Projekt z wykorzystaniem silnika krokowego na Arduino (ze sterownikiem)

[napiad]

Cześć, po przejściu przez kurs Arduino z forbota chciałem podejść do bardziej samodzielnego projektu i mam nadzieję, że mnie nie przerośnie.

Tak więc ma to być taki jakby podnośnik na śrubie trapezowej napędzanej silnikiem krokowym.

Ale przechodząc do chwilowo najbardziej nurtujących mnie wątpliwości, to wybrałem już silnik (ten: http://bit.ly/20qFFjE) oraz do niego driver (ten: http://bit.ly/1TV3Ho2) (ale jeszcze nie kupiłem) i zastanawia mnie zasilanie silnika, ponieważ trochę gubię się w voltach i natężeniach po drodze, a boję się, że mógłbym coś zepsuć.

Planowałem użyć takiego zasilacza ( http://bit.ly/1p53OBb ) dającego 12V i 1A, przy sterowniku napisane jest, że U od 8 - 35V, a I koło 1A bez chłodzenia może być, więc niby wszystko się zgadza. Tylko silnik (również na 12V) ma dany prąd tylko 0,5A - czy więc mogę tak to zasilanie zastosować?

(sterownik można podobno regulować, więc czy musiałbym to zrobić, czy da radę bez regulacji?)

Po drugie czy później używając biblioteki Stepper.h można sterować mając podłączenie od sterownika. Są tam 2 wyjścia step i dir, a wtedy który z pinów w funkcji Stepper(steps, pin1, pin2) jest którym?

albo czy może spróbować z biblioteką Accelstepper, którą wyszukałem, bo też wydaje się fajna.

Dzięki z góry za wszelką pomoc,wskazówki,uwagi. Na razie dopiero planuję, bo wolę mieć wszystko jakoś ułożone w głowie, a nawet chciałem spróbować zacząć pisać program, żeby zorientować się czy dam radę to ogarnąć, więc pewnie jakieś pytania się jeszcze pojawią.

[deshipu]

Generalnie napięcie się pcha, a prąd się ciągnie. Czyli o napięciu decyduje źródło zasilania, a o natężeniu -- odbiornik. Ten silnik wyssie 500mA (na cewkę, a cewki ma dwie, czuli razem 1A). Musisz się upewnić, że wszystkie elementy po drodze taki prąd wytrzymają.

[napiad]

Czyli w takim razie rozumiem, że wszystko się powinno ładnie zgadzać.

Po drodze jest sterownik, który wytrzymuje 1 A.

[marek1707]

Nie, to nie będzie dobrze działało. Z silnikami krokowymi jest tak, że sterownik takiego silnika jest (a przynajmniej powinien być) źródłem prądowym. To sterownik decyduje ile prądu wypuści do uzwojenia. Aby taki zestaw działał prawidłowo, zasilanie sterownika musi być dużo wyższe niż nominalne napięcie uzwojenia przy którym pobiera ono nominalny prąd. Akurat Twój wybór silnika jest o tyle niefortunny, że ma on uzwojenia wysokoomowe, potrzebujące aż 12V by pobierać te swoje 0.5A. To znaczy, że sterownik musisz zasilać napięciem np. 24V a najlepiej takim, na ile pozwalają jego ograniczenia eksploatacyjne. To w sterowniku ustalasz (akurat w tym - potencjometrem) jaki prąd faz ma płynąć w stanie ustalonym, np. podczas zatrzymania.

Nie możesz takiego układu liczyć z prawa Ohma, bo przełączane indukcyjności nie są czystymi rezystancjami. Im mniejszym napięciem zasilisz sterownik tym mniejszą będzie on miał "przewagę" nad silnikiem i tym gorzej będzie pracowało wbudowane tam impulsowe źródło prądowe. A im gorzej będzie ono pracowało, tym gorsze parametry dynamiczne będzie miał silnik. Przy 12V zasilania, już w stanie zatrzymania będzie płynęło trochę mniej prądu niż potrzebujesz (bo sterownik swoje napięcie zabiera, nikt nie jest idealny) a gdy zaczniesz kręcić, będzie jeszcze gorzej. Może się okazać, że przy tak dużej indukcyjności uzwojeń silnik (na 12V zasilany z 12V) będzie bardzo szybko tracił moment z obrotami i już przy 1 obr/min (200 kroków/s) nie będzie w stanie pokręcić czymkolwiek mimo, że statycznie dysponuje imponującym momentem ponad 4kgcm. Dlatego: albo inny zasilacz (24..30V) do tego silnika albo inny silnik do tego zasilacza. Twojej śrubie trapezowej pewnie zależy na momencie więc zrób to dobrze.

Oczywiście aby utrzymać tak wysoki moment, inaczej nawinięte uzwojenia (np. na 3 lub 5V) będą potrzebowały więcej prądu więc będziesz musiał znaleźć sterownik o większym prądzie wyjściowym albo po prostu większy (geometrycznie) silnik. Nic za darmo.

[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

[napiad]

Dzięki marek za rzeczową odpowiedź!

Czyli silnika szukać z niższym napięciem, ale przez to będzie też większy prąd. Może np. taki: http://bit.ly/1RNgtlf (3.6V, 1.2A) (albo unipolarny trochę tańszy http://bit.ly/24HWAmU )

Tylko wtedy jak to by było z płytką i zasilaczem. Płytka mogłaby być ta: http://bit.ly/1RNgBBj ? czy nie? znaczy jeśli wytrzymuje 1.2 A na cewkę (bez chłodzenia) to z silnikiem pasuje, tylko wtedy czy mogę podłączyć zasilacz (ten 12 voltowy, bo te na wyższe napięcie wydają mi się duużo droższe, z tego, co widzę) tylko np. 1.2A ? bo 2.4 chyba nie? ( http://bit.ly/1QZrBi7 np)

więc jeśli tylko 1.2A czy to oznacza, że silnik dostanie po 0,6 na cewkę załóżmy? (odjąć zabrane przez sterownik), to jak bardzo będzie miał niższy moment? czy da radę jeszcze wystarczająco dobrze pracować? (bo myślę, że trochę mniejszy moment w razie czego nie byłby taki tragiczny, nic bardzo ciężkiego nie będzie podnosić, tylko takie ramię z jakimiś czujnikami czy coś)

[marek1707]

Sterownik musi mieć zapas napięcia względem napięcia nominalnego uzwojenia. Tylko wtedy będzie pracował dobrze. Nie mówię tu o prymitywnych tranzystorowych kluczach które ludzie czasami budują , tylko o dedykowanych do silników krokowych scalakach. Im ten zapas napięcia jest większy, tym do większych prędkości możesz rozkręcić silnik bez spadku momentu. Nawet jeżeli ten zapas jest minimalny (np. 2-3V to i tak prąd w stanie zatrzymania będzie płynął taki jak ustawiłeś potencjometrem. Jeżeli silnik potrzebuje nominalnie np. 1A na fazę, to musisz mieć taki sterownik który umożliwia ustawienie 1A na fazę. Dobrze byłoby gdyby miał jakiś zapas i ten 1A nie byłby jego prądem maks, bo wtedy pracujesz na granicy wydajności - również (a nawet głównie) związanej z oddawaniem ciepła.

Zasilacz sterownika silnika bipolarnego musi wytrzymywać obie fazy załączone, więc jeżeli jedna faza potrzebuje 1A to będą pobierane 2A. Zasilacz także musi być z jakimś zapasem więc w tym wypadku 2.5A to minimum.

Jeżeli chcesz dać mniejszy prąd, to przede wszystkim ustawiasz go w sterowniku. Moment jest proporcjonalny do prądu więc łatwo sobie policzysz czy Ci go wystarcza do obracania tego czegoś. Jeżeli śruba nie będzie obciążona wielkimi siłami (a poza tym jest przekładnią ślimakową więc musiałbyś się bardzo postarać by silnik odczuł obciążenie) toi być może największym oporem do pokonania będzie sama bezwładność silnika i wałka-śruby przy starcie i hamowaniu. Ponieważ jednak nic nie wiemy jak chcesz tym sterować i do czego to będzie, jakie prędkości obrotowe/liniowe chcesz uzyskać i w jakim czasie, to to wszystko jest gdybaniem. Może się okazać, że silnik 10x słabszy też wystarczy. A może nie. Liczyłeś coś? Może wrzuć kilka wyników lub chociaż założeń.

[napiad]

Nie, nie robiłem żadnych wyliczeń szczerze mówiąc, bardziej spontanicznie. Naprawdę nie mam żadnego doświadczenia w takich sprawach :/

Ale ostatecznie znalazłem i chyba wybiorę zasilacz 24 V (tak jak mówiłeś) i 1,1 A, i silnik na 12 V i 0,5A. Mam nadzieję, że zadziała. Nawet jak na takie coś jest za mocny, to w przyszłości zawsze może się przydać.

Dzięki za pomoc 😉 !

[marek1707]

Może zanim zaczniesz coś budować, w międzyczasie poczytaj o silnikach krokowych i ich sterowaniu:

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

http://www.st.com/web/en/resource/technical/document/application_note/CD00003774.pdf

Daj znać jak już będzie się kręcić.

Czy to jest naleśnik? Mniam, mniam 🙂

[napiad]

O, pewnie! już trochę czytałem (bo nie jest aż tak, że zabieram się z zerową wiedzą, bo zawsze się staram dowiedzieć jak najwięcej zanim czymś się zajmę - po prostu zdecydowanie brakuje mi praktyki i tej technicznej wiedzy (dopiero kończę liceum)), ale na pewno linki się przydadzą !

Jasne! programu już główny zarys napisałem (tak myślę), tylko nie mam jak sprawdzić błędy w praktyce chwilowo, ale jak dostanę części i uda mi się skutecznie wszystko podłączyć, to na pewno się podzielę 😉

Tak, to naleśnik, też lubię 😃

[napiad]

Ah, przypomniało mi się, że miałem się podzielić!

A więc oto efekty (z których jestem całkiem zadowolony) :

ale może przybliżę o co w tym chodzi - to ma być takie urządzonko, gdzie silnik będzie po prostu obracał śrubę trapezową, przez co zmieniał wysokość czegoś na tej śrubie trapezowej (jakiegoś czujnika na przykład)

Najpierw (podczas 'resetu') sprawdzane jest maksymalna możliwa pozycja górna, potem dolna (przez krańcówki) i z tego wychodzi zakres. Do sterowania jest pokrętło z przyciskiem(enkoder), w menu można wybrać zmianę wysokości o 0.1/1/5mm, zobaczyć aktualną pozycję/zakres i włączyć ponownie 'reset'.

Tę część skończyłem już jakiś czas temu, ale ostatnio postanowiłem pokombinować i spróbować zrobić jeszcze program na PC, który mógłby tym sterować (żeby było wygodniej) i myślę, że wyszedł mi całkiem przyzwoicie. (Szczególnie, że nigdy wcześniej czegoś takiego nie robiłem)

Jeszcze raz dzięki za wcześniejszą pomoc marek1707, bardzo się przydała! I chętnie usłyszę jakąś opinie/krytykę 😉

[marek1707]

Na krytykę zawsze jeszcze przyjdzie czas 😉 Napisz więcej technikaliów. Jakiego w końcu użyłeś sterownika, jakiego zasilacza, jak zrobiłeś samo programowe sterowanie silnikiem? Czy zaimplementowałeś fazy rozpędzania/hamowania lub pracujesz start-stopowo? Do jakich obrotów rozkręcasz silnik albo do jakich mógłbyś (i czy to testowałeś) nawet jeśli obecnie nie musisz obracać szybko - czyli jakie masz marginesy rozwojowe? Może kawałek kodu odpowiedzialny za sterowanie silnikiem? Jaka to śruba, skok, ile sama waży i jakie obciążenie na niej wisi? Film jest na pewno fajny (jeszcze go nie obejrzałem..), ale dopiero takie szczegóły są ciekawe.