Все прочитали, вроде даже поняли, взяли паяльник - а нифига не получается? Скорее сюда! Поможем. Чем можем...
Ответить

Самодельный драйвер биполярного шаговика. Контроль тока.

Сб мар 18, 2023 14:14:33

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:
Изображение

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:
Изображение

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

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:
Изображение

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):
Изображение

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!

Re: Самодельный драйвер биполярного шаговика. Контроль тока.

Сб мар 18, 2023 15:22:22

Много лирики, мало (почти нет) информации. Если из Вашего сообщения вылить всю воду, то останется сухой остаток: "Я что-то сделал не так, но не знаю чтО именно. Что мне делать?"

Re: Самодельный драйвер биполярного шаговика. Контроль тока.

Сб мар 18, 2023 15:28:49

Много лирики, мало (почти нет) информации. Если из Вашего сообщения вылить всю воду, то останется сухой остаток: "Я что-то сделал не так, но не знаю чтО именно. Что мне делать?"


Вообще-то как раз наоборот: я сделал все так (описал как), и оно работает, но есть момент, который я не понимаю. Что мне делать?

Re: Самодельный драйвер биполярного шаговика. Контроль тока.

Вс мар 19, 2023 11:16:46

Eariel писал(а):В моем случае спад происходит в режиме Fast Mode (наверное).
Меня смутило слово "наверное". Предположение: спад происходит в режиме SlowMode, ток течёт мимо Rnf, с которого Вы и снимаете сигнал.

Re: Самодельный драйвер биполярного шаговика. Контроль тока.

Пн мар 20, 2023 12:16:46

Похоже вы сравниваете ток одного шага на картинке (причём только нарастание тока) с током последовательностью шагов. Наверное стоит изменить время развёртки осцила, что б на экран помещался только рост тока одного шага, тогда всё совпадёт.
Ответить