[Alex_Malder 0]

Здравствуйте. Собираю свой драйвер шагового мотора на дискретных элементах (вроде YAKO 2D68MH). Что есть на текущий момент:

1. Биполярный 57HS, без энкодера.

2. Собранный драйвер, состоящий из управляющего МК, схемы контроля тока в обмотках на основе тоговых шунтов и логики.

3. Рабочий процесс вращения.

Сам метод взял из учебного пособия Емельянова "Шаговые двигатели". Вот описание того, что у меня должно работать (стр 39 пособия):

"От указанных недостатков свободна схема с постоянной частотой переключения (рис. 22, б). Ключевым транзистором управляет триггер, который устанавливается специальным генератором. Когда триггер устанавливается, ключевой транзистор открывается и ток фазы начинает расти. Вместе с ним растет и падение напряжения на датчике тока. Когда оно достигает опорного напряжения, компаратор переключается, сбрасывая триггер. Ключевой транзистор при этом выключается и ток фазы начинает спадать до тех пор, пока триггер не будет вновь установлен генератором. Такая схема обеспечивает постоянную частоту коммутации, однако величина пульсаций тока не будет постоянной. Частота генератора обычно выбирается не менее 20кГц, чтобы двигатель не создавал слышимого звука. В то же время слишком высокая частота переключений может вызвать повышенные потери в сердечнике двигателя и потери на переключениях транзисторов."

Сейчас у меня частота генератора ШИМ 40кГц. При этом двигатель вращается, и вся эта логика переключений работает. Однако двигатель слишком сильно вибрирует. Осциллограммы, снятые с выходов инструментальных усилителей, замеряющих перепад напряжений на шунтах (их у меня 2, по одному шунту и по одному усилителю INA199 на обмотку), выглядят так:

Здесь видно, что в целом алгоритм работает. Я задаю на компаратор целевое напряжение с ЦАП, и токи в цепях обмоток растут до этого уровня. Вот кусок схемы, где я снимаю сигнал:

Если присмотреться к осциллограмме, то вот так выглядит изменение тока при переходе между уровнями, заданными при помощи ЦАП:

Собственно, при переходе все отлично - лесенка вверх. Но почему при устоявшемся процессе (в рамках одного микрошага) ток колбасит от нуля до уровня ЦАП? Причем падает он практически отвесно, впрочем растет также.. Вот, для сравнения, как этот процесс пказан на рисунке из пособия:

Здесь видно, что ток не падает до нуля, его уровень колеблется где-то на уровне задающего ЦАП.

Я предполагаю, что сильная вибрация в моем случае связана именно с постоянными скачками тока от уровня ЦАП до нуля и обратно.

Как избавиться от этих "полетов"?

Ряд мыслей по этому поводу:

1. Да, микрошаг позволяет снизить вибрации, я знаю, но проблема здесь явно скрыта в другом. Нормально работающий двигатель не должен звучать, как старая телега.

2. Возможно, рисунок из пособия был снят с щупа осциллограма с RC-цепочкой. Но вряд ли. Проблема явно в механизме контроля тока.

3. Насколько я знаю, есть 2 варианта спада тока в катушке: быстрый и медленный (см. картинку ниже):

 

В моем случае спад происходит в режиме Fast Mode (наверное). Хотя у меня на ключах стоят быстрые диоды (не силовые, а просто 1N4148WS), и честно говоря, я особой разницы не заметил, что они есть, что их нет. Короче, есть подозрение, что может мне затухание тока надо обеспечивать по схеме Slow Mode? Но такие изменения реализовывать прямо сейчас сложно, поэтому мне нужно понимание процесса.

Пожалуйста, подскажите, что я недопонимаю, и как мне избежать этих прыжков на шунте? 

PS: Вообще, я не пойму, почему ток в силовой цепи так резво скачет. Там же индуктивность! Более того, у меня шунтирующий конденсатор огромный на оба плеча драйвера! Непонятно!

 

 

[HardEgor 65]

В 18.03.2023 в 17:57, Alex_Malder сказал:

Хотя у меня на ключах стоят быстрые диоды (не силовые, а просто 1N4148WS)

Значит у вас какой-то миниатюрный двигатель? Измерьте индуктивность и оцените какая должна быть скорость роста и спада тока. Похоже у вас частота слишком низкая.

[Alex_Malder 0]

4 минуты назад, HardEgor сказал:

Значит у вас какой-то миниатюрный двигатель? Измерьте индуктивность и оцените какая должна быть скорость роста и спада тока. Похоже у вас частота слишком низкая.

Частоту менял, поднимал до 100кГц - чуть все не сгорело. В пособии кстати написано, что 20кГц уже нормально, у меня 40, я думаю больше не надо, потери на ключах и дайверах будут. Двигатель 57hs, у него активное сопротивление обмотки где-то 3, что-ли. обычный средний шаговик, типа nema23 чтоли.

Я просто вот чего не пойму. Катушка должна накапливать ток. Но судя по показаниям с шунта, ток летает без проблем. Как минимум это непонятно. Кондер по пинию силовой части есть, 470мкф.

[Plain 168]

А принципиальная схема здесь когда ожидается?

[Alex_Malder 0]

5 минут назад, Plain сказал:

А принципиальная схема здесь когда ожидается?

Сегодня не на работе. Но могу сказать, что в ней. И вообще там большая схема, какая именно часть вам нужна?

[HardEgor 65]

В 18.03.2023 в 19:09, Alex_Malder сказал:

Частоту менял, поднимал до 100кГц - чуть все не сгорело. В пособии кстати написано, что 20кГц уже нормально, у меня 40, я думаю больше не надо, потери на ключах и дайверах будут. Двигатель 57hs, у него активное сопротивление обмотки где-то 3, что-ли. обычный средний шаговик, типа nema23 чтоли.

Я просто вот чего не пойму. Катушка должна накапливать ток. Но судя по показаниям с шунта, ток летает без проблем. Как минимум это непонятно. Кондер по пинию силовой части есть, 470мкф.

Ээээ, что за хрень вы несете?

57hs имеет тысячи модификаций, у вас какая?

Какая у вас частота(микрошага?) на фото?

Измерьте индуктивность.

Покажите импульсы напряжения на нижнем ключе одновременно с током, в момент когда начинает звенеть.

Конденсатор 470 мкФ простой электролит?

 

 

[Alex_Malder 0]

18 минут назад, HardEgor сказал:

Ээээ, что за хрень вы несете?

57hs имеет тысячи модификаций, у вас какая?

Какая у вас частота(микрошага?) на фото?

Измерьте индуктивность.

Покажите импульсы напряжения на нижнем ключе одновременно с током, в момент когда начинает звенеть.

Конденсатор 470 мкФ простой электролит?

 

 

Ну сейчас многое из перечисленного сделать проблематично, тк я дома сижу.

Количество микрошагов на один электрический оборот - 16. На осциллограмме показана одна полуволна из 8-ми шагов (включая нулевую полку, это тоже шаг).

КОндер да, просто электролит.

С другой стороны, тут уже подсказали, что возможно есть смысл замерить осциллографом ток, протекающий после катушки..

[HardEgor 65]

В 18.03.2023 в 20:04, Alex_Malder сказал:

КОндер да, просто электролит.

Они не умеют такую частоту. Хотя если провалов по питанию нет, то и ладно.

В 18.03.2023 в 20:04, Alex_Malder сказал:

С другой стороны, тут уже подсказали, что возможно есть смысл замерить осциллографом ток, протекающий после катушки..

А разве у вас шунт не последовательно с катушкой стоит?

[Plain 168]

1 час назад, Alex_Malder сказал:

там большая схема, какая именно часть вам нужна?

Которой Вы назвали данную тему — схема и разводка одного канала драйвера.

[Alex_Malder 0]

26 минут назад, HardEgor сказал:

Они не умеют такую частоту. Хотя если провалов по питанию нет, то и ладно.

А разве у вас шунт не последовательно с катушкой стоит?

Шунт стоит последовательно, до всех ключей, по одному шунту на один Н-мост.

10 минут назад, Plain сказал:

Которой Вы назвали данную тему — схема и разводка одного канала драйвера.

Оригинала схемы нет, потому что он на работе, а я дома. Но она вот такая. Шунт сверху до всех ключей. To Load - точка подключения катушки (одна из 4-х).

 

Изменено 18 марта, 2023 пользователем Alex_Malder

[Plain 168]

34 минуты назад, Alex_Malder сказал:

Но она вот такая.

Т.е. полностью противоречащая первому сообщению темы.

[HardEgor 65]

В 18.03.2023 в 20:33, Alex_Malder сказал:

Оригинала схемы нет, потому что он на работе, а я дома. Но она вот такая. Шунт сверху до всех ключей. To Load - точка подключения катушки (одна из 4-х).

Шунт должен стоять последовательно с одной обмоткой, всё остальные варианты не имеют смысла.

[Alex_Malder 0]

1 час назад, HardEgor сказал:

Шунт должен стоять последовательно с одной обмоткой, всё остальные варианты не имеют смысла.

Все верно, под одному шунту в каждом плече, над ключами. Нижние точки шунтов подключены к Н-мостам, верхние на питании.

[apronin 0]

Мне кажется, что проблема в переходном процессе (линия, линейный переход). После ШИМ у вас идет линейное нарастание напряжения. При этом условный ШИМ близок к 100%. Именно поэтому скачки тока которые вызывают сильную вибрацию. По сути на время "линии" сигнала ШИМ просто нет. Это очевидно из приведенной осциллограммы. Если вы управляете ШИМ микроконтроллером от ЦАП, то причина в том, что внутри ШИМ идет переходной процесс, который блокирует формирование ШИМ сигнала на выходе при резком по мнению ШИМ контроллера переходе управляющего ШИМом напряжения. Вся остальная схема не может приводить к такому эффекту. Я склонен думать, что нужно углубиться в документацию на ШИМ контроллер и там искать причину переходной отсечки по ШИМ сигналу.

[HardEgor 65]

В 18.03.2023 в 23:36, Alex_Malder сказал:

Все верно, под одному шунту в каждом плече, над ключами. Нижние точки шунтов подключены к Н-мостам, верхние на питании.

Ничего не понял, какие верхние, на каком питании, в каком плече?