Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Miniaturowy sterownik silnika krokowego

sokmarcin 24 Maj 2011 20:42 15890 19
  • Miniaturowy sterownik silnika krokowego

    Witam,

    tym razem chciałbym przedstawić miniaturowy sterownik dwufazowego bipolarnego silnika krokowego. Sterownik oparty jest na dobrze znanym układzie scalonym A3979 firmy Microallegro. Dzięki integracji wszystkich funkcji w jednym chipie układ wymaga jednie kilku elementów zewnętrznych.

    O konstrukcji:
    Wymiary płytki początkowo nie tyle były założeniem, co koniecznością - chcąc zapewnić poprawną pracę układu niezbędne są możliwie krótkie ścieżki, stąd wybór elementów RC w obudowach 0603. Pozwoliło to na zmieszczenie podstawowej aplikacji układu na niewielkiej powierzchni ok. 20 x 20 mm. W tym momencie nie pozostawało nic innego, jak dostosować resztę elementów i zrobić sterownik miniaturowy.

    Jak już wspomniałem - sercem sterownika jest układ A3979, do pomiaru prądu użyto nisko indukcyjne rezystory 0R1 w obudowach 2512.
    Dodatkowo płytka posiada diody sygnalizacyjne stanu pracy, stabilizator napięcia zasilania logiki (5 V), przełącznik umożliwiający wybór prądu fazy oraz podziału kroku.
    Wejścia sterujące zostały zabezpieczone diodami oraz rezystorem szeregowym tak, aby napięcie na pinie układu nie przekroczyło zakresu 0-5 V (w praktyce -0,3 do 5,3 V).
    Układ posiada również potencjometr pozwalający na wybór trybu gaszenia przepięć, pojawiających się podczas komutacji (po więcej szczegółów zapraszam do noty katalogowej układu A3979).

    Ograniczeniem przy próbie dalszej miniaturyzacji okazał się problem oddawania ciepła. Ostateczne użyty został radiator 50 x 50 mm połączony termicznie z płytką poprzez termoprzewodzącą przekładkę silikonową. Przekładka umieszczona jest na całej powierzchni płytki - dzięki temu uzyskano względnie niską rezystancję cieplną złącza PCB-radiator.

    Parametry (w zasadzie z noty A3979):

    prąd fazy: 0,2 A do 2,5 A;
    napięcie zasilania: 10 V do 35 V;
    podział kroków: 1, 1/2, 1/4, 1/16;
    maksymalna częstotliwość sygnału STEP oraz DIR: 500 kHz.

    Podsumowanie:
    Sterownik pracuje równo, stabilnie, nie gubi kroków. Radiator przy maksymalnym prądzie grzeje się dosyć mocno, jednak nie przekracza 70 st. C. Przy wymuszonym chłodzeniu udało się nastawić prąd fazy nawet ok. 3 A, ale po pewnym czasie sterownik się wyłączał (zabezpieczenie termiczne). Prace nad projektem trwały ok. trzech miesięcy, na szczęście uruchomienie prototypu przebiegło bez większych problemów - ostatecznie pozwoliłem sobie na zmontowanie już na automacie większej ilości :)





    Poniżej kilka zdjęć z różnych etapów, natomiast w załączniku schemat oraz nota A3979. Zachęcam do oceny :)

    Miniaturowy sterownik silnika krokowegoMiniaturowy sterownik silnika krokowegoMiniaturowy sterownik silnika krokowego
    Miniaturowy sterownik silnika krokowegoMiniaturowy sterownik silnika krokowego


    Fajne!
  • #2 25 Maj 2011 00:29
    snow
    Poziom 28  

    Widzę pad termiczny nie ma zbyt dobrego rozprowadzenia cieplnego pod układem. Użyłem tego samego układu ale przy prądzie ok. 1A był dość ciepły i wymagał użycia radiatora. Jaki udało ci się wycisnąć z takiego układu miedzi prąd? Ciekaw jestem jak wygląda strona bottom płytki. Czy mógłbyś załączyć jakieś zdjęcie? Ja radiator przyczepiam bezpośrednio na A3979 i jest dość ciepły już przy ok 1A.

  • #3 25 Maj 2011 00:44
    upanie
    Poziom 21  

    Taki układ miedzi spokojnie na to pozwala. Dla miedzi o grubości 35um spokojnie można puścić prąd 3A na ścieżce 1mm a nawet mniejszej.
    Co do projektu to płytka śliczna ale 3 miesiące...

  • #4 25 Maj 2011 08:47
    pawel1029384756
    Poziom 19  

    Sterownik świetny, ciężko coś takiego upchnąć na tak małej płytce.
    Mam pytanie odnośnie schematu, zastanawia mnie to rozdzielenie na dwa osobne węzły przy wyjściu ze stabilizatora. Ma to na celu rozdzielenie tych dwóch kondensorów w inne miejsce, albo coś takiego?

  • #5 25 Maj 2011 09:49
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Gratulacje! Wreszcie naprawdę profesjonalnie wyglądający projekt, nie tylko profesjonalnie wykonany, ale także zaprojektowany. Naprawdę nie można się do niczego doczepić. Oby takich projektów w DIY było jak najwięcej!
    BTW, rozumiem, że płytka miała być jak najmniejsza, bo decydując się na ciut większą można było na wyjściach upchnąć zewnętrzne diody Schottkyego, dzięki czemu przejmują one część prądu i polepsza to rozpraszanie ciepła, w efekcie można puścić większy prąd, lub zrezygnować z radiatora.

  • #6 25 Maj 2011 10:58
    sokmarcin
    Poziom 20  

    snow -> na stronie bottom jest poligon masy połączony z termopadem. wrzucę zdjęcie jak wrócę z pracy. Odnośnie temperatury - dość ciepły to mało precyzyjne pojęcie ;) u mnie przy 2,5A układ ma ok. 110 st C. a radiator ok 80 st. C. Odnośnie prądu to tak jak napisał kolega upanie - do uszkodzenia ścieżki daleko - a straty na ścieżkach są do przyjęcia.

    pawel1029384756 -> nie jestem pewien czy myślę o tym samym, ale nie ma tam rozdzielenia, to jest ten sam net (+5V) - po prostu Altium tak rysuje schematy.

    tmf -> widziałem schematy z zewnętrznymi diodami, ale powiem szczerze, że na etapie projektu gdzieś mi to umknęło ;)

  • #7 25 Maj 2011 12:11
    cosimo
    Poziom 11  

    Fajne – szkoda tylko, że na złączu szpilkowym nie ustawiłeś sygnałów tak aby od razu pasowały do tego -> PikoCNC ;-)

  • #8 25 Maj 2011 12:25
    sokmarcin
    Poziom 20  

    cosimo -> jest gorzej, sygnały ustaliłem, tak, że złącze nie pasuje nawet do mojej płyty ;)

  • #9 25 Maj 2011 12:26
    Paolo1976
    Poziom 24  

    tmf napisał:
    Gratulacje! Wreszcie naprawdę profesjonalnie wyglądający projekt, nie tylko profesjonalnie wykonany, ale także zaprojektowany ... Oby takich projektów w DIY było jak najwięcej!


    Nie trudno o taki poziom, jeśli PCB jest wykonana i polutowana przez profesjonalną firmę. Wiadomo, że na żelazku i w domowym zaciszu nigdy nie osiągnie się takiej jakości montażu i nie ma co porównywać, bo nie tędy droga. Niemniej, nawet w "pająku", lub lakierem do paznokci można stworzyć projekt na miarę geniusza, a potem zlecić wykonanie firmie produkującej PCB. Podsumowując, jest na Elektrodzie mnóstwo bardzo ambitnych i bardzo zaawansowanych konstrukcji, autorstwa co zdolniejszych kolegów, (za co im chwała i podziw) ale na PCB wykonanej termotransferem i polutowanych ręcznie. Ale czy gorszych i nie wartych przedstawienia? Nie sądzę. DIY - Do It Yourself. Zrób Sam, a nie Zaprojektuj i Zleć Firmie Wykonanie.

  • #10 25 Maj 2011 16:08
    tmf
    Moderator Mikrokontrolery Projektowanie

    Paolo1976 napisał:
    tmf napisał:
    Gratulacje! Wreszcie naprawdę profesjonalnie wyglądający projekt, nie tylko profesjonalnie wykonany, ale także zaprojektowany ... Oby takich projektów w DIY było jak najwięcej!


    Nie trudno o taki poziom, jeśli PCB jest wykonana i polutowana przez profesjonalną firmę. Wiadomo, że na żelazku i w domowym zaciszu nigdy nie osiągnie się takiej jakości montażu i nie ma co porównywać, bo nie tędy droga. Niemniej, nawet w "pająku", lub lakierem do paznokci można stworzyć projekt na miarę geniusza, a potem zlecić wykonanie firmie produkującej PCB. Podsumowując, jest na Elektrodzie mnóstwo bardzo ambitnych i bardzo zaawansowanych konstrukcji, autorstwa co zdolniejszych kolegów, (za co im chwała i podziw) ale na PCB wykonanej termotransferem i polutowanych ręcznie. Ale czy gorszych i nie wartych przedstawienia? Nie sądzę. DIY - Do It Yourself. Zrób Sam, a nie Zaprojektuj i Zleć Firmie Wykonanie.


    Nie zgodzę się z tobą. Nie sugeruję wcale, że płytki wykonane tremotransferem to jakaś ujma. Z drugiej strony pewnych efektów w domu się nie uzyska - metalizacji otworów, czy wielkości ścieżek, umożliwiającej tak gęste upakowanie elementów. Widziałem, także tu, dużo projektów, gdzie płytka była zrobiona w firmie, ale co z tego jak została źle zaprojektowana. Zauważ, że ważna jest nie tyle jakość wykonania samej płytki, co jakość projektu PCB, a to kuleje - w tym projekcie jest wręcz przeciwnie, spróbuj docenić wysiłek włożony w zaprojektowanie takiej płytki.
    I nie zgodzę się, że na elektrodzie jest dużo ambitnych i zaawansowanych konstrukcji - 99% to kolejny termometr, zegar, zasilacz na stabilizatorze liniowym, czy inna konstrukcja jakich wiele. Nie, żeby sterownik krokowca to był jakiś high-tech, ale patrząc na całokształt to IMHO projekt jest świetny, w dodatku autor podzielił się schematem, co nie jest częste.

  • #11 25 Maj 2011 17:44
    Qujav
    Poziom 22  

    Widzę, że masz kilkanaście sztuk w zapasie. Do czego masz zamiar wykorzystać te sterowniki ?

    Jaki jest prąd zasilania samego sterownika, dałoby radę zasilać wszystko z akumulatora ?

  • #12 25 Maj 2011 20:12
    sokmarcin
    Poziom 20  

    Paolo1976 -> własnymi rączkami niestety nie wszystko da się zrobić, powyżej pewnego poziomu takie działania stają się bezsensowne - pamiętam jak kilka lat temu robiłem w domu płytki dwuwarstwowe - wszystko w SMD, szerokości ścieżek 8-10 mils. Po 5 czy 6 zmontowanej sztuce poddałem się i zamówiłem płytkę w firmie. Dopiero wtedy układ zaczął działać tak jak powinien. wniosek z tego taki, że przy bardziej złożonych projektach oszczędność z wykonania płytki w domu jest tylko pozorna. Naprawdę szkoda zdrowia. Jeszcze dodam, że pierwsze sztuki sam składałem w domu.

    tmf -> dzięki za docenienie projektu PCB, nie jest to taka oczywista sprawa jak się czasem wydaje - sam się na to naciąłem nie raz. Teraz wiem, ze nawet prosty schemat czasem może wymagać gruntownego przemyślenia i rozplanowania elementów - inaczej nic z tego nie będzie.

    Qujav -> prąd tzw. spoczynkowy sterownika to ok 15-20 mA, zasilić z akumulatora (min. 12V) da się jak najbardziej, inna sprawa to czas działania, a do określenia tego potrzeba więcej danych.
    Kiedyś takie sterowniki planowałem użyć w robicie, ale to niestety historia długa, stara i nieprawdziwa ;) w tej chwili leżą i czekają na chętnych...

  • #13 27 Maj 2011 08:33
    Szycha082
    Poziom 9  

    Ile kosztuje lub gdzie można kupić tego scalaka A3979 ?. Chodzi mi o kupno przez internet.

  • #14 28 Maj 2011 14:41
    techkrak
    Poziom 2  

    Witam wszystkich.

    Szycha082 napisał:
    Ile kosztuje lub gdzie można kupić tego scalaka A3979 ?. Chodzi mi o kupno przez internet.



    Na stronie "tme" jest w cenie prawie 27 zł netto przy zakupie 1 szt i mają tego dosyć spory zapas.

  • #15 08 Cze 2011 12:12
    359445
    Usunięty  
  • #16 08 Cze 2011 12:29
    sokmarcin
    Poziom 20  

    jurek.p0 -> tak układ jest do sprzedaży. Zapraszam na PW. Dla zainteresowanych samodzielnym montażem mam również samo PCB.

  • #17 26 Cze 2011 10:03
    misiuele
    Poziom 10  

    do takich zastosowań polecam stosowanie mcpcb , o wiele lepiej odprowadzają ciepło , koszt płytki może i trochę droższy ...

    wiele firm w Polsce wykonuje już płytki na tym materiale ...

  • #18 26 Cze 2011 20:48
    sokmarcin
    Poziom 20  

    No przyznam, że do technologia w sam raz dla takich zastosowań, ale...
    - wytwarzają je tylko duże firmy, a to się wiąże z dosyć dużymi cenami (koszt uruchomienia produkcji, koszt dokumentacji), 100 - 200 sztuk to zdecydowanie za mało, żeby się opłaciło.
    - technoservice w tej technologii wykonuje tylko obwody jednowarstwowe, na innych stronach polskich producentów nic nie znalazłem na ten temat. Owszem, zagraniczne firmy oferują znacznie więcej (widziałem gdzieś do 16 warstw) ale tu ceny jeszcze wyższe.

    Wniosek taki, że taką technologie można wdrożyć gdy planujemy dużą produkcję idącą w tysiące sztuk. Dla takich ilości jak ja robię (w zasadzie hobbystycznych) to to się nigdy nie opłaci. przynajmniej na razie, zobaczymy co czas przyniesie..

  • #19 25 Gru 2011 21:38
    mikro_elektro
    Poziom 10  

    po nowym roku startuje z moją płytką pod A3979 . Płytka bedzie zawierała gniazdo zaciskowe do pinów sterowania oraz zaciski na 4 -piny silnika.

    Całość bedzie wykonana na profesjonalnej płytce PCB z solder maską .
    Posiadała bedzie 2 wentylatory kulowe do chłodzenia.

    Najważniejsze cena gotowego drivera do 2.5A bedzie wynosiła 50 zł .

    Zamierzam nawet chinczyków rozwalić z ceną mam dosyc lipnych chinskich rzeczy mam nadzieje ze zdobede poparcie bo włożyłem duzy wysiłek na dopracowanie modelu.

  • #20 27 Gru 2011 17:14
    sokmarcin
    Poziom 20  

    No cóż, pozostaje mi tylko życzyć powodzenia. Mam nadzieje, że się pochwalisz sterownikiem - jestem ciekaw jaki masz pomysł.

 Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME