Помогите подобрать схему контролера для ШД5
Извиняюсь, что влезаю, но вопросы:
-
Правильно ли я понимаю, что если не брать в расчет простоту схемотехники и реализации, а также цену вопроса, то вариант с ШИМ даст тот же результат по моменту и эффективности (если обмотку закорачивать не диодом, а поставить транзисторы с вольтажом 2*U и супрессор на U)?
-
Почему-то практически везде ШИМ делают по схеме, подобной внутренностям UC3843 - то есть с Rsense на компаратор, оттуда на триггер, и на этот же триггер некую частоту. В результате мы включаем частотой триггер, и выключаем его, когда ток достигнет некоего значения. Далее включаем триггер снова, по ближайшему фронту той самой базовой частоты.
А почему?
Почему бы не завести выход компаратора сразу на элемент И и туда же пустить вход разрешения работы канала? Этому мешают какие-то причины? Я пока что умозрительно вижу только то, что, возможно, частота при этом будет настолько большой за счет отсутствия гистерезиса на компараторе и ограничений драйвера-транзистора, что транзистор практически всегда будет полуоткрыт. Или все же можно сделать по предложенному?
В этом случае можно даже сделать проще, вот я тут накидал схемку.
Резистором R4 меняем напряжение на входе компаратора, то есть порог, когда он включается. С инвертора, когда на входе 0, идет 5 вольт, до входа компаратора доходит только 4 (1 падает на диодах), компаратор думает, что швах, переборщили с током и вырубается. Когда 0 меняется на 1, на выходе инвертора будет 0.5 вольт примерно (TTL), и эта цепь из-за закрытых диодов перестает влиять на регулировку. Одновременно идет импульс через диод на второй вход компаратора, это форсирует импульс в начале. Подобрав правильно номиналы цепей, мы можем либо просто на старте выдать движку радости, чтобы лучше шевелился, либо наоборот, увеличить номинал кондера и когда он полностью зарядится, ток снизится до тока удержания.
Если вся эта радость не нужна, убираем нафиг инверторы и верхнюю цепочку, инвертируем сигнал в трансляторе, и получаем довольно простую схемку.
Будет ли она работать? Если нет, то почему? 😃
p.s. В схемке ошибка, вход ON/OFF не должен соединяться с землей, недоглядел, и альтиум подло воспользовался моментом 😃.
частота при этом будет настолько большой
Не будет. Напряжение на индуктивности …и тд. Раньше такая схема применялась в микросхемах типа SLAxxxx, вернее совместно с ними. В ШИМе за счёт фиксированой частоты транзистор однозначно работает в ключевом режиме, с минимумом потерь. А в чеппере(не уверен что правильно) возможен вариант неполного открытия, и как следствие линейный режим.
- Правильно ли я понимаю, что если не брать в расчет простоту схемотехники и реализации, а также цену вопроса, то вариант с ШИМ даст тот же результат по моменту и эффективности (если обмотку закорачивать не диодом, а поставить транзисторы с вольтажом 2*U и супрессор на U)?
Ага, где-то так.
Только в потери(нагрев резистора, стабилитрона)будет уходить ватт 150.
С супрессором не пробовал, но наверняка стоит ожидать сюрпризы иного плана…скорости, динамика…
Почему-то практически везде ШИМ делают по схеме, подобной внутренностям UC3843 - то есть с Rsense на компаратор, оттуда на триггер, и на этот же триггер некую частоту. В результате мы включаем частотой триггер, и выключаем его, когда ток достигнет некоего значения. Далее включаем триггер снова, по ближайшему фронту той самой базовой частоты.
А почему?
Почему бы не завести выход компаратора сразу на элемент И и туда же пустить вход разрешения работы канала? Этому мешают какие-то причины? Я пока что умозрительно вижу только то, что, возможно, частота при этом будет настолько большой за счет отсутствия гистерезиса на компараторе и ограничений драйвера-транзистора, что транзистор практически всегда будет полуоткрыт. Или все же можно сделать по предложенному?
Шим желательно засинхронизировать, управление всеми каналами от общего тактового генератора- если каждый канал по себе колбасит, это нехорошо.
Остановился на доработанном варианте с форсирующим высоковольтным импульсом(не шим) с рекуперацией, за идею выходного каскада спасибо Юрию (mura).
Результаты такие(момент замерить нечем, могу лишь сравнить с приводом с резистивной форсировкой)-
на одной и той же механике
резистивный привод срывы вращения начинаются около 800 об мин, потребляемая мощность 360 Ватт (40 вольт, 11 ом)
Вариант с форсировкой, срывы начинаются от 1700 об мин, потр. мошн. около 70 ватт.
Привод пока в макете, в длительной работе не проверен, хотя “на столе” глюков не замечено.
Минус этого варианта, повторюсь- нужны два источника питания, высоковольтный от 50 вольт, ток на три оси пусть 3 ампера, и низковольтный, максимально возможное потребление от которого на одну ось 9 ампер, около 6 вольт.
Схема и рисунок платы будет здесь, неспешно, если кому схема интересна сейчас, пишите.
Здравствуйте,Павел!Схема очень интересует!
Еще летом собрал и испытал привод с форс.имп.предложенный Dava.Крутил на столе и в маче с нагрузкой -ходовая часть с редуктором от токарного ТПК.Быстроход почти приемлимый.Пришлось уменьшить длит.форс.имп.с 500 до 100 мкс.чтобы получить нормальную скорость(до 5кгц) т.к. редуктор 1:8.В маче разгон плавный,силы хватает.Проверял с питанием от трансформаторов,конструкция тяжеловата.Очень долго болел,сейчас довожу до ума.Капитально заморочился с переделкой комп.БП на 4 и 50в,подводных камней много,но очень хочется сделать компактно.
Считаю,что привод с форс.импульсом самый приемлимый вариант для ШД-5.
Любопытно посмотреть на Ваш вариант.
Схема примерно такая, извиняюсь за “качество”, возможно где и ошибся, но принципиальных ошибок вроде нет, рисовал “из головы”.
В нескольких словах- вариант с двумя источниками питания, около 6 вольт, 9 ампер макс. на одну ось, и высоковольтным, вольт от 50 и выше, ток небольшой.
Импульс форсировки не фиксированной длительности, как в варианте от Dava, например, а с контролем тока. Схема, естественно, получается куда как более материалоемкая.
Как работает- по сигналу включения обмотки открываются оба ключа, и низкого, и высокого напряжения, ток быстро растет через ключ высокого напряжения, по достижении заданного значения высоковольтный ключ отключается, ток поддерживается через диод vd5, анод которого подключен к низковольтному источнику.
Диод vd17 обеспечивает безусловное отключение ключа высокого напряжения независимо от текущего состояния триггера. Такое его включение допустимо, т.к. выход имс компаратора с открытым коллектором.
Однако по причине нормальной работы схемы, рекуперации в первую очередь приходится использовать независимый компаратор на каждую фазу, а не 3 компаратора(по числу токоизмеряющих резисторов).
На практике добавление этого диода приводит к более стабильной, “мягкой” работе движка, снижению потребляемого тока за счет улучшения рекуперации.
Рекуперация в общем работает так- снялся ток с обмотки, противоэдс разрядилась с нужной полярностью через диоды обмотки в источник питания.
(Выше речь о участке схемы в квадрате 1)
Формирователь импульсной последовательности интереса не представляет, собран на счетчике, дешифраторе и диодной матрице (знаю, что можно на микроконтроллере и т.д., но увы, не владею).
Схема снижения тока при простое .
Таймер собран на одновибраторе к155аг3, схема работает так- при отсутствии импульсов step уменьшается уровень задания тока и обмотки, находящиеся во включенном состоянии в текущий момент, коммутируются частотой несколько килогерц. вкл-выкл…(практика на макете, где все на “соплях”, нормальной разводки нет, и все прочее подобное показала крайне высокую чуствительность этого таймера к разного рода импульсным помехам, надеюсь на плате все будет нормально, если нет, перейду на таймер на 555 имс).
Рисую печатку под чистовой вариант, пока не готова, размеры предположительные примерно 115*210 мм, рисунок тут же.
Текущий незаконченный вариант в формате lay тоже добавляю.
В законченном варианте добавлю еще защиту от превышения тока на обмотках двигателя, хоть и не уверен в ее целесообразности. Сделано будет просто, хоть и неизящно- на каждый из токоизмерительных резисторов (0.15 ома) будет добавлено по шустрому диоду, идущие на компаратор. При превышении тока реакция схемы начнется минимум выше от 0.6 вольт падения на кремниевом диоде и выше, что при резисторе 0.15 ом равно току обмотки 4 ампера- теоретически минимально возможный ток уставки защиты. настроить ампер на 10, дальше триггеры, всякая бодяга, отключающая оба ключа, и высоковольтный, и низковольтный. На схеме этого нет, не уверен, нужно ли, хотя на печатке все же предусмотрю, а там видно будет.)
Желающим прокомментировать в плане “Жесть!” и т.п. хочу напомнить, что данный советский шаговый двигатель имеет 6 обмоток и к нему, к сожалению, нет специализированных микрух, как, например, к биполярным шаговым двигателям.
зы. Движок форума картинки ужал до неразборчивости, залил сюда- zalil.ru/30849310
По ссылке не пускает фаервол COMODO,а здесь неразборчиво.
Но впечатлило.Надеюсь,овчинка выделки стоит.
Два года назад собирал привод с рез.форсировкй и управлением на ие7 и ре3(32*8)вместо дешифратора,за ним элементы 2И(155ЛИ1 для биполярников или 555ЛИ2 с О.К. для полевиков,чтобы притянуть выход через резистор к +12в).Общие входы 2И стробируются генератором,который запускается от АГ3 при простое более 2 сек.В пзу можно записать последовательность 1-2или 2-3(памяти хватает,можно оперативно менять последовательность,выбирая тумблером другой адрес,да еще два свободных выхода, с которых можно управлять,например током ограничения при простое,в зависимости от кол-ва включенных обмоток,если не используется стробирование).Но выходной каскад…УВЫ,работает плохо а кушает хорошо.Забросил надолго,теперь буду доделывать с импульсной форсировкой.
Как переделать программу МК,чтобы частотой заполнить выходы при простое,не знаю,можно стробировать через буферные 2И(3 корпуса мс и обвязка),но на готовой плате маловато места для такой этажерки.Однако снижение тока обмоток в паузе необходимо,двигатель при простое перегревается.Думаю сделать так:если общий БП,то низкое напр. на каждыйпривод подать через дубовый диод(или два последовательно),ДЛ 40А,например.При работе его надо шунтировать открытым полевиком с малым R и лог. управлением(их полно на материнках),на паузе АГ3 закроет полевик,на диодах упадет 1-2 вольта,движок холодный,а диоды пусть в сторонке на радиаторе под вентилятором покуривают.Возможно,гасящий диод лучше поставить после кондеров фильтра,чтобы не терялось время на их дозарядку до 4-6 вольт после старта.
Можно использовать раздельное питание :три переделанных слабеньких комповых-этого добра сейчас,как грязи,-из самого паршивого можно выжать 4-6 вольт 10А и 50 вольт 2А.Тогда с АГ3 надо управлять слаботочным ключиком,который шунтирует резистор(доп.подстроечник) в цепи обратной связи с +5в на 1 ногу мс ШИМа(тл494),и напр.уменьшится до выбранного значения.Минимум потерь на нагрев.Но кондеры фильтра будут разряжены до этого напряжения перед включением рабочего режима,Х.З. насколько это важно.Хотя в МАЧЕ разгон плавный,должно прокатить.
Думаю,что правильно установленная защита в бп спасет и его самого и привод от неприятностей и лишнего геморроя с ограничением тока в приводе.
Пока никак не удается выжать из китайца 30А,но очень хочется.Полных схем нет,один уже спалил,переиграв с защитами,в крайнем случае перейду на раздельное питание.
Павел!Если можно,выложите архив со схемой сюда или мне на почту.Очень любопытно.
Удачи!
По ссылке не пускает фаервол COMODO,а здесь неразборчиво.
странно, там в архиве два рисунка и плата
Павел!Если можно,выложите архив со схемой сюда
архив ниже
При работе его надо шунтировать открытым полевиком с малым R и лог. управлением(их полно на материнках),на паузе АГ3 закроет полевик,на диодах упадет 1-2 вольта,движок холодный,а диоды пусть в сторонке на радиаторе под вентилятором покуривают
можно и так
Возможно,гасящий диод лучше поставить после кондеров фильтра,чтобы не терялось время на их дозарядку до 4-6 вольт после старта.
обязательно
Можно использовать раздельное питание :три переделанных слабеньких комповых-этого добра сейчас,как грязи,-из самого паршивого можно выжать 4-6 вольт 10А и 50 вольт 2А.
я все же решил бп делать на трансформаторе.
При работе его надо шунтировать открытым полевиком с малым R и лог. управлением(их полно на материнках)
С материнок скорее не подойдут, у них вроде допустимое напряжение сток-исток небольшое, в схеме с форсировкой могут оказаться под напряжением форсировки, гавкнут мгновенно.
Малость офтоп- привод made in СССР к этому двигателю 😃, вариант с форсировкой, импульс фиксированной длительности. Тот же принцип, что и в варианте DAVA. Напряжение форсировки, кстати, 120 вольт.
www.chipmaker.ru/files/file/1080/
Кстати, такое напряжение наиболее предпочтительно, выбросы противоэдс довольно большие, около 150 вольт, чем ближе питание к этому значению, тем лучше будет работать рекуперация, меньше греться двигатель.
Когда-то смотрел осциллографом,через демпферный диод(у Вас на схеме Д5)на +4В выбросов не наблюдал.Какие планируете тр. на ключи и Д5?
Ток по +50в был за 2А при макс.скорости(частота>6кгц),т.е. длительность импульса шага 140-150мкс. из него форс.100мкс.чтобы увеличить скорость, надо укорачивать форс. но задирать высокое.У меня стояли IRFZ44N на высоком и 30А сборка шоттки на +4в,прибавлять питание не рискнул,скорости и силы хватило.Правда у меня стол всего 400 на 200мм и ох…ный редуктор.Сын планирует фрезеровать по металлу.
За последние года 3-4 у нас на заводе списали штук 20 ТПК с приводами БУШ.Пяток ШД-5 я забрал,но применять штатные привода -даже не рассматривал такую возможность,хотя можно было умыкнуть хоть десяток.
Когда-то смотрел осциллографом,через демпферный диод(у Вас на схеме Д5)на +4В выбросов не наблюдал
Ненадежно…
У меня, кстати, для получения 3 ампер тока фазы получилось не 4 вольта, а шесть- переход диода, переход полевика плюс токоизм. резистор плюс сопротивление обмотки.
Какие планируете тр. на ключи и Д5?
Вниз IRF540 (повыдергиваю из нынешнего привода с резист. форсировкой), вверх IRF 640 (есть десятка два)
Диоды D5 КД213 опять же по причине наличия.
Ток по +50в был за 2А при макс.скорости(частота>6кгц)
У меня ток много меньше, завтра замерю (длительность импульса не фиксированная, а по контролю роста тока)
применять штатные привода -даже не рассматривал такую возможность
Конечно, 3 привода общим размером со станок, да и жрут по паспорту 350 ватт.
Напряжение форсирующего импульса там 120 вольт, длительность 500 мкс.
Рекуперации насколько помню нет.
При 4в ток фазы чуток не дотягивал до 3А(падение на шоттки и открытом IRL-530 1-1,2В)На 5в греется движок.Проверял при простое.В динамике ситуация,конечно, значитеьно хуже,особенно на больших скоростях.Индуктивность обмоток!Но ведь крутит!И тащит на каретке пудовую гирю!Для чего и нужен форсаж.Конечно,до реальных испытаний радоваться рано.
С Вашим приводом картина должна быть гораздо маслянее.
КД213 греется,как печка,при токе 1А.Понадобится штук 5-10 параллельно на радиаторе.Помогут хорошие сборки шоттки с обр.напр 100В на 20 и 30А( MBR20100CT,MBR30100СТ).У нас цена 25 и 40руб.КД2997А(60руб.) заявлено-30А 200В.Это на самый крайний случай,при необходимости увеличения высокого до 100в.
Успехов!
КД213 греется,как печка,при токе 1А
Греются, конечно, радиатор нужен, но далеко не как печка- замерял, при 3 амперах падение напряжения 0.6-0.7 вольта, что равно выделению на диоде 2 ватт тепла.
На макете сейчас в качестве радиатора стоит пластинка алюм. примерно 110*60, особо горячей назвать ее нельзя, да и на плате будет радиатор куда посерьезнее.
Это при простое движка без снижения тока, при вращении нагрев еще меньше.
Понадобится штук 5-10 параллельно на радиаторе
Зачем?
Помогут хорошие сборки шоттки
Нужны сборки с общим анодом, а таких не видел, идут все с общим катодом(у нас во всяком случае).
Да и шоттки с высоким обр. напр. греются не меньше, а то и больше обычных диодов…
Пробовал еще ставить диоды FR и UF 100 в 5 а какие-то, FR503 что ли, не помню точно, греются прилично(на 3-х амперах), на радиатор их не поставишь, охлаждение можно организовать только через их выводы, припаяв к чему-нибудь типа полигона на плате и т.п., в общем, отказался от этой идеи.
КД2997А(60руб.) заявлено-30А 200В.Это на самый крайний случай,при необходимости увеличения высокого до 100в.
Это перебор, хватит тут и 5 амперного диода с запасом.
КД213 10 ампер, напряжение от буквы, есть и на 200 вольт. Частота 100 кгц. Корпус, кстати, такой же, как и у КД2997.
На 5в греется движок
Греется он будь здоров и при запитке трех фаз номинальными по паспорту 3-мя амперами.
Я на станке от греха подальше повесил на два мотора комп. кулеры, к 3-му добраться проблема, оставил так. Ничего, живой.
Видимо, так задумано.😃 Плюс, возможно, некоторое охлаждение через крепление к станку.
ох…ный редуктор.Сын планирует фрезеровать по металлу.
А редуктор какой и от чего использовали, если червячный, как там выборка люфта сделана?
Хочу использовать червячный редуктор, выборку люфта сделать прижимом червяка к шестерне, но там при штатном профиле получается точечный контакт, насколько это плохо-хз… Ну и масло будет залито еще.
списали штук 20 ТПК с приводами
Это станки с гидроусилителями, были такие раньше(шаговик- гидроусилитель-гидравлика-ось)?
Я имел в ввиду диод,через который подается низкое(Д5 на Вашей схеме).
В ключах я ставил SF-38 (3А 600В 35мкск),как у Dava.Транзисторы ключей грелись-поставил пластину 25 на 110мм толщ 5мм,
к ней уголок из такой же полосы для Дшоттки и вентилятор на обдув.Полет нормальный.
ВСЯ ходовая часть от ТПК.Потому и заморочился с ШД-5.Стол 400 на 200мм и еще один коротыш 200мм на ось Z(еще не установлена).Дурында под центнер.В редукторе шестеренки,передача 1 к 8 1\3,регулировок нет,люфт по осям наши слесаря убирали затягом рад.упорн. подшипников и каких-то гаек,как-то так,я не вникал.В механику и ПО сын врубается,на мне электрика.
На наших моделях гидроусилителя не было,это точно.Шаговик-редуктор-ходовой винт.Станки высокоточные,с хорошим ЧПУ им бы цены не было,но…увы.Их даже не продавали под переделку-сразу в металлолом.
Я имел в ввиду диод,через который подается низкое(Д5 на Вашей схеме).
Я тоже его.
В ключи поставлю что-нибудь трехамперное из имеющегося на базаре.
Станки высокоточные,с хорошим ЧПУ им бы цены не было,но…увы.Их даже не продавали под переделку-сразу в металлолом.
Как вариант минимум элементарно можно было бы пусть даже и к родным приводам мач прицепить.
У меня стояли IRFZ44N на высоком
Транзисторы ключей грелись-поставил пластину 25 на 110мм толщ 5мм,
Грелись в высоковольтном или низковольтном плече?
В верхнем плече по идее греться не должны вообще, даже IRF, а такие транзисторы(IRFZ44N Ron= 17 mOm) при трех амперах не должны греться и в нижнем ключе. (конечно, при условии их управления драйвером каким-нить, ir2101 к примеру)
Верхний ключ, насколько помню, общий на все каналы?
Зы. Плату почти нарисовал, на одностороннем текстолите получается немного жутковато.
КД213 греется,как печка,при токе 1А.Понадобится штук 5-10 параллельно на радиаторе.Помогут хорошие сборки шоттки с обр.напр 100В на 20 и 30А
Я имел в ввиду диод,через который подается низкое(Д5 на Вашей схеме).
Вроде дошло, Вы, наверное, не совсем правильно поняли схему, Д5-х в моем варианте не один, а шесть, по одному на канал, ток соответственно не суммарный фаз, через один общий диод, до 9 ампер, а по 3 ампера через каждый открытый в данный момент диод.
Пардон,со слепу не разглядел,что питание ключей на вашей схеме автономно.
Транзисторы грелись,но не фатально,только на быстроходе.На платах небольшие радиаторы,их крепить на общую дюралевую платформочку + кулер(ы) от компа-самое то.
Вопрос по Вашей схеме:насколько критична стабильность опорного напр.на компараторах ключей,ведь оно зависит от питания +5в в работе и напр.лог.единицы с вых АГ3 при простое?
Интересно, кто-нибудь еще пользует ШД-5 на постсоветском пространстве в самопальных станках?
Транзисторы грелись,но не фатально,только на быстроходе.На платах небольшие радиаторы,их крепить на общую дюралевую платформочку + кулер(ы) от компа-самое то.
Вы планируете на металлообработку, тут некритично, я же собираюсь деревяшки пилить, так что постараюсь обойтись без кулеров, пыли тянут море. Засирается и привод, и компьютер(кулер бп), придется и с компом что-то мудрить, дабы обойтись без кулеров.
насколько критична стабильность опорного напр.на компараторах ключей,ведь оно зависит от питания +5в в работе и напр.лог.единицы с вых АГ3 при простое?
Какова стабильность, таков и ток форсировки. Питаться логика и драйверы будут от комп. бп, вроде сильно там не плавает напруга. Можно было бы, конечно, замутить что-нибудь, но мне кажется, это лишнее, и в этом виде вполне сойдет.
Интересно, кто-нибудь еще пользует ШД-5 на постсоветском пространстве в самопальных станках?
Думаю, пользуют. 😃
Транзисторы грелись,но не фатально,только на быстроходе.
Раз так, при быстроходе греются, а так (при стоянке под током) нет, в этой схеме, вариант от DAVA( www.cnczone.ru/forums/index.php?showtopic=470&view… ), похоже дело в отсутствии драйвера, при коммутации обмоток транзисторы открываются-закрываются медленно(управляются от мк через резисторы), потому и греются.
Нагрева похоже можно избежать, если применить драйверы нижнего плеча, например IR4427, сдвоенные.
Тогда по идее эти транзисторы (IRFZ44N Ron= 17 mOm, как у Вас) при трех амперах не должны греться вообще.
Конечно, если есть желание, можно и так, если устраивает.
Переделывать трудновато,зрение очень плохое.Подожду до генеральных испытаний,может быть еще много подводных камней.
Подожду до генеральных испытаний,может быть еще много подводных камней.
Много чего может быть, например, было мнение, что при хорошей жесткой механике мотор на ряде оборотов может входить в резонанс. Для минимизации на заднице у него демпфер и прицеплен.
Да и много чего может быть…
Если не сложно, уточните у сына о редукторе, сам принцип- червячный или какой иной, как сделана выборка люфта, передаточное число и элемент передачи, который он крутил в родном виде(рейка, винт…шаг…или перемещение в мм на один оборот двигателя)
Дюже интересны эти параметры в заводской механике на шд5.