Bipolarny silnik krokowy i mostek L298N a prąd znamionowy

[matciok]

Witam

Mam pytanie odnośnie specyfikacji silnika krokowego i kompatybilności z mostkiem L298N.

Chciałbym sterować następującym silnikiem:

http://www.tme.eu/pl/details/sh1603-5240/silniki-elektryczne/sanyo-denki/#

za pomocą wspomnianego mostka. Silnik wg. specyfikacji w tme.eu ma prąd znamionowy 2A, mostek ma prąd znamionowy 4A ale max 2A na kanał. Pytanie brzmi: czy będzie to działać czy spali się mostek ?

Czy są dostępne jakieś inne mostki pokroju L298N na wyższe prądy, równie proste w budowie? Chodzi mi o mostki a nie o gotowe sterowniki jakich jest pełno (to nie wchodzi w grę).

---

pozdrawiam !

[pierzchan]

Możesz użyć dwóch mostków. Mostkując kanały w jednym układzie scalonym uzyskasz obciążalność do 4A na cewkę.

[mi14chal]

Możesz użyć dwóch mostków. Mostkując kanały w jednym układzie scalonym uzyskasz obciążalność do 4A na cewkę.

I masz pewność że 4A będzie wystarczające? Bo ja nie.

Jest taki parametr jak prąd blokowania jeszcze. A on może mieć dużą większą wartość.

[matciok]

Dzięki za odpowiedzi. Więc jaki mostek byście polecili ?

Co do wspomnianych przezemnie silników to ich katalog: http://www.tme.eu/pl/Document/e402fe1be22f34378f0b60e0f1655d71/103h.pdf

nie zawiera nic na temat prądu zatrzymania ani nawet charakterystyk prądu w funkcji momentu. Czy każdy silnik unipolarny mający 6 wyprowadzeń może być sterowany bipolarnie ?

[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

[marek1707]

Silniki krokowe nie mają czegoś takiego jak prąd zatrzymania. Przecież driver jest źródłem prądowym, więc "czy się stoi czy się leży, 2A się należy".

Charakterystyka prąd-moment? No przecież moment wynika bezpośrednio i liniowo z prądu bo tylko z niego się bierze. W katalogu, przy każdym silniku masz podaną najważniejszą charakterystykę: zależność momentu od obrotów przy danym sposobie sterowania. Moment z obrotami spada, bo driver nie jest w stanie odpowiednio szybko po komutacji faz wymusić nastawionego prądu i średni prąd uzwojeń zaczyna spadać z powodu ich dużej indukcyjności.

L298 to prosty stopień wyjściowy. Żeby zrobić z niego driver silnika krokowego potrzebujesz dodatkowo układ regulacji/stabilizacji prądu uzwojeń. Zobacz, ten Twój silnik ma rezystancję uzwojeń w okolicach 2Ω. Podłączysz mostek tak, by na silniku było 4V? No przecież, że nie. Wykresy podano dla zasilania mostka napięciem 24V i dopiero wtedy źródło prądowe pokazuje co potrafi a silnik rozkręca się powyżej 100obr/min. W przypadku L298 zwykle obok niego stoi L297 zawierający komparatory analogowe i przy okazji zamieniający interfejs z prostego sterowania 4 fazami na sygnały STEP/DIR. Jest mnóstwo fajnych mostków. Obok, także w TME, leży np. ten:

http://www.tme.eu/pl/details/l6208pd/drivery-silnikowe-i-pwm/#

Przejrzyj dział

Półprzewodniki->Układy scalone->Układy analogowe i mieszane->Drivery silnikowe i PWM

i znajdź co Ci pasuje. Ja znalazłem ww po 30 sekundach.

[matciok]

W przypadku L298 zwykle obok niego stoi L297 zawierający komparatory analogowe i przy okazji zamieniający interfejs z prostego sterowania 4 fazami na sygnały STEP/DIR.

U mnie sterowanie mostkiem będzie realizowane przez mikrokontroler (full step i halfstep) i na wejścia mostka będą podawane odpowiednie sekwencje sterujące. Głównym założeniem projektu jest aby NIE stosować zintegrowanych driverów STEP-DIR i PWM. Zastanawiam się nad, jak już wspomniał @pierzchan, użyciem dwóch mostków L298N - każdy na osobną cewkę silnika (wyprowadzenia zwarte wg. http://botland.com.pl/60-666-thickbox_default/mostek-h-l298n-dwukanalowy.jpg przy czym piny enable nie do PWM jak na rysunku tylko do Vcc).

Czy to dobry pomysł ?

[marek1707]

Mostek który wskazałem ma sterowanie HALF/FULL wbudowane a ponadto możesz - regulując napięciem na Vref (podawanym np. z procesora) zmieniać prąd uzwojeń. Do eksperymentów - jak znalazł.

Interfejs STEP/DIR jest dużo prostszy a impulsy kroków mogą być generowane przez timer bez obciążania programu. Wystarczy, że program będzie wyznaczał i ładował do timera czas pojawienia się kolejnego kroku. Żadnego machania portami itp.

O ile założenie o konieczności "ręcznej" komutacji faz jeszcze mogę zrozumieć względami np. edukacyjnymi, o tyle napędzanie silnika krokowego bez stabilizacji prądu, z niskiego napięcia jest bez sensu. Przecież to nie Ty ani nie Twój procesor generuje PWM, driver robi to sam, więc co Ci to przeszkadza, że źródło jest impulsowe? To jakbyś się uparł, że Twój kolejny procesor będziesz zasilał z 8 (a może nawet 10V) zamiast z 5V i zobaczymy co się stanie, może zadziała? Od razu mogę ci powiedzieć co będzie. Podłączysz 7V napięcia do kiepskiego mostka 2 x L298 (trzeba będzie takie uzyskać przy obciążalności 4A - zrobisz stabilizator?), z tego ponad 3V spadnie na mostku a 4V dostanie silnik. Mostki będą się grzały jak piec (potężny radiator konieczny bo 12W ciepła to nie przelewki), silnik będzie się kręcił do 100 kroków/s a moment będzie spadał z każdą chwilą. Już przy pół obrotu/s dostaniesz 1/10 momentu znamionowego i założysz nowy temat:

"Kupiłem bardzo drogi, ale chyba zepsuty silnik krokowy. Jest bardzo słaby. Gdy stoi i rusza to jeszcze jest OK, ale gdy chcę trochę szybciej, to ledwo sam się kręci i gubi kroki przy minimalnym obciążeniu. Chyba go wyrzucę i kupię coś na Allegro - słyszałem, że kolega kupił i był zadowolony. Co robić? Czy TME przyjmuje reklamacje? Poradźcie."

Co powinienem Ci wtedy odpisać? Zaproponuj coś.

[matciok]

Mostek który wskazałem ma sterowanie HALF/FULL wbudowane a ponadto możesz - regulując napięciem na Vref (podawanym np. z procesora) zmieniać prąd uzwojeń. Do eksperymentów - jak znalazł.

Interfejs STEP/DIR jest dużo prostszy a impulsy kroków mogą być generowane przez timer bez obciążania programu. Wystarczy, że program będzie wyznaczał i ładował do timera czas pojawienia się kolejnego kroku. Żadnego machania portami itp.

Ja to wszystko rozumiem, ale buduję sterownik silnika krokowego i nie chcę go opierać o gotowy układ tylko zrobić coś samemu. Co to za filozofia wsadzić gotowy scalak i tylko wysyłać do niego informacje jak ma sterować.

O ile założenie o konieczności "ręcznej" komutacji faz jeszcze mogę zrozumieć względami np. edukacyjnymi, o tyle napędzanie silnika krokowego bez stabilizacji prądu, z niskiego napięcia jest bez sensu. Przecież to nie Ty ani nie Twój procesor generuje PWM, driver robi to sam, więc co Ci to przeszkadza, że źródło jest impulsowe? To jakbyś się uparł, że Twój kolejny procesor będziesz zasilał z 8 (a może nawet 10V) zamiast z 5V i zobaczymy co się stanie, może zadziała? Od razu mogę ci powiedzieć co będzie. Podłączysz 7V napięcia do kiepskiego mostka 2 x L298 (trzeba będzie takie uzyskać przy obciążalności 4A - zrobisz stabilizator?), z tego ponad 3V spadnie na mostku a 4V dostanie silnik. Mostki będą się grzały jak piec (potężny radiator konieczny bo 12W ciepła to nie przelewki), silnik będzie się kręcił do 100 kroków/s a moment będzie spadał z każdą chwilą.

Albo ja czegoś nie rozumiem albo Ty. Kto mówił o podawaniu napięcia 5v na silnik? Po to jest mostek H aby jego część logiczną zasilać napięciem takim ja procesor (+5v Logic Supply Voltage (pin 9) Vss) a silnik zasilać, tak jak w jego specyfikacji +24V (Supply Voltage (pin 4) Vs, max 46V). Więc nie wiem skąd bierzesz te wszystkie napięcia o których piszesz? Bo może to ja przybrałem sobie jakąś dziwną filozofię ?

Chodzi mi o coś jak na rysunku: http://sunduino.elektroda.eu/wordpress/wp-content/uploads/2013/05/11c.jpg tylko źe zmostkowane wyjścia celem większej obciążalności prądowej (jeden L298 na fazę)

[marek1707]

"Albo ja czegoś nie rozumiem albo Ty"

No to spróbujmy to rozsądzić. Opowiem Ci o tym jak przebiegał mój tok rozumowania a potem Ty opiszesz swój, OK? No to jedziemy.

Dałeś link do strony TME na której widzimy zdjęcie silnika i kilka danych technicznych. Nie mam powodu podejrzewać, że jest to pomyłka, więc wierzę, że kupujesz silnik za ponad 3 stówy - sporo, ale może musisz. Jak wół mam napisane 2A i 24V - słusznie, wystarczy podłączyć 24V i będzie działać? Jeżeli skończyłeś na tej stronie to błąd. Takie "fiszki" w sklepach wypełniane są przez handlowców - ludzi opiekujących się danym produktem lub grupą. Coś wiedzą - nie wątpię, ale często nie mają po prostu czasu by wniknąć w szczegóły. Zatem jeśli poszedłeś ich śladem i skończyłeś swoje poszukiwania na tej stronie, popełniłeś poważny błąd. Żadne dane na stronie sklepu nie zastąpią dokumentacji producenta. Na szczęście TME - szacun - stara się dawać linki do oryginalnych kart katalogowych produktów. Bez tego właściwie od razu przestaję się interesować daną rzeczą chyba, że odpowiednie dane sam znajdę bezpośrednio na stronie producenta. Zaglądam do linku. Produkowane są trzy typy różniące się nieznacznie parametrami uzwojeń i momentem. Ty wybrałeś - jak rozumiem - typ 1603-5240. Znajdujemy odpowiednią tabelkę i czytamy:

- moment znamionowy: 2.15Nm

- rezystancja uzwojeń: 2.3Ω - (ding, u mnie zapala się lampka)

- indukcyjność uzwojeń: 8.3mH

W tej chwili jest już dla mnie oczywiste, że tego silnika nie można po prostu podłączyć do 24V, bo będzie płynęło 12A. Skąd zatem TME (z całym szacunkiem) wzięło to napięcie? Patrzę niżej, na wykres momentu względem obrotów - to zwykle jedyny wykres jaki dają do silników krokowych. Wykres najpierw jest płaski a potem zaczyna opadać - wszystko jasne. Takiej charakterystyki nie będzie miał żaden silnik (nawet ten) sterowany ze źródła napięciowego (czyli tak jak chciałeś go podłączyć) bo jest oczywiste, że prąd uzwojeń - a więc także moment - będzie spadał od samego początku a tutaj mamy wypłaszczenie i załamanie dopiero przy kilkuset krokach/s. Wcześnie, ale to z uwagi na dużą indukcyjność uzwojeń. Jego bracia (wykresy po lewej stronie od naszego) kręcą dużo szybciej przy tych samych warunkach sterowania. A jakie one są? No i tu się tajemnica 24V wyjaśnia, pod wykresem mamy podane warunki eksperymentu:

Zasilanie DC24V, prąd 2A/fazę i tryb full-step z jednoczesnym zasilaniem 2 faz - najbardziej obciążający mostek, zasilacz i silnik ale za to dający największy moment. Każdy inny tryb pracy będzie tylko gorszy.

Czy mam coś jeszcze do dodania? Mam nadzieję, że wszystko jasne: 2Ω uzwojenia napędzane są z mostka wyposażonego w chopper będący w istocie źródłem prądowym zasilanym z 24V. Dopiero to pozwala na rozkręcenie tego silnika do 1000kroków /s i utrzymanie sensownego momentu (za który zapłaciłeś całkiem sporo). Gdybyś zasilał mostek np. 30 lub 40V mógłbyś kręcić jeszcze szybciej - to chyba jasne.

Czy rozumiesz teraz skąd się wzięły moje napięcia? Przy sterowaniu czystym DC i prymitywnym sterowaniu faz - jak sobie to wymyśliłeś - żeby osiągnąć 2A prądu wystarczy, że uzwojenie zobaczy 4V napięcia. Przy tym mostku i jego fatalnych osiągach zasilanie całości powinno wynieść ok 7-8V. Wtedy dostajesz dwa w jednym: marny napęd kręcący do kilkudziesięciu kroków/s oraz darmowy piecyk pożerający prawie połowę energii dostarczanej z zasilacza. Czy tak ma wyglądać Twój sterownik? Moim zdaniem szkoda czasu na coś takiego.

"Co to za filozofia wsadzić gotowy scalak"

Cóż, możesz zrobić całość na osobnych tranzystorach a zamiast procesora sterującego wstawić liczniki TTL, bo co to za filozofia wziąć gotowy scalak i wpisać do niego program. Nawiasem mówiąc mostek który wskazałem nie jest rozwiązaniem hot plugin - musisz dobrze zrozumieć zasadę pracy układów przełączających i policzyć trochę rzeczy, by ustawić odpowiedni tryby pracy, czasy martwe itp, czyli po prostu by użyć go z głową.

To teraz Twoja kolej.

[OldSkull]

matciok, jak się bardzo upierasz to możesz zrobic tak:

- użyć na każdą fazę oddzielny L298

- na każdy L298 użyć oddzielne źródło prądowe ustawione na 2A. Musiałbyś tym samym zbudować 2 przetwornice impulsowe wykonujące tą funkcję i każdą zasilić odpowiednio wyższym napięciem wejsciwoym (dopasować do zakresu napięcia wyjsciowego).

Problem się robi gdybyś chciał wykorzystać PWM, bo SPSy mogą być za wolne podczas stabilizacji prądu - ale może przy wolnym PWM byłoby ok. Tylko, że bez używanai ułamkowych kroków nie ma potrzeby korzystać z PWM.

PS:

z drugiej strony - po co do silnika za >300zł oszczędzać parę złotych na sterowniku?

[matciok]

To teraz Twoja kolej.

Ok myślałem, jak słusznie zauważyłeś, że skoro jest napisane 24V / 2A to tak jest w rzeczywistości. Dzięki, że wyprowadziłeś mnie z błędu.

Może zacznę od początku: całość rozchodzi się o projekt na uczelnię: mikroprocesorowy sterownik silnika krokowego. Obecnie jestem na etapie doboru mostka i silnika (nawiasem mówiąc cieszę się, że zapytałem się na forum nim kupiłem wszystko 😉 ). Czy moglibyście mi doradzić jaki silnik z oferty TME dobrać pod ten właśnie sterownik ? Bo niechcę się wkopać w coś czego nie będę mógł zrobić i jeszcze wyładować na to sporo kasy.

Ten silnik http://www.wobit.com.pl/produkt/3612/silniki-krokowe-dwufazowe/57bygh861/ ma napisane 0.6A oraz rezystancja 20om) ale jak się to będzie miało przy sterowaniu bipolarnym ?

[marek1707]

Oldskull: Tylko że to jest bez sensu. Własne impulsowe (bo innego na te prądy i taką różnicę napięć we-wy sobie nie wyobrażam) źródło prądowe to odpowiednio sterowany klucz tranzystorowy, indukcyjność i dioda. Indukcyjność to sam silnik a resztę mamy już w mostku. Po co jeszcze coś dodawać? Przecież po to L297 ma możliwość pomiaru prądu (oporniki do masy) by zrobić z niego źródło prądowe. To, że jest tutaj za słaby niczego nie zmienia w idei. Dokładnie w celu prawidłowego sterowania uzwojeń silników krokowych istnieje jego brat - L298. W przypadku problemów z dużym prądem bierzemy inny mostek, silniejszy (lub od biedy dwa te starocie) ale i tak musimy zrobić pomiar prądu, sterowanie kluczami itd. To wszystko ma w sobie (i jeszcze więcej) nowoczesny driver silnika krokowego.

Podkreślam jeszcze raz, cel edukacyjny - rozumiem. Możemy pokombinować jak zrobić takie sterowanie (nawet mikrokrokowe) z tranzystorów lub choćby głupiego L297, ale jeśli ma to być realizacja praktyczna - "do czegoś", to nie dam się przekonać, że robienie takiego drivera z zapałek, odrobiny tektury i kawałka sznurka ma sens.

Rzeczywiście, istnieją silniki bezpośrednio pracujące z 12 czy 24V ale jak się domyślasz, zgodnie z tym co napisałem wcześniej są to maluchy przeznaczone do powolnego obracania

czegoś słabiutkiego. Uzwojenia mają po 50Ω i tam rzeczywiście nie ma sensu stosowanie źródeł prądowych, bo musiałyby pracować ze 100V, a i aplikacja, ograniczona do 10 kroków/s tego nie wymaga. Wtedy wystarczą 4 tranzystory do masy i po kłopocie. Reszta silników, tych mających po kilka lub nawet ułamki Ω i sensowny moment muszą być sterowane prądem.

Co więcej, silnik krokowy bardzo się grzeje niezależnie od obciążenia bo prąd wciąż jest taki sam chyba, że wyłączymy driver (jeśli akurat można) i silnik zostanie "wyluzowany". Miedź ma duży współczynnik temperaturowy i w 80° ma już 1.3 raza większą rezystancję niż w temperaturze pokojowej. Przy sterowaniu ze stałego napięcia tyle razy spadłby prąd i moment silnika statycznie, nawet przy prędkości zero. Źródło prądowe załatwia ten problem (oraz problem spadania momentu z obrotami) z definicji 🙂

matciok: pisaliśmy razem 🙂

[matciok]

Podkreślam jeszcze raz, cel edukacyjny - rozumiem.

No bo taki jest cel projektu - tutaj bardziej chodzi o soft a silnik jest takim swoistym dodatkiem 😉 Musi być jakiś efektor i owym efektorem będzie silnik ale z uwagi na to, że muszę wszystko sam dobierać to bardzo proszę o wszelakie rady.

Ponawiam pytanie: czy http://www.wobit.com.pl/produkt/3612/silniki-krokowe-dwufazowe/57bygh861/ da rade ze wspomnianym L298 ?

matciok: pisaliśmy razem 🙂

heh, tak, pozdrawiam !

[Obama420]

Buduje robota który ma być zdalnie sterowany za pomocą podczerwieni. Jako że nigdy jeszcze nie zajmowałem się robotyką postanowiłem wzorować się na artykule z EdW 11/2013. Mam już złożony układ zaprogramowaną ATmege 16 i pozostała jeszcze kwestia odpowiedniego pilota który to musi nadawać kodem RC5. Udało mi się zdobyć uniwersalny pilot marki Emmerson RU20 i tu pojawia się moje pytanie. ➕

➕➡️

[Treker (Damian Szymański)]

Obama420, a gdzie to pytanie?