Silnik Krokowy - niska prędkość

[janek.b]

Witam !

Zakupiłem ostatnio silnik krokowy NEMA 23, bipolarny, 0.6A, zasilam go napięciem 12V, według producenta maksymalna prędkość jaką można uzyskać to ponad 1500RPM, niestety ja jestem w stanie uzyskać tylko jakieś 200RPM, czy aby uzyskać tak wysokie prędkości jak podaje producent konieczne jest sterowanie przy pomocy mikro-kroków ?

Poza tym przy pewnym szczególnych prędkościach silnik dziwnie buczy, na przykład zmieniając częstotliwość kroku od 10Hz do 1000Hz silnik pracuje prawidłowo z wyjątkiem częstotliwości ok. 50Hz.

Dodam jeszcze, że nawet stopniowe zwiększanie częstotliwości nie pomaga zbyt wiele.

Do sterowania używam Atmegi8 i podwójnego mostka scalonego w postaci układu L298.

Z góry dziękuję za odpowiedź.

[spartakus]

Czym zasilasz silnik?

Możesz podać pełną nazwę silnika?

Możesz pokazać nam kod?

Masz jak zmierzyć prąd cewki na oscyloskopie?

[janek.b]

Zasilam zasilaczem impulsowym 12V, 4A.

To jest ten silnik:

http://sterowanie.automatykasklep.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl&product_id=7&category_id=3&option=com_virtuemart&Itemid=56

Nie mam jak zmierzyć prądu na oscyloskopie.

Kod dopiero wieczorem będę mógł pokazać.

[marek1707]

Najpierw przeczytaj to:

http://homepage.cs.uiowa.edu/~jones/step/an907a.pdf

i to:

http://www.atmel.com/images/doc8017.pdf

ze szczególnym uwzględnieniem modelu uzwojenia, wpływu rezonansów wirnika na moment oraz sterowania prądowego (chopper control).

A potem (albo wcześniej - jest dużo krótsze) bliźniaczy temat:

https://www.forbot.pl/forum/topics38/krokowy-mitsumi-m49sp-2k-i-l293d-vt10772.htm#93258

Mam nadzieję, że to trochę rozjaśni.

Przy okazji warto przypomnieć (zamieszczony w artykułach) wzór na prąd w szeregowym układzie RL:

I = U/R*(1-exp(-t*R/L))

Dla Twojego silnika, gdzie wg danych katalogowych R=13Ω, L=34mH masz prąd statyczny z prawa Ohma (przy spadku 2V na mostku):

U=U/R=(12-2)/13=770mA

ale już przy prędkości 200rpm czyli częstotliwości (200*200)/60=660Hz zostaje tylko:

I=335mA

a przecież jest to prąd szczytowy (Fig.16 w dokumencie Microchipa) do którego uzwojenie ledwo dociąga gdy właśnie dokonujesz następnej komutacji. Tak więc przez większość czasu przez fazy płynie dużo mniej. Rozumiesz dlaczego silnik słabnie i w końcu nie ma siły kręcić się nawet bez obciążenia?

Producent nie podaje wprost parametrów sterowania dla których osiąga Twoje wymarzone 1500rpm, ale licząc w krokach to jest 5kHz - to bardzo szybko jak na silnik krokowy. Przy tej indukcyjności będziesz musiał użyć pewnie z 48V zasilania i naprawdę porządnego drivera ze sterowaniem prądowym. Tego rodzaju silniki zwykle pracują do 1-2kHz.

http://kinetic-systems.fr/catalog/client/document/steppers-m117-23-24-34-43_147.pdf

[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

[janek.b]

Dzięki za odpowiedź.

A czy zastosowanie większego napięcia i takiego sterownika http://botland.com.pl/sterowniki-silnikow-krokowych/148-sterownik-silnika-krokowego-a4988-reprap-35v-2a-modul-pololu.html (który ma ograniczenie prądu) powinno pozwolić osiągnąć większe prędkości. Chciałbym kupić coś gotowego. Jeżeli ten sterownik nie, to czy mógłbyś mi polecić coś innego dostępnego w Polsce ?

[marek1707]

Tak, to właśnie napisałem.

Dla A4988 napięcie zasilania 35V jest absolutnym maksimum. Proponuję próby w okolicach 30V a to jest ok. 3x więcej niż masz teraz. Rewelacji się nie spodziewaj, choć na pewno będziesz mógł silnik rozkręcić dużo szybciej.

Skoro jesteś już po lekturze podstaw sterowania silnikami krokowymi, bez problemu przebrniesz przez dane katalogowe A4988:

http://www.allegromicro.com/~/Media/Files/Datasheets/A4988-Datasheet.ashx

Spróbuj zrozumieć jak ten układ działa w różnych trybach sterowania prądem faz i poeksperymentuj z pinem ROSC. Domyślnie jest on na tej płytce ustawiony w tryb mixed, co jest bezpieczne i być może optymalne w typowych zastosowaniach, ale Twoja aplikacja wcale taka być nie musi.

Twój silnik - z uwagi na dużą indukcyjność uzwojeń nie bardzo nadaje się do szybkiego kręcenia a duża rezystancja uzwojeń bardziej predystynuje go do prostych układów sterowania napięciowego, gdzie raczej stoi lub robi 10 kroków/s niż coś napędza z prędkością 100rpm. Będziesz musiał stanąć na głowie by uzyskać jeszcze jakiś sensowny moment wyjściowy przy takich prędkościach. No ale taki wybrałeś i kupiłeś, mleko się wylało. Może trzeba było najpierw trochę poczytać... W każdym razie szukaj driverów wysokonapięciowych.

Wbrew pozorom stary, bipolarny L298 całkiem dobrze pracuje przy wysokich napięciach. O ile jego stosowanie przy 8 czy 12V mija się z celem, o tyle jego max 50V pozwala na odpalenie z zasilania np. 40V. Uzupełniony o L297 zarządzający kierunkami faz i prądami, tworzą "normalny" sterownik silnika krokowego. Przykładowy schemat jest podany w danych katalogowych a gotowych płytek opartych o ten tandem jest jak mrówków 🙂 :

http://www.akcesoria.cnc.info.pl/sterowniki_silnikow_krokowych.htm

[janek.b]

Są jakieś układy które nie wymagałyby większych napięć tylko utrzymywałyby prąd na wystarczającym poziomie ?

[marek1707]

A jak sobie to wyobrażasz? Jakiś rodzaj magii?

[janek.b]

Tak tylko pytam.

Dzięki za pomoc.

[marek1707]

No nie, jeżeli zadajesz tak naiwne pytanie to znaczy, że nie odrobiłeś lekcji - niczego nie przeczytałeś. Nie wstyd Ci? Gdybyś się przyłożył, już byś wiedział, że wysokie napięcie nie jest bezpośrednio potrzebne do utrzymania prądu w uzwojeniu (bo do tego wystarczy dokładnie takie napięcie jakie wynika z prawa Ohma U=I/R) tylko do zwiększenia prędkości narastania tego prądu tuż po przełączeniu. Przykładając wyższe napięcie do szeregowego układu RL jakim jest uzwojenie silnika prąd narasta szybciej - wynika to wprost z podanego wzoru (próbowałeś go użyć tak z ciekawości, żeby mieć jakieś pojęcie o jakich wielkościach mówimy?) - a Ty szybko przełączając fazy naprawdę bardzo chcesz, żeby ten prądy był jak największy (najlepiej znamionowy). Dlatego driver musi z jednej strony dysponować wysokim napięciem żeby utrzymać prąd/moment przy dużej prędkości, a z drugiej być wyposażonym w ogranicznik prądu (chopper) niepozwalający na wzrost prądu podczas wolnej jazdy lub wręcz zatrzymania.