Драйверостроение, дравера ШД, построение, элементная база Опции

[moonrock]

Открою общую тему для обсуждения вопросов на тему создания драйверов шаговых двигателей(ну и не только)
чтобы перенести дискуссию из темы о маджике.

Основная тематика: конструирование драйверов, схемотехника, элементная база, ПЛИС, МК, ASIC, силовая часть, ключи, драйвера транзисторов.

Приветствуется: конкретика, ответы по существу
Не приветствуется: "демагогика", "я спаял L297, не работает, помогите" и тп

...РУССКИЙ язык тоже очень приветствуется...

[arisov77]

А для чего собственно нужна высокая скорость ПЛИС в драйверах ШД? Для формирования синусоиды при микрошаге? На какой частоте? Просветите, пожалуйста.

[ATLab]

Imho, ПЛИС там нужна не для скорости, а для экономии количества корпусов на плате и, соответственно, габаритов платы.
К примеру, делаю я униполярный драйвер с Fixed Off time (вариант 1): логики мне не нужно, обойдусь микроконтроллером, компараторами, драйверами и полевиками.
Если же делать униполярный драйвер с фиксированным периодом (вариант 2) или биполярный драйвер (вариант 3), без дополнительной логики уже не обойтись: к МК добавляются триггеры, мелкая логика.
Если в вариантах 2 и 3 отказаться от переключения режимов дробления, то все можно перенести в ПЛИС, что и продемонстрировал Марисс.
Для него одним из самых важных (imho) стимулов перехода на ПЛИС была защита драйвера от копирования.
С МК это не так актуально, но он не работает с МК и не любит программистов и программирование. Что ж, у каждого в голове свои тараканы... :)

Сообщение отредактировал ATLab - 28.4.2009, 14:33

[arisov77]

или биполярный драйвер (вариант 3), без дополнительной логики уже не обойтись: к МК добавляются триггеры, мелкая логика.

Ну если скорость не важна, то почему в 3 варианте нельзя обойтись только одним МК, например моим "любимым" AtMega48 (за 30р. при мелком опте можно найти)?
Неужели на частоте 20МГц, нельзя программно их (триггеры) реализовать?
А где можно почитать именно о этих режимах? Структурные схемы?
Наверное, на самом деле для Марриса

Для него одним из самых важных (imho) стимулов перехода на ПЛИС была защита драйвера от копирования.
С МК это не так актуально, но он не работает с МК и не любит программистов и программирование. Что ж, у каждого в голове свои тараканы... :)

Как я понял по «беглому» просмотру cnczone.com он только недавно ПЛИС освоил и был очень этому рад. А если МК освоит?
Может тогда не стоит так «безоговорочно» доверять авторитету Марисса? И выбирать в качестве основы драйвера ШД «камень» не принципу – так делает Гуру, а принципу разумного компромисса цена – качество.
Мне кажется, всё-таки в этом плане МК выигрывает. Например, если сравнивать с AtMega48, то в ней АЦП, EEPROM, 3 таймера – из них два с 8-разрядным ШИМ, один - 16разрядный, все ШИМ «двухканальные», 1 компаратор, прерывания и другие «прелести» и дешевле ПЛИС.
А что есть в ПЛИС?

[wesendidjita]

Уменьшено до 84%

1200 x 836 (110,41 килобайт)
вашы коментариы порекомендуйте драывер для дши 200 1 бажано на л 297 +298 ы еслы можна схемку намалюыте а то я в електрики

[moonrock]

похоже кое кто первый пост не читал

ПЛИС в общем случае - набор одинаковых ячеек, которые как правило содержат регистр и комбинационную логику перед ним. Это очень упрощенно.
Почему ее лучше применять в драйвере? Очевидно что жесткая логика будет надежнее работать чем МК. Я конечно не говорю что МК не подходит. Нет, подходит, только при обработке двух фаз, МК придется по очереди обрабатывать прерывания от компараторов, поэтому будет появляться некоторый шум. На ПЛИС эта логика будет работать независимо и параллельно. Кстати в общем случае это и есть главная фишка ПЛИС - параллельное вычисление.
Во-вторых, все-таки даже на частоте 20 МГц, при частоте ШИМ около 40 кГц,при обработке двух фаз, будут довольно приличные задержки на обработку. Как я говорил это будет вызывать некоторый шум. Это если будете писать на асме. На С даже не стоит пробовать.
В-третьих, встроенные компараторы у обычных атмелов подходят, но скорость и точность уже на пределе. Компараторы в хмеге и PWM1,2,3 будут получше.

[Qwerttty]

А чем не устраивают решения "all-in-one" типа A3986? Минимум корпусов, микрошаг, практически любой ток. Питание правда всего 50V, но для большинства применений этого должно хватить. Добавил опторазвязку и получил готовый драйвер ШД. Кроме напряжения что еще не устраивает?

[Julbu]

А я вот все к этим приглядываюсь http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Cypress/PSoC/start.htm
Будет время куплю на пробу.

[ATLab]

А чем не устраивают решения "all-in-one" типа A3986? Минимум корпусов, микрошаг, практически любой ток. Питание правда всего 50V, но для большинства применений этого должно хватить. Добавил опторазвязку и получил готовый драйвер ШД. Кроме напряжения что еще не устраивает?

А почитайте http://www.cnczone.com/forums/showthread.p...699&page=58 - это уже 58 страница обсуждения этой микросхемы. И кто-то, кажется на 57 странице, писал, что уже 57 страниц идет обсуждение, хоть у кого-то заработало нормально?
Делайте вывод...

[moonrock]

Julbu, с вас эксперимент!

Стандартные решения не подходят по следующим причинам
Как вы сказали низкое напряжение питания, больше 50В не видел, причем это Absolute Maximum Ratings, т.е. реально будет меньше, т.к. нужно оставить хоть какой нибудь запас на "выбросы", нужна тщательная разводка платы.
Сделать снижение тока при стоянке получится только с дополнительной обвеской.
К примеру у А3986 нет микрошага 5 и 10. А делать на ее разновидности с SPI интерфейсом снова нужен МК.
Подавитель резонанса- тоже ни у кого нет..
Можете сами найти еще много недостатков.
Вот и приходится изобретать..

[AlexSpb]

"all-in-one" типа A3986?

Первые версии станков и были на ней.
но процент выхода составил примерно 50% на 36в то сами по себе горят,то в работе и что не делали все без толку.
При этом есть много тех,которые уже несколько лет работают и хоб хны.
50%; недопустимая вероятность,а понижать питание до 24+ навороченный блок питания-нецелесообразно.
ну,и резонанс как здрасьте.

[moonrock]

Мдя.. посмотрел тему о A3986.
Как они платы рисуют, конечно нормально работать не будет. Транзюки в километрах от микросхемы, тонкие высокоиндуктивные дороги..
Еще вспомнил что ей нужны транзюки со штатным напряжением на затворе 5В. Выбор сужается

[arisov77]

А я вот все к этим приглядываюсь http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/ic/Cypress/PSoC/start.htm

Я тоже к этим давно приглядываюсь. Одно мне в них не понравилось:

с тактовой частотой 24МГц и производительностью 4MIPS

могли бы и "пошустрее" быть.

[Qwerttty]

Мдя.. посмотрел тему о A3986.

Я не стал всю смотреть, ограничился последней страницей. И вот что интересно -

I built 3 machines with the A3986 and I would have not know there were any problem except for this thread speaking about it

Видимо все не так и плохо... :)

Еще вспомнил что ей нужны транзюки со штатным напряжением на затворе 5В. Выбор сужается

Это память шалит. Самые обычные мосфеты нужны. Разве что емкость затвора поменьше желательно - выходной ток не велик.

[arisov77]

Интересно, как Маррис http://www.cnczone.com/forums/showthread.php?t=80548 (вот здесь http://www.cnczone.com/forums/showthread.php?t=38763 в конце тоже вроде же об этом) уменьшил нагрев ШД? Если кто разобрался, может подскажет принцип работы, а то я как-то с англицкого смысл не уловил.

[ATLab]

"The drive can adjust the power supply voltage to the motor as speed and load changes".
Что можно перевести как "регулируется напряжение на моторе в зависимости от скорости и нагрузки".
Первое, что пришло в голову - регулируется напряжение питания драйвера. Ан нифига, это не даст результата, поскольку драйвер это дело компенсирует.
Значит эту фразу
Марисса нужно понимать буквально: Uдвиг=Rобм*Iобм.
т.е. он просто меняет ток в обмотке, как функцию нагрузки и оборотов.
А, поскольку ток в его драйверах задается амплитудой опорного напряжения, все сводится к изменению амплитуды опорного.
Вместо фиксированного сброса тока в простое он его регулирует динамически.
Вроде так выходит.

[arisov77]

А как тогда измеряется величина нагрузки? Насколько я знаю ток потребления, в отличии от коллекторного двиг. в ШД не меняется.

[clon]

ток снижается не только в простое, но и при движении на низких скоростях. После того, как ШД на свои 1/8..1 шагнул, ток можно уменьшить

Сообщение отредактировал clon - 8.6.2009, 19:43

[arisov77]

ток снижается не только в простое, но и при движении на низких скоростях. После того, как ШД на свои 1/8..1 шагнул, ток можно уменьшить

Т.е. не завершая шага (микрошага) ток прерывается или по другому - уменьшение ширины импульса = уменьшению тока через обмотку? При этом крутящий момент на низких оборотах не понизится?

[moonrock]

ну очень просто, драйвер грубо говоря измеряет входную частоту импульсов, и в зависимости от нее изменяет установленное значение тока обмоток, например при оборотах до 50 об/мин - 70% тока, от 50 до 150 об-мин линейно увеличиваем до 100%. Я так пробовал делать, в принципе эффект есть но сами понимаете момент падает пропорционально току.
Так можно поступать потому что на низких оборотах, в большинстве случаев - момент в избытке.

[arisov77]

Так можно поступать потому что на низких оборотах, в большинстве случаев - момент в избытке.

"Cool drive" -такую "фичу" может тогда придусматривать как опцию в драйверах? Это кому нибудь нужно?

[moonrock]

ну вот вы уже и название придумали..

[clon]

для игрушечных винтовых передач с шагом 1..2мм/об допустимо полное отключение после каждого шага, если вспомнить, что время реакции ШД - величина постоянная. Эта "фича" давно реализована.
Для тросиков, ремней и микрошага такой режим использовать можно, но выигрыш ничтожен, а хлопот с вычислением индивидуальных особенностей привода много.

[arisov77]

ну вот вы уже и название придумали..

Это заслуга Mariss Freimanis.

Эта "фича" давно реализована.

Тогда непонятно, почему Марисс эту тему (Cool drive) открыл совсем недавно и раньше её не реализовывал.

….The drive can adjust the power supply voltage to the motor as speed and load changes. The motor always "sees" the optimum voltage for a given load and speed.

"Optimum" means a low supply voltage at low loads, rising to maximum as load increases. This means the motor stays as cool as it possibly can at any load. At no-load, the motor can be as much as 6 times cooler than up until now.
….
High voltages gets you high power output (the motor can give 75W mechanical at 60VDC ) but it comes at the expense of an overheated motor. The experimental drive decouples this cause and effect and that is makes it exciting; it is a "you can have your cake and eat it too" moment. You can:

a) Run your motors "as is" and have much cooler motors.
b) Run your motors "hot" (a really high supply VDC) and get much more peak power from them.

Good deal either way.

If it all works out, this new feature will be included in the upcoming G201X, G203X and G250X drives.
Mariss

Вот перевод Google (с моими поправками, возможно неточными):
На драйвере можно отрегулировать мощность питающего напряжения на двигатель, в зависимости от изменения скорости и нагрузки. На двигатель всегда "поступает" оптимальное напряжение для данной нагрузки и скорости.
"Оптимальный" означает низкое напряжения питания, при низких нагрузках, при увеличении максимальной нагрузки, которое возрастает. Это означает, что двигатель остается прохладным, как это возможно при любой нагрузке. Но без нагрузки, двигатель может быть максимально в 6 раз прохладнее, чем раньше.
....
Высокие напряжения получает высокую мощность (двигатель может дать механических 75W при 60VDC), но это идет в ущерб в виде перегрева двигателя. Экспериментальный драйвер decouples (?) этой причинно-следственной связи, и это делает его интересным, это "вы можете иметь ваш пирог и едят его слишком" момент (????).
Вы можете:
а) Запустите драйвер "как есть", и иметь гораздо прохладный двигатель.
б) Запустите драйвер "горячий" (очень высокое питание постоянного тока) и получить гораздо больше пиковой мощности от них.
Хорошее дело в любом случае.
Если все это получится, эта новая функция будет включена в предстоящих G201X, G203X и G250X дисков.

Отечественным драйверостроителям не взять ли это на заметку? Мне где-то в нескольких местах на форумах, поподались жалобы людей на сильный нагрев движков.

"The drive can adjust the power supply voltage to the motor as speed and load changes".
Что можно перевести как "регулируется напряжение на моторе в зависимости от скорости и нагрузки".
Первое, что пришло в голову - регулируется напряжение питания драйвера. Ан нифига, это не даст результата, поскольку драйвер это дело компенсирует.
Значит эту фразу
Марисса нужно понимать буквально: Uдвиг=Rобм*Iобм.
т.е. он просто меняет ток в обмотке, как функцию нагрузки и оборотов.
А, поскольку ток в его драйверах задается амплитудой опорного напряжения, все сводится к изменению амплитуды опорного.
Вместо фиксированного сброса тока в простое он его регулирует динамически.
Вроде так выходит.

Может он что-то другое применил? И меняет напряжение, например, грубо говоря от регулируемого ИП, при этом ток потребления одной обмотки будет по максимуму (за счёт «вытягивания» ШИМ по току). И тогда мощность потребления двигателем понизится, соответственно и нагрев.
А если частоту ШИМ по току повысить до 100кГц, вместо обычных 20кГц – такого эффекта не будет?
И мне всё таки не понятно, как можно в приводе с ШД измерить усилие?

Сообщение отредактировал arisov77 - 9.6.2009, 12:33

[moonrock]

не представляю как он регулирует напряжение, если это делать "прямолинейно", то придется сильно усложнить схему, например поставив понижающий чоппер, но мне кажется Марисс тут лукавит, вообще же это америка, а они, американци очень любят превзносить элементарные вещи в рекламных целях. Скорее здесь идет "игра" шириной ШИМа, или что-то в этом роде.. надо подумать.
здравость некоторая есть, но эффект, мне кажется не будет столь радикальным, чтобы усложнять схему.

оценить нагрузку можно анализируя спектр токов обмоток, я предполагаю, что там опять же используется какое-то очень простое решение для оценки, на его драйверах нет никакой сложной логики и процессоров, он использует аналоговую обработку.

если частоту зарядить 100 кгц, то плохо станет транзисторам, и возрастут потери в меди, так что для ШД драйвера оптимальные рабочие частоты 20-40кГц

во подумал.. очень может быть, что под этим нововведением скрывается банальный Slow Decay.