Identyfikacja silnika z drukarki + sprawdzenie schematu sterownika na L297 i L298HN

[Węgrzyn]

Koleżanki i Koledzy Robotycy/Elektronicy,

Mam do wykonania sterownik silnika krokowego, który wymontowałem ze starej drukarki. Jako że nie mam jeszcze za dużego doświadczenia, chciałbym prosić bardziej doświadczonych użytkowników o sprawdzenie schematu i rozwianie kilku wątpliwości.

1) Czy poprawnie zidentyfikowałem, że to jest silnik bipolarny Mitsumi 42SP-4NK? Na zdjęciu wygląda tak, i nie za bardzo wiem, jak to traktować to M42SP-4N.

Po 4 wyprowadzeniach wnioskuję, że to jest silnik bipolarny (brak wspólnej masy, http://www.mitsumi.co.jp/latest/Catalog/pdf/motor_misc_prodinfo_e.pdf), jednak wg dokumentacji http://www.danielstolfi.com/recursos/M42SP-4.pdf rezystancja przypadająca na jedną fazę silnika bipolarnego wynosi 5,5Ω, a mojego wynosi 30 Ω.

2) Do sterowania postanowiłem wykorzystać Atmegę8 albo 16, jeszcze nie wiem którą, sterownik L297 oraz mostek L298HN wraz z diodami Schotty'ego L6210 - ostatnie dwa są na drukarce podłączone do silnika, więc postanowiłem na nich oprzeć układ. Projekt oparłem na nocie aplikacyjnej http://www.technologicalarts.com/myfiles/data/AN470.pdf ze strony 14. Cały układ będzie zasilany z zasilacza 24 Vdc. Prosiłbym o generalne sprawdzenie schematu i rozwianie kilku moich wątpliwości.

Stabilizatory pominąłem, żeby nie zaśmiecać schematu. Z tego samego powodu pominąłem też podłączenia z/do Atmegi poza tymi związanymi z L297.

3) Co mam zrobić z Vref w L297 http://www.technologicalarts.com/myfiles/data/AN470.pdf? W dokumentacji piszą, że jest on wykorzystywany przez chopper (nie za bardzo rozumiem, co to jest, poza tym, że kontroluje poziom natężenia prądu), jednak nie za bardzo wiem, do czego powinienem to podłączyć - na schemacie tego nie ma.

4) Co mam zrobić z nieużywanymi pinami HOME, SYNC i CONTROL W L297? Podłączyć do masy czy zostawić wiszące w powietrzu?

5) W układzie scalonym L6120 http://www.ece.nus.edu.sg/ee2001/html/Common/L6210datasheet.pdf z diodami Schottky'ego prosiłbym o ogólne sprawdzenie, czy dobrze to podłączyłem, a zwłaszcza:

- czy wszystkie piny GND mam podłączyć do masy czy tylko wystarczą 6 i 11?

- czy do zasilania powinienem podłączyć wszystkie 1, 8, 9 i 16 czy też wystarczą tylko te dwa - 1 i 16?

Z góry dzięki za odpowiedzi, dajcie znać, jak gdzieś się niejasno wyraziłem tudzież na schemacie coś jest nieczytelne.

Pozdrawiam

[marek1707]

Nota aplikacyjna (application note) jest dokumentem wtórnym. Może zawierać jakieś parametry układu ale tylko w stopniu niezbędnym do zrozumienia pewnej konkretnej aplikacji. Podstawowych danych musisz szukać w karcie katalogowej (data sheet) i to na niej opierasz projekt. Znajdź to, przeczytaj i dopiero wtedy, gdy nadal coś będzie niejasne, pytaj. Schemat wygląda dobrze, z dokładnością do diodek zabezpieczających i obwodu oscylatora. Opornik R3 ma absurdalnie małą wartość - coś tu sknociłeś.

http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000063.pdf

http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/CD00000240.pdf

Tam są opisane wszystkie wyprowadzenia, ich funkcje, zastosowanie i parametry.

W przypadku układu z diodkami - podłączaj wszystko co możesz. Jeżeli jest kilka wyprowadzeń masy - podłącz je do masy, jeśli kilka zasilań - to samo. To zmniejsza wszelkie pasożytnicze rezystancje i pojemności, a o to przecież chodzi. Pomaga też chłodzić układ.

Jaki prąd uzwojeń chcesz stabilizować chopperem? Przy 30Ω i 24V dostaniesz bez żadnych specjalnych zabiegów ok. 600mA. To chyba akurat dla tego silnika, co nie wróży zbyt dobrze. Jakich osiągów oczekujesz? Jakich szybkości?

[Węgrzyn]

marek1707, dzięki za odpowiedź.

1. Oczywiście, rezystor R3 powinien mieć wartość 22 kOhm, mój błąd.

2. Dobra, to podłączę wszystkie nóżki od L6210 odpowiednio do masy albo zasilania.

3. Silnik ma po prostu działać, żadnych wymagań co do prędkości albo momentu nie ma.

4. Prąd uzwojeń powinien wynosić, jak wynika z datasheeta, 600 mA na fazę. Jak bym chciał pracować w trybie półkrokowym ,to bym potrzebował 2*600=1,2 A prądu, gdy obie fazy są zasilane?

5. Wczytałem się dokładniej w dokumentację i jak dobrze zrozumiałem, to ten cały "chopper" służy do szybszego rozładowywania uzwojeń, a działa na zasadzie PWM, który porównuje napięcie na SENSE do Vref, tak? I w zależności od niego ustala się prąd szczytowy, przy którym się resetuje ten chopper?

Tylko jaką ustalić wartość Vref?

Edit:

Dobra, doczytałem więcej - chopper służy do stabilizowania na ustalonym poziomie prądu uzwojeń, gdy podajemy na zasilaniu napięcie większe od znamionowego. Dzięki temu moment obrotowy jest stały.

Jeśli tak, a mi nie zależy na szybkości obrotów ani momencie, to czy on mi jest potrzebny?

[marek1707]

Brawo 🙂

4. Tak, w półkroku będziesz potrzebował w sumie więcej prądu z zasilania ale w kontekście jednego drivera, jednego uzwojenia i jednego choppera nic się nie zmienia. Tak naprawdę, to niektóre sterowniki silników krokowych (te kupowane w "lepszych sklepach elektronicznych" 😉 ) wiedząc w jakim trybie pracują (a mogą np. w 1/1, 1/2, 1/4 itd - do wyboru, aż do 1/256) potrafią modyfikowac prąd uzwojeń wg odpowiedniej funkcji (jakiej?) tak, by mechaniczny moment wyjściowy w trakcie przechodzenia między pozycjami pełnego kroku był stały. To fajne, ale niekonieczne gdy chcesz tylko spróbować zakręcić w celach poznawczych.

Napięcie odniesienia ustawiasz tak, by napięcie na opornikach pomiarowych osiągało założony poziom. Ponieważ musi ono spełniać wymagania producenta scalaka co do zakresu, to ustawiasz je tak by było właśnie w tym zakresie a wartości oporników wyznaczasz na podstawie wymaganego prądu. Tutaj prąd i tak będzie ograniczony rezystancją uzwojeń i chopper w ogóle nie jest potrzebny. Gdybyś mógł napędzać ten driver napięciem większym (ale wciąż dla niego dopuszczalnym), to uzyskałbyś szybsze narastanie prądu i mniejszy spadek momentu w czasie rozkręcania silnika do coraz większych obrotów. W Twoim przypadku będzie dość marnie, choć działać oczywiście będzie. Ale nie martw się, i tak będzie przednia zabawa z algorytmami sterowania, liczeniem czasu następnego kroku, profilami prędkości itd.. Powodzenia 🙂

[Polecacz 101]

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

[Węgrzyn]

Ok, to jeszcze dwa pytania, tak dla pewności:

1. Czyli zakładając, że zasilacz będzie 24 V i miał wystarczającą wydajność prądową, to pociągnie te ponad 1 A, ale nie mam się czym przejmować, bo uzwojenia są połączone równolegle, więc zgodnie ze wzorem I=U/R, gdzie R=Ruzw^2/(2*Ruzw)=15 Ohm, to I=1,6 A, czyli bez zmieniania czegokolwiek mogę nim sterować półkrokowo, dobrze kminie?

2. Silnik ma tylko poruszać karetką drukarki, więc wymagań nie ma za dużych.

Jeżeli w takim razie nie będę korzystał z choppera, to:

a) w L298 piny 1 i 15 (SENSE) podpinam do masy bez żadnego dodatkowego rezystora:

b) w L297 Vref, SENSE1 i SENSE2 też podpinam do masy, czy coś innego:

Jak podepnę do masy, to wtedy napięcia na wejściach komparatora będą równe, i przerzutnik RS się będzie ciągle resetował, przerywając prąd sterujący. Jeżeli dobrze kminię, to to nie będzie działało, jak podepnę to wszystko do masy. Więc jak to zrobić mądrzej?

[marek1707]

Na Twoim miejscu, jeśli już zdecydowałeś się na użycie tej pary scalaków nie rezygnowałbym z ich możliwości. Przecież za chwilę może się okazać, że dynamika ruchu tej głowicy jest za mała bo nie starcza momentu i będziesz musiał zmieniać zasilanie. Wtedy chopper będzie jak znalazł a tu problem, bo wszystko pozwierane na krótko.

Zrób Vref=1V z jakiegoś dzielnika i podłącz wszystko jak na wzorcowym schemacie producenta. Oporniki pomiarowe na razie zastąp zworkami ale zrób na nie miejsce. Dla 600mA to będzie po jakieś 1.6Ω/1W - więc niemałe. Wtedy nie zamykasz sobie drogi a teraz takie zmiany nie kosztują Cię nic. Gdybyś musiał kiedyś ciąć ścieżki przez takie "oszczędności", nie chciałbym być w pobliżu.

Driver powinien mieć radiator - nie zapomnij o tym.

Zrób dobrą masę między scalakami, bo ona będzie potencjałem odniesienia dla ew. przyszłych pomiarów napięcia na opornikach.

Czy procesor sterujący będzie na tej samej płytce czy jakoś dalej?

Skąd weźmiesz 5V? Z tych 24 czy z osobnego zasilacza?

Obciąż swój zasilacz na 15 minut prądem ze 20% większym niż przewidujesz i upewnij się, że rzeczywiście daje te 24V DC a obudowa nie spływa na podłogę. Wiele tutejszych projektów miało problemy z zasilaniem przez wiarę w to, co ktoś dumnie na naklejce napisał.

[Węgrzyn]

Ok, to podłączę tak jak mówisz. Będę układ montował na płytce prototypowej, więc z ewentualnymi modyfikacjami nie będzie problemu.

Driver - miałeś na myśli mostek L298HN? Będzie on miał ten sam radiator jak na oryginalnej drukarce.

Układ będzie zasilany z standardowego zasilacza przemysłowego 24 V, więc tu co do napięcia nie mam wielkiego pola do popisu, a co do wydajności prądowej to już prowadzący sam sobie dobierze zasilacz. Układ będę testował na zasilaczu laboratoryjnym na uczelni.

Procesor będzie docelowo zasilany przez stabilizator z tego samego zasilacza, testować będę pewnie z płytki uruchomieniowej.

Dzięki wielkie za pomoc, jak będę miał problemy przy uruchomieniu, to będę pisał 😃