Fragen Arduino Mega Steuerung

[ttausn]

Hallo zusammen,

Ich habe seit kurzem eine CNC Fräse von Hobbyline mit einer Arduino Mega Steuerung.
Die Steuerung tut ihren Dienst auch soweit. Also das Verfahren der Achsen funktioniert, nur habe ich zwei Probleme, bei denen ich davon ausgehe, dass sie zusammen hängen.

Das erste wesentliche ist, dass ich immer wenn ich die Spindel anmache einen USB Fehler bekomme. Mal schneller, mal langsamer aber er kommt jedes Mal in unter 2 min wieder. Da ich von Kriechströmen im USB Kabel ausgegangen bin, habe ich einen USB Isolator gekauft, dann kam der Fehler allerdings direkt nach dem Einschalten der Spindel (unter 10 Sekunden).
Die Spindel ist eine Luftgekühlte 800 Watt Chinaspindel https://www.ebay.de/itm/DE-EU-800W-0-8KW-ER11-220V-Air-Cooling-Milling-Spindle-Motor-24000rpm-400Hz-CNC/274140625804?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2057872.m2749.l2649 an einem 1,5 KW Frequenzumrichter https://www.ebay.de/itm/8A-Einphasig-Frequenzumrichter-Variable-Frequency-Driver-VFD-1-5KW-AC-220V-DM-01/352663301591?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2057872.m2749.l2649.
Die Steuerung und der FU sind nicht miteinander verbunden (manuelle Steuerung der Drehzahl). Nur das Netzteil der Steuerung des Arduino Boards (rotes AC-CNC 2019) und der Frequenzumrichters werden über das gleiche Netzkabel versorgt. Der Fehler kommt aber auch, wenn ich die Steuerung über eine externe Spannungsquelle versorge (12V Akku).

Das zweite Problem, was ich bei der Suche nach dem USB Fehler festgestellt habe ist, die Tastplatte. Wenn ich die Tastplatte wie auf der Estlcam Seite beschrieben anschließe, geht die LED auf dem Steuerungsboard aus. Also den einen Anschluss vom Input an die Tastplatte und den anderen an den Fräser, der über die Spindel geerdet ist. Wie rum ich die beiden Kabel einstecke ist egal. Wenn sich Tastplatte und Fräser berühren geht die LED aus (tippe auf einen Kurzschluss?).
Dieser Fehler tritt nur ohne USB Isolator auf. Wenn ich den USB Isolator zwischen PC und USB Kabel stecke, funktioniert der Tastsensor.

Was ist noch festgestellt habe, ist dass beide Probleme nicht auftreten, wenn ich die Steuerung mit einem Laptop (Akkubetrieb) verbinde. Ich habe es jedoch mit 3 verschiedenen PCs ausprobiert und bei allen kam derselbe Fehler. Ich habe auch 2 unterschiedliche Arduino getestet.

In meiner Verzweiflung habe ich auch probiert einfach mal die Erdung vom PC abzuklemmen, allerdings treten beide Fehler weiterhin auf. Dasselbe gilt, wenn ich die Erdung von der Fräse trenne.
Zum Schluss habe ich sogar den PC und den Monitor über unser Wohnmobil (Versorgung 12V Batterie mit 230V Konverter) betrieben. Das heißt, der PC war vollkommen von der Steuerung getrennt und trotzdem kam der Fehler wieder.

Daher gehe ich davon aus, dass es wohl irgendein Erdungsfehler sein wird, allerdings kann ich mir nicht erklären wieso dieser auftritt. Spätesten nachdem ich den USB Isolator eingebaut habe, bzw. die Stromkreise über das Wohnmobil getrennt habe müsste es ja funktionieren da PC und CNC galvanisch getrennt sind.

Noch ein paar Infos:
Das USB Kabel ist eins von Estlcam, also mit Schirmung. Länge ca. 1,8 Meter. USB Sparfunktion am PC ist deaktiviert. Ein Netzfilter für die Steuerung ist verbaut. Alle Komponenten sind an einem zentralen Punkt verbunden (alle Motoren, Spindel und Fräse einzeln geerdet, Netzteile ebenfalls alle geerdet). Staubsauger oder ähnliches nicht in Betrieb.

Ich bin jetzt seit fast 2 Wochen auf der Suche nach dem Problem und bin am Verzweifeln. Hat vielleicht jemand eine Idee, woran es liegen könnte? Ich wäre für jede Hilfe dankbar.

Viele Grüße,
Tilo

 

[QSmurf]

Hallo Tilo,

also bei den ganzen China FUs muss ein Netzfilter direkt in die Spannungsversorgungsleitung nahe des FU eingebaut werden, steht auch meist so in den Bedienungsanleitungen. Aus Platz und Kostengründen ist so etwas bei den günstigen FU weg gelassen worden.

Achtung der Netzfilter muss ausreichend dimensioniert sein. Schau mal bei z.B. Sorotec nach.

Dann solltest du noch darauf achten, dass deine Spindel richtig geerdet und das Kabel zwischen FU und Spindel geschirmt und die Schirmung ordungsgemäß angeschlossen ist.

Und zu guterletzt, sind die Kabel zu den Schrittmotoren geschirmte Kabel und die Schirmung sauber angeschlossen? Sonst holst du dir evtl. darüber auch wieder Störungen in die Steuerung hinein.


Gruß
Jörg

 

[ttausn]

Hallo Tilo,

also bei den ganzen China FUs muss ein Netzfilter direkt in die Spannungsversorgungsleitung nahe des FU eingebaut werden, steht auch meist so in den Bedienungsanleitungen. Aus Platz und Kostengründen ist so etwas bei den günstigen FU weg gelassen worden.

Achtung der Netzfilter muss ausreichend dimensioniert sein. Schau mal bei z.B. Sorotec nach.

Dann solltest du noch darauf achten, dass deine Spindel richtig geerdet und das Kabel zwischen FU und Spindel geschirmt und die Schirmung ordungsgemäß angeschlossen ist.

Und zu guterletzt, sind die Kabel zu den Schrittmotoren geschirmte Kabel und die Schirmung sauber angeschlossen? Sonst holst du dir evtl. darüber auch wieder Störungen in die Steuerung hinein.


Gruß
Jörg

Hallo Jörg,

Vielen Dank für deine schnelle Antwort. Um mit den Fragen anzufangen, kann ich sagen, dass sowohl zu den Schrittmotoren, als auch zu der Spindel ein geschirmtes Kabel führt. Bei dem Spindelkabel für das Kabel zu den drei Phasen auch noch die Erdung.

Was ich allerdings nicht verstehe ist, warum es mit einem Laptop funktioniert, aber mit dem PC nicht. Als ich den PC über das Wohnmobil versorgt habe, müsste es doch genau so sein, wie ein Laptop, oder sehe ich das falsch?

Wenn ich jetzt einfach mal alles über den Hausstrom versorge und nur den FU über das Wohnmobil, dann kann er ja theoretisch auch ohne Netzfilter keine Störungen mehr zur Steuerung geben, oder sehe ich dass falsch?

Viele Grüße,
Tilo

 

[onki]

Hallo Tilo,

Das Problem, dass es am Laptop funzt, am PC aber nicht, liegt an den sog. Erdschleifen.
Dein Laptop wird entweder über den Akku oder eine DC-Spannung (Netzteil) ohne Schutzleiteranschluss am Laptop versorgt, der PC hat aber immer Verbindung zum Schutzleiter und somit i.d.R. auch der USB-GND-Anschluss.
Dabei kann es dann zu den Problemen kommen.
Es gibt isolierte USB-Anschlüsse um solche Effekte zu vermeiden.
Ich nutze an meiner Stepcraft auch eine (Eigenbau) USB-Steuerung mit optisch isoliertem USB-Anschluss auf der Interfaceplatine. Daher gibt es da keine disbezüglichen Probleme.

Gruß
Onki

 

[STErwin]

Hallo Tilo,

Das Problem, dass es am Laptop funzt, am PC aber nicht, liegt an den sog. Erdschleifen.
Dein Laptop wird entweder über den Akku oder eine DC-Spannung (Netzteil) ohne Schutzleiteranschluss am Laptop versorgt, der PC hat aber immer Verbindung zum Schutzleiter und somit i.d.R. auch der USB-GND-Anschluss.
Dabei kann es dann zu den Problemen kommen.
Es gibt isolierte USB-Anschlüsse um solche Effekte zu vermeiden.
Ich nutze an meiner Stepcraft auch eine (Eigenbau) USB-Steuerung mit optisch isoliertem USB-Anschluss auf der Interfaceplatine. Daher gibt es da keine disbezüglichen Probleme.

Gruß
Onki

Lest Ihr auch was der Thread Eröffner geschrieben hat?

Zum Schluss habe ich sogar den PC und den Monitor über unser Wohnmobil (Versorgung 12V Batterie mit 230V Konverter) betrieben. Das heißt, der PC war vollkommen von der Steuerung getrennt und trotzdem kam der Fehler wieder.

Mehr Trennung geht wohl nicht. 12V Wohnmobilbatterie nix Verbindung mit irgendwas sonst

Erwin

 

[QSmurf]

Lest Ihr auch was der Thread Eröffner geschrieben hat?



Mehr Trennung geht wohl nicht. 12V Wohnmobilbatterie nix Verbindung mit irgendwas sonst

Erwin

Hallo Erwin,

natürlich habe ich gelesen, was Tilo geschrieben hatte. Ich kann nur sagen unterschätze nicht die EMV. Du hast immernoch eine Leitungen (Anschlußkabel) zwischen PC und Wechselrichter/Batterie und FU - Stromnetz, die sicher nicht geschirmt sind.

Ich hatte auch Anfangs genau das gleiche Problem, dann habe ich nach studieren meiner FU Anleitung einen passend dimensionierten Netzfilter verwendet, die Anschlußleitung zwischen FU und Netzfilter so kurz wie möglich gehalten (Netzfilter auf die Rückseite des FU gepackt) , danach war das Problem behoben. Das Thema heisst EMV - Abstrahlung und Einstrahlung, galvanisch, induktiv und kapzitiv. Du machst aus 230V 50Hz Wechselspannung 230V Gleichpannung aufbereitet für einen Brushless Motor (nichts anderes ist eine Spindel) mit entsprechender Frequenz 24000 rpm. (Phasen Freq. /Magnetfeld Freq. abhängig von der Polzahl der Spindel).

Daraus resultierend mein Tip mit dem Netzfilter.

 

[ttausn]

Hallo Erwin,

natürlich habe ich gelesen, was Tilo geschrieben hatte. Ich kann nur sagen unterschätze nicht die EMV. Du hast immernoch eine Leitungen (Anschlußkabel) zwischen PC und Wechselrichter/Batterie und FU - Stromnetz, die sicher nicht geschirmt sind.

Ich hatte auch Anfangs genau das gleiche Problem, dann habe ich nach studieren meiner FU Anleitung einen passend dimensionierten Netzfilter verwendet, die Anschlußleitung zwischen FU und Netzfilter so kurz wie möglich gehalten (Netzfilter auf die Rückseite des FU gepackt) , danach war das Problem behoben. Das Thema heisst EMV - Abstrahlung und Einstrahlung, galvanisch, induktiv und kapzitiv. Du machst aus 230V 50Hz Wechselspannung 230V Gleichpannung aufbereitet für einen Brushless Motor (nichts anderes ist eine Spindel) mit entsprechender Frequenz 24000 rpm. (Phasen Freq. /Magnetfeld Freq. abhängig von der Polzahl der Spindel).

Daraus resultierend mein Tip mit dem Netzfilter.

Hallo,

Das es Störungen durch die Stromversorgung des PCs gibt habe ich verstanden, auch wenn ich nicht verstehe, warum es auch mit USB Isolator nicht funktioniert, bzw. dann noch schlimmer wird.

Ich habe es mit 2 Laptops getestet. Der eine war ein neues Notebook Lenovo Yoga 720 (wahrscheinlich Schaltnetzteil aber auch mit Erdung) und der andere war ein alter Dell 620. Bei dem Dell, war das Netzteil deutlich größer und schwerer, also wahrscheinlich kein Schaltnetzteil (Netzteil auch mit Erdung).

Mit dem Lenovo hat alles funktioniert und mit dem Dell nicht. Meint ihr, dass es dann unbedenklich ist, die Fräse einfach mit einem Laptop zu betreiben, der ein Schaltnetzteil hat und mit dem es funktioniert? Oder kann es durch dieses Erdungs/Netzfilterproblem zu einer Beschädigung der Komponenten kommen?
Ich möchte ungerne den Lenovo nehmen, da das mein Arbeitsrechner ist und müsste dann einen Laptop besorgen, mit dem es funktioniert.

Viele Grüße,
Tilo

 

[GP15]

Hi

Könnte da evtl. irgendwo in der Hausinstallation der Schutzleiter mit dem Neutralleiter vertauscht worden sein?
Technisch gesehen unterscheiden sich die beiden in den üblichen TN-S Installationen ja nicht, aber evtl. reagiert da was auf Erdströme?

 

[QSmurf]

Hallo,

Das es Störungen durch die Stromversorgung des PCs gibt habe ich verstanden, auch wenn ich nicht verstehe, warum es auch mit USB Isolator nicht funktioniert, bzw. dann noch schlimmer wird.

Ich habe es mit 2 Laptops getestet. Der eine war ein neues Notebook Lenovo Yoga 720 (wahrscheinlich Schaltnetzteil aber auch mit Erdung) und der andere war ein alter Dell 620. Bei dem Dell, war das Netzteil deutlich größer und schwerer, also wahrscheinlich kein Schaltnetzteil (Netzteil auch mit Erdung).

Mit dem Lenovo hat alles funktioniert und mit dem Dell nicht. Meint ihr, dass es dann unbedenklich ist, die Fräse einfach mit einem Laptop zu betreiben, der ein Schaltnetzteil hat und mit dem es funktioniert? Oder kann es durch dieses Erdungs/Netzfilterproblem zu einer Beschädigung der Komponenten kommen?
Ich möchte ungerne den Lenovo nehmen, da das mein Arbeitsrechner ist und müsste dann einen Laptop besorgen, mit dem es funktioniert.

Viele Grüße,
Tilo

@Moderator: kann man das Thema von Tilo, evtl in ein eigenständigen Thread packen, da es nicht direkt etwas mit EstlCam V11 zu tun hat und man sonst den Faden hier zumüllt.

Hallo Tilo,

ich kann nur anraten das ganze elektrische System sauber aufzubauen.
Was steht z.B. bei Dir denn im Handbuch zum Anschluß des Frequenzumrichters /VFD ? Wenn da an einer Stelle etwas von einem AC reactor steht ist das eine Netzdrossel oder auch Netzfilter.
Und der ist in meinen Augen zwingend notwendig, da der FU nicht entstört ist. Eine elektromagnetische Einstrahlung und somit eine Störung der restliche Steuerelektronik kann ansonsten über die verschiedensten Wege passieren.
Aktuell betrachtet hast Du nur das Laptop, es ist aber nicht garantiert, dass nicht auch andere Teile der Steuerung gestört werden. Wie z.B. das Estlcam Board, dass u.U. mit 10V versorgt wird, um den FU über die Estlcam SW und die Controllerkarte zu steuern. Dieses Netzteil hängt auch an der Netzspannung. Als Folge der Einstrahlung könnte sich u.U. auch der Microcontroller des Arduinos aufhängen.

Daher meine Empfehung nicht an den Auswirkungen herum laborieren, sondern das System nach Vorgabe aufbauen und die Ursache des nicht entstörten FUs abstellen.

Wenn andere einen besseren Vorschlag haben, dann gerne her damit.

Gruß
Jörg

 

[Volker Cseke]

@Moderator: kann man das Thema von Tilo, evtl in ein eigenständigen Thread packen, da es nicht direkt etwas mit EstlCam V11 zu tun hat und man sonst den Faden hier zumüllt.

aber gerne

Volker

 

[ruvy]

Hallo zusammen,

Das erste wesentliche ist, dass ich immer wenn ich die Spindel anmache einen USB Fehler bekomme. Mal schneller, mal langsamer aber er kommt jedes Mal in unter 2 min wieder. ..............

Hallo auch

Genau da Problem hatte ich auch, ich habe das Kabel zur Spindel anders verlegt - weg von den Steuerkabeln für Schrittmotor - und seit dem keine Probleme.
Also z.b. Steuerkabel kommen von links, Kabel zur Spindel kommt von rechts.

kannst du ja mal probieren bevor du irgendwelche Filter oder ähnliches dazu kaufst.

lg, Rudi

 

[Schrauber_men]

bevor du irgendwelche Filter oder ähnliches dazu kaufst.

Hallo,
so was hatte ich auch, Planet CNC Controller, Spannungversorgung 12-24 direkt oder per USB über B0505S DC-DC galvanisch getrennt, , es war aber mit 12V direkt versorgt, und sogar nach dem ich nur !!! FU einschalte (ohne Spindel) , spielt Steuerkarte verrückt,
hab auf USB umgeschaltet, Problemm ist weg,.
Was möchte ich dazu sagen: ihr sollte versuchen Spannungversorgung für Arduino galvanisch trennen, dafür kann man z.Bsp. B0505S-1W (es gibt auch 2W) DC Wandler nehmen, kostet paar € bei Ebay.

Gruß
Waldemar

 

[Christian Knüll]

Hallo,

Ein Netzfilter für die Steuerung ist verbaut.

ist es ein geeigneter wie z.B. dieser hier:? https://www.sorotec.de/shop/Netzfilter-1-Phasig-f-r-FU-1-5-bis-2-2KW-ableitarme-Version.html

Netzfilter wie sie z.B. in Kaltgerätesteckern manchmal mit eingebaut sind reichen bei weitem nicht aus - es schon einer der dicken Brocken sein.

Christian

 

[ttausn]

Hallo,

Ich habe nochmal bei meiner Steuerung nachgeschaut, was da genau für ein Frequenzumrichter verbaut ist. Es ist ein Milflex x37-02. Also so einer hier:
https://www.luedeke-elektronic.de/Entstoerfilter-X2-Y2-Miflex-X37-02-250V-50-60Hz-max-15A.html

Zu der Kabelverlegung:
Da ich auch auf Störungen durch die Spindel getippt habe, habe ich den Arduino an der Vorderseite und das USB Kabel geht auch dort raus. Der Frequenzumrichter und der Eingang vom Strom sind auf der Rückseite (Spindelkabel ebenfalls Rückseite).

Und nochmal zu den Störungen in der Spannungsversorgung vom Arduino: Die sollten doch spätestens dann weg sein, nachdem ich das Board über einen 12V Akku betreibe. Dann kann es doch über das Netzteil keine Störungen geben.

Ich verstehe aber so oder so nicht, warum es mit dem einen Laptop funktioniert, mit den anderem aber nicht. Ich habe auch von einem Freund nochmal einen anderen Laptop bekommen (So einen: https://icecat.de/p/fujitsu/vfy-em7bv5505ah4gb/notebooks-ESPRIMO+Mobile+V5505-1312793.html). Mit den Laptop habe ich es auch versucht. Die Tastplatte über die Erdung hat funktioniert, aber sobald die Spindel an war, kam der USB Fehler wieder (Frequenz minimal: ca. 20Hz -> also es fließt quasi kein Strom). Dabei war es egal, ob der Laptop am Ladegerät hängt oder nicht.

Der einzige Unterschied, den ich festgestellt habe, ist dass der Lenovo einen USB 3.0 Anschluss hat, und sowohl der Siemens, der Dell und der HP einen USB 2.0 Anschluss haben. Sind die von der Störungskompensation unterschiedlich? Könnte es vielleicht daran liegen?

Viele Grüße,
Tilo