fss4

Ограничение тока обмоток шагового двигателя

24 сообщения в этой теме

fss4    0

Добрый день! Нужно сделать простенькое устройство с одним шаговым двигателем. Крутить нужно биполярный ШД NEMA 17 JK42HM34-1334. Ток в обмотке для него нужен 1,33 А, сопротивление обмотки 2,1 Ом, индуктивность 4,2 мГн.

Для питания двигателя куплена микросхема драйвера L6205N. В нее встроены транзисторные мосты, есть вход для ШИМ и соответственно 4 управляющих входа и 4 выхода для подключения двух обмоток. Выходной ток до 2.8 А, поддерживает питание от 8 до 52 В.

Меня заинтриговал вопрос, а каким образом обычно ограничивается ток через обмотки, чтобы двигатель не перегревался? Микросхема драйвера такой функцией не располагает, токоограничительные резисторы ставить не хочется. Согласно приведенным в документации на двигатель значениям падение напряжения на обмотке должно быть порядка 2,8 В. Если купить блок питания 12 V, то на резисторе нужно погасить 9.2 В при токе 1,33 А, то есть потребуется резистор (а скорее сборка) на 7 Ом 12 Вт. Как обычно поступают в таких случаях, как ограничивают ток в обмотках двигателя?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
IMXO    1 379
38 минут назад, fss4 сказал:

как ограничивают ток в обмотках двигателя?

1. ШИМом

2. резисторами

3. стабилизаторами тока

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

ШИМом наверное проще всего сделать. ШИМ сигнал подают на входы Enable драйвера?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Lexter    288
11 час назад, fss4 сказал:

Для питания двигателя куплена микросхема драйвера L6205N.

Кроме этого нужно много чего ещё. Судя по вашему вопросу, вам лучше купить что-нибудь более "готовое" - плату управления шаговиком. Но всё равно придётся ещё учить матчасть, чтобы заставить двигатель крутиться так, как вам нужно, даже для "простенького устройства с одним шаговым двигателем". Если расскажете поподробнее, что должно делать это "простенькое устройство", можно будет сказать конкретнее, что вам лучше подходит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

Да вроде мне все понятно. Драйвер конечно изучил. Раньше я уже собирал привод, но на более слабом движке, тогда использовал другую микросхему. Здесь только детальки более мощные. Управляющие сигналы подаю с ардуины. Движок вращаться не хочет. ШИМ я подаю на Enable A и Enable B. Если скважность импульсов уменьшить, то сила которую нужно приложить к валу для вращения от руки увеличивается, вроде все должно работать, но движок даже не дергается. Пробовал различные комбинации по цифровым управляющим входам, пока ноль реакции. Напряжение подаю 12 V от ТЭСа. Наверное где-то неконтакт. Буду искать.

Этот двигатель нужен для настройки положения обкладки емкостного датчика. Есть две обкладки конденсатора, одна из них подвижна и связана резьбовым соединеним с корпусом. При вращении обкладки изменяется зазор конденсатора и емкость изменяется. Вот вся суть устройства - вращать одну ось.

Untitled-1.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
IMXO    1 379
23 минуты назад, fss4 сказал:

Управляющие сигналы подаю с ардуины. Движок вращаться не хочет. ШИМ я подаю на Enable A и Enable B.

что значит управляющие сигналы?

45048.jpg

вы подали нужную последовательность импульсов?

вы рассчитали минимальную длительность периода ШИМ и она соответствует частотным характеристикам ШД?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

Под управляющими сигналами я понимаю логические +5V, 0V, которые я подаю на логические входы микросхемы IN1a, IN2a, IN1b, IN2b.

По поводу нужной последовательности импульсов я не уверен, так как направление обмоток мог перепутать, но двигатель как минимум уже должен хотя бы дергаться.

А вот по поводу длительности периода ШИМ вы абсолютно правы, я ничего не считал, возможно действительно ток в обмотке не успевает подрасти до нужного предела. Частота ШИМ сигнала с ардуино приблизительно 490 Hz. Но ШИМ сигнал идет лишь на входы Enable. Конфигурация четырех входов IN изменяется с паузой в 200 мс. Однако, в предыдущей поделке двигатель у меня адекватно работал с ШИМом на Enable, но про его индуктивность мне ничего не известно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
DedLogoped    79
34 минуты назад, fss4 сказал:

По поводу нужной последовательности импульсов я не уверен

Ну посмотрите хотя бы схемы принтеров, как у них там реализовано. Наверняка ведь ШД у Вас от чего-то такого...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
BARS_    776
2 часа назад, fss4 сказал:

Есть две обкладки конденсатора, одна из них подвижна и связана резьбовым соединеним с корпусом.

А не сильно дофига ставить такой движок для такой задачи? За глаза хватит шаговика с сервоприводом с питанием 5В. Ему ограничение даром не нужно. А если все таки брать то, что на фото, то что мешает взять микросхему драйвер со встроенным ограничением тока? Ту же L293+L294? Ну и хрень, натыканную на макетке, можно сразу выкинуть, в таком виде драйвер работать не будет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0
3 минуты назад, BARS_ сказал:

в таком виде драйвер работать не будет

Да не... :) Все заработало, ошибка была в программировании, забыл назначить пины как выходы, поэтому сигнал шунтировался встроенными резисторами и драйвер недооткрывался, осталось только поэкспериментировать с последовательностью включения обмоток. Макетка нужна, чтобы удостовериться, что все работает как надо и тогда уже делать печатную плату. Двигатель нужен достаточно мощный, так как ему придется бороться с цанговым зажимом, и чем он будет туже затянут, тем лучше.

По поводу дравера на схемах L293 + L294,  да, в следующий раз буду собирать на них, видимо, неопытный я :)

Буду экспериментировать.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
BARS_    776
1 минуту назад, fss4 сказал:

Двигатель нужен достаточно мощный

Нет. Нужен маломощный двигатель и редуктор

 

1 минуту назад, fss4 сказал:

бороться с цанговым зажимом

В каком смысле?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

Редуктор это конечно выход, но его нет, а этот двигатель есть. Для того чтобы шпилька держала ось, то есть не болталась в резьбовом отверстии, ее поджимают цангой (как на микрометрах). Чем туже затянута цанга тем меньше шпилька отклоняется от оси.

Пробовал я его ШИМом регулировать, получалась какая-то ерунда, никак не мог его заставить непрерывно вращаться, все время какие-то перескоки случаются. Поигрался с частотой ШИМ, помогло лишь на высоких частотах, но токи при этом получились бешенные, ТЭС показывал до 3А. А с учетом, что у меня все на макетной плате без теплоотвода - испугался и поехал за резисторами. Купил резисторы, поставил, отключил ШИМ. И он начал вращаться равномерно и непрерывно, при этом ТЭС показывает около 300 мА. Почему-то двигатель пищит, даже в состоянии покоя, когда оба входа Enable в состоянии 1, а на цифровых входах например: (a1,1); (a2,0); (b1,0); (b2,1); и это состояние не меняется. Скорее всего конечно макетка виновата. Не должно быть такого вообще-то.
 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Lexter    288
2 минуты назад, fss4 сказал:

двигатель пищит

Так это вы ШИМ 490 Hz слышите. Так и должно быть.  :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0
2 минуты назад, Lexter сказал:

ак это вы ШИМ 490 Hz слышите. Так и должно быть. 

Э неееее :) Я ж ШИМ отключил вовсе! У меня сейчас входы Enable в состоянии 1 постоянно без всяких ШИМов. Там в микросхеме есть какая-то встроенная схема подкачки заряда (Charge Pump по datasheet_у), может она шумит...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
BARS_    776
24 минуты назад, fss4 сказал:

ТЭС показывал до 3А.

А без резисторов и ШИМ какой ток?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

Этого не проверял, и думаю не стоит проверять. Сейчас у меня общее питание идет через 14 Ом. Получается 300 мА. Завтра разведу каждую обмотку через свое сопротивление и посмотрим какой будет ток.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
BARS_    776
6 минут назад, fss4 сказал:

думаю не стоит проверять.

У драйвера есть защита по току. Правда, с такой "разводкой" она вряд ли сработает.

 

6 минут назад, fss4 сказал:

Сейчас у меня общее питание идет через 14 Ом

С резисторами будет падение момента + бесполезное рассеивание тепла.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

движок быстрее драйвера сгорит. Посмотрим, соберу все по человечески, может и ШИМ нормально заработает, тогда без резисторов соберу.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0
1 час назад, BARS_ сказал:

С резисторами будет падение момента...

Кстати, а откуда падение момента? Если ток нужной величины, то и момент будет номинальным. Только постоянная времени изменится. В состонии удержания падение напряжения на одной обмотке будет около 3В при токе 1.33 А. А у меня будет 12 В. То есть остаток на резисторах и рассеим.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
IMXO    1 379
8 часов назад, fss4 сказал:

Частота ШИМ сигнала с ардуино приблизительно 490 Hz.

Хы-хы.

идем в гугл и находим формулу переходных процессов LR-цепей

Image276.gif

подставляем напряжение питания и тау ШД и находим время за которое ток достигнет 1,33А , получаем 529,88мкс или 1887,2Гц

делим на кол-во импульсов на оборот =400,  получаем 4,718Гц или 283обр/мин - максимальные обороты при питании 12в без потери крутящего момента.

при этом частота ШИМа должна быть минимум в 10-15раз больше, то есть, те самые 25-30кГц рекомендованные в ДШ на L6205N

ЗЫ а вы тупо низкочастотным ШИМ рвете последовательность управления, итог ШД стоит на месте.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0
11 час назад, IMXO сказал:

а вы тупо низкочастотным ШИМ рвете последовательность управления, итог ШД стоит на месте.

Не уверен что это так. Частота ШИМ по умолчанию в ардуино действительно очень низкая. Но я ведь не пытался крутить его с максимально возможной скоростью. Я проводил перекоммутацию обмоток с паузой в 200 мс, то есть с частотой 5 Гц. Это означает, что  в состоянии одной конкретной коммутации шим успевает сделать 98 импульсов (это конечно зависит от заполнения, но в любом случае двигатель не крутился и при 100% заполнении, что очень подозрительно). Не думаю что с этим стоит разбираться, по хорошему нужно посмотреть осциллографом что там на ноге шим модулятора ардуино.

Частоту ШИМ ардуино можно изменять до 62,5 кГц. Я пробовал подавать на драйвер ШИМ с частотой 31.25 кГц, результат тоже неоднозначный. Двигатель при этом выполняет нужную последовательность шагов, но ток в обмотках слишком большой. При совершении шага ток резко подскакивает до 3 А, после чего почти обнуляется. Видимо, срабатывает защита драйвера по току. Настроить заполнение, чтобы двигатель вращался и ток при этом был приемлемым не удалось. В общем, пока не удалось добиться нужного результата с ШИМ модулятором. С резисторами все работает хорошо. Но шим я все-же хотел использовать, чтобы сделать ход более плавным. Буду мучить дальше.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
neonis    16

А прикрутить к драйверу "железный"" ШИМ на UC3842 + LM393 (lдопустим) и выход железного ШИМа подать на вход разрешения??

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fss4    0

В целом я уже разобрался с шимом, использовать буду ардуиновский низкочастотный шим для плавного шага. А для ограничения тока оставлю резисторы. Сейчас как раз печатную плату собираю. Соберу - покажу что из всего этого получилось.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас