Koppel van NEMA 17 met A4988 driver op Wemos D1 Mini

[JBS]

Een NEMA 17 aangestuurd met een A4988 driver verbonden met een Wemos D1 Mini met daarop ESPHome wil ik inzetten voor het automatiseren van een wat groter rolgordijn. Dit door met een op maat geprint wiel het koord met bolletjes te bewegen. In het wiel zijn de gaatjes afgestemd op de afstand tussen de bolletjes aan het touw.

Met een bagageweger getest hoeveel kilo de bagagemeter meet voor het omhoog trekken van het rolgordijn: 2.1/2.2kg. Nou is dat natuurkundige technisch vast niet helemaal correct, maar 't geeft wel een indicatie, lijkt me.

Het wiel heb ik rechtstreeks op de schacht van de NEMA 17 bevestigd, in de veronderstelling dat de NEMA 17 krachtig genoeg is het koord in beweging te krijgen, zowel omhoog als omlaag.

Helaas, dit trekt de NEMA 17 verre van, ook niet om het rolgordijn omlaag te brengen. Al snel begint ie te tikken en geen stappen meer te draaien.
Opvallend vind ik dat er weinig kracht nodig is wanneer ik het wiel met m'n hand vastpak, al snel stopt de NEMA 17 met draaien.

De A4988 driver en NEMA 17 zijn gevoed met een 12V/4A voeding (overigens ook een 12V/1.5A geprobeerd). Uitgaand meet ik op de voeding, ook bij belasting, stabiel 12.36V.

Meet ik het linker of rechter paartje van twee draadjes in de connector van de NEMA 17, dan schiet de multimeter op en neer met waardes tussen pakweg -5V en +5V.
Enkel wanneer de NEMA 17 de betreffende kant op draait, meet ik deze voltages op het betreffende paartje draden.

Onderstaande aansluitschema heb ik gebruikt met uitzondering van verbinden RESET en SLEEP op de driver. RESET heb ik verbonden met de Wemos D1 Mini en dit zo ook in de ESPHome configuratie opgegeven. De NEMA 17 gaat netjes in slaapstand wanneer deze niet draait.
Tevens heb ik geen buck convertor om 12V om te zetten naar 5V gebruikt, maar een aparte 5V telefoonadapter.



Concrete vragen:

• Kloppen de gemeten voltages in de NEMA 17 connector? Het is goed dat dit niet constant 12V is en dus hevig schommelt tussen -5V en +5V?
• Zou de NEMA 17, zonder overbrenging naar groter tandwiel, in staat moeten zijn pakweg 2.2kg te trekken?
• Algemeen: Zie ik iets over het hoofd in mijn metingen, aansluitschema, of anderzijds?

[Tom-Z]

JBS schreef op maandag 1 juni 2020 @ 16:05:
• Kloppen de gemeten voltages in de NEMA 17 connector? Het is goed dat dit niet constant 12V is en dus hevig schommelt tussen -5V en +5V?

Dat kan goed kloppen. Ik zou zeker niet verwachten 12V te meten.

• Zou de NEMA 17, zonder overbrenging naar groter tandwiel, in staat moeten zijn pakweg 2.2kg te trekken?

Dat is een niet te beantwoorden vraag. Daarvoor moeten we weten hoe groot het wiel is. De specificatie van de motor is 40 Ncm holding torque. Dat is bij de maximale stroom (1.7A). Als zo'n moment over een arm van 15mm werkt krijg je een kracht van 2.7kg. Dat is wel een beetje op het randje.

• Algemeen: Zie ik iets over het hoofd in mijn metingen, aansluitschema, of anderzijds?

De potentiometer op de A4988 regelt de stroom die naar de motor gaat en dus de koppel. Daar kun je nog mee spelen.

[JBS]

Tom-Z schreef op maandag 1 juni 2020 @ 17:14:
[...]

Dat kan goed kloppen. Ik zou zeker niet verwachten 12V te meten.


[...]

Dat is een niet te beantwoorden vraag. Daarvoor moeten we weten hoe groot het wiel is. De specificatie van de motor is 40 Ncm holding torque. Dat is bij de maximale stroom (1.7A). Als zo'n moment over een arm van 15mm werkt krijg je een kracht van 2.7kg. Dat is wel een beetje op het randje.


[...]

De potentiometer op de A4988 regelt de stroom die naar de motor gaat en dus de koppel. Daar kun je nog mee spelen.

De diameter van het wiel dat op de NEMA is bevestigd is 4.5cm.

Is er een richtlijn/advies voltage waarnaar ik door middel van de potentiometer naar moet/kan streven in geval van de gebruikte NEMA 17? Aan de potentiometer heb ik nog niet gedraaid.

[Tom-Z]

JBS schreef op maandag 1 juni 2020 @ 17:21:
[...]
De diameter van het wiel dat op de NEMA is bevestigd is 4.5cm.

Tja, dat kan je dus wel vergeten. Ik heb net voorgerekend dat het met een arm van 15mm maar nét gaat. Over een arm van 22.5mm kan die maximaal (in theoretisch optimale omstandigheden) stepper 1.8kg trekken.

Is er een richtlijn/advies voltage waarnaar ik door middel van de potentiometer naar moet/kan streven in geval van de gebruikte NEMA 17? Aan de potentiometer heb ik nog niet gedraaid.

De formule daarvoor staat op de aliexpress pagina waar je naar linkt. Je zou ongeveer 1.1-1.2V kunnen proberen. Je stepper motor kan/moet meer hebben (maximaal ongeveer 1.9V), maar dat is mogelijk te veel voor de driver.

[Illusion]

JBS schreef op maandag 1 juni 2020 @ 17:21:
[...]
De diameter van het wiel dat op de NEMA is bevestigd is 4.5cm.

Is er een richtlijn/advies voltage waarnaar ik door middel van de potentiometer naar moet/kan streven in geval van de gebruikte NEMA 17? Aan de potentiometer heb ik nog niet gedraaid.

Dan is het wiel te groot, en moet je dus een zwaarde motor kiezen, of een vertraging inbouwen.

[memphis]

Ik zie een gelijkenis...
Welke stappen motor voor buiten rolgordijnen

[JBS]

Illusion schreef op maandag 1 juni 2020 @ 17:51:
[...]

Dan is het wiel te groot, en moet je dus een zwaarde motor kiezen, of een vertraging inbouwen.

Tom-Z schreef op maandag 1 juni 2020 @ 17:50:
[...]

Tja, dat kan je dus wel vergeten. Ik heb net voorgerekend dat het met een arm van 15mm maar nét gaat. Over een arm van 22.5mm kan die maximaal (in theoretisch optimale omstandigheden) stepper 1.8kg trekken.


[...]

De formule daarvoor staat op de aliexpress pagina waar je naar linkt. Je zou ongeveer 1.1-1.2V kunnen proberen. Je stepper motor kan/moet meer hebben (maximaal ongeveer 1.9V), maar dat is mogelijk te veel voor de driver.

Heb 'm opgehoogd tot 1.05V en merk al een aardige toename in torque.
Als ik hoger ging, gaf m'n multimeter geen waarde meer aan.

Het wiel ga ik opnieuw printen, maar dan met een aanzienlijk kleinere diameter. Even balans vinden tussen voldoende grip voor de bolletjes (aantal gaatjes) en de kleinste daarbij passende diameter.

[jctjepkema]

Je kan nog overwegen een vertraging met gt2 tandriem in te bouwen. Op aliexpress maar bijv. Ook op veel webites in nl zijn die tandwielen en riempjes wel te vinden. Ook in gesloten lussen.

[JBS]

@jctjepkema Een overbrenging is inderdaad iets wat ik nog overweeg toe te voegen. Gezien de aanwezigheid van een 3D printer is het printen van een gearbox voor de NEMA 17 op zich geen probleem.

@Tom-Z Wanneer ik de potentiometer na het meten van 1.05 verder draait, meet de multimeter zoals aangegeven niets meer. Ook draait de NEMA niet meer. Draai ik de potentiometer weer terug tot 1.05, dan meet de multimeter weer iets en draait de NEMA ook weer. Zit ik hier op de grens van wat de A4988 aan kan waardoor hij zichzelf uitschakelt, denk je?

[Shoarma4Life]

@JBS leuk project, zijn er verdere wijzigingen geweest? Ik was ook benieuwd of je de ESPHOME code kan delen? ik ben met een soort gelijk project bezig.

[JBS]

Shoarma4Life schreef op zaterdag 26 maart 2022 @ 15:27:
@JBS leuk project, zijn er verdere wijzigingen geweest? Ik was ook benieuwd of je de ESPHOME code kan delen? ik ben met een soort gelijk project bezig.

Zonder tandwiel overbrenging was het voor de NEMA überhaupt niet mogelijk het rolgordijn omhoog te trekken. Uiteindelijk op basis van dit project https://www.instructables...nted-161-Nema-17-Gearbox/ een poging gedaan, maar het rolgordijn bleek ook daarvoor te zwaar en/of met name in het begin wat stroef in beweging te krijgen waardoor dit ook niet goed genoeg werkte. Uiteindelijk gordijnen opgehangen (met SwitchBots in geval van de erker)

[Rrob]

JBS schreef op dinsdag 29 maart 2022 @ 09:25:
[...]
Zonder tandwiel overbrenging was het voor de NEMA überhaupt niet mogelijk het rolgordijn omhoog te trekken. Uiteindelijk op basis van dit project https://www.instructables...nted-161-Nema-17-Gearbox/ een poging gedaan, maar het rolgordijn bleek ook daarvoor te zwaar en/of met name in het begin wat stroef in beweging te krijgen waardoor dit ook niet goed genoeg werkte. Uiteindelijk gordijnen opgehangen (met SwitchBots in geval van de erker)

Denk dat het probleem hem vooral zit in het feit dat dergelijke rolgordijnen bewust stroef lopen omdat ze zich daarmee op de gewenste hoogte houden en niet vanzelf afrollen.
Door het hele rolgordijn-ketting-overbrenging uit de buis van het rolgordijn te trekken en daar een nieuwe as + koppeling met een motor te maken zou het rolgordijn makkelijk omhoog moeten willen met een 15Ncm motor. Punt is dan wel dat je een motor nodig hebt die niet kan draaien als hij uit staat (self-locking), geen idee of die NEMA dat doet, ik heb zelf wormwiel motors