Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n

Piotrek992 06 Lip 2012 18:18 7025 25
  • #1 06 Lip 2012 18:18
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Witam ! Jestem w trakcie projektowania sterownika krokowego do frezarki cnc. Sterowaniem ma się zajmować atmega8 w wersji smd. Zrobiłem symulację częsci schematu, która odpowiada za sterowanie prądem ( PWM na NE555 ), j-fety służą do sterowania kierunkiem w mostku H na tranzystorach mosfet. Na schemacie tylko 1 faza. Druga ma być zasilana z tego samego generatora w taki sam sposób. Ze względu na masę błędów programu nie jestem w stanie dociec czy będzie to działało prawidłowo. Proszę o porady.


    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n


    Pozdrawiam

    0 25
  • #2 06 Lip 2012 21:06
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Fakt masa błędów układowych i logicznych.
    Niezależne sterowanie PWM dwoma fazami jednego silnika?

    W twoim układzie bez sensu jest:
    Sposób użycia JFET'ów, wzmacniaczy operacyjnych, układów RC 220Ω 4,7µF, sterowania mostka H i poziomy napięć na bramkach MOSFET'ów.

    Prawidłowy jest schemat generatora na 555 - ale czy potrzebny? PWM można programowo wygenerować (łatwo zrobić pracę mirkokrokową), a chopper to lepiej robić ze sprzężeniem zwrotnym, jedyny prawidłowy i potrzebny jest schemat samego mostka H - tego zostaw resztę wyrzuć i zacznij od początku.

    Ciekaw w wyniku jakiego procesu powstają takie absurdalne schematy? może artyści malarze takie rysują, nie znając funkcji i działania elementów?.

    Bo prawdziwe schematy powstają w wyniku logicznego myślenia, są wynikiem złożenia bloków realizujących konkretne funkcje, potrzebne do osiągnięcia celu jakim jest zgodne z założeniami działanie układu. Jak rozumiem co chcę osiągnąć i jak to zrobić, to rysuję, jak nie rozumiem, to się uczę, nie ma szans na "może zadziała".
    Zacznij od przemyślenia (lub dokształcenia)
    Jakie są sposoby sterowania silnikiem? jakie mają właściwości użytkowe, jak się je najczęściej realizuje? Jak się reguluje prąd uzwojeń? czym się różni PWM, od regulacji napięcia stałego? Jak działa chopper, jak go wykonać?
    Jakie poziomy napięć potrzebne są do sterowania MOSFET'ami? jakie częstotliwości? jak szybkie zbocza? jaka wydajność prądowa?
    Jak będziesz to wiedział, narysowanie schematu to formalność.

    Jeśli nie możesz uruchomić symulacji całości, to możesz symulować poszczególne bloki, ale jeśli wcześniej nie zrozumiesz działania stosowanych elementów i układów, to ani symulacja, ani multimetr i oscyloskop nie dadzą ci odpowiedzi na pytanie czy to działa (wyniki trzeba umieć zinterpretować).

    0
  • #3 07 Lip 2012 15:12
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Początkowo miałem przerobić gotowy sterownik, żeby tylko była regulacja prądu. Z tąd wziął się osobny generator i załączanie przez J-FETy. Działy się kosmosy dlatego dałem wtórniki. Układ RC to miał być zamiennik cewki od silnika. :D

    Wywaliłem wszystko. Zostały same mostki H. Podepnę to przez rezystory 220R do procka i powinno działać.


    Trzeba dawać jakieś transoptory ? Może lepiej zrobić jakieś zabezpieczenie przed załączeniem obu kierunków na raz ?
    Miałem gotowy sterownik gdzie mosfety były podpięte "na żywca" i jakoś się nic nie działo - był bezpiecznik i jego wywalało.

    0
  • Pomocny post
    #4 07 Lip 2012 22:07
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Podepnę to przez rezystory 220R do procka i powinno działać.
    Powinno nie działać. Poszukaj jak się steruje "górnymi" MOSFET'ami (high side driver) zasilasz je z 20V więc na bramki trzeba podać ze 30V żeby je całkowicie włączyć, chcesz dać 5V i liczyć że wystarczy?
    Cytat:
    Trzeba dawać jakieś transoptory ? Może lepiej zrobić jakieś zabezpieczenie przed załączeniem obu kierunków na raz ?
    Jakichś transoptorów lepiej nie dawać bo i po co? Zabezpieczenie można zrobić, ale najpierw postaraj się zrobić dobrze najprostsze (i najpotrzebniejsze) rzeczy - włączyć MOSFET'y, wyłączyć MOSFET'y.
    Cytat:
    Początkowo miałem przerobić gotowy sterownik, żeby tylko była regulacja prądu.
    Jak byś to zrobił tak jak trzeba, miał byś dużo lepszą charakterystykę silnika przy większych prędkościach obrotowych.
    Cytat:
    Z tąd wziął się osobny generator i załączanie przez J-FETy. Działy się kosmosy dlatego dałem wtórniki.
    Zauważ że w układach z JFET'ami sygnały przełączane mają mniejszą amplitudę niż sygnał sterujący - u ciebie odwrotnie.
    Wejść wzmacniaczy nie odcina się tak żeby wisiały w powietrzu - bo możesz dostać na wyjściu nie to czego się spodziewasz (przy 358 to pewne).
    Prościej byś to (wzmocnienie i kluczowanie) wykonał używając kilku tranzystorów bipolarnych.
    Cytat:
    Układ RC to miał być zamiennik cewki od silnika.
    To powinien znajdować się w innym miejscu układu - od kiedy cewka silnika uśrednia przebieg na bramkach i przeciąża stopień wyjściowy wzmacniacza?

    0
  • #5 07 Lip 2012 23:52
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Zawsze robiłem PWMy gdzie mosfety sterowane były przez niższe napięcie niż było między drenem a źródłem no i jakoś działało.

    To samo ze sterownikiem, który miałem przerabiać: procek, 4 mosfety przez rezystor 220 i dawało radę wysterować.

    Robiłem symulację i też działało, co prawda po 300mA na fazę ale działało.

    W nocie katalogowej IRFZ44N jest wykres:


    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n

    Wynika z niego że całkowite otwarcie mosfeta jest przy ok. 10V.



    Może coś takiego ?:
    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n



    Cytat:
    Cytat:
    Układ RC to miał być zamiennik cewki od silnika.

    To powinien znajdować się w innym miejscu układu - od kiedy cewka silnika uśrednia przebieg na bramkach i przeciąża stopień wyjściowy wzmacniacza?

    Aaaj. Nie doczytałem. Kondensator przed bramką miał wygładzać zbocza narastające sygnałów.


    Cytat:
    Cytat:
    Podepnę to przez rezystory 220R do procka i powinno działać.

    Powinno nie działać. Poszukaj jak się steruje "górnymi" MOSFET'ami (high side driver) zasilasz je z 20V więc na bramki trzeba podać ze 30V żeby je całkowicie włączyć, chcesz dać 5V i liczyć że wystarczy?



    Cały dzień się męczyłem żeby zrobić płytkę pod to a tu buba. :D

    0
  • #6 08 Lip 2012 10:07
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Zawsze robiłem PWMy gdzie mosfety sterowane były przez niższe napięcie niż było między drenem a źródłem no i jakoś działało.

    Pisałem o JFET'ach użytych jako klucze analogowe z "pływającym" i źródłem i drenem to zupełnie inny przypadek niż tranzystory MOSFET w mostku.
    MOSFET jak zauważyłeś potrzebuje do pełnego otwarcie ok 10V względem żródła, jeśli źródło jest na masie, to niema problemu, jeśli źródło jest podłączone do obciążenia a dren do zasilania to musi dostać o 10V więcej niż zasilanie na drenie - najprostszy sposób to bootstrap ale ma swoje ogranicznenia.
    Cytat:
    To samo ze sterownikiem, który miałem przerabiać: procek, 4 mosfety przez rezystor 220 i dawało radę wysterować.

    Kit mi tu wciskasz, jeśli na czterech N-MOSFET'ach to więciej niż 2-3V na wyjściu nie uzyskasz, niezależnie od napięcia zasilania mostka. Jeśli "górne" MOSFET'y były typu P to zadziała,ale napięcie zasilania mostka max 5V.
    Cytat:
    Robiłem symulację i też działało, co prawda po 300mA na fazę ale działało.
    Nie umiesz ocenić wyników, te 300mA to przy jakim napięciu na cewkach? Jak na 50A MOSFET to niezłe osiągnięcie ;) . Samochód osobowy osiągający max 5km/h też byś uznał za sprawny?
    Cytat:
    Może coś takiego ?:

    Za małe napięcie na bramce.
    Cytat:
    Cały dzień się męczyłem żeby zrobić płytkę pod to a tu buba. Very Happy

    Jakiś mały, niskonapięciowy silnik bez obciążenia powinien się kręcić, więc niesłusznie napisałem że nie zadziała ;) .

    Kilka razy użyłem słowa chopper, nie zainteresowało cię co to jest? To jest właśnie to, co odróżnia prawdziwy sterownik silników od amatorskiej zabawki.

    0
  • #7 08 Lip 2012 11:31
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Chopper z tego co wiem to nic innego jak PWM, czyli sterowanie prądem przez zmianę częstotliwości i szerokości impulsów.

    Właśnie to chcę osiągnąć tyle że na razie jak wiadomo problem tkwi w wysterowaniu mostka H.

    0
  • #8 08 Lip 2012 12:24
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Chopper z tego co wiem to nic innego jak PWM, czyli sterowanie prądem przez zmianę częstotliwości i szerokości impulsów.

    Traktując sprawę po łebkach, wygląda podobnie, pojawia się tam przebieg o zmiennym wypełnianiu. Ale efekty działania są zupełnie inne.
    Cytat:
    Właśnie to chcę osiągnąć tyle że na razie jak wiadomo problem tkwi w wysterowaniu mostka H.

    Problem wynika tylko z lenistwa, rozwiązania są znane od dawna.

    0
  • #9 08 Lip 2012 13:40
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Proste rozwiązanie i teoretycznie działa:


    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n


    Tyle, że trzeba teraz będzie zrobić jakieś zabezpieczenie, bo jest negacja i po załączeniu napięcia do mostka tranzystory pójdą z dymem.


    Jak nie to pozostaje najpierw zaprogramować procesor a dopiero potem próbować mostek.


    I jeszcze jedno: trzeba polaryzować do masy bramkę mosfetów czy jest to zbędne ?

    0
  • #10 08 Lip 2012 21:49
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Proste rozwiązanie i teoretycznie działa:

    Pisałem w czym problem, a Ty wymyśliłeś taki test żeby go nie znaleźć,
    ustaw jakiś realny prąd obciążenia i zmierz spadki napięcia na tranzystorach.
    Dowiesz się że taka "oszczędność" wymusi zastosowanie sporego radiatora.

    Nie wiem z jaką częstotliwością chcesz przełączać, ale najprawdopodobniej ten układ będzie za wolny.

    Cytat:
    Tyle, że trzeba teraz będzie zrobić jakieś zabezpieczenie, bo jest negacja i po załączeniu napięcia do mostka tranzystory pójdą z dymem.

    Wystarczy rezystor podciągający na pinie procesora, załączy tranzystor zanim proc ustawi port jako wyjście, wartość trzeba dobrać tak, żeby nie przeszkadzał przy normalnej pracy. Albo jeszcze jeden inwerter na tranzystorze dodać.

    Cytat:
    I jeszcze jedno: trzeba polaryzować do masy bramkę mosfetów czy jest to zbędne ?

    Nie rozumiem o czym piszesz.

    0
  • #11 09 Lip 2012 16:35
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Myślę, że z 10kHz przełączaniem cewek i z 20-30 kHz samym PWM.

    Dorobiłem negację, tak żeby załączało się dodatnim napięciem mostek i pseudo zabezpieczenie przed załączeniem obu kierunków jednocześnie ( ma się rozłączać przekaźnik ).
    Nie wiem czy to wina symulatora czy nie ale wydaje mi się że prąd przy takim obciążeniu jest za mały.

    Na bramkach tranzystorów boję się przekraczać 20V, bo taką największą wartość widziałem w nocie katalogowej. Także zostaje póki co 12V albo 18V stabilizowane.

    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n



    Z tym polaryzowaniem chodziło mi o podciągnięcie bramki tranzystora do masy. Często spotykane rozwiązanie we wzmacniaczach audio, choć tutaj raczej nic nie zmienia.


    74HC00N ma około 20ns czas przełączania. Tanzystory dam BF240 to napewno dadzą radę.

    0
  • #12 09 Lip 2012 19:46
    janbernat
    Poziom 38  

    Skoro nie słuchasz tego co mówi jarek_lnx
    to kup sobie wiaderko mosfetów i sprawdzaj.
    Ilość błedów jaką popełniłeś w rozumowaniu nadaje się na broszurkę a nie na zwykłą odpowiedź.
    Zacznijmy od oporności uzwojeń silnika krokowego- takiego który nadaje się do maszyny CNC.
    Sprawdziłeś?
    No i jaki będzie prąd?
    Potem- indukcyjność uzwojenia i szybkość narastania prądu przy danym napięciu zasilającym.
    A potem sprawdź w literaturze co to jest sterowanie uzwojenia poprzez chopper.
    Poszukaj na stronach Wobit.

    0
  • #13 09 Lip 2012 23:24
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Myślę, że z 10kHz przełączaniem cewek i z 20-30 kHz samym PWM.
    Przy takim układzie sterującym bramką nieosiągalne, potrzeba układu push-pull.

    Cytat:
    Dorobiłem negację, tak żeby załączało się dodatnim napięciem mostek i pseudo zabezpieczenie przed załączeniem obu kierunków jednocześnie ( ma się rozłączać przekaźnik ).
    Nie wiem czy to wina symulatora czy nie ale wydaje mi się że prąd przy takim obciążeniu jest za mały.
    Pewnie nie wiesz że dla bramki TTL zwarcie wejścia do +5V jest nieodróżnialne od pozostawienia wiszącego w powietrzu? Albo że przekaźnik może nie zdążyć zabezpieczyć tranzystorów.

    Cytat:
    Na bramkach tranzystorów boję się przekraczać 20V, bo taką największą wartość widziałem w nocie katalogowej. Także zostaje póki co 12V albo 18V stabilizowane.
    Dlatego górne i dolne tranzystory steruje się z oddzielnych układów, przecież wymagają innych napięć.

    Cytat:
    Tanzystory dam BF240 to napewno dadzą radę
    .
    Nawet BFR91 nie dadzą.

    0
  • #14 10 Lip 2012 17:00
    Piotrek992
    Poziom 16  

    A dobra tam. Nic już nie wymyśle. :D Trzeba będzie dać sobie spokój i powrócić do gotowych scalaków. Dzięki za pomoc ! ;)

    0
  • Pomocny post
    #15 10 Lip 2012 19:19
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Poszukaj gotowego "high side/low side driver" zamieni ci poziomy logiczne z procesora na napięcia odpowiednie do wysterowania półmostka na MOSFET'ach.

    0
  • #16 10 Lip 2012 19:20
    janbernat
    Poziom 38  

    Jeśli zrezygnujesz z PWM to sterowanie silników w trybie pełnokrokowym, półkrokowym albo falowym będzie jak dziewczyna- lekka, łatwa i przyjemna.
    Ale musisz określić jaka rozdzielczość Cię interesuje.
    Przeciętny silnik ma 180 kroków/obrót.
    Śruba pociągowa, przekładnia na pasku zębatym- to wszystko trzeba uwzględnić.
    I wtedy się da.
    P.S.
    może to miała być muzyka- a nie dziewczyna.

    0
  • #17 10 Lip 2012 20:10
    Piotrek992
    Poziom 16  

    janbernat napisał:
    Jeśli zrezygnujesz z PWM to sterowanie silników w trybie pełnokrokowym, półkrokowym albo falowym będzie jak dziewczyna- lekka, łatwa i przyjemna.
    Ale musisz określić jaka rozdzielczość Cię interesuje.
    Przeciętny silnik ma 180 kroków/obrót.
    Śruba pociągowa, przekładnia na pasku zębatym- to wszystko trzeba uwzględnić.
    I wtedy się da.
    P.S.
    może to miała być muzyka- a nie dziewczyna.



    A może po prostu dać osobnego PWM'a zamiast zasilania ?

    W domu mam silniki 0.65Nm, 1.4A, 200 kroków na obrót także mogę testować.
    Mechanika na razie czeka ale będą to śruby trapezowe bez przekładni fi12 albo 16 - skok 4 lub 5, prowadnice 16mm, wrzecionko póki co z multiszlifierki 140W. Długości prowadnic mają być x=500 y=500 z=250mm. Także dużego posuwu nie potrzeba.

    Mam pełno HEX bufferów 7407, niby wyjścia do 30V ale nie wiem jak to podłączyć.

    Widziałem w sterowniku do silnika bezszczotkowego asynchronicznego układ IR2110. Nada się ?

    0
  • Pomocny post
    #18 10 Lip 2012 20:38
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Widziałem w sterowniku do silnika bezszczotkowego asynchronicznego układ IR2110. Nada się ?
    Właśnie o coś takiego chodziło, nada się, o ile nie będziesz chciał utrzymywać górnych tranzystorów w stanie przewodzenia przez dłuższy czas (trzeba ciągle przełączać żeby bootstrap działał, albo podać pomocnicze napięcie).

    0
  • #19 28 Gru 2012 11:57
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Odświeżam temat.
    Sterowniki zrobiłem na l297 i l298 bo wychodziło dużo taniej.
    Chce jednak zrobić sterownik do komputera, sterowany przez lpt "do zabawy".
    Czy takie sterowanie mosfeta wydoli do kręcenia silnikiem krokowym ?

    Sterownik silnika krokowego atmega8 + irfz44n

    0
  • #20 28 Gru 2012 12:25
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Ten FET to jaki ma kanał? Zresztą jaki by nie był jest źle, na LOW-side taki sposób sterowania by się nadał, na HIGH-side za niskie napięcie na bramce.
    Nie wiem jaki transoptor ma być, ale większość może być za wolna na 5kHz. Rezystor 100kΩ za duży.

    0
  • #21 28 Gru 2012 12:54
    Piotrek992
    Poziom 16  

    To jest mosfet N-channel - program jest kiepski i tak brzydko to wygląda.
    transoptor np. 4N25 albo LVT847 (PC847). Rezystor max można zmniejszyć do 47k bo mniejszy "ukrada" prąd.

    0
  • #22 28 Gru 2012 17:03
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    To jest mosfet N-channel
    To znaczy że napięcie na bramce jest za niskie powinno być 24V żeby go załączyć

    Cytat:
    Rezystor max można zmniejszyć do 47k bo mniejszy "ukrada" prąd.

    Nic za darmo, duży rezystor "ukrada" szybkość, zajrzyj do dokumentacji PC847.

    0
  • #23 28 Gru 2012 22:43
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Do IRFZ44n akurat wystarczy niewiele ponad 10V do całkowitego otwarcia, także nie wiem skąd te 24V.
    Z dokumentacji PC847 mi wychodzi, że powinno spokojnie wyrobić do 27kHz ( rise time=fall time=18us ).

    0
  • #24 28 Gru 2012 22:56
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Do IRFZ44n akurat wystarczy niewiele ponad 10V do całkowitego otwarcia, także nie wiem skąd te 24V.
    Tylko żebyś jeszcze sprawdził pomiędzy którymi nóżkami ma być to 10V.

    Cytat:
    Z dokumentacji PC847 mi wychodzi, że powinno spokojnie wyrobić do 27kHz ( rise time=fall time=18us ).
    Jest tam taki wykres jak te czasy zależą od rezystancji obciążenia, kończy się na 10kΩ, ale to i tak za dużo.

    0
  • #25 28 Gru 2012 23:24
    Piotrek992
    Poziom 16  

    Cytat:

    [quote="jarek_lnx"]
    Cytat:
    Do IRFZ44n akurat wystarczy niewiele ponad 10V do całkowitego otwarcia, także nie wiem skąd te 24V.
    Tylko żebyś jeszcze sprawdził pomiędzy którymi nóżkami ma być to 10V.


    Troche wyżej zapodałem kiedyś wykres z datasheet'a.



    A z tą rezystancją obciążenia to rzeczywiście tak jest - zwracam honor. ;)

    0
  • #26 29 Gru 2012 09:01
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Cytat:
    Tylko żebyś jeszcze sprawdził pomiędzy którymi nóżkami ma być to 10V.
    Troche wyżej zapodałem kiedyś wykres z datasheet'a.

    Chcesz na źródle mieć 16V, a do załączenia bramki podać 12V?

    0