34 / 34 / 4
Регистрация: 19.02.2013
Сообщений: 118
1

Выбрать обвязку для мощного шагового двгателя

20.10.2016, 13:22. Показов 1878. Ответов 16
Метки нет (Все метки)

Author24 — интернет-сервис помощи студентам
Доброго времени суток.

На работе поставили задачу сделать прибор (поляриметр).
Его смысл в том чтобы исследовать антенну.
В общем случае есть исследуемая антенна и измерительная.
Измерительная поворачивается двигателем по оси приёма вместе с диском, который формирует прерывания для контроллера.
Контроллер, в свою очередь, по сигналу с оптопары снимает напряжение с АЦП (который соединён с аналоговым измерительным прибором) и передаёт его значение на ПК по RS-232.
Эта часть прибора уже реализована.

Теперь нужно к измеряемой антенне приделать два шаговых двигателя, которые будут поворачивать её по азимуту и углу места (Чтобы автоматически измерять поляризационную диаграмму направленности).
Шаговые двигатели пришлось покупать в торопях, поэтому я тогда особенно не разбирался.
Руководствовался ценой и моментом на валу.
Купили в итоге такие:
2-х фазный биполярный - 4 раздельные обмотки - 8 проводов:
http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3
3-х фазный(?), видимо биполярный - 3 раздельные обмотки - 6 проводов:
http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3

Сейчас самое время покупать для них драйвера, блок питания и контроллер.
Предполагается, что уже имеющееся устройство с COM-портом будет включаться в другое устройство с USB.
Это устройство с USB, предположительно на базе Arduino, будет принимать команды от ПК, управлять двумя шаговиками, возможно третьим двигателем на поляриметре и транслировать данные с АЦП по USB на компьютер.

С шаговиками я раньше никак не сталкивался, поэтому почитал
одну базовую статью (пост) по двигателям:
http://robotosha.ru/electronic... -work.html
и ещё одну более ёмкую, в том числе и по драйверам:
http://kazus.ru/shemes/showpage/0/843/

В качестве драйверов планируется взять "усиленную версию ARDUMOTO" (http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3)
Даташита именно на это изделие я не нашёл, но судя по описанию этого самого Ardumoto, Эта платка представляет собой два Н-моста, без каких бы то ни было наворотов.
Она может давать по двум независимым каналам ток в обоих направлениях и разной величины (кажется благодаря ШИМ, встроенному в контроллер). Это позволяет управлять либо двумя коллекторными моторами, либо биполярным ШД в микрошаговом режиме.
Учитывая, что мне нужно будет делать только отдельные шаги двигателем (ну или максимум полушаги) +удерживать положение - это то что нужно.
Таким образом планируется купить 3 таких платки (одна для двухфазного ШД, полторы для трёхфазного и половина для обычного двигателя на самом поляриметре).
На сайте продавца написано, что драйвер может выдерживать до 14 Ампер при 16 Вольтах, (Хотя это кажется странным с учётом того, что трёхамперные драйверы (http://www.kosmodrom.com.ua/pd... -MODUL.pdf) снабжены радиатором).

В общем если до этого момента не появилось предостережений то первый вопрос такой:
Как выбрать блок питания для этой системы?
Есть немало статей по этому поводу, самая подробная наверное эта:
http://darxton.ru/wiki-article... ka-s-chpu/ , тут мне правда не всё до конца понятно.
Например, в даташите на четырёхобмоточный ШД указано что при параллельном соединении обмоток, активное сопротивление фазы 0,7 Ома, а индуктивность 3,9мГн.
В соответствии со статьёй Umax=32*sqrt(3.9)=63.8 В
В то же время при номинальном токе в 4А на фазу и сопротивлении 0,7 Ома, U=4*0.7=2.8 Вольта
На сколько я понял из большой статьи про ШД (около рис.21), запас по напряжению БП используется для кратковременной его подачи на обмотки в моменты переключения фазы, чтобы быстрее "продавить" ЭДС самоиндукции на обмотках и достичь номинального тока.
Не уверен что в планируемом драйвере есть такие навороты (хотя это можно реализовать программно), да они в общем то и не нужны, т.к. от двигателей нужны будут отдельные шаги (или полушаги) с интервалом не менее полусекунды.

Если посчитать потребляемую мощность (с учётом того, что в полушаговом режиме могут работать все фазы)
Мощность 4-обмоточного 2,8В*4А*2Фазы=22,4 Ватта
Мощность 3-обмоточного 6В*5,8А*3Фазы=104,4Ватта (это очень странно, потому что этот двигатель даёт момент на валу 1,5 Н/м,
что больше чем вдвое слабее чем 34 кг/см первого мотора. Или может я что-то не так понял?)

Но вот касательно БП,если он будет скажем на 10 Вольт 150 Ватт, как мне знать что движки не сгорят?
А если будет на 6 вольт, как знать что при таком токе напряжение не просядет на столько что под нагрузкой вал не сдвинется с места.
Кроме того резисторы на такие мощности довольно дорогие, может стоит купить два раздельных БП?

Есть конечно вариант недооткрывать мощные транзисторы при помощи ШИМ контроллера.
Но тогда во-первых нужен АРдуино с 6-ю ШИМ-генераторами на борту,
а во-вторых остаток мощности будет рассеиваться на кристалле драйвера. (на пример: (10-2,8)Вольт*4Ампера=28,8Ватт).

Мне больше всего нравится вариант взять 5-ти вольтовый 26-ти амперный БП (http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3) так я вряд ли сожгу движок почти за сто баксов и драйвера целее будут. Вот только я не уверен, что ШД сдвинет нагрузку (а стенд должен обмерять антенны вплоть до тех, что размером со спутниковые тарелки).

А второй вопрос: какой выбрать Arduino?
Их целый модельный ряд, но мне нужно 6-ШИМ генераторов или ЦАПов и
возможность общаться с другим устройством по RS-232.

Электронщик я посредственный, кафедра у меня научная (совета спросить не у кого).
Помогите, пожалуйста.
0
Лучшие ответы (1)
Programming
Эксперт
94731 / 64177 / 26122
Регистрация: 12.04.2006
Сообщений: 116,782
20.10.2016, 13:22
Ответы с готовыми решениями:

Посоветуйте выбрать UPS для мощного компа!
В моем городе периодически вырубают электричество ( раз в месяц может) , еще реже бывает скачок...

Выбрать самое лучшее из старого для АПГРЕЙДА с добавлением мощного ЦП
Здравствуйте! Нужна подсказка! Есть два ПК хочу улучшить максимально. Для родителей и возможно для...

ибп для мощного пк
всем привет. прошу помощи в решении вопроса. дано: частный дом, в котором не чаще одного раза в...

Выбор железа для мощного ПК
Доброго времени суток. Хотелось бы послушать мнения понимающих людей о моем варианте мощного ПК....

Skeatch для шагового двигателя
Привет! Нужна помощь ребята так как я в самом начале долгого пути на верх и у меня не получается...

16
1280 / 1185 / 175
Регистрация: 02.12.2013
Сообщений: 4,883
20.10.2016, 14:06 2
Цитата Сообщение от Алексей89 Посмотреть сообщение
мне нужно 6-ШИМ генераторов или ЦАПов
Цитата Сообщение от Алексей89 Посмотреть сообщение
А второй вопрос: какой выбрать Arduino?
нет там столько шимов, а цапов отродясь не было. Возьмите лучше недорогую дескавери с STM32 и шесть шимов и один/два цапа у Вас будут.
0
363 / 346 / 74
Регистрация: 18.03.2015
Сообщений: 1,292
20.10.2016, 17:33 3
Лучший ответ Сообщение было отмечено Алексей89 как решение

Решение

Цитата Сообщение от Алексей89 Посмотреть сообщение
3-х фазный(?), видимо биполярный - 3 раздельные обмотки - 6 проводов:
http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3
Это обычный Шаговый Двигатель со средней точкой с последовательным соединением обмоток.

Можно использовать как с параллельным, так и с последовательным соединением, так и каждую обмотку по отдельности.

Не думаю, что измерительная антенна (размером со спутниковые тарелки) весит десятки килограмм и ее необходимо вращать с большими скоростями. Соединяйте обмотки последовательно и используйте оба двигателя как биполярные.

Если Вам нужно управлять только двумя ШД в режиме полушага предлагаю простейшую схему на L297 L298. http://content.onliner.by/foru... 4ee647.jpg
http://www.ebay.com/itm/Dual-H... SwHjNV-~sh
Там свои ШИМы, поэтому Ардуино подойдет любая, и нет особых требований к блоку питания. Для одного мотора используется два порта Ардуины и не нужно никаких библиотек.
«Согласование» БП и ШД сводится к регулировке сопротивлением «Rp». Движки не сгорят и при 50 V. http://www.tinko.ru/p-223243.html http://www.tinko.ru/p-221981.html . Для Ваших движков подойдет. Я использую один БП 20V 6A сразу на четыре ШД «Nema 23 HS 5602».
Миниатюры
Выбрать обвязку для мощного шагового двгателя  
2
Модератор
Эксперт по электронике
8908 / 6677 / 918
Регистрация: 14.02.2011
Сообщений: 23,511
20.10.2016, 17:47 4
Цитата Сообщение от Сергей 190 Посмотреть сообщение
Не думаю, что измерительная антенна (размером со спутниковые тарелки) весит десятки килограмм
есть такая штука-момент
килограмм на оси вращения, это не то же самое что килограмм на расстоянии метр от оси вращения
ТС предлагаю рассмотреть ременную передачу от двигателя до стола вращения
она увеличит момент и одновременно уменьшить шаг
0
34 / 34 / 4
Регистрация: 19.02.2013
Сообщений: 118
21.10.2016, 14:49  [ТС] 5
Спасибо всем, кто откликнулся!
обычный Шаговый Двигатель со средней точкой с последовательным соединением обмоток
мотор SY573P79-5806A
судя по даташиту потребляет номинально 6В, 5,8 Ампер на фазу. От каждой обмотки по 2 провода.
Я думал что вращающееся магнитное поле достигается такой последовательностью:
A1 A2 B1 B2 C1 C2
+ - - + - +
- + + - - +
- + - + + -
Но для этого понадобилось бы три Н-моста (по 5,8 Ампера каждый).
Я в движках дуб ( Что даёт средняя точка и что в нём можно соединить последовательно?

«Согласование» БП и ШД сводится к регулировке сопротивлением «Rp»
Прекрасный вариант, смущает только что заявлено 30В - 2 ампера на фазу, хотя макс. мощность 25 Ватт.
- Для четырёх-обмоточного мотора подходит идеально, а с трёх-обмоточным не всё ясно.

предлагаю рассмотреть ременную передачу от двигателя
Поскольку я работаю в бюджетном учреждении, почти уверен, что когда я уйду никто не будет заниматься ремонтом этого устройства (особенно капризной механической части). Поэтому хотелось бы сделать девайс сравнимый по простоте с топором =)
И стола скорее всего не будет (тот что есть и так очень массивный), будет скорее всего стержень.
Но пока я на начальном этапе, так что ещё посмотрим.

дескавери с STM32
Спортивный вариант. Я так понял, что это из тех устройств на которые для работы сперва ставится Linux и ищутся хорошо документированные библиотеки для работы. Это требует более обширных знаний чем имеется.
Если удастся обойтись ЦАП-ами встроенными в драйвер то я наверное остановлюсь на Arduino.
Кроме того микрошаговый режим, так-сказать, не догма - можно вообще без ШИМов если движки не сгорят.
0
Модератор
Эксперт по электронике
8908 / 6677 / 918
Регистрация: 14.02.2011
Сообщений: 23,511
21.10.2016, 19:12 6
Цитата Сообщение от Алексей89 Посмотреть сообщение
Я так понял, что это из тех устройств на которые для работы сперва ставится Linux и ищутся хорошо документированные
нет
это так скажем та же ардуина только камень покруче, а по цене дешевле
вот например https://ru.aliexpress.com/item... yId=400103
вот программатор для неё
https://ru.aliexpress.com/item... yId=400103

Добавлено через 2 минуты
Цитата Сообщение от Алексей89 Посмотреть сообщение
(особенно капризной механической части).
что там капризного
один шкив, другой, между ними зубчатый ремень
завтра, если время будет, скину фотки как это устроено во "Вращающейся голове" а там массы крутятся немалые
1
363 / 346 / 74
Регистрация: 18.03.2015
Сообщений: 1,292
22.10.2016, 13:52 7
Цитата Сообщение от Сергей 190 Посмотреть сообщение
Это обычный Шаговый Двигатель со средней точкой с последовательным соединением обмоток.
Был не прав. Не туда посмотрел. Это действительно 3-х фазный шаговый двигатель.
Вот к нему драйвер. Но как его программировать и где взять готовый – не знаю.
Получается, что Вам нужно два разных драйвера. Хорошо ли это? Слишком сложно получается, по сравнению с топором.
Если Вы выбрали 3-х фазный ШД только из-за меньшего угла поворота, может проще использовать понижающий редуктор (ременную передачу http://duxe.ru/index.php?cPath=54_83 ) и более простой ШД.
Миниатюры
Выбрать обвязку для мощного шагового двгателя  
0
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
22.10.2016, 23:58 8
Дорогой товарищ !
Шим реализуется на любом контроллере, влёгкую.

Фрагмент проги для наглядности ( обращаем внимание на ...)
Assembler
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
неоптимизированный (для наглядности) фрагмент собственно ШИМа.
    ...
    mov A,[VOL]     ;1
    addm    A,PCL       ;1
    jmp vol_0       ;2
    ....
    jmp vol_7
    jmp command_8
    jmp command_9
    ...
    jmp command_f
vol_0:  ;always '1'     
    set _PWM        ;1
    nop         ;1
    nop         ;1
    nop         ;1  
    nop         ;1
    nop         ;1
    nop         ;1
    nop         ;1
    jmp main        ;2  total 14 cycles ->15,643 mksec ->63929 KHz
vol_1:
    set _PWM
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    clr _PWM
    jmp main
vol_2:
    set _PWM
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    clr _PWM
    nop
    jmp main
        ....    
 
vol_6:  ;always '0'
    set _PWM
    clr _PWM
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    jmp main
vol_7:  ;always '0'
    clr _PWM
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    nop
    jmp main
    ...
По мощности - не путайте мгновенную, среднюю и импульсную мощности ( гугл в помощь).
Лет 5 ago делал станок с чпу из ШД принтеров. В итоге сделал вывод, что количество полюсов = приоритет точности, но не скорости. Могу подарить управление для на PIC, вырезка оттуда гласит, что надо сделать таблицу кодов подачи на драйвер ШД, ну и типичные комбинации "->" "<-" , "=>>", "<<==" итд
Assembler
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
;-----------------
step_tbl:
    andlw   0x0F
    addwf   PCL,f
    retlw   b'00110000'
    retlw   b'00100000'
    retlw   b'00010001'
    retlw   b'00000010'
 
    retlw   b'00000011'
    retlw   b'00000110'
    retlw   b'00010101'
    retlw   b'00100100'
 
    retlw   b'00110100'
    retlw   b'01100100'
    retlw   b'01010101'
    retlw   b'01000110'
 
    retlw   b'01000011'
    retlw   b'01000010'
    retlw   b'01010001'
    retlw   b'01100000'
;---------------------
step_down:
    movf    SD_PHASE,w
    decf    SD_PHASE,f
    goto    step_com
step_up:
    movf    SD_PHASE,w
    incf    SD_PHASE,f
step_com:
    call    step_tbl
    movwf   PORTD
    call    delay_1
    btfsc   F_SPEEDSLOW
    call    delay_1
    return
0
Модератор
Эксперт по электронике
8908 / 6677 / 918
Регистрация: 14.02.2011
Сообщений: 23,511
23.10.2016, 00:09 9
Цитата Сообщение от liliput Посмотреть сообщение
Шим реализуется на любом контроллере, влёгкую.
прям таки и в легкую
ежли ничем кроме как чисто шимом заниматься оно конечно да
а если нужно с десяток движков, с отслеживанием их позиций, столько же датчиков
плюс ловить информацию обрабатывать, экранчик опять же, кнопочки
Ежли что это реальный прибор "Вращающееся голова"

Добавлено через 1 минуту
Цитата Сообщение от liliput Посмотреть сообщение
Assembler
1
2
3
4
retlw b'00110000'
   retlw  b'00100000'
   retlw  b'00010001'
   retlw  b'00000010'
как насчет микрошага?
1
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
23.10.2016, 00:13 10
Управление Электроэррозионным станком, пофиг, вырезной или прошивной. Электрод подводится с помощью ШД от принтера, а не галимой схемой релаксатора.
0
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
23.10.2016, 00:17 11
сорри долго рылся, давно было
зы.
Микрошаг ? Всё там нормально с ним. udn2917
Никто не говорит про соответствие полюсов битам
Кто шарит на асме - тот поймёт, а остальным и не надо.
Вложения
Тип файла: zip edm.zip (7.3 Кб, 5 просмотров)
0
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
23.10.2016, 00:28 12
насчёт 10 движков - приоритет надёжность или скорость ( про стоимость не говорим). Вообще кто -то 1 должен следить за другими , прям как в нашем обществе. А запхнуть всё в 1 контроллер - дело нехитрое, лет 10 назад это было нереал.
0
Модератор
Эксперт по электронике
8908 / 6677 / 918
Регистрация: 14.02.2011
Сообщений: 23,511
23.10.2016, 00:32 13
Цитата Сообщение от liliput Посмотреть сообщение
А запхнуть всё в 1 контроллер - дело нехитрое,
А я и не говорю что хитрое
а вот 20 шимов програмных и чтобы основную программу не весили
0
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
23.10.2016, 00:59 14
смысла нет изгаляться, при нынешней стоимости напр. attiny24a по 25 р/шт на али.
а кому до 8 ШД прикрутить на 1 контроллере не вопрос.

А до 20 - ну орятся они и выплёвываются в буфер 20бит*кол-во полюсов. (орятся - типа "лог. или").
0
Модератор
Эксперт по электронике
8908 / 6677 / 918
Регистрация: 14.02.2011
Сообщений: 23,511
23.10.2016, 01:05 15
Цитата Сообщение от liliput Посмотреть сообщение
А до 20 - ну орятся они и выплёвываются в буфер 20бит*кол-во полюсов
Цитата Сообщение от liliput Посмотреть сообщение
attiny24a по 25 р/шт на али.
я на Stm32F103 100ножечном прикрутил 24 аппаратных ШИМа с привязкой к сети, безо всякой внешней обвязки
нисколько не напрягаясь, ни я, ни контроллер и еще бы мог
0
2 / 2 / 0
Регистрация: 05.04.2015
Сообщений: 33
23.10.2016, 01:28 16
Stm32F103 это круто )) я обычно на бюджетных 8-битных ползаю, заказчики такие нищеброды, и я с них такой же .
24 шима - на 1 таймере ?
Rста, на Си ваяете ? Я Си просто тупо игнорю, хотя в молодости проходилось по полгода из под него вещать. Все проклинал от кривых библиотек, с тех пор к нему лютая ненависть от зависимости . А ынешние программеры и не догоняют, что 1 бит изменения в ихней библиотеке - и их труд на смарку.
0
34 / 34 / 4
Регистрация: 19.02.2013
Сообщений: 118
23.10.2016, 22:31  [ТС] 17
Шим реализуется на любом контроллере, влёгкую.
Хорошая идея, в моём случае контроллер в любой момент времени занимается либо обработкой данных с ком порта либо поворотом одного из двигателей. На асме я правда не шарю.
Свой единственный контроллер PIC16F88 программировал на MicroC.
Как сделать программный ШИМ я конечно допетрил, надо только будет "откалибровать" интервалы, т.к. количество тактов на каждую С-операцию точно не известны, но с этим-то я разберусь.
нужно два разных драйвера
Я изначально так и рассудил, что нужно три Н-моста, правда большинство драйверов имеют только по два моста.
Но, к несчастью этот странный движок уже куплен (и накладные ушли в казначейство), так что придётся использовать его.
Хорошая новость, правда в том, что по деньгам можно так уж сильно не жаться.
Из того что можно купить без гемора в моём городе у юр.лиц есть ещё такие варианты:
TB6600-MODUL-BOX до 4,5А, 42В.
http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3
И тот что был предложен вначале:
2C-VNH2SP30-MODUL 14А, 16В
http://www.kosmodrom.com.ua/pr... B%E0%E4%F3
В обоих случаях планируется купить два одинаковых драйвера, а оставшийся четвёртый мост использовать для коллекторного двигателя на поляриметре.
Если выбрать второй, не будет ли проблемы из за порога в 16 Вольт при номинальных параметрах движка из даташита 6В 5,8А?
Ведь всё-таки драйвера именно для шаговиков, как правило имеют больший запас по напряжению.
И если это пойдёт, то понадобится ли мне что-то ещё кроме пары радиаторов?
та же ардуина только камень покруче
Я по прежнему склоняюсь к средней ардуине, потому что для неё (судя по отзывам) есть ArduinoIDE и много отлаженных библиотек.
В упомянутом MocroC, к примеру было много косяков. Демонстрационные исходники работают корректно, но стоит начать что-то менять и схема начинает работать непредсказуемо.
У меня то до этого случая с контроллерами и вовсе то опыта не было, хорошо, что в последних версиях компилятор предусматривает больше ошибок.
Кроме того, поскольку мне нужно сделать только одно устройство, будет неплохо иметь всё на одной плате (особенно если есть режим отладки по USB).
Главное чтобы хватило пинов для всех целей, и аппаратный RS-232 не помешал бы.
0
23.10.2016, 22:31
IT_Exp
Эксперт
87844 / 49110 / 22898
Регистрация: 17.06.2006
Сообщений: 92,604
23.10.2016, 22:31
Помогаю со студенческими работами здесь

Задержка для шагового двигателя.
Необходимо управлять шаговым двигателем ДШИ-200-1-1 с помощью контроллера 1887BE1У (подобный...

Драйвер для мощного коллекторного двигателя ПТ
Возникла очередная задача: есть коллекторный двигатель постоянного тока, ток при номинальной...

Лучшая система для мощного ноута
Какая лучшая ОС для мощного ноутбука? Добавлено через 1 час 5 минут 32 секунды Модеры,...

Электромагнитный тормоз для шагового двигателя
Добрый день. Появилась задача - задавать тормозящий момент для шагового двигателя. Максимальный...

Драйвер для шагового двигателя 42BYG250CII
Здраствуйте! Имеется поворотное устройство LSDH-60WS c установленным на нем шаговым биполярным...

Простейший контроллер для шагового двигателя
Всем привет! Практически не владею знаниями в тематике радиоэлектроники. Но вот натолкнулся на...


Искать еще темы с ответами

Или воспользуйтесь поиском по форуму:
17
Ответ Создать тему
Опции темы

КиберФорум - форум программистов, компьютерный форум, программирование
Powered by vBulletin
Copyright ©2000 - 2024, CyberForum.ru