Delucidazioni su motori Stepper e azionamenti.

[JumpMan]

Ma non è 12000/60*200 = 40kHz ?

 

Buon Natale a tutti !!!

[Mirko Ceronti]

40 Khz Giampiero, è la frequenza di clock da fornire all'ingresso di clock dell'azionamento stepper, perchè il motore giri a quella velocità, per un pilotaggio a passo intero.
Sandro invece si riferisce alla frequenza sugli avvolgimenti del motore.
(Buon Natale anche a Te)
 

 

 

[Mirko Ceronti]

Quote

12.000 rpm!! Per quale applicazione?

Sia ben chiaro che ti credo, ma sono veramente curioso!

Stento ad immaginare il controllo di corrente, in quel caso, a meno di non avere switching a frequenze molto alte.

In un tipico stepper da 200 passi/giro, la frequenza elettrica a 12.000 giri è 

12.000/60 * 50 = 10 kHz

Allora, nessuna applicazione, solo un mero esperimento massimale al banco, di quel laboratorio da scienziato pazzo che mi ritrovavo, che se potesse parlare, rischierei la sedia elettrica 

Coppia praticamente nulla, bastava sfiorare l'alberino, che si bloccava, ma  a vuoto..... girava eccome.

 

Quote

 

Per fare controllo di corrente occorre lo switching ad almeno 50-60 kHz, ed un micro abbastanza veloce.

Noi, con frequenza di switching a 10 kHz, ci siamo fermati a meno di 2000 giri, se non ricordo male 

 

Per frequenza di switching Ti riferisci a quella del P.W.M. che modula l'onda quadra fondamentale giusto ?
Beh, coi mosfet non penso si tratti di un problema, e poi nessun micro, porta logica not volgarissima, retroazionata con resistenza e condensatore tra ingresso e massa.
Ad ogni modo io usai un generatore di corrente costante di tipo dissipativo, ovvero non agiva sulla modulazione a larghezza d'impulso, ma bensì su quella ad ampiezza d'impulso, ossia molto banalmente, riduceva o aumentava la tensione sul bus DC come un solerte reostato elettronico che si adattava alla tensione richiesta in base al numero dei giri, mantenendo appunto costante la corrente.
Per cui una tensione continua regolata senza trucchi, ma semplicemente agendo solo per caduta.

 

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Se posso permettermi, il problema è legato pricipalmente alla tensione indotta dal magnete di rotore, più che all'induttana, ma il risultato è lo stesso: la tensione necessaria cresce proporzionalmente alla velocità.

Non confuto assolutamente questa tesi, sicuramente la reazione d'indotto ha la sua influenza agli occhi del generatore (driver) che alimenta gli avvolgimenti, poichè io reputo il motore passo passo da 1,8 deg/step, nè più nè meno, che un motore sincrono a 50 coppie polari (100 poli)
Per cui la difficoltà della corrente ad imporsi entro il tempo Tao, è di certo un mix di quell'effetto addizionato da quello del valore induttivo dell'avvolgimento.
L'unico modo per imporglierla di prepotenza entro i tempi sempre più ristretti, è quella di sparargliela dentro accrescendo i volt di alimentazione.

Saluti

Mirko

[Mirko Ceronti]

Inoltre, e tanto per aggiungere, il passo passo bipolare a 2 fasi, nella sua versione più semplice con soli 4 fili, è costruttivamente molto simile anche se non uguale, al classico motore monofase asincrono del tipo col condensatore di avviamento.

La differenza oltre che nel magnete permanente di rotore, che ne fa un sincrono invece che un a-sincrono, risiede nella perfetta uguaglianza tra i 2 avvolgimenti separati e sfasati di 90 gradi elettrici, che invece nel motore monofase a induzione sono diversi (uno di avviamento e l’altro di lavorazione)
In parole povere, con la opportuna capacità di avviamento, e collegato alla giusta tensione, lo si può far girare direttamente e senza azionamento di alcun tipo, semplicemente a 50 Hz.
Sostanzialmente, un 200 step/giro tipo ad esempio l’ HY200-2220 141D4 da 2,5 Ohm per fase ed 1,4 Ampere per fase, una volta collegati in serie tra loro i 2 avvolgimenti e connessi ad un condensatore di avviamento da 100 micro farad, collegato ad un trasformatore con secondario da 4 -:- 5 Volt AC, nella stessa modalità che si praticherebbe con un monofase asincrono, avremo ottenuto a 50 Hz, un motore da un giro al secondo, o se preferiamo, 60 giri al minuto, rigorosamente esatti e stabili al pari della frequenza di rete, che veniva infatti soventemente usata come base dei tempi di certi orologi digitali connessi alla rete elettrica.
Se gli avvolgimenti son sfasati di 90 gradi, e noi forniamo 2 tensioni altrettanto sfasate di 90 gradi (grazie all’aiuto del condensatore) otteniamo appunto la rotazione di questo meraviglioso giocattolo senza l’uso di azionamento alcuno.
Pena, l’ovvia impossibilità di fruire della sua versatilità e del fondamentale principio per cui è stato costruito.

 

Saluti
Mirco

 

 

[Sandro Calligaro]

Qui avevamo tirato in ballo la stessa analogia (tra stepper bifase ed asincrono "monofase", se gli avvolgimenti fossero uguali).

Non mi sorprende, chi "mastica" le stesse cose, finisce per arrivare a conclusioni molto simili.

 

Probabilmente l'ho già raccontato qui sul forum, ma mi scuserete, mi sembra tutto sommato abbastanza pertinente (e poi siamo in vena di ricordi ).

Proprio riguardo allo stepper (da controllare in vettoriale, in quel caso) qualche anno fa mi successe che, per necessità di iniziare subito a sperimentare, si volesse usare un inverter trifase, invece che due ponti ad H (non erano disponibili).

All'inizio si pensò di usare una fase pilotata al 50% di duty-cycle, con in uscita un filtro, poi realizzammo che la soluzione più semplice era quella di applicare la modulazione vettoriale, opportunamente modificata.

Il diagramma che la schematizzava era quello postato nella discussione che ho linkato sopra, e poco tempo dopo lo ritrovai, tale e quale, in un articolo di parecchi anni prima, sull'asincrono bifase.

[Mirko Ceronti]

Sono andato a riesumarvi quella discussione grazie al link che hai rilasciato, e vi ho apportato quella che è stata la mia esperienza in merito.
Per quel che riguarda inverter e step motor, io ricordo di aver provato infrapponendo fra uscita inverter e motore, un trasfo trifase 220-18 volt.
Poi il motore a passo lo collegai mettendo in serie i 2 avvolgimenti ottenendo così un comune e 2 estremi (per cui 3 fili) ed ogni filo collegato rispettivamente su ogni fase secondaria del trasfo.
Regolazione giri perfettamente funzionante entro un certo range ovviamente.
Se i motori asincroni monofasi, li creassero coi 2 avvolgimenti fisicamente separati, o quanto meno con possibilità di scorporarli dalla morsettiera allo scopo da renderli indipendenti, sarebbe interessante (anche se i 2 avvolgimenti sono diversi) provare a pilotarli con un driver per step motor, collegandoli appunto separatamente alle uscite A, A negato, e B, B negato, allo scopo di ottenere un regolatore di giri apposito e più adatto, in quanto avvolgimenti e tensioni, sarebbero in sincronia con gli sfasamenti richiesti, ossia 2 tensioni sfasate di 90 gradi, per soddisfare (appunto) 2 avvolgimenti altrettanto ugual sfasati.

 

Saluti
Mirco

 

 

[step-80]

Ciao Mirko, inutile dirti quanto sia contento di rivederti fra queste pagine..???

[Mirko Ceronti]

Ciao Matteo, grazie anche a Te del "bentornato" 

 

 

[JumpMan]

Secondo voi è possibile collegare 3 alimentatori da 24V 6A in serie per ottenere 72Vdc per l'alimentazione della scheda RTA?

Metterei 3 diodi Schotty SB5100 in anti-parallelo ad ogni alimentatore per proteggerlo da tensioni inverse durante la fase di accensione, ma ho dei dubbi perchè credo ci siano internamente dei condensatori tra il + e la terra e tra il - e la terra, e quelli dell'alimentatore più vicino al +72V dovrebbero sopportare una tensione di 48÷72V.

[Livio Orsini]

Per fare serie è meglio avere alimentatori previsti per questa configurazione.

[roberto8303]

Quote

Se gli avvolgimenti son sfasati di 90 gradi, e noi forniamo 2 tensioni altrettanto sfasate di 90 gradi (grazie all’aiuto del condensatore) otteniamo appunto la rotazione di questo meraviglioso giocattolo senza l’uso di azionamento alcuno.

Ciao mirko ben tornato, io ci provai ma ad ogni partenza il motore o ruota a dx o sx in modo arbitrario...

 

Quote

Se i motori asincroni monofasi, li creassero coi 2 avvolgimenti fisicamente separati, o quanto meno con possibilità di scorporarli dalla morsettiera allo scopo da renderli indipendenti, sarebbe interessante (anche se i 2 avvolgimenti sono diversi) provare a pilotarli con un driver per step motor,

 

I motori monofase sono con due avvolgimenti uno di lavoro con i suoi due fili la cui resistenza è piu bassa di quella dell avvolgimento di spunto quindi esempio

resistenza di lavoro 2ohm e quella di spunto 5ohm ora se fai la serie avrai tre fili con tre resistenze diverse, il drive avra problemi?

[Sandro Calligaro]

2 ore fa, roberto8303 scrisse:

il drive avra problemi?

Non solola resistenza, ma in generale anche l'induttanza e la tensione indotta potrebbero essere diverse.

Per fare bene le cose, il drive dovrà avere un firmware apposito, che gli permetta di gestire questa condizione.

 

PS: Cosa ne dite, non è il caso di aprire un thread per discutere dell'asincrono monofase controllato da inverter? 

PPS: Se qualcuno di voi avesse un motore adatto (cioè con gli avvolgimenti accessibili), si potrebbe anche pensare seriamente di fare un po' di sperimentazione, anzi ricerca.

[Livio Orsini]

2 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:

Cosa ne dite, non è il caso di aprire un thread per discutere dell'asincrono monofase controllato da inverter?

 

Per me sarebbe una buona cosa, se c'è qualche altro interessato posso anche aprirla io la discussione.

 

2 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:

Se qualcuno di voi avesse un motore adatto (cioè con gli avvolgimenti accessibili), si potrebbe anche pensare seriamente di fare un po' di sperimentazione, anzi ricerca.

 

Anche questa serebbe una cosa buona e giusta.

[hfdax]

2 ore fa, Sandro Calligaro scrisse:

PS: Cosa ne dite, non è il caso di aprire un thread per discutere dell'asincrono monofase controllato da inverter? 

PPS: Se qualcuno di voi avesse un motore adatto (cioè con gli avvolgimenti accessibili), si potrebbe anche pensare seriamente di fare un po' di sperimentazione, anzi ricerca.

 

11 minuti fa, Livio Orsini scrisse:

Per me sarebbe una buona cosa, se c'è qualche altro interessato posso anche aprirla io la discussione.

Anche questa serebbe una cosa buona e giusta.

 

Io sono molto interessato.

[roberto8303]

Quote

PS: Cosa ne dite, non è il caso di aprire un thread per discutere dell'asincrono monofase controllato da inverter? 

ok a me i motori e inverter non mancano posso anche sperimentare e postare le prove.

Livio apri la discussione

 

[Mirko Ceronti]

Mi associo 
(ciao Roberto )

 

 

 

[Livio Orsini]

Pronta la discussione

[JumpMan]

Sto continuando il progetto nei brevi momenti di "calma", e vi aggiorno:

Ho disattivato i microstep che mi rallentano inutilmente il motore, non ho pr oblemi di rumore in questa applicazione, in questa condizione il motore necessita di 400 impulsi per fare un giro se ho interpretato bene il "manuale".

Con l'alimentazione portata a 75V il motore ha ovviamente più coppia, e riesce, senza carico, a partire senza rampe fino a circa 6000Hz (a monte dell'azionamento) .

Siccome il plc usato nella sua versione base non gestiva le rampe di accelerazione/decelerazione e necessitava di una ulteriore scheda per gestirle mi sono procurato un plc (M221) che già nella versione base fa tutto quello che mi serve (rampe regolabili, homing, raccordo tra 2 blocchi di posizionamento).

Non ho fatto moltissime prove, il tempo è stato tiranno e ho dovuto dedicarlo alla stesura del software, ma ho visto subito che la musica era cambiata, con le rampe sono arrivato subito fino a 18000Hz (sempre a monte della scheda). Bisognerà vedere poi il comportamento col carico...

Ah, ho notato che il motore scalda abbastanza, e allora ho abbassato la corrente da 6 a 5.1 (il motore ha 5.6A nominali). 

[Sandro Calligaro]

Bene

Era in parte prevedibile che l'assenza di rampe fosse problematica (a dire il vero dovresti avere a disposizione una curva con la coppia di pull-in, che ti dice a quale velocità puoi avviare senza rampa).

 

3 ore fa, JumpMan scrisse:

ho notato che il motore scalda abbastanza, e allora ho abbassato la corrente da 6 a 5.1 (il motore ha 5.6A nominali).

Se si può, prova ad abbassare la corrente solo quando il motore deve rimanere fermo o a velocità costante.

Probabilmente a velocità costante e bassa è sufficiente una corrente parecchio inferiore alla nominale, e la si può invece ulteriormente aumentare durante le rampe.

 

 

[JumpMan]

Come immaginavo non è molto performante, ma non è neanche malaccio...

Alla velocità di 500mm/sec. (3000rpm) basta appoggiare la mano che si pianta.

Abbassando un poco (400mm/sec.) sembra abbastanza buono.

Gli spostamenti lenti sono rumorosi.

Rimango dell'idea che un brushless sarebbe stato più performante alle alte velocità.

[Sandro Calligaro]

Un motore dimensionato bene per lo scopo sarebbe stato certamente più performante.

E' molto più facile che trovare un brushless che uno stepper che funzioni con coppia nominale a 3000 rpm.