieben war wie ich es beobachte, hab den Link leider nicht gespeichter.


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#4

Beitrag von flaterick » Do 2. Mai 2019, 13:55

Hallo
Mal von einem der keine Ahnung hat.
Bist du sicher das Marlin sauber die Steps und Dir Befehle erzeugt?
Hatte mal mit einem Hardware Projekt Probleme saubere SPI Befehle bei bestimmten Frequenzen zu erzeugen.
Da die Hardware SPI durch interne teiler die Frequenzen, aus der Prozessor Frequenz erzeugt wird.



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#5

Beitrag von riff-raff » Do 2. Mai 2019, 14:40

Ich häng mal das Oszi dran (wird aber erst in ein paar Tagen, Gerät leider verliehen). Alternativ viele ich wie im vorangegangenem Post beschrieben an den Teilern herum.
Interessant ist ja, dass das Problem sowohl beim SPI von Microcontroller des Boards als auch bei der Treiber-internen MCU auftritt und sogar bei STEP/DIR-Ansteuerung von TMC2208 im Standalone-Modus. (UART der TMC2208 hab ich noch nicht testen können, die Firmware wirft mir noch einen Fehler, obwohl ich die Treiber, billige Fysetc, nach bestem Wissen und Gewissen gelötet habe.


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#6

Beitrag von 7eggert » Fr 3. Mai 2019, 16:33

Hast Du auch klassische Treiber zum Vergleich?

Wie ändert sich die Resonanz bei anderer Microstep-Einstellung?

Ist StealthChop denn in der Praxis so anders, als Spread Cycle? (Außer jetzt bei der Resonanz)


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#7

Beitrag von th33xitus » Fr 3. Mai 2019, 18:16

7eggert hat geschrieben:
Fr 3. Mai 2019, 16:33
Ist StealthChop denn in der Praxis so anders, als Spread Cycle? (Außer jetzt bei der Resonanz)
Deutlich lauter.
Also...deutlich. Hört sich dann an wie nen A4988...



Glossar - 3D-Druck-Begriffe


Gebt bei jeglichen Problemen immer euren verwendeten Slicer + dessen Einstellungen, eure genutzte Firmware und etwaige Modifikationen vom Drucker an!

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#8

Beitrag von lixxbox » Di 14. Mai 2019, 15:38

Gibt es eigentlich neue Erkenntnisse?


Begriffe unklar? Schaut mal im Glossar vorbei.
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#9

Beitrag von riff-raff » Di 14. Mai 2019, 21:19

Gleicher Stand, bin seit gut 2 Wochen nicht an den Drucker gekommen.


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#10

Beitrag von DerEchteLanger » Di 14. Mai 2019, 22:02

https://github.com/KevinOConnor/klipper/pull/1637

Jetzt könntest du das ganze auch mal mit Klipper probieren, dann kann man evtl. die Firmware ausschließen.



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#11

Beitrag von riff-raff » Di 14. Mai 2019, 23:25

@DerEchteLanger wie wär es denn wenn Du Dir selber mal einen Satz Hardware bestellen würdest wenn Du schon so heiß auf "bleedig-edge" bist? Ich bin es auch, ich lass mir aber wenigstens das Zeuch kommen und teste, anstatt dauernd nur News und Releases zu posten. ;)


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#12

Beitrag von DerEchteLanger » Mi 15. Mai 2019, 14:56

Für das ständige Experimentieren mit unerprobter Technik ist mein Budget für das Hobby etwas zu schmal, gerade wo die Treiber sehr teuer sind möchte ich da kein Risiko eingehen...

Ausserdem fehlt mir gerade ein wenig die Zeit zum Basteln, das SKR 1.3 ist auch noch nicht verbaut...



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