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

Zasilanie silników krokowych

mattt14 08 Lip 2018 19:11 426 16
  • #1 08 Lip 2018 19:11
    mattt14
    Poziom 3  

    Witam,

    Na wstępie dodam że zacząłem się tym interesować od niedawna i dopiero się wszystkiego uczę, wiec przepraszam za moją niewiedzę jeśli czegoś nie rozumiem.

    Chciałbym zbudować sobie mały ploterek i napotkałem na jeden problem, mianowicie dobór zasilacza. Przeczytałem sporo tematów na rożnego rodzaju forach, znalazłem wzory do obliczeń parametrów zasilacza i wyszło mi że potrzebował bym zasilacz 23V oraz 3.3A. Widziałem też że dużo ludzi używa po prostu zasilacza warsztatowego (przerobionego z komputerowego) który ma natomiast zasilanie max 12V i tutaj jest właśnie moje pytanie, czy będzie miało to znaczący wpływ na prace silników jeśli zamiast 23V zasilę je 12V? Dodam tylko że mam sterownik 12-36V

    Nigdzie na forum nie znalazłem odpowiedzi na to pytanie więc będę bardzo wdzięczny za odpowiedz.

    0 16
  • Szkolenia elektronika Udemy
  • #2 08 Lip 2018 19:49
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    Witam,

    mattt14 napisał:
    czy będzie miało to znaczący wpływ na prace silników jeśli zamiast 23V zasilę je 12V? Dodam tylko że mam sterownik 12-36V

    może to być nieco ryzykowne.
    Dla Twojego sterownika 12 V jest (jak rozumiem) minimalnym napięciem zasilania, jeżeli użyjesz zasilacza 12 V, mogą się "rozjechać" tolerancje napięć albo nastąpią spadki napięć pod obciążeniem i sterownik może się wyłączyć.
    Generalnie, przyzwoity sterownik silnika krokowego zasila jego uzwojenia przebiegami prądowymi więc w pierwszym przybliżeniu napięcie zasilania jest mało istotne. Wskazane jest jednak zasilanie sterownika możliwie dużym napięciem (zazwyczaj ograniczonym przez sterownik a nie przez silnik), im wyższe napięcie mają impulsy sterujące uzwojeniami silnika, tym szybciej narasta prąd w tych uzwojeniach - silnik ma lepsze własności dynamiczne.

    Pozdrawiam

    0
  • #3 08 Lip 2018 19:58
    jarek_lnx
    Poziom 43  

    Cytat:
    Przeczytałem sporo tematów na rożnego rodzaju forach, znalazłem wzory do obliczeń parametrów zasilacza i wyszło mi że potrzebował bym zasilacz 23V oraz 3.3A
    Na podstawie jakich parametrów to wyliczyłeś? Niektóre wzory są empiryczne, inne uproszczone, jeszcze inne na zasadzie że ktoś założył wartość współczynnika bo tak mu pasowało, jeszcze inne są dokładne ale wymagają znajomości parametrów których żaden producent nie podaje.
    Ze wzorów wynika zazwyczaj dlaczego taka a nie inna wartość jest potrzebna i który parametr ucierpi jeśli jej nie dotrzymamy.

    Generalnie obniżając napięcie stracisz moment obrotowy, natomiast od pozostałych parametrów zależy jaki to będzie spadek i czy będzie dotyczył tylko najwyższych prędkości obrotowych czy całego zakresu.

    Poza tym zasilacz komputerowy można przerobić na 24V

    0
  • Szkolenia elektronika Udemy
  • #5 08 Lip 2018 20:16
    marianm68
    Poziom 16  

    Kolego zdradź więcej danych.
    Co to za sterownik, a co chyba istotniejsze jakie silniki chcesz do niego podłączyć.
    Bez tych informacji chyba nie otrzymasz wyczerpującej odpowiedzi ;-)

    Określenie "mały ploterek" niewiele mówi o parametrach silników i sterowników!

    0
  • #6 08 Lip 2018 20:23
    mattt14
    Poziom 3  

    Sterownik to CNC Shield V3.00 wraz z A4988
    Silnik krokowy NEMA17 KS42STH48

    0
  • #7 08 Lip 2018 20:32
    marianm68
    Poziom 16  

    Tak na szybko.
    Jeśli to ten silnik?
    Informacje ze strony Link
    -------------------------------
    Długość silnika: 48mm
    Średnica osi: 5mm
    Kąt ruchu: 1.8 stopnia
    Prąd znamionowy 1.68A
    Rezystancja: 1,65Ω
    Długość przewodu: 70cm
    Moment trzymający: ≥0.5N.m
    itd...
    -----------------------

    Mogę się mylić ale jeśli zgadza się rezystancja oraz prąd znamionowy (z Twoimi silnikami) to chyba mocno zawyżyłeś wyliczając 23V zasilania!!!

    Mam podobne silniki w drukarce 3D i dają radę przy zasilaniu 12V

    0
  • #8 08 Lip 2018 20:53
    mattt14
    Poziom 3  

    Tak to te silnik.

    Obliczenia wykonałem na podstawie tego https://www.ebmia.pl/pliki/dodatkowe/1348949140_Zasil.pdf..

    Jak wyżej napisał krzysiek_krm, najlepiej zasilać sterownik jak najwyższym napięciem i dlatego obliczyłem tym sposobem maksymalne napięcie zasilacza dla mojego sterownika a zauważyłem że inni do zasilania swoich CNC używają zasilacza warsztatowego który w zdecydowanej większości na internecie ma max napięcie 12V.

    Na większości form wyczytałem żeby zasilać możliwie jak największym napięciem ale bezpiecznym dla sterownika, dlatego pytam bo nie wiem czy wtedy silniki stracą tyko troche swojego momentu czy ewentualnie coś może się uszkodzić.

    0
  • Pomocny post
    #9 08 Lip 2018 21:07
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    mattt14 napisał:
    Na większości form wyczytałem żeby zasilać możliwie jak największym napięciem ale bezpiecznym dla sterownika, dlatego pytam bo nie wiem czy wtedy silniki stracą tyko troche swojego momentu czy ewentualnie coś może się uszkodzić.

    Zasilanie niższym napięciem niczego nie uszkodzi, zresztą Twoje kostki pracują katalogowo od 8 V.
    W porównaniu z wyższym napięciem zasilania będziesz miał utratę momentu przy dużych prędkościach obrotowych.

    0
  • Pomocny post
    #10 08 Lip 2018 21:14
    marianm68
    Poziom 16  

    mattt14 napisał:

    Na większości form wyczytałem żeby zasilać możliwie jak największym napięciem ale bezpiecznym dla sterownika, dlatego pytam bo nie wiem czy wtedy silniki stracą tyko troche swojego momentu czy ewentualnie coś może się uszkodzić.


    Prąd na sterownikach będziesz ustawiał na 1,6A (tak zakładam) i podłączysz do niego silnik którego cewki mają rezystancję na poziomie 1,65Ω, dodasz do tego zasilanie 24V. to będzie oznaczało że na stepstick-u bedziesz miał kilkanaście V (a może nawet 20V- przy zatrzymaniu silnika) spadku napięcia.
    To nie będzie zdrowe dla sterownika 4988 (prąd razy spadek napięcia = problem z przegrzewaniem sterownika)

    Nie jestem specem od zasilania silników krokowych ale takie jest moje zdanie. Niech poprawią mnie mądrzejsi jeśli się mylę.

    Piszesz "Chciałbym zbudować sobie mały ploterek..." Daj sprzętowi większy margines bezpieczeństwa ;-)
    Podejrzewam że dla Twojej konstrukcji wystarczyłoby 9V a przy 12V "Będzie Pan zadowolony"!

    0
  • #11 08 Lip 2018 21:29
    mattt14
    Poziom 3  

    O to mi właśnie chodziło, dziękuję bardzo za pomoc.

    0
  • #12 08 Lip 2018 21:38
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    marianm68 napisał:
    Prąd na sterownikach będziesz ustawiał na 1,6A (tak zakładam) i podłączysz do niego silnik którego cewki mają rezystancję na poziomie 1,65Ω, dodasz do tego zasilanie 24V. to będzie oznaczało że na stepstick-u bedziesz miał kilkanaście V (a może nawet 20V- przy zatrzymaniu silnika) spadku napięcia.
    To nie będzie zdrowe dla sterownika 4988 (prąd razy spadek napięcia = problem z przegrzewaniem sterownika)

    Nie masz racji niestety.
    Sterownik ma zabezpieczenie prądowe i termiczne więc nic mu nie grozi.
    Uzwojenie silnika poza rezystancją ma jeszcze indukcyjność więc jest to szeregowy obwód LR, jest on pobudzany ze sterownika przez dołączanie napięcia zasilającego, w jedną lub w drugą stronę, ewentualnie jest on zwierany. Szybkość zmian (narastania albo opadania) prądu w obwodzie LR zależy od wielkości wymuszenia napięciowego. Przy dużych prędkościach obrotowych i zbyt małym napięciu zasilania (czyli zbyt małym wymuszeniu napięciowym) prąd po prostu może nie zdążyć narosnąć do ustalonej wartości w ustalonym czasie, stąd utrata momentu obrotowego.
    Faktycznie przy wyższym napięciu zasilania sterownik będzie się nieco bardziej grzał ze względu na dynamiczne straty mocy (podczas przełączania tranzystorów) w stopniu wyjściowym, ale coś za coś: większy moment obrotowy - nieco większe straty mocy czyli większe nagrzewanie układu.

    0
  • #13 08 Lip 2018 22:08
    marianm68
    Poziom 16  

    krzysiek_krm napisał:
    ...Sterownik ma zabezpieczenie prądowe i termiczne więc nic mu nie grozi. ...

    Sterownikowi nic się nie stanie. Ale gdy zadziała zabezpieczenie silnik będzie "gubił kroki" albo nawet dojdzie do zatrzymania silnika i dalsza praca takiego plotera będzie do kitu. Byłby bublem gdyby dochodziło do takich sytuacji. Marnotrawienie materiału i czasu!!!
    Tego bym się obawiał projektując taki ploterek.

    krzysiek_krm napisał:
    ...Uzwojenie silnika poza rezystancją ma jeszcze indukcyjność więc jest to szeregowy obwód LR, jest on pobudzany ze sterownika przez dołączanie napięcia zasilającego, w jedną lub w drugą stronę, ewentualnie jest on zwierany. Szybkość zmian (narastania albo opadania) prądu w obwodzie LR zależy od wielkości wymuszenia napięciowego. Przy dużych prędkościach obrotowych i zbyt małym napięciu zasilania (czyli zbyt małym wymuszeniu napięciowym) prąd po prostu może nie zdążyć narosnąć do ustalonej wartości w ustalonym czasie, stąd utrata momentu obrotowego. ...

    Wiem że jest to szeregowy obwód LR. A co się będzie działo przy niskich obrotach? Albo gdy głowica przesuwana jest tylko w jednej osi? Drugi silnik "trzyma" (stoi) a prąd przez jego cewki płynie. Czyż nie? Czy wtedy obwód jest bardziej L czy R? Jaki będzie to miało wpływ na sterownik przy wysokim napięciu zasilania?
    Czy w takiej sytuacji też nie dojdzie do gubienia kroków?
    Do uszkodzenia pewnie nie dojdzie ale sam ploter może nie działać prawidłowo!
    Sterowniki A4988 nie są zbyt "mocnymi" i raczej nie zalecałbym ich do pracy w takich warunkach o jakich pisał autor wątku w pierwszym poście.

    Przedstawiamy dwa różne punkty widzenia. Wydaje mi się że nie są sprzeczne ale raczej się uzupełniają.

    0
  • #14 08 Lip 2018 22:33
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    marianm68 napisał:
    Sterownikowi nic się nie stanie. Ale gdy zadziała zabezpieczenie silnik będzie "gubił kroki" albo nawet dojdzie do zatrzymania silnika i dalsza praca takiego plotera będzie do kitu. Byłby bublem gdyby dochodziło do takich sytuacji. Marnotrawienie materiału i czasu!!!
    Tego bym się obawiał projektując taki ploterek.

    Zabezpieczenie działa tylko przy zwarciu uzwojenia więc nie będzie gubił żadnych kroków. Silnik gubi kroki kiedy ma zbyt mały moment obrotowy w stosunku do pożądanej prędkości obrotowej (częstotliwości taktu kroków). Może to być spowodowane między innymi zbyt niskim napięciem zasilania drivera. Oczywiście silnik "sam z siebie" może mieć zbyt cienkie parametry.
    marianm68 napisał:
    Wiem że jest to szeregowy obwód LR. A co się będzie działo przy niskich obrotach? Albo gdy głowica przesuwana jest tylko w jednej osi? Drugi silnik "trzyma" (stoi) a prąd przez jego cewki płynie. Czyż nie? Czy wtedy obwód jest bardziej L czy R? Jaki będzie to miało wpływ na sterownik przy wysokim napięciu zasilania?
    Czy w takiej sytuacji też nie dojdzie do gubienia kroków?
    Do uszkodzenia pewnie nie dojdzie ale sam ploter może nie działać prawidłowo!

    Bez urazy
    marianm68 napisał:
    Nie jestem specem od zasilania silników krokowych

    ale Ty naprawdę nie wiesz jak działa taki driver.
    To jest po prostu impulsowy regulator prądu wykorzystujący "bezwładność" indukcyjności, nieważne czy silnik stoi czy się obraca wolno lub szybko. Ważne jest tylko żeby prądy w uzwojeniach "nadążały" za impulsami kroków.
    marianm68 napisał:
    Sterowniki A4988 nie są zbyt "mocnymi" i raczej nie zalecałbym ich do pracy w takich warunkach o jakich pisał autor wątku w pierwszym poście.

    Całkiem możliwe, chociaż nie są dokładnie znane intencje autora, może chce zrobić maszynę o niezbyt dużej sile rażenia ?

    0
  • #15 09 Lip 2018 16:26
    mattt14
    Poziom 3  

    To będzie ploter laserowy wiec jakiś ogromnych prędkości tam nie będzie.

    Chodziło mi właśnie czy takie "niskie" napięcie nie spowoduje jakiś niekorzystnych zmian np. zatrzymania silnika podczas pracy przez niewystarczające napięcie. Za dużo tematów przeczytałem i te wszystkie tematy o mnożnikach x20 namieszały mi troche w głowie.

    0
  • Pomocny post
    #16 09 Lip 2018 16:50
    krzysiek_krm
    Poziom 34  

    mattt14 napisał:
    Chodziło mi właśnie czy takie "niskie" napięcie nie spowoduje jakiś niekorzystnych zmian np. zatrzymania silnika podczas pracy przez niewystarczające napięcie. Za dużo tematów przeczytałem i te wszystkie tematy o mnożnikach x20 namieszały mi troche w głowie.

    Niskie napięcie zasilania nie spowoduje uszkodzenia czegokolwiek.
    Niskie napięcie (bez przesady, rzecz jasna) nie spowoduje zatrzymywania silnika przy niewielkich prędkościach obrotowych - driver silnika krokowego steruje uzwojeniami w sposób prądowy, w przypadku Twoich silników napięcie 12 V będzie w porządku przy umiarkowanych prędkościach obrotowych.
    Jak już zbudujesz Twoją maszynę będziesz mógł eksperymentalnie zwiększać prędkość obrotową silników (zwiększając częstotliwość kroków czyli sygnału STEP), zauważysz, że od pewnej granicznej częstotliwości silniki zaczną "gubić kroki" - prądy w uzwojeniach silników nie będą nadążały za sygnałem STEP, kiedy zwiększysz napięcie zasilania sterowników, ta graniczna częstotliwość się zwiększy.

    0
  • #17 09 Lip 2018 19:04
    mattt14
    Poziom 3  

    Już wszystko rozumiem, dziękuję bardzo za wyczerpujące wytłumaczenie.

    0