Skocz do zawartości

Pomoc w doborze silnika krokowego


danioto

Pomocna odpowiedź

O rany, Elvis, dzięki. No pewnie, że tak będzie. Przecież rezystor pomiarowy jest poza obwodem prądu uzwojenia gdy klucz się wyłączy. A niech to, co znaczy świeże spojrzenie z zewnątrz. Histereza w niczym tu nie pomoże bo nie mamy informacji o wielkości malejącego prądu. ST poradziło sobie wyłączając prąd na stały czas bo synchronizują się do własnego zegara. My możemy zrobić co innego. Korzystając z niesymetrii wyjścia komparatora możemy zbudować prosty "przedłużacz" impulsów. Komparator podając stan niski blokuje wejście EN. Teraz tylko trzeba zapewnić, by stan ten trwał odpowiednio długo. Tak długo, by prąd trochę opadł, np. 10us. Wtedy driver znowu się załączy, zobaczymy jaki jest prąd i jeśli wciąż będzie za duży, natychmiast wyłączymy - będzie to typowy tryb regulacji PFM stosowany w niektórych stabilizatorach. Co Ty na to?

O modelu już wspominałeś. Wiem, że nie jest idealny ale nie ma też istotnych wad. Prąd w uzwojeniu wciąż będzie monotonicznie narastał lub opadał a to jest ważne dla zasady działania takich prostych regulacji. OK, będzie to robił wolniej lub szybciej ale to ma wpływ jedynie na szacunki wielkości momentu i ch-kę jego spadku ze wzrostem obrotów. Na pierwszą przymiarkę porównywania różnych zasilań na tym samym silniku wystarczy - moim zdaniem.

Napisz coś więcej o tych diodach Zenera. Ciekaw jestem jak to może wpływać na zachowanie silnika. Może to właśnie jest ten niuans nie wychodzący na prostym modelu RL? Jedyne co dostrzegam to większy komfort pracy klucza - dioda Zenera utrzyma duże napięcie na wyłączonym uzwojeniu a to spowoduje, że trajektoria przełączania głównego klucza będzie krótsza, przy odrobinie dobrej woli można będzie ją nawet nazwać ZVS. W naszym konkretnym przypadku dotyczy to tylko procesu "chopperowania" prądu w załączonej fazie bo jej normalne wyłączenie i tak spowoduje załączenie górnego tranzystora i zwarcie uzwojenia.

Link do komentarza
Share on other sites

No dobra, to co w takim razie robimy z tym fantem? Jakie są wskazówki?

Może jednak zostać przy połączeniu L297 oraz L298 i przejść w tryb "WAVE DRIVE MODE", gdzie załączana jest pojedyncza faza?

A Zener to z tego co rozumiem (a staram się 😋) to całkiem dobry pomysł, a nawet gdyby się nie sprawdził, to można wlutować normalną szybką diodę prostowniczą 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

".. zostać przy połączeniu L297 oraz L298"

To chyba będzie najprostsze wyjście. Póki dodatkowe elementy sprowadzały się do prostego komparatora, można było sobie na to pozwolić (i cieszyć się z DIY) ale gdy trzeba to bardziej rozbudować, chyba nie ma sensu dalej brnąć. Spróbuuę coś wymodzić wg pomysłu z poprzedniego postu (tryb PFM), ale to już tak dla własnej ciekawości.

Równolegle do uzwojenia sterowanego unipolarnie zawsze coś będzie musiało być wstawione. Jeśli nie jest to górny tranzystor półmostka (a przy wykorzystaniu wejść EN nie jest) to zostaje dioda. W przeznaczone miejsce możesz wlutować zwykłą diodę (znaczy zwykłą w sensie p-n ale szybko przełączającą lub Schottky) albo dać jeszcze (dodatkowo, a nie zamiast) Zenera i porównać jakość pracy silnika. Sam jestem ciekaw. W każdym razie miejsce się nie zmarnuje. Acha, na diodzie Zenera będzie się - wg mojej oceny, wydzielało znacznie więcej mocy niż na diodzie zwykłej - weź to pod uwagę przy szacowaniu miejsca.

Do trybu WAVE DRIVE MODE przechodzisz dopiero po sekwencji:

HALF/FULL w stan 1

RESET (do stanu HOME)

jeden impuls CLOCK (do stanu parzystego)

HALF/FULL w stan 0

ale to żaden problem mając procesor na pokładzie.

Link do komentarza
Share on other sites

Postaram się więcej napisać później, ale tak na szybko:

Dioda zenera jak pisze Marek powinna być włączona szeregowo ze zwykłą diodą. Zenerka powinna być wpięta w kierunku przewodzenia (anoda do VCC), zwykła dioda w kierunku zaporowym.

Ja zakładam, że efekt będzie dokładnie odwrotny - silnik da się wysterować z większą prędkością, a moc wytracana na diodach będzie znacznie mniejsza.

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Dobra, kminię schemat elektryczny i jeszcze na wszelki wypadek wam pokażę, by nie walnąć jakiejś gafy. Odezwę się w najbliższym czasie 🙂

EDIT:

Ok, schemat wygląda tak:

Teraz kilka pytań:

1) Pisałeś Marku, że aby ustawić tryb pojedynczej fazy trzeba manipulować HOME, a przecież w nocie jest to zaznaczone jako wyjście? HOME na schemacie blokowym zaznaczony jest jako kolektor tranzystora oznaczającego aktywność sygnału, więc jak można tam coś ustawiać? Czy czegoś nie rozumiem?

2) Rozumiem, że częstotliwość zmiany faz determinuje ustawienie Clock'a. W nocie jest napisane, że minimalny okres to 0.5us, czyli jeśli ustawię R=10k, C=100pF, to wtedy będę miał częstotliwość równą: f=1/0.69RC=1.5MHz, a okres 0.69us, czyli prawie maksymalną, dobrze rozumuję?

Link do komentarza
Share on other sites

Schematu jeszcze nie obejrzałem. Na razie tylko dwie szybkie odpowiedzi na dwa pytania:

1. Nie, nie trzeba manipulować HOME, bo to rzeczywiście jest wyjście. Napisałem, że trzeba wystawić RESET by wymusić przejście sekwencera do stanu HOME (no to był taki może niefortunny skrót myślowy). Chodzi o to, że tryb WAVE DRIVE MODE startuje tylko od stanu parzystego. Dlatego trzeba najpierw zrobić stan 1 (poprzez RESET), potem cyknąć jeden krok (wejściem CLOCK) a potem - już w stanie 2 sekwencera przełączyć HALF/FULL na zero. I dalej to już bedzie przeskakiwać tylko w parzyste stany zgodnie ze schematem.

2. CLOCK jest wejściem popychającym o jeden krok sekwencer komutacji faz czyli robiącym jeden krok silnika. Nie ma nic (albo bardzo niewiele) wspólnego z wewnętrznym oscylatorem (OSC, SYNC), którego elementy RC dołączasz z zewnątrz. Ten generator jest źródłem traktowania układów źródeł prądowych (chopperów). Nie może być za szybki bo po prostu nie wyrobią się tranzystory w mostkach no i będą się grzać niepotrzebnie od kluczowania. Nie może być też za wolny, bo wtedy regulacja będzie słaba i wystąpią duże wahania prądu wokół wartości ustalonej - po przekroczeniu prądu czekamy jeden okres oscylatora i załączamy znowu. Dla dużych wartości indukcyjności uzwojeń może pracować wolniej, bo i tak prąd zmieniał się szybko nie będzie. Dla silników z dwoma zwojami drutu fi1.5 musi być szybki. Zacznij od proponowanych w danych katalogowych wartości 22k/3.3nF. Popatrzysz na przebiegi napięcia na opornikach pomiarowych, przemyślisz i wybierzesz optimum.

EDIT:

Schemat: brakuje mi źródła napięcia odniesienia - to ono będzie progiem odcięcia powyżej którego napięcie na opornikach pomiarowych będzie wyłączało klucze danej fazy.

Same oporniki są dość małe. Pół oma daje tylko 125mV przy oczekiwanym prądzie fazy 250mA. Co prawda im większy opornik tym straty większe ale w takich aplikacjach (impulsowych) sygnały analogowe są dość trudne do opanowania i jedyna szansa podniesienia dynamiki (odstępu od zakłóceń) to zwiększenie sygnału 🙂 ST pisze, że Vref powinno być nie większe niż 3V. Przyjąłbym 1-1.5V na opornikach, czyli wypada mi 5.1-6.2R. Wtedy Vref wyjdzie 1.55V i mniej wiecej tyle musisz ustawić jakimś potencjometrem.

Link do komentarza
Share on other sites

Ja jeszcze dodam od siebie taką stronę: http://www.daycounter.com/Calculators/Stepper-Motor-Calculator.phtml

Nie wiem na ile te obliczenia są przydatne, bo z krokowcami nie miałem nigdy do czynienia, ale kiedyś sobie dodałem tego linka do ulubionych i właśnie odgrzebałem 😉 W każdym bądź razie można tam policzyć maksymalną prędkość jaką można uzyskać dla danego silnika krokowego.

Link do komentarza
Share on other sites

Ok, dzięki śliczne za pomoc, schemat teraz wygląda tak:

Złożę na szybko na płytce stykowej i pomierzę wszystko co tylko się da, spróbuję podobierać optymalne wartości i zdam raport (bo widzę Marku, że może Cię to interesować) ile udało się wyciągnąć. Dzięki za pomoc!

Link do komentarza
Share on other sites

Pewnie, że tak. Zawsze to kawał wiedzy do którego zdobycia wystarczy poczekać 😉

Nie dawały mi spokoju te Zenerki. Przemyślałem sobie i mam takie wnioski:

Prąd w uzwojeniu zamkniętym diodą Zenera, po wyłączeniu spada szybciej. To oczywiście fajnie, bo nie "ciągnie" wirnika z powrotem tylko "odpuszcza" i pozwala następnej fazie przejąć ciężar robienia momentu. Ale nic za darmo. Energia zgromadzona w uzwojeniu rozprasza się w postaci ciepła w diodze Zenera - tak myślałem. To w sumie nic złego, bo i tak trzeba ją jakoś z tamtąd wyciągnąć. Na pewno efekt szybkiego spadku prądu jest ważniejszy. Skoro nie ma pełnego mostka i nie mamy innych szans "przełamania" prądu w uzwojeniu, wytracamy go na zewnątrz. Przy zwykłej diodzie jedyną szansą wytracenia energii z uzwojenia jest rezystancja samego uzwojenia, bo rezystancja diody jest w tym porównianiu pomijalnie mała.

Napięcie na kolektorze/drenie tranzystora robi się nagle (w chwili wyłączenia) bardzo duże (a nie małe - jak mylnie założyłem jakiś czas temu). Zwykła dioda zapewniała nam tylko VCC+0.7V, teraz mamy aż VCC+Vz czyli np. dla zasilania 30V i diody 20V dostaniemy nagle +50V - to już nie każdy tranzystor (lub scalak) wytrzyma.

Nie brałem tu pod uwagę ruchu samego wirnika - on też ma wpływ na wartość prądu ale zasada wymiany "energia uzwojenia -> ciepło" raczej zostaje zachowana.

EDIT: Elvis: czy mógłbyś jakoś skomentować powyższe?

W każdym razie czekam na wyniki. Zrobiłem układzik z komparatorem - ne ekranie działa 🙂

Link do komentarza
Share on other sites

Nie dam 100% głowy za ten konkretny silnik, ale na hybrydowym jest dokładnie odwrotnie.

Jeśli jest tylko dioda, albo zenerka o małym spadku (np. 2V7), to tracimy bardzo dużo mocy na nagrzewanie diody.

Za to zastosowanie diody 20V powoduje minimalny spadek mocy.

W projekcie nad którym pracuję używamy bardzo podobnego sterownika, z tą diodą były niezłe zabawy.

Mogę zmierzyć temperaturę przy diodzie zenera 20V i 2V7 - różnica jest spora.

Link do komentarza
Share on other sites

Jeśli małe diody się grzały to znaczy, że prąd z uzwojenia jednak wypływał po wyłączeniu.

Dodanie diody 20V nie zmienia istotnie warunków pracy w załączeniu więc i prąd fazy pozostaje ten sam i gdzieś musi się "podziać" w chwili rozłączenia. Może 20V przyrostu to było za dużo dla drivera (jakie miałeś tranzystory i zasilanie?) i prąd płynął przez teoretycznie zamknięte tranzystory lub diody zabezpieczające wewnątrz mostka scalonego i to one wtedy grzały się bardziej (tylko tego za bardzo nie było widać jeśli i tak były ciepłe/gorące)? Badaliście jak wyglądało napięcie na wyłączanej fazie i którędy ten prąd płynął? Bo jeśli nie narastało do Vcc+Vz to prąd musiał uciekać inną drogą omijając Zenera..

Przepraszam, że tak Cię wypytuję ale to ciekawe i chciałbym zrozumieć Twoje spostrzeżenia. Mam nadzieję, że nie jest to wielki OT i autor wątku mi wybaczy.

Link do komentarza
Share on other sites

Wrócę do tego co na początku pisałem - model z prostą cewką jest zbytnim uproszczeniem.

Postaram się później poszukać płytki i wkleję wyniki pomiarów.

[ Dodano: 22-05-2012, 19:15 ]

Ok, więc opiszę moje spostrzeżenia.

Układ testowy jest bardzo prosty. Do kluczowania używam układu ULN2065. Układ zawiera klucze oraz diody zabezpieczające.

Diody są połączone razem i bezpośrednio lub przez diodę zenera podłączone do VCC.

Zasilanie 5V, silnik hybrydowy, w sumie jakiś dziwny, ale to nie ma większego znaczenia - testowałem na różnych, efekt jest ten sam.

Steruję tylko jednym uzwojeniem - dla normalnej pracy efekty są podobne.

Więc wejście ULN2065 sterowane jest z PWM - okres 10ms, wypełnienie 20% (2ms).

Na oscylogramach sygnał sterujący jest na CH4 (zielony).

CH1 mierzy napięcie na silniku, a CH2 prąd, raz płynący przez silnik, później przez diody zabezp.

Temperatur nie mierzyłem, ale będzie łatwo zgadnąć.

Na początek układ z samymi diodami zabezpieczającymi (wbudowanymi w ULN2065). Anody podłączone do kluczy i silnika, katody do VCC.

Pomiar prądu silnika:

Pomiar prądu diod zabezp:

Jak pierwszy raz to zobaczyłem, to zwątpiłem w wykłady z elektrotechniki - prąd na silniku jest nieciągły! (przy większym napięciu jest to jeszcze lepiej widoczne).

[ Dodano: 22-05-2012, 19:19 ]

A teraz wersja z DZ 15V. Dioda podłączona jak wcześniej rozmawialiśmy.

Prąd silnika:

I prąd diody:

Mierzyłem też temperatury - przy diodzie zenera 2V7 osiągała 150-200stopni...

Natomiast dla 15V bardziej nagrzewa się ULN niż dioda. Ale wszystkie temperatury są bardzo przyzwoite.

No i oczywiście sam silnik udało się wysterować znacznie szybciej.

[ Dodano: 22-05-2012, 19:21 ]

Ciekaw jestem co sądzicie o tych wynikach.

Link do komentarza
Share on other sites

Prąd na silniku wygląda o wiele ładniej, jest bardzo szybko wyłączany, co na pewno odciąży następną fazę i pozwoli szybciej sterować silnik. Naprawdę nie spodziewałem się aż takiej różnicy. Niestety mam zamiar zająć się tym moim układem dopiero w piątek, a już nie mogę się doczekać! Wszystko przez was 😋

Link do komentarza
Share on other sites

Wybaczcie, że post pod postem, ale bałem się, że go nie zobaczycie, później je zepnę w całość.

Niby wszystko jasne, ale mam jeszcze kilka wątpliwości:

1) Prąd płynący przez silnik daną fazą mamy ograniczony do 250mA, ale co z napięciem? Przecież napięcie znamionowe silnika to 5V, czy to na pewno poprawne zasilać napięciem sześciokrotnie większym? Przypominam, że schemat to:

2) Jaką moc powinny mieć diody: Zener i PN, by wszystko śmigało? Jeśli liczę to po prostu U*I to wychodzi mi miejscami 6Watów...

Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.