jak wygląda przebieg funkcji prądu przy mikrokroku

[korinsj]

witam,

zrobiłem na ARM+CPLD sterownik do silnika krokowego w wersji "full wypas" (dowolny mikrokrok, morphing, automatyczny mixed decay, pełna izolacja optyczna od mostka, precyzyjny pomiar prądu w gałęzi mostka, sterowanie sygnałami TTL lub przez RS485, itp), i... utknąłem na przebiegu funkcji dla mikrokroku.

wszystko jest OK jak przebiegiem jest sinus dla jednej cewki, cosinus dla drugiej. ale lepiej (mniejsza utrata momentu silnika) sprawdzi się przebieg, w którym jedna cewka jest zasilana prądem Imax a druga zmienia się po "sinusie". tylko no właśnie - ten przebieg to nie będzie sinus.

i tu pytanie - jak powinien wyglądać ten przebieg. albo też odwrotnie - jak obliczyć kąt położenia wału silnika krokowego znając wartość prądu w każdej cewce.

pozdrawiam,
sm

[ursus_arctos]

Jeżeli dla sin i cos mamy:

I1 = Imax * cos(φ)
I2 = Imax * sin(φ)

to trzeba podzielić: w pierwszym oktancie dzielimy przez cos (żeby zachować I1 = Imax), w drugim oktancie dzielimy przez sin (żeby zachować I2=imax)

Ostatecznie będzie:
w przedziale φ od 0 do pi/4
I1 = Imax
I2 = Imax * tan(φ)
w przedziale pi/4 .. pi/2
I1 = Imax*ctg(φ)
I2 = Imax
a dalej się zmieniają już tylko znaki.

EDIT
Jak dasz na obie fazy Imax, to silnik może się za bardzo grzać! Lub, jeżeli Imax jest podane dla zasilania obu faz, to możesz pomnożyć prąd przez √2 i używać sin/cos - będzie wydzielana cały czas taka sama moc - tyle, że czasami będzie się wydzielać na jednym uzwojeniu, a czasem na 2 - nie powinno mieć to większego znaczenia (chyba, że rdzeń stojana się nasyci).

[korinsj]

Dzięki za szybką odpowiedź!

"...Jak dasz na obie fazy Imax, to silnik może się za bardzo grzać!..."

Czy to oznacza że krokowce nie powiiny pracować z Imax podanymi jednocześnie na oba uzwojenia? Bo taka sytuacja jest możliwa także przy pracy pełno-krokowej. Możemy mieć pełny krok gdy przełączamy zasilanie zawsze tylko dla jednego uzwojenia, albo też zawsze dla dwóch uzwojeń.

Sterowań mikrokrokowych jest kilka:
1. podawanie Imax*sin i Imax*cos - w tym wypadku najmniejszy moment jest w punkcie przecięcia się obu funkcji.
2. j.w. ale podajemy Imax*Sqr(2)*sin i Imax*Sqr(2)*cos - wtedy w punkcie przecięcia funkcji mamy taki sam moment jak przy sterowaniu pełnokrokowym z dwoma załączanymi uzwojeniami. jednak w tym wypadku przekraczamy w punkcie amplitudy Imax dla każdego uzwojenia
3. pozostawiamy dla jednego uzwojenia Imax a drugie zmieniamy "po sinusie" (czyli funkcje o którą się pytałem).

Rozumiem że dla pracy silnika najlepiej byłoby jednak pozostawić tryb pracy nr 1? (dla dużych prędkości sterownik i tak robi morphing i przechodzi do pracy pełnokrokowej z jednoczesnym załączeniem dwóch uzwojeń).

pozdrawiam,
sm

[mc2kwacz]

Lepiej polegać na danych katalogowych producentów silników a nie na radach z forum cnc

[ursus_arctos]

Tak, jak kolega napisał - zależy, co producent silnika powiedział. Teoretycznie możliwa jest sytuacja, w której podanie Imax na uzwojenie nasyca rdzeń - wówczas dalsze zwiększanie prądu powoduje tylko większe grzanie, a zwiększenie momentu jest pomijalne. W takiej sytuacji podawanie Imax*√2*sin mija się z celem. Jeżeli jednocześnie silnik wytrzymuje termicznie Imax na obu uzwojeniach, to zmiana prądu po kwadracie (Imax, Imax*tan) jest lepsza, niż po okręgu (sin, cos; zarówno z √2 jak i bez).
Podsumowując: jeżeli Imax jest prądem dla sterowania pełnokrokowego, to bezpieczniej użyć sterowania Imax, Imax*tan niż mnożenia przez sqrt(2), a moment będzie wyższy, niż przy czystym sin,cos.
Oczywiście, jest haczyk - przy takim sterowaniu (Imax, Imax*tan) zmiany prądu są szybsze, więc przy wyższych prędkościach sterownik może mieć problemy z pokonamiem indykcyjności silnika.

[korinsj]

...no i porobiłem testy.

silnik sterowany jest funkcjami tan/ctg - bardzo ładnie działa mikrokrok.

zabawy robiłem na niedużym silniku 57H56-3008B (200 kroków na obrót, 1.575V 4.2A 1.1mH). aby za bardzo go nie żyłować testy robię na połowie prądu (czyli 2A na każdą cewkę).

- zasilanie 30VDC
- podział kroku 1:28 (bo taką rozdzielczość potrzebuję), czyli 5600 kroków/obrót
- maksymalne obroty start/stop bez przyśpieszenia i hamowania (przy których silnik nie zrywa) to 372 obr/min
- przejście z mikrokroku do kroku pełnego zrobiłem więc przy tych 372obr/min (obserwacja prądu na oscyloskopie pokazuje że mimo indukcyjności przebieg prądu jest niewiele odkształcony od wymaganego)
- maksymalna prędkość jaką silnik uzyskuje to 2600 obr/min (z zastosowaniem przyśpieszania i hamowania), co dla 5600 kroków/obrót odpowiada częstotliwości podawania sygnału STEP 250kHz. jest to przede wszystkim spowodowane ograniczeniem trwania obsługi wykonania kroku, który trwa około 2us.

pozdrawiam,
sm