Добрый вечер уважаемые форумчане! Подскажите пожалуйста алгоритм стабилизации тока фаз шагового двигателя.
Я понимаю что при срабатывании компаратора от датчика тока (выход компаратора можно подключить к внешнему прерыванию ИНТ0 и ИНТ1) у нас должен отключаться управляющий импульс силового ключа, но как правильно его отключать?

1) Отключать сразу как только произойдет прерывание?
2) Или на выходе быстро уменьшать заполнение ШИМ ?

Подскажите пожалуйста пошаговый алгоритм ШИМ стабилизации на МК.

Скажите, а в чем вам видится причина самой нестабильности тока?

В моей практике (на уровне управления игрушками) ток через ШД практически не зависел от совершаемой им работы. А сопротивление его обмоток - величина постоянная. Поэтому мне всегда удавалось загодя померить ток двигателя при различной скважности ШИМ. И если я решала вводить ограничения на предельный ток, то я просто выше определенной скважности не заходила. А измерять ток runtime мне и в голову не приходило.

Почему бы и вам не сделать простую калибровку - увеличивать скважность ШИМ до тех пор, пока не сработает компаратор по току, заметить эту величину, взять от нее 80%, и за эту границу не заходить?

Доброй ночи

Если нужен большой момент, то надо обязательно стабилизировать ток. Так как на малых оборотах сопротивление невелико а на больших сильно возрастает, из за увеличения индуктивного сопротивления. И получается надо повышать напряжение питания (также мы повышаем этим скорость нарастания тока) для того чтобы получить большой момент... при этом если ток не стабилизировать , то на малых оборотах будут проблемы с перегревом двигателя а также возникнет резонанс на определенной частоте...

А вы число оборотов чем регулируете? Коммутацией/переключением обмоток при постоянной скважности ШИМ? Или у вас сама скважность ШИМ меняется по временному закону в каждой из обмоток за время полного оборота?

Если число оборотов вам известно (задаваемо алгоримом управления), то опять же можно провести предварительную калибровку для получения зависимости тока от числа оборотов. И тогда, в соответствии с полученным м графиком, снижать наполнение/скважность ШИМ при большом числе оборотов, т.к. ток от наполнения обычно зависит линейно.

Например, если у вас предельныо-допустимый ток 2 А, и достигается он (на некоторой стандартной скважности ШИМ) на скорости 100 об/сек, а дальше зашкаливает, то при скоростях, выше 100 об/сек, вы должны будете снижать скаважноть пропорционально "перебру". Т.е. при скоростях, превышающих 100 об/сек, наполнение ШИМ рассчитываем по формуле:
PWM = PWMstd * 100 / V.
Согласно этой формуле, на скорости 200 об/сек скважность ШИМ должна быть понижена вдвое по сравнению со стандартной.

P.S. Все цифры в примере чисто условные.

Я хочу сделать по типу аналога L297. Стабилизация мне нужна из за особенностей применения, так как напряжение не стабилизировано , и оно может сильно меняться (производство)
. А обороты нужны от 0 .... до 2000. Так что именно стабилизация нужна, так на подстройку ШИМ можно потратить пол жизни, и никакого результата не добиться

2000 - это что? Обычно используют специальные драйверы для шаговых двигателей. Они как раз ток и контролируют. Сами.

Простите за offtop, но что это за аналог, если не секрет? Не посоветуете ли мне какой-нибудь аналог (а лучше аналог L293D, в котором еще и диоды есть) на ток не менее 4А с радиатором? Радиатор нужен обязательно, т.к. короткое время почти все подобные драйверы держат большой ток, но от этого быстро нагреваются и выходят из строя. Т.е. проблема не в самом ключе, а в способе рассеивания тепла. Тогда как корпус у микросхем не приспособлен для их охлаждения (хоть ей радиатор на спину приклей), а охлаждение через ножки (обычно центральные) недостаточно эффективно, да и плату нагревает. А мне бы с таким радиатором, типа ухо с дыркой , чтобы за ту дырку можно было еще пластинку прикрутить или вообще целиком прикрутить к корпусу.

Ищите у TI.

Зачем делать то, что уже раз 200 сделано? На разных форумах ЧПУ, по роботам, ... Давно люди сделали и пользуют.
Используйте поиск.

Точнее некуда
Я хочу сделать на микроконтроллере. Так как в некоторых моментах не устраивает L297



Я имел в виду сделать аналогичный контроллер только на микроконтроллере, с возможностью изменения частоты ШИМ стабилизации и с возможностью двух фазного полношагового режима.



Мне не для ЧПУ . И меня не полностью устраивает работа L297.. Мне нужно как можно больший момент на больших (огромных) оборотах. На L297 не хватает буквально 15-20% скорости вращения двигателя для того чтоб устраивало.
Родной контроллер умер своей смертью, он обеспечивал большие обороты. А L297 - не обеспечивает таких оборотов...

Разделяю такое желание. Тем более что у L297 есть отечественный аналог KP1128KT3 по цене 30 руб за штуку в розницу. А эти специализированные драйвера для ШД дОроги (смотрела DRVxxxx от TI).

С программированием дружу Осталось мне пояснить алгоритм стабилизации ШИМ при помощи аппаратного блока ШИМ и компаратора
Прошивкой и схемой поделюсь обязательно.



А можно точное "названнице" подсказать? Отбой, нашел. Не сильно и дорого, но для моей задачи не подходят к сожалению...

Ну раз хотите - делайте
Уже прочитално?



А разница ЧПУ, не ЧПУ? ... Вы пытаетесь управлять мотором, чем-то не устраивают параметры.
большие обороты и момент - ШД не лучшый выбор.
Родной контроллер - ремонту не подлежит? Название у него есть?
Вы планируете тираж 10? 100? 1000 шт? Потраченное время и ресурсы на разработку собственного контроллера - точно стоит дешевле ремонта или покупки сушествующего?


Смотрим на "внутренности" L297 - ШИМ на генераторе пилы+ компаратор, обвязка - логика входного и выходного транслятора.
Вы хотите сделать сделать програмны компаратор и ШИМ - который будет работать лучше аппаратного?

Спасибо Эту статью несколько раз прочитал.


Знаю что не лучший выбор для больших оборотов. Но там использовался именно шаговый мотор.
Родной контроллер ремонту не подлежит, так как в нем умер проц с ультрафиолетовым окном которого не найти и + не найти прошивки на него.

Потраченное время однозначно стоит того. Так как будут постоянно заказы на подобные контроллеры.



ШИМ будет аппаратный (Он есть практически в любом МК, хоть PIC хоть AVR)
и компаратор будет тоже аппаратный. Выход компаратора заведу на прерывание, и все будет вполне успевать. Ведь делают же контроллеры шаговых двигателей на МК ?! И даже с микрошаговым режимом!

ШИМ в контроллере - аппаратный , но он там - сферический в вакууме
Компаратор - тоже аппаратный но... с ШИМ - никак не связан, а тем более с регулировкой и поддержанием тока в обмотке двигателя.
Организовать програмную прослойку (которая выполняется какое-то время ) - медленнее триггера ШИМа в L297.
Между L297 и мотором что ставить будете?

Насмешили
ШИМ там вполне неплохой По крайней мере в AVR


Вот расскажите пожалуйста как организовать прослойку
При срабатывании триггера надо уменьшать заполнение ШИМ?

Верно?


Драйвер нижнего плеча + IRLB4030 или IRF3710 Мотор униполярный из очень мелким шагом. Сопротивление обмоток 4 Ом, питание поступало 48В через резистор 4.7 Ом. Судя по схеме - никакой стабилизации тока не было. Очень удивлен тем, как мог двигатель давать такие обороты с такой силовой частью в те времена....

Насмешили И статью вроде читали
Часть данных вы уже привели, параметры мотора известны.
Выясняем дальше: Куда заведен сигнал с ВАШИХ датчиков тока? Ток в обмотках стабилизировать?

Я что то не правильно написал?
Просто я не могу понять надо выход при срабатывании компаратора вообще отключать? или уменьшать заполнение ШИМ?
Делал - отключая выход , и включал его через время которое и задавало частоту работы стабилизатора. Такой метод работал.
Но мне интересно какой метод применяют при построении ШИМ стабилизаторов для моторов на МК.

С датчиков , каких? L297 ? Или старого контроллера? Если старого, то там нету датчиков тока , там вообще не было стабилизации тока. Хотя может и была , только на отдельном независимом блоке, и то не на каждую обмотку.

Применяют замкнутый контур регулирования тока в обмотке двигателя.
Вы пытаетесь притянуть ШИМ к двигателю без измерения тока - получится регулятор тока, но не стабилизатор.

Открывайте еще раз статью. Внимательно смотрите "Рис. 22. Различные схемы ключевой стабилизации тока." и
"Рис. 28. Типовая схема включения микросхем L297 и L298N"
Для того чтобы получить стабилизацию тока на выводы 13, 14 L297 заведены сигналы токовых датчиков.
Обратите внимание как это сделано на "Рис. 30. Принципиальная схема контроллера шагового двигателя"
Элементы U3, R15, R16...




Приведу цитату: Источник
"смысл ШИМ: Индуктивность (обмотка двигателя) инерционный элемент, при подаче на нее напряжения ток нарастает постепенно. Для повышения оборотов двигателя (увеличения скорости перемещения кареток станка) стремятся увеличить скорость этого нарастания, для чего поднимают питающее напряжение. Но тут возникает другой косяк - если просто подать на обмотку большое напряжение, то ток через некоторое время (микро-мили секунды) вырастет до слишком большой величины и это приведет к перегреву двигателя, сдыханию транзисторов и другим неприятностям. Чтоб этого избежать по достижении током какой то величины управляющий транзистор начинают выключать-включать с большой частотой, тем самым не давая току расти дальше. Собственно значением тока управляют изменяя соотношения времен открытого и закрытого состояния транзистора (на графике это ширина импульса). "

Поскольку вы хотите заменить L297 микроконтроллером, то так же должны обмерять ток в обмотках. Встроенным компаратором?
Но



Значит ключей будет 4? и Датчиков тока - 4?
Вот я и пытаюсь узнать "Куда заведен сигнал с ВАШИХ датчиков тока?"




Внимательно смотрите Рис. 32, Рис. 33 - это прямой ответ на ваш вопрос.
Но, придется изучить еще и Рис. 31, что-бы понять откуда таки берется ШИМ.

Не сдержался Вы меня простите... я ток именно стабилизирую! С датчика тока измеряется напряжение компаратором, при достижении порога срабатывания компаратор будет отправлять импульс на внешнее прерывание МК. А МК будет выполнять функцию стабилизации тока.





Я повторяю: статью читал два раза.
Контроллер L297 собрал вот почти по такой схеме (мелкие отличия в номиналах подтягивающих резисторов):
http://www.chipmaker.ru/index.php?app=core...ttach_id=184982

Только не ставил таймер 555 и сила другая. У меня импульсы шагов и плавный разгон/останов задавал проц PIC16F690


Нет, ключей 4шт. а датчиков тока 2шт.




Спасибо, увидел. Внимательно прочитал и получил ответ на свой вопрос

Вот, теперь Вы рассказали как подключены датчики тока, а так же своими словами рассказали то что на рисовано на указанных номерах рисунков.
Значит скоро придет понимание что применение
"if(INT) OCRx --;
else OCRx++;"
Не верно, как и использование изолированного, готового ШИМа.
ШИМ в этом случае должен получаться за счет программы, путем наложения Рис. 31 и Рис. 32, что как раз и показано на Рис. 33.





Рекомендую статью прочесть еще раз Для более глубокого усвоения.
Также рекомендую прочесть Гайка М3

Уже пришло понимание (оно по сути и было. Я понимал что с таким методом будет плохая реакция регулятора).
Я уже делал по такому принципу стабилизатор на МК (делал стабилизатор для LED) . Спасибо Вам за выделение своего драгоценного времени на мои вопросы!

К вам в результаете обсуждения пришло понимание, а от меня оно ушло.

Посмотрела рекомедованные участниками дискуссии статьи, где регуляция ШД осуществляется с помощью электронной схемотехники, и не могу взять в толк, отчего микроконтролер не годится для этих целей? Ведь практически любая логика, собранная на электронных элементах, может быть реализована программно на МК. Тем более что скорость регулируемого процесса здесь не такова, чтобы обязательно требовать аппаратной реализации.

Лично у меня сложилось иное мнение. А именно то, что только одного уровня контроля (превышения тока выше заданного порога) для решения данной задачи недостаточно. Потому что уменьшить ток при зашкале не сложно, однако непонятно, когда его снова можно увеличить.

И вообще. Если есть возможность выявления случая, когда ток зашкалил за допустимый предел, то отчего бы мониторить величину этого тока постоянно? Благо АЦП в составе МК есть, и его точности для этой задачи заглаза хватит. Столько обладая информацией о текущей величине тока можно конструировать алгоритм, этот ток стабилиризирующий. Тогда как одного "концевого выключателя" для этой цели недостаточно. И суть проблемы не в особенностях управления ШД, а в общих принципах регулирования. Т.е. если информации о процессе всего один бит, то речь может идти лишь о регулировании вблизи точки перехода. Тогда как "концевой датчик", срабатывающий , когда становится совсем хреново, для этой цели не годится.

Все очень просто

Алгоритм на МК такой:

Договоримся что компаратор у нас при превышении порога на датчике тока будет выдавать лог.1 .
Настраиваем внешнее прерывание по любому уровню.

Ждем прерывания, поймали прерывание. Проверяем по какому уровню оно случилось. Если по высокому - выключаем активный выход, запрещаем внешнее прерывание, запускаем таймер (прописываем такое значение, чтоб прерывание по переполнению произошло через 10-20us) в этом обработчике когда произошло данное прерывание , проверяем состояние входа прерывания. Если лог.0 - включаем активный выход и активируем внешнее прерывание
по любому изменению на входе.

Недостаток программной реализации ШИМ стабилизатора - относительно низкое быстродействие. Но при высокой тактовой частоте: 12-16 мГц , думаю быстродействие будет хорошим.

Не поняла, частота 12-16 мГц относится к тактовой частоте МК или к частоте ШИМ? Если вы собираетесь и ШИМом так быстро дрыгать, то токовые ключи за ним просто не поспеют. У L297 верхний предел частоты где-то 8 Кгц (КГц, а не МГц!). А в моих руках он и на 1000 Гц не тянет.

P.S. Кстати, что там известно из теории по поводу частоты PWM? Из каких сображений она выбирается?

Конечно же 12-16 мГц - это тактовая частота МК.

А частота ШИМ думаю выбирается в пределах 18-22 кГц

1) По выше чтоб не было шума мотора от работы ШИМ
2) Надо выбирать не сильно высокой частоту чтоб силовые ключи хорошо открывались/закрывались (меньше требования к драйверу нижнего плеча).




Не может такого быть. У меня L297 производства ST прекрасно работает на 19кГц !
Вам надо поправить "частотозадающую" цепь.

Кажись, ошибочка вышла. У вас L297, а у меня L293D. Я последнюю цифру запамятовала и думала, что у нас с вами одно и тоже. Но ваш L297 вроде бы не силовой ключ, а в паре с ним обычно используют L298. А у меня он действительно силовой ключ, а потому не столь быстродействующий. В даташит слазила - мой L293D даже до 8 КГц не дотягивет ("This device is suitable for use in switching applications at frequencies up to 5 kHz").

прикольно вышло )
У меня L297 работает в паре с дискретным силовым блоком. Вот схема одного такого плеча:
http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=127017&hl=

пост №5

Драйвер на столько быстродействующий что теплоотвода площадью в 60см2 хватает при токе до 5А
Полевики применил в предыдущем контроллере IRF3710

Простите за вопрос, который возможно покажется вам глупым: а зачем вообще питать обмотку через PWM? Только затем, чтобы регулировать величину тока? Но для обмотки ШД меандр с частотой в десятки КГц выглядит как постоянный ток средней величины. Так почему бы не запитать обмотки постоянным током? Устанавливаете, значит, такое напряжение, чтобы при делении на сопротивление обмотки (постоянному току) получался ток, не выходящий за пределы допустимого, и вперед! Ключи, конечно, быть должны, но не для того, чтобы "вибрировать", а только чтобы направление тока в обмотках переключать через каждые 45 градусов поворота вала. Тогда, заодно, и от вибраций тока не будет, и ток с гарантией никогда не выйдет за пределы допустимого (т.к. омическое сопротивление обмотки постоянному току уменьшиться от нагрузки не может).

Дело в том что я использую ШД в широких диапазонах скоростей (от 0 до 2000 об/мин) При таком диспазоне нужно вводить стабизитор тока каждой из фаз. Для чего это нужно - можно найти ответ в статье Ридико.

Там, я выше приводил цитату с соседнего форума - в кратце объясняется. Причина в двух словах - инертность самого мотора, и индуктивности обмоток. Чтоб все быстрее шевелилось - добавляют напряжение. Если не стабилизировать ток - все сгорает, можно не ШИМ - но стабилизатор будет с низким КПД.

Очень точно написано!