Projekt: budżetowy driver silnikików krokowych

Zakupiłem do testu silniki Minebea 23KM-costam (~2A, 0.9nM, 1.8 st/krok, 6-przewodowe). Z tego co miałem pod ręką w domu skleciłem taki setup:

-zasilanie mostka -> zasilacz regulowany 2A, 0-16V
-sekcja mocy -> 4x SUP90N03 (N-MOS, 30V, 90A, logic level drive, pozostałość poczasach, kiedy vishay wysyłał sample) w konfiguracji unipolarnej
-diód na wyjściu brak
-pomiar prądu -> rezystor 0R47 5W na wysokiej stronie zasilania (pomiar oscyloskopem) do wymiany na 2 takie na niskiej stronie
-sterowanie -> samoróbna płytka z PIC18F2550 (12MIPS, gniazdo USB, interface do debuggera, zasilanie z usb z kompa albo przez debugger). Wyciagnięta z pudełka ze złomem, zdaje się jakaś prototypowa część mojej pracy dyplomowej

Udało się zakręcić silnikiem bez problemu z trybie falowym, pełnokrokowym i półkrokowym. Przy półkroku i zasilaniu ~7V wyciągnąłem około 600-700 Hz powtarzania całej sekwencji kroków (~4800-5600 kroków/s, 720-960 rpm).

Poczyniłem pewne próby zaimplementowania choppera (bez pomiaru prądu, po prostu regulacja napięcia w zalezności od fazy cyklu) ale nie wyszło. niby udało mi się uzyskać modulację PWM, i silnik sie jako-tako kręcił, ale zdecydowanie nie było to tak jak trzeba. Z uwagi na to, że użyty procek ma dość prymitywny moduł CCP, to modulacja PWM była robiona mocno "na około". (w trybie compare, w przerwaniu operacje logiczne wygaszające wszystkie fazy naraz).

Spróbuję uzyć tranzystorów bipolarnych, dodac diody na wyjściu i zmienić ograniczenie prądowe na niską stronę mosfetów. Poszukam też jakiegoś mocniejszego procka albo użyję do modulacji bramki AND (pewnie mi sie gdzieś wala). Ograniczenie na niskiej stronie może spowodowac pewne problemy, poniewaz napiecie pełnego otwarcia bramki użytego mosfeta to 4.6V, a przy pradzie rzedu 2A na rezystorze 0R47 odłoży się prawie 1V i na takim napięciu względem masy będzie źródło tranzystora. Procesor daje stan wysoki standardowe 5V więc na bramce uda się uzyskać najwyżej 4V względem źródła. Pewnie spore znaczenie ma też wydajnośc prądowa zasilacza. Akurat tak sie zkłada, że nie mam żadnego mocniejszego zasilacza regulowanego, mam za to ze 3 trafa toroidalne o mocy 300-400VA i mogę roboczo dowinąć jakieś niskonapięciowe wysokoprądowe uzwojenie, powinno działać lepiej, ale jak coś się zewrze to nie będzie dymu, tylko "je***"

problem jest taki, że chwilowo nie mam gdzie kupic elementów, bo wszystkie sklepy elektroniczne we Wrocławiu zamykają się max o 18, a o takiej godzinie to ja zwykle dopiero zaczynam myśleć o wychodzeniu z pracy :/.

Stay tuned.

fajny opis...
może jakieś zdjęcia dla ilustracj...

Zdjecia będa jak sobie przypomne. Generalnie nic do pokazywania nie ma, bo prowizorka jest totalna (mosfety przypięte trytytkami do kawalka MDFu ). Trochę eksperymentowałem i wychodzi, że samo podanie PWM na cewki nie wystarczy (chociaz teoretycznie chyba powinno). Zdecydowanie muszę dodac jakiś driver do mosfetów, bo na oscyloskopie przełączanie wygląda co najmniej mało ciekawie (zbyt wolny narost napięcia bramki). Podejżewam, że częściowo winowajca jest zasilanie procka z debuggera, bo może on dostarczyc maksymalnie 250mA (w praktyce powyżej 100mA zaczynają się schody). Wydaje mi sie, że potrzebne będzie bardziej wydajne źródło zasilania do logiki.


Jak będę miał czas to albo uda się wreszcie odwiedzic sklep albo zrobię jakieś wieksze zamówienie w TME, Farnellu albo na ebay (co taniej wyjdzie) i będe kombinował. Jak narazie to przez świat leci do mnie 5 sztuk TB6560. Jak patent z dyskretnymi stopniami mocy nie wyjdzie, to wykorzystam TB. Sztuka na ebayu kosztowała mnie jakoś $3.30 (jakoś 10zł), pytanie tylko, czy nie przyjdzie jakiś fake. Kombinuję nad zaprojektowaniem jednostronnej płytki "zelaskowalnej" pod ten scalak, ale cięzko idzie (ścieżki będę poprawiał drutem miedzianym, bo jak dla mnie to 0.030" dla 2A prądu ciągłego to trochę mało - norma ANSI podaje ~0.032"-0.035" ale tyle nie przejdzie między padami)


Układy Allegro A3977 są droższe (25zł na Allegro, $6.95 na ebayu, 32.35zł w TME) a nota aplikacyjna w zasadzie nie istnieje. Poza tym maja mniejszą wydajność prądową a obudowa PLCC raczej nie jest "radiator-friendly". Reszta układów Allegro o wystarczającej wydajności jest w jakiś faszystowskich obudowach typu OMG-WTF-QFN (cięzko sie to lutuje na jednostronej płytce, chociaz się da - bez thermal vias i tak nie ma co podchodzić a tego w domu sie nie zrobi)

Co do napędu bardziej mocarnego, to wylukałem takie chipy jak A3986 i A4989. to wasadzie takie TB6560 czy A3977 tylko z zewnetrzna sekcja mocy, 8x N-MOS co pozwala na operowanie wiekszymi prądami.

Jeżeli zastosuję TB, to wtedy dodam jakis jeden kontroler, który będzie zmniejszał prąd przy postoju silnika.

Nie chcę mówić "a nie..." , ale widzę, że to zmierza już tylko w kierunku satysfakcji z wykonania. Budżetowo i dobrze to można zrobić płytę główną, zasilacz, ale dobre sterowniki to już wyzwanie (ciężko przeskoczyć małe żółte rączki ).

ezbig pisze:ciężko przeskoczyć małe żółte rączki

małeżółte rączki mogą to robić... co w tym ambitnego
zajmijmy się firmwarem!

Jedni napiszą "a nie mówiłem"... Inni się z tego bardzo ucieszą... bo ich to rozbawi.

Poorchava - problemem dla Ciebie nie jest wydajność prądowa źródła zasilania, a wydajność prądowa wyjścia w mikrokontrolerze.

Nie chcę odbierać ci radości z wymyślenia rozwiązania... jesteś w stanie uzyskać względnie duży prąd, sterując z małego prądu, za pomocą dwóch (no... właściwie to czterech) bardzo tanich elementów...

symulacja obwodu ładowania bramki przez parę wieczorów (zamiast palenia kolejnych mosfetów w realów) pozwoli zaprojektować końcówkę mocy z szansami na powodzenie...

polecam LTspice... sam w ten sposób sprawdzam układy impulsowe (nie zupełnie oczywiste)

np.

Przyszedł mi do głowy pomysł na płynne regulowanie prądu cewki bez użycia przetwornika analogowo cyfrowego.
Mój pomysł polega na tym żeby użyć komparatora i prostego przetwornika D/A na układzie "R/2R", który będzie ograniczał prąd.

Przedstawiam ogólny schemat i bardzo proszę o konstruktywną krytykę;)

kasztan pisze:Przyszedł mi do głowy pomysł na płynne regulowanie prądu cewki bez użycia przetwornika analogowo cyfrowego.

Ameryki nie odkryłeś.
Robi sie to dość podobnie, z tym że ...
Sygnał prądu musi być całkowany, komparator musi mieć histerezę, układ musi mieć odpowiednie stałe czasowe, czyli diabeł tkwi w szczegółach.
To co narysowałeś wpadnie w oscylacje i skończy się pirotechniką.
Ale nawet jak dopracujesz układ pomiaru prądu, to sterownikowi mosfetów może się nie spodobać takie kluczowanie i będzie bum.
To są dziesiątki woltów, dziesiątki amperów i dziesiątki kiloherców, to z natury nie ma ochoty działać.
Dlatego sprawdzone układy mają cenę jaką mają.

.

Idąc powyżej zamieszczonym schematem dodał bym chociażby jakiś malutki kondensator w celu spowolnienia komparatora...

I przede wszystkim... diody w mostku... tak jak jest długo nie pożyje... szpilki przebiją diody w MOSFETach niemalże natychmiast.

Przy sterowaniu impulsowym silnik zasilany z 12V bez trudu generuje na uzwojeniu szpilki ponad 200V.