Afinación de Steppers

Ejecute la prueba de latencia como se describe en el capítulo Test de Latencia.

Mientras se ejecuta la prueba, debe abusar de la computadora. Mueva ventanas alrededor de la pantalla. Navegue por la web. Copie algunos archivos grandes en el disco. Ponga musica. Ejecute un programa OpenGL como Glxgears. La idea es poner a la PC a un fuerte ritmo mientras el test de latencia verifica los resultados para ver cuáles son los peores números.

El último número en la columna etiquetada Max Jitter es el más importante. Reservelo; lo necesitarás más tarde. Contiene la peor latencia medida durante toda la ejecución de la prueba. En el ejemplo anterior, eso es 10636 nanosegundos, o 10.6 microsegundos, que es excelente. Sin embargo, el ejemplo solo se ejecutó durante unos segundos (imprime una línea cada segundo). Debe ejecutar la prueba durante al menos varios minutos; a veces, la peor latencia no ocurre muy a menudo, o solo sucede cuando se hace alguna acción particular. Cierta placa base Intel funcionó bastante bien la mayor parte del tiempo, pero cada 64 segundos tenía una muy mala latencia de 300 us. Afortunadamente, eso es reparable, ver FixingDapperSMIIssues en la wiki que se encuentra en wiki.linuxcnc.org.

Entonces, ¿qué significan los resultados? Si su número ovl max es menor que aproximadamente 15-20 microsegundos (15000-20000 nanosegundos), la computadora debería da buenos resultados con pasos por software. Si la latencia máxima esta entre 30-50 microsegundos, todavía puede obtener buenos resultados, pero su la velocidad máxima de paso puede ser un poco decepcionante, especialmente si utiliza microstepping o tiene tornillos de paso muy finos. Si los números son 100 us o más (100,000 nanosegundos), entonces ese PC no es buen candidato para pasos por software. Números de más de 1 milisegundo (1,000,000 nanosegundos) significa que la PC no es un buen candidato para EMC, independientemente de que use pasos por software o no.

Tenga en cuenta que si obtiene números altos, puede haber formas de mejorarlos. Por ejemplo, una PC tenía una latencia muy mala (varios milisegundos) usando el video integrado. Pero una tarjeta de video Matrox usada de $5 resolvió el problema problema: EMC no requiere hardware de última generación.

Las diferentes marcas de unidades paso a paso tienen diferentes requisitos de temporización en sus pasos y entradas de dirección. Necesita la hoja de datos que tiene las especificaciones de su unidad.

Del manual de Gecko G202:

Del manual de Gecko G203V:

De la hoja de datos de Xylotex:

Una vez que encuentre los números, anótelos también; los necesita en el próximo paso.

BASE_PERIOD es el "latido" de su computadora EMC. En cada período, el generador de pasos de software decide si es el momento de otro impulso de pasos. Un período más corto le permitirá generar más pulsos por segundo, dentro de los limites. Pero si se queda demasiado corto, su computadora gastará mucho tiempo generando pulsos de paso que todo lo demás se ralentizará, o tal vez incluso se bloqueara. Los requisitos de latencia y del driver afectan el período más corto que se puede usar, como veremos en un minuto.

Veamos primero el ejemplo de Gecko. El G202 puede manejar pulsos de pasos que estan en bajo 0.5 us y y en alto 4.5 us. Necesita el pin de dirección estable durante 1us antes del flanco descendente y permanecer estable 20us después del flanco descendente. El requisito de tiempo más largo es el tiempo de espera de 20 us. Un enfoque simple sería establecer el período en 20 us. Eso significa que todos los cambios en las líneas STEP y DIR están separados por 20 us. Todo bien; de acuedo?

¡Incorrecto! Si hubiera latencia CERO, entonces todos los flancos estarían separados por 20 us, y todo estaría bien. Pero todas las computadoras tienen alguna latencia Latencia significa retraso. Si la computadora tiene 11 us de latencia, eso significa que a veces el software corre 11 us más tarde de lo que se suponía. Si una ejecución del software se hace 11 us tarde, y la siguiente se hace en su momento, el retraso de la primera a la segunda es solo 9 us. Si el primero generó un impulso de paso, y el segundo cambia el bit de dirección, acaba de violar el requisito de tiempo de espera de 20 us del G202. Eso significa que su unidad podría haber dado un paso en la dirección incorrecta, y su pieza será de tamaño incorrecto.

La parte realmente desagradable de este problema es que puede ser muy esporadico. Las peores latencias pueden ocurrir solo unas pocas veces por minuto, y las probabilidades de mala latencia justo cuando el motor está cambiando la dirección es baja. Así que se obtienes errores muy extraños que arruinan una pieza de vez en cuando y parecen imposibles de solucionar.

La forma más sencilla de evitar este problema es elegir un BASE_PERIOD que sea la suma de los requisitos de tiempo más largos de su driver, y el el peor caso de latencia de su computadora. Si está ejecutando un Gecko con 20 us como requisito de tiempo de mantenimimiento, y su prueba de latencia dice que tiene una latencia máxima de 11 us, si configura BASE_PERIOD a 20+11=31 us (31000 nano-segundos en el archivo ini), tiene la garantía de cumplir los requisitos de tiempo del driver.

Pero queda un compromiso. Hacer un pulso de paso requiere al menos dos períodos. Uno para comenzar el pulso y otro para finalizarlo. Como el período es 31 us, se necesita 2x31 = 62 us para crear un pulso de paso. Eso significa que la velocidad máxima de paso es de solo 16129 pasos por segundo. No muy buena. Pero no se rindas todavía, todavía tenemos algunos ajustes que hacer en la próxima sección.

Para Xylotex, los tiempos de activacion y mantenimiento son muy cortos, 200 ns cada uno (0.2 us). El tiempo más largo es el tiempo 2 us. Si tienes 11 us latencia, entonces puede establecer BASE_PERIOD como 11+2=13 us. Conseguir deshacerse del largo tiempo de espera de 20 us realmente ayuda! Con un período de 13 us, un paso completo tarda 2x13=26 us, y la velocidad máxima de paso es 38461 pasos por segundo!

Pero no puede celebrar nada todavía. Tenga en cuenta que 13 us es un período muy corto. Si intenta correr el generador de pasos cada 13 us, podría suceder no le quedará tiempo suficiente para ejecutar cualquier otra cosa, y su computadora podria bloquearse. Si su objetivo son períodos de menos de 25 us, debe comenzar con 25 us o más, ejecute EMC y vea cómo responden las cosas. Si todo esta bien, puedes disminuir gradualmente el período. Si el puntero del mouse comienza a ser lento, o cualquier otra cosa en el PC se ralentiza, su el período es un poco corto. Regrese al valor anterior que deje ala computadora funcionar sin problemas.

En este caso, supongamos que se comenzó en 25 us, tratando de llegar a 13 us, pero usted encuentra que el límite esta alrededor de 16 us; un valor menor menor y la computadora deja de responde bien. Entonces usa 16 us. Con un período de 16 us y 11 us latencia, el tiempo de salida más corto será 16-11=5 us. El dirver solo necesita 2 us, así que tiene un margen. El margen es bueno; no se quiere perder pasos por haber usado un tiempo demasiado corto.

¿Cuál es la tasa de paso máxima? Recuerde, dos períodos para dar un paso. Se estableció en 16 us para el período, por lo que un paso consume 32 us. Funcionariamos a unos no malos 31250 pasos por segundo.

En la última sección, obtuvimos para el driver Xylotex un período de 16 us y una velocidad máxima de 31250 pasos por segundo. Pero el Gecko estaba atascado en 31 us y unos no tan buenos 16129 pasos por segundo. El ejemplo de Xylotex es lo mejor que podemos hacer con el. Pero el Gecko se puede mejorar.

El problema con el G202 es el requisito de tiempo de espera de 20 us. Esto, y la latencia de 11 us es lo que nos obliga a usar un período lento de 31 us. Pero el El generador de pasos software LinuxCNC tiene algunos parámetros que le permiten aumentar diferentes tiempos en uno o varios períodos. Por ejemplo, si steplen es cambiado de 1 a 2, entonces habrá dos períodos entre el comienzo y final del impulso de paso. Del mismo modo, si se cambia dirhold de 1 a 3, habrá al menos tres períodos entre el pulso de paso y un cambio del pin de dirección.

Si podemos usar dirhold para cumplir con el requisito de 20 us "hold time", entonces el siguiente tiempo más largo es el de 4.5 us high time. Agregue la latencia de 11 us a 4.5 us alta hora, y obtienes un período mínimo de 15.5 us. Cuando intentas 15.5 us, usted encuentra que la computadora es lenta, por lo que se acomoda en 16 nosotros. Si dejamos dirhold en 1 (valor predeterminado), entonces el tiempo mínimo entre paso y dirección es el período de 16 us menos latencia de 11 us = 5 us, que no es suficiente Necesitamos otros 15 nosotros. Como el período es 16 us, nosotros necesita un período más. Entonces cambiamos dirhold de 1 a 2. Ahora el mínimo el tiempo desde el final del impulso de paso hasta el pin de dirección cambiante es 5 + 16 = 21 us, y no tenemos que preocuparnos de que Gecko ponga dirección incorrecta debido a la latencia.

Si la computadora tiene una latencia de 11 us, entonces una combinación de 16 us período base, y un valor dirhold de 2 asegura que siempre nos reuniremos los requisitos de tiempo del Gecko. Para caminar normal (sin dirección cambio), el valor aumentado de dirhold no tiene ningún efecto. Hacen falta dos períodos que totalizan 32 us para hacer cada paso, y tenemos el mismo 31.250 paso por segundo que obtuvimos con el Xylotex.

El número de latencia 11 us utilizado en este ejemplo es muy bueno. Si trabajas a través de estos ejemplos con mayor latencia, como 20 o 25 us, la parte superior la velocidad de paso tanto para Xylotex como para Gecko será menor. Pero el se aplican las mismas fórmulas para calcular el BASE_PERIOD óptimo, y para retocando dirhold u otros parámetros del generador de pasos.

Para un sistema de pasos basado en software, rápido y confiable, no puede simplemente suponer períodos y otros parámetros de configuración. Necesita mediciones en su computadora, y hacer cálculos para asegurarse de que sus drivers obtienen las señales que necesitan.

Para facilitar las matemáticas, se he creado una hoja de cálculo de Open Office http://wiki.linuxcnc.org/uploads/StepTimingCalculator.ods Usted ingresa el resultado de la prueba de latencia y los requisitos de tiempo de su driver paso a paso y la hoja de cálculo calcula el BASE_PERIOD óptimo. A continuación, pruebe el período para asegurarse de que no se ralentizará o bloqueará tu computador. Finalmente, ingrese el período real y la hoja de cálculo le dirá la configuración de parámetros de stepgen que se necesitan para cumplir con su requisitos de tiempo de la unidad. También calcula la velocidad máxima de paso que podrá generar

Se han agregado mas cosas a la hoja de cálculo para calcular la velocidad máxima y cálculos eléctricos paso a paso.