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Selbstbau Stackingsteuerung zur digitalen Mehrebenenfotografie

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palpatine:
Servus an alle,

nachdem ich die hier beschriebene Stackingsteuerung seit einem Jahr erfolgreich im Einsatz habe, möchte ich noch einige Anmerkungen dazu geben.

Mit der beschriebenen Konfiguration, NEMA 17 / 1,8° und EasyDriver werden 1600 Steps/ Umdrehung erreicht (der EasyDriver läuft standartmäßig mit 8 Microsteps/ Step, der NEMA 17 mit 200 Steps / Umdrehung = 1600 Steps / Umdrehung). Ich habe eine NoName Kugelumlaufspindel verbaut, diese hat einen Hub von 4 mm / Umdrehung. Daraus resultiert eine Schrittweite von 4 mm / 1600 = 0,0025 mm (Ich hoffe, der Rechenweg stimmt so?).

Für Objektive bis 10x ist das völlig ausreichend. Da ich aber auch mit 20x und seit neuestem auch mit 50x arbeite, reicht die Schrittweite nicht mehr aus. Was also tun? Da ich von Elektronik und Programmierung fast null Ahnung habe, habe ich mich durch viele Foren gelesen und dann mal "Trial & Error" rumprobiert.

Nimmt man nun einen NEMA 17 / 0,9° mit 400 Umdrehungen erreicht man so mit dem EasyDriver 3200 Steps (400 x 8 ). Tauscht man den EasyDriver gegen einen BigEasyDriver (der läuft mit 16 MicroSteps / Umdrehung) so kommt man mit einem Nema 17 / 1,8° auf 3200 Umdrehungen (200 x 16) und mit einem Nema 17 / 0,9° schon auf 6400 Umdrehungen (400 x 16). Macht mit meiner Spindel eine Schrittweite von 0,00125 mm bzw. 0,000625 mm.

Irgendwann hatte ich mir den Treiber TMC2130 besorgt, der Schrittmotoren flüsterleise macht. Dieser läuft, richtig programmiert, mit bis zu 256 MicroSteps / Umdrehung. Bei mir läuft er, da ich die Programmierung nicht hinbekommen habe, mit 64 MicroSteps / Umdrehung = 12800 Steps / Umdrehung = 0,0003125 mm Schrittweite. Wenn ich einen Nema 17 / 0,9° nehme, dann komme ich auf 25600 Steps / Umdrehung = 0,00015625 mm Schrittweite.

Jetzt das Ganze mal spaßenshalber mit einem Planetengetriebe 20:1 für den Nema 17 / 0,9° gerechnet: 400 x 20 = 8000 x 64 = 512000 Steps / Umdrehung = 0,0000078125 mm / Step.

Ich bin mir nicht sicher, ob die Rechenwege so richtig sind, bitte mich gegebenenfalls korrigieren, damit hier keine Halbwarheiten stehen bleiben.

Was mir noch aufgefallen ist, im Programmcode gibt es eine Zeile:

AccelStepper stepper(AccelStepper::DRIVER, STEP_PIN, DIR_PIN);  -> damit läuft der TMC2130 mit 3200 Steps/ Umdrehung -> 16 Microsteps

ändert man nun den Code in:

AccelStepper stepper(AccelStepper::FULL2WIRE, STEP_PIN, DIR_PIN); -> dann läuft der TMC2130 mit 12800 Steps/ Umdrehung -> 64 Microstep

Wenn man also bei der Originalkonfiguration etwas experimentiert, kann man hier noch eine Menge rausholen.

Schönes Wochenende
Marcel

harzgeist:
Hallo,

Meiner Meinung nach macht eine Schrittweite, die unterhalb der Auflösungsgrenze, also etwa der doppelten Wellenlänge des Lichtes liegt, keinen Sinn mehr. Auch wenn es hier um die Vertikale geht. Bei rund 1 Mikrometer sollte Schluss sein.
Siehe auch https://de.m.wikipedia.org/wiki/Aufl%C3%B6sung_(Mikroskopie)

Oder sehe ich das falsch?

Grüße
Thomas

Stefan:
Hallo Marcel,

bisher hatte ich keine Notwendigkeit geringere Steps zu nutzen. Mit der Micrometerschraube die ich steuere habe ich ausreichend Untersetzung und komme bisher nicht unter 15 Steps. Bei 50+ Objektiv könnte es vielleicht eng werden.

Danke für Deine Überlegungen und Verbesserungsvorschläge. BEsonders interessant finde ich den Treiber TMC2130. Das könnte interessant sein. Hab mir gleich ein paar bestellt.

Viele Grüße
Stefan

palpatine:
Hallo Stefan,

mit dem TMC2130 am Motor wirst du ihn nicht mehr hören, mit dem Easy Driver war der Motor schon etwas laut  ;D

Bei der Programmierung hatte ich das Problem, solange der TMC über AccelStepper.h angesteuert wird, läuft alles gut. Wird TMC2130Stepper.h eingebunden und die Befehle programmiert, macht der Motor keinen Mucks mehr.

Hab's dann irgendwann aufgegeben und nur noch mit der AccelStepper.h laufen lassen. Evtl. bekommst du das hin.  8)

Habe auch die zusätzlichen Steuerpins mit dem Arduino verbunden, aber nüscht tut sich.

Gruß Marcel

Stefan:
Hallo Marcel,

wird schon irgendwie laufen. Ich muss mir noch die Belegung heraus suchen und bis das Zeug kommt ist noch lange Zeit. Stimmt wohl ich dachte das muss so sein das mit der Laufstärke.  ;D Ich habe einfach die Spannung etwas reduziert dann war er ruhiger.

Viele Grüße und Danke!
Stefan

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