Comments 69
В этой публикации я хочу поделиться своим опытом управления. Точнее – управления шагами.
Опять повелся на заголовок и начало статьи…
Думал сейчас найду «вкусное» описание собственное разработки драйвера шагового двигателя (например на ARM с обвязкой), работающего лучше чем довольно убогие TB6… (что старые, что новые).
Ага. Щаз!
Продравшись через довольно длинное и банальное (уж извините) описание работы шагового двигателя с выдранными из доки на TB6… картинками, увидел: «Я вот тут плату развел и запаял лучше чем Ван из китайской деревни-завода..».
Поскольку я потратил на эту статью свое время, то потратил чуть и на злобный комментарий.
Вдогонку…
А для кого вы выложили черехслойную (!) плату? (нет, конечно, можно и в 8 слоев развести, было бы желание.).
И зачем вы в нее заложили «мину» — отсутствие оптронной развязки?
Вы думаете почему китайские разработчики предусматривают оптроны на платах драйверов?
TB6… часто «ломаются/портятся» так, что на входах у них появляется высоковольтное напряжение. Так что, если одна сгорит, то за собой все потянет.
Опять повелся на заголовок и начало статьи…
Я же написал: хочу поделиться своим опытом. Своим. Опытом. Сожалею, что отнял Ваше драгоценное время.
довольно длинное и банальное (уж извините) описание работы шагового двигателя с выдранными из доки на TB6… картинками, увидел: «Я вот тут плату развел и запаял лучше чем Ван из китайской деревни-завода..».
Вообще-то, банальное описание — это то, что мне в своё время пришлось собирать из разных публикаций, техдокументации и экспериментов. Открою маленький секрет: не все самодельщики имеют такие обширные знания в этой области, как Вы. Это видно хотя бы из числа пользователей, поставивших публикацию в закладки. И да, мой вариант управления током (потенциометр) проще, чем китайский (коммутация резисторов).
А для кого вы выложили черехслойную (!) плату? (нет, конечно, можно и в 8 слоев развести, было бы желание.).
И зачем вы в нее заложили «мину» — отсутствие оптронной развязки?
Вы думаете почему китайские разработчики предусматривают оптроны на платах драйверов?
TB6… часто «ломаются/портятся» так, что на входах у них появляется высоковольтное напряжение. Так что, если одна сгорит, то за собой все потянет.
Как я уже писал в статье, платы можно заказать, скооперировавшись с друзьями и единомышленниками, при большом числе экземпляров выходит недорого. Отсутствие оптронов — это не мина, как Вы считаете, а нежелание усложнять и удорожать конструкцию драйвера. Где Вы видели оптронную развязку в драйверах на А4988 или DRV8825? К тому же купленный на пробу китайский драйвер с оптронами не заработал с Arduino Due напрямую, что тоже намекает. В процессе экспериментов с 3D принтерами я спалил много разных драйверов, и единственным, который повредил микроконтроллер, был A4988.
Вообще-то, банальное описание — это то, что мне в своё время пришлось собирать из разных публикаций, техдокументации и экспериментов
Возможно да… это только мне кажется банальным.
Как я уже писал в статье, платы можно заказать, скооперировавшись с друзьями и единомышленниками, при большом числе экземпляров выходит недорого.
Глядя на разводку, я просто не понимаю, зачем было делать 4-х слойную плату. Вполне можно было и в 2 слоя уложиться. Не вижу ничего сложного в этом. Ну на пару часов больше вдумчивой и неторопливой работы по трассировке. И тогда и вообще можно без заказа на коленке утюгом.
Где Вы видели оптронную развязку в драйверах на А4988 или DRV8825
А причем здесь они то!
Пробитие высокого напряжения силовой цепи на входы — это болезнь серий TB6xxxx.
Если еще с этим не столкнулись, то это не значит, что этого нет.
К тому же купленный на пробу китайский драйвер с оптронами не заработал с Arduino Due напрямую, что тоже намекает
Это намекает, уж извините, немного на другое. Осциллограф/схему в руки и смотреть. Чего проще может быть оптрона?
Уж не разобраться почему не сработала оптронная развязка — я бы даже про такое не упоминал, что бы не позориться.
Вроде бы факт разводки платы и понимания спецификации TB6600 говорит о наличии квалификации. Или лень разбираться было?
Возможно был слишком привередлив.
Но уж очень хотел увидеть полноценную open source реализацию драйвера. А то на тематических конференциях все только грозятся сделать. А потом как то "ой да времени нет… потом" или просто исчезают.
Задача правильного контроля тока во всех режимах — не тривиальна (я не говорю про простейшие реализации логики, как в TB6600).
"Правильные" драйверы (не на TB6....) для мощных шаговиков и на большей скорости работают, не пропуская шаги и меньше двигатели греют и пр. Но и стоят они...
Это намекает, уж извините, немного на другое. Осциллограф/схему в руки и смотреть. Чего проще может быть оптрона?
Уж не разобраться почему не сработала оптронная развязка — я бы даже про такое не упоминал, что бы не позориться.
Вроде бы факт разводки платы и понимания спецификации TB6600 говорит о наличии квалификации. Или лень разбираться было?
Да во всём я разобрался… Есть два варианта китайских драйверов: с буферным повторителем ПЕРЕД оптронами и без него. Так вот, при наличии буферного повторителя он запитан через параметрический стабилизатор от источника питания ТБ6600, что создаёт галваническую связь и делает бессмыссленным наличие оптронов. Без буферных каскадов, напрямую, Дуе не способен управлять быстрыми оптронами, его выходы слишком маломощные. Шах, как говорится, и мат. Выкидываем всю эту шелуху и получаем нормальную рабочую схему. Цели создать промышленный драйвер не ставилось, такой проще купить. И да, чтобы не позорится, разберитесь, прежде чем такие резкие слова писать.
Ну да. Буферные повторители перед оптронами с питанием от питания платы это странное решение.
Но наверное, для управление с LPT порта они решили так сделать (как самый дешевый вариант, хотя весьма спорный).
Первое что я сделал, получив плату с ebay (на 4 канала) — убрал их и переделал схему управления оптронами под выход с открытым коллектором.
Но почему ATMega не может управлять оптроном?
С ATMega не пробовал, но STM32F3 вполне тянет развязку через оптрон (выход в режиме открытого коллектора)
PC817, типичный для таких плат, конечно не бог весь что, но на 15 кГц фронты еще достаточно крутые для нормальной работы TB66000
I(d)=15ma и R(L) = 1kOm (точно не помню, но порядок цифр такой).
И да, чтобы не позорится, разберитесь, прежде чем такие резкие слова писать.
Так сразу бы пояснили почему не может. "Не может" без пояснения предполагает "не получилось, да и фиг с ним"
Но все равно, извините, что грубо сказал. Есть за мной такой недостаток..
А насчет шелухи… Я уже перепаивал (через 1.5 года работы платы на станке) микросхему одного канала.
Как раз с такими симптомами. 24V на входах и вспученный корпус.
Не было бы оптронной развязки, попал бы минимум на 70$ (стоимость контроллера и остальных драйверов).
Но почему ATMega не может управлять оптроном?
С ATMega не пробовал, но STM32F3 вполне тянет развязку через оптрон (выход в режиме открытого коллектора)
ATMega может, а вот SAM32 уже нет, там 3,3 вольта и ток выходов мизерный.
ATMega может, а вот SAM32 уже нет, там 3,3 вольта и ток выходов мизерный.
Да ну?! Как сказали то безапелляционно.
А я и не знал то что с выхода STM32 нельзя светодиод зажечь..
И как же это у меня станок уже который год работает?
https://habrahabr.ru/post/250677/
ну так я жж про STM32F3 писал.
Подумал, что Вы опечатались…
В статье должна быть ссылка на исходники прошивки для фрезера.
Код прошивки на фрезер с тех пор не менял. Работает и работает..
Подвариант (#ifdef...) прошивки для принтера я так и не доделал (управление экструдером). Да и принтер недоделанный стоит на подоконнике уже давно.
Все что мне надо на фрезере получается гораздо быстрее чем могло быть на принтере. Да еще из нужных материалов (пластик, текстолит, дерево и пр.).
Так что принтер как то оказался и не нужен.
Нормальные контроллеры в другой ценовой категории.
А так, используя (пусть и немного доделанный и частично перепаянный) китайский контроллер, я редко обрабатываю на максимальных для моего станка скоростях 1200..1300 mm/min. И что не могу на 2000..2500, например, меня не сильно напрягает.
Ну подумаешь рельеф будет на час дольше на картинке 250x160mm выполнятся. Да и ладно. Не для заработка это делаю.
Ну пусть свистят и шипят движки с этой платой. Пусть выше 1500 mm/min скорость не тянут (теряют шаги). Пусть пришлось шаговикам радиаторы на термопасту прикрутить.
Да и ладно, если станок раз, в месяц в лучшем случае, пользую. Да и то по акрилу, текстолиту и пр. с типичными скоростями 400-600mm/min.
На производство (если бы этим занимался), такую гадость как TB6… серию конечно не взял бы.
Для домашнего хоббийного употребление с доработкой "напильником"… вполне можно.
Хотя заранее сочувствую тем, кто из купленной на aliexpress/ebay китайской электронике в нижней ценовой категории сразу хочет получить работающую вещь.
Инженерные решения китайских электронщиков просто поражают иногда. Все ради копеечной экономии! Да еще и неграмотно.
2. И главное, стабильность/надежность работы при много часовой обработке, китайцы виснут.
3. Используют ворованное ПО, которое работает дай бог на 60%.
Я не сторонник покупать промышленные контроллеры, но есть же альтернатива (да дороже), но оно того стоит.
Если денег нет, то лучше под копить. Есть же даже пословица: «скупой платит дважды».
Ну а если интересно и денег нет, то можно потратить кучу времени на сборку самому «мозга» с драйверами + написание G-code процессора...: D
Ну а если интересно и денег нет, то можно потратить кучу времени на сборку самому «мозга» с драйверами + написание G-code процессора...: D
Вы путаете "интересно" и "денег нет". Я вполне могу сразу купить готовый станок и лицензионную Math3. Не так оно и дорого стоит. Но зачем мне это?
Разработка — это для души… Кто то спичечные коробки собирает или машины коллекционирует, а мне вот программированием и электроникой интересно заниматься (на работе типа не хватает).
Ну еще дайвинг… но это уже другая тема.
Сам факт наличия в результате ЧПУ фрезера, как результат, это то же для души.
Если уж на то пошло, то, что иногда на нем делаю (опять же для хоббийных целей) горазда дешевле было изготовить на стороне (если учесть всю стоимость).
Когда покупал контроллер ВВООБЩЕ про тему ЧПУ ничего не знал. Ну а потом менять одну готовую железку, на другую показалось не интересно. Почему — я объяснял. Работает и ладно.
2. «необходимо добавить электрическую мощность, превращённую мотором в кинетическую или потенциальную энергию при работе принтера. Точный расчёт этой мощности — дело достаточно сложное, на практике проще всего добавить 75% к рассчитанной тепловой мощности и на том завершить расчёты. Почему именно 75%? Дело в том, что обычный шаговый мотор способен совершить полезную работу на величину примерно 2/3 от максимальной тепловой мощности.»
— по моему: если у вас драйвер не позволяет вернуть в сеть/источник питания реактивную энергию (магнитного поля в индуктивности обмотки) — максимальный КПД шагового (или иного двигателя — работающего в без рекуперации магнитной энергии в источник питания) теоретически составляет: 50 %, а практически — 25-35 %. Поэтому принятый вами коэффициент 2/3 — это коэффициент взятый с большим запасом, в принципе достаточно было: 1/2.
Наверное 2/3 — это из КПД асинхронного двигателя — но он высокий, потому что двигатель возвращает энергию накопленную в обмотках в сеть (формируя реактивный поток электрической мощности).
3,3 мГн
при каких условиях замерено?
четырёхслойная печатная плата. Этот факт, к сожалению, исключает её изготовление в домашних условиях
Всё возможно, если захотеть.
При том, что на конкретно этой разводке все переходные отверстия одновременно являются монтажными (нет внутренних), проблем не должно возникнуть
Хмм.
Аналог на ebay c быстрым оптроном и лампочками стоит 7 евро. Почти в два раза дешевле.
Ну, добавить каплю термопасты.
Статья хорошая, конечно, на открытие не тянет (но вроде и не обещали), но хорошо собран материал.
А вот насчет 4х слоев — я тоже не уверен, что в 2 нельзя было уложится, ну с 3-4 перемычками.
А вот насчет 4х слоев — я тоже не уверен, что в 2 нельзя было уложится, ну с 3-4 перемычками.
Думаете, я не пытался развести в два слоя? Ничего приемлемого не выходит, к сожалению.
конденсатор на 1000мкф кстати одновременно недостаточен и излишен, а потому практически бесполезен. наверно стоило разделить питание логики и силовой части хотя бы RC фильтром. в таком случае было бы достаточно на порядок-два меньшей емкости для логики. для силовой части лучше использовать отдельную общую для всех потребителей батарею емкостей.
Насчёт дорожек силовых цепей: да, они длинноваты. Но слишком широкими они быть не могут по определению, ибо по ним текут большие токи.
А вот что пишет производитель в техдокументации:
Note 1: Capacitors for the power supply lines should be connected as close to the IC as possible.
Note 2: Current detecting resistances (RNFA and RNFB) should be connected as close to the IC as
possible.
Note 3: Pay attention for wire layout of PCB not to allow GND line to have large common impedance.
Note 4: External capacitor connecting to Vreg should be 0.1μF. Pay attention for the wire between this
capacitor and Vreg terminal and the wire between this capacitor and SGND not to be influenced by
noise.
Note 5: The IC may not operate normally when large common impedance is existed in GND line or the IC is
easily influenced by noise. For example, if the IC operates continuously for a long time under the
circumstance of large current and high voltage, the number of clock signals inputted to CLK
terminal and that of steps of output current waveform may not proportional. And so, the IC may not
operate normally. To avoid this malfunction, make sure to conduct Note.1 to Note.4 and evaluate
the IC enough before using the IC.
У вас же 1/16 драйвер и не слышно двигатели…
Могу и своим опытом поделится :-)
Использую в 3д принтере драйверы a4988 на 24 вольта, общее потребление по осям примерно 20 ватт, блока питания на 60 ватт на все хватает. Сквозь шум вентилятора двигатели не слышно.
«секрет» в правильном использовании двигателей. График в статье не слишком правдивый, реально же момент падает с ростом скорости пропорционально до момента где он падает значительно. Также природа шаговых двигателей такова, что движутся они шагами, и такой параметр как момент инерции критически важен. С учетом всего этого необходимо иметь запас по кинематическому делению. В ременных схемах очень удачны блочные схемы, в винтовых необходима дополнительная ременная развязка или мягкая муфта. И, как ни странно, направляющие и винты скольжения зачастую могут работать лучше.
Я спрашивал не проще ли выкусить у драйвера разъем, через который на него подается питание с платы и подать его напрямую от блока питания… сколько душе угодно.
Никто никого не насилует, рампс может выдержать питание без проблем, проблемы начинаются когда нужно запитать экструдер, кулер, стол и прочую лабуду.Ну и конечно ардуина, с линейным стабилизатором больше 12 вольт не тянет.
Вроде бы в прошивке есть режим ШИМ для выходов, надо будет разобрать этот вопрос…
Т.е. альтернативный путь — диод долой (он на рампсе один) и питаем саму ардуино 12ю вольтами, или подключаем через усб.
Вообще проблем с переходом на 24 вольта больше чем кажется, пост их раскрывает. Я для себя решил проблему установкой доп. преобразователя на хотэнд. Теоретически можно переконфигурировать выходы на работу с другим разъемом питания…
В целом идиотское схемотехническое решение. Почему нельзя было сделать питание драйверов отдельно — не понимаю…
От флопиков совсем дохлые, можно только на подъем стола через винт, ну и если не напрямую — пойдут и на ось, но надо будет мутить доп. кинематику с делением 1 к 5 хотя бы. О высоких скоростях можно будет забыть.Подключать так же — тестером находим обмотку, если 6 проводов то находим по два с наибольшим сопротивлением. Если 5 то можно выкидывать.
А нафик там вообще что-то добавлять? Когда вся мощность рассеивается на активном сопротивлении — это и так худший режим работы (когда ротор не крутится). А когда крутится — ток всегда (!) будет меньше, ибо противоЭДС действует.
Дальше читать не стал, как говорится.
Быстрые движения под высоким напряжением, или почти вся правда об управлении шаговым мотором