Измерение и контроль токов шаговых двигателей

[svm]

А сказки что ток двигателя больше потребляемого драйвером противоречат закону сохранения энергии.

Начал вот вроде правильно, а закончил грустно... Стоило ради этого тему двухлетней давности ворошить? Вопрос для размышления: Драйвер питается напряжением 50В (ну так, от фонаря). Двигатель стоит на месте и имеет ток в обмотках по 4А каждая, т.е. драйвер должен жрать аж 8 ампер? Ну ок, допустим. Движок стоит на месте под током, мех. мощность на валу 0, входная мощность 50*8 = 400W? Серьезно? Ладно, видимо будет на чем сосиски жарить...
Если серьезно, то ток мотора действительно в большинстве условий меньше тока, потребляемого драйвером, с законом сохранения все ок при этом

Неверно. Зависит и от скорости и от нагрузки на валу

Неа Период разве что зависит, а вот амплитуда в простом шаговом режиме - не зависит...

Ну во первых, зачем шаговому двигателю ток 4 А в обеих обмотках? Чтобы находиться в промежуточном (неопределенном состоянии? Максимальный ток ШД указывается на одну обмотку. И поддерживается драйвером с помощью ШИМ сравнивая компаратором падение напряжения на токоизмерительном резисторе и опорным снимаемым с джамперов или переменного резистора. Если драйвер работает в режиме микрошага, то ток делится между обмотками. Но суммарный остается неизменным ( в определенных границах). Если двигатель стоит, то нормальный драйвер перейдет в режим удержания с пониженным током (чтобы сосиски не подгорели). А насчет изменения тока в зависимости от нагрузки на валу и скорости, то это только в следящих приводах и серводвигателях. Обычный шаговик должен корректно работать при любой возможной нагрузке и скорости, которые могут возникнуть в системе. Это достигается оптимальным подбором двигателя, скоростей и ускорений. Ну и насчет того чт ток ШД может быть больше тока БП, этого не может быть, потому что быть не может. Нельзя от БП с током 1А взять средний ток в 10А. Ну никак.

[Сергей Саныч]

А сказки что ток двигателя больше потребляемого драйвером противоречат закону сохранения энергии.

А вас не смущает, что обыкновенный импульсный понижающий DC/DC преобразователь может выдавать в нагрузку ток больше входного? Нисколько при этом не покушаясь на закон сохранения энергии? Драйвер ШД работает по такому же принципу.

[svm]

А сказки что ток двигателя больше потребляемого драйвером противоречат закону сохранения энергии.

А вас не смущает, что обыкновенный импульсный понижающий DC/DC преобразователь может выдавать в нагрузку ток больше входного? Нисколько при этом не покушаясь на закон сохранения энергии? Драйвер ШД работает по такому же принципу.

Абсолютно не смущает. Он может дать ток больше входного, но при этом напряжение настолько-же уменьшится без учета КПД. А мощность упадет процентов на 10-15. Зачем такие принципы. Драйвер ШД это два обычных моста на мосфетах с логикой управления. Именно такая схемотехника обеспечивает минимальные потери и максимальную надежность. И в рабочем диапазоне токов драйвера нагрев как правило не более 40 градусов.

[N1X]

Об этом вам и намекали... Шаговый двигатель, как собственно и любой двигатель это последовательно индуктивность и обратная ЭДС. Последняя по амплитуде пропорциональна скорости. Соответственно если двигатель стоит , то и ЭДС на выходе равна нулю. Какой бы большой ток не был - мощность ноль. Остается мощность омических потерь... отсюда большой ток на выходе и маленький на входе, т.к. на выходе напряжение большое, а на выходе маленькое. Видно, что бы пытался вникать в принципы, но компараторы и ключи здесь не главное, главная индуктивность... Энергия катушки индуктивности накапливается в магнитном поле, она пропорциональна току. Короче говоря - драйвер + двигатель и есть тот самый DC-DC преобразователь, а его нагрузка - потери на нагрев мотора + нагрузка на валу. Соответственно если отбросить потери, то без нагрузки на валу энергия магнитного поля не расходуется, соответственно не важно какой ток течет в обмотке... От источника ничего потребляться не будет. Когда драйвер увеличивает ток в обмотке (обмотка запасает энергию) мощность от источника потребляется. Когда драйвер уменьшает ток в обмотке (обмотка отдает энергию) - мощность отдается в источник. Поэтому когда ШД работает на холостом ходу - ток в его рбмотках номинальный, а от блока питания берется ток только на нагрев... В общем просто надо понять, что индуктивность - это конденсатор наоблрот... И ток в ней может течь сам по себе, без помощи извне, так же, как напряжение на конденсаторе может держаться без помощи извне...

[svm]

Об этом вам и намекали... Шаговый двигатель, как собственно и любой двигатель это последовательно индуктивность и обратная ЭДС. Последняя по амплитуде пропорциональна скорости. Соответственно если двигатель стоит , то и ЭДС на выходе равна нулю. Какой бы большой ток не был - мощность ноль. Остается мощность омических потерь... отсюда большой ток на выходе и маленький на входе, т.к. на выходе напряжение большое, а на выходе маленькое. Видно, что бы пытался вникать в принципы, но компараторы и ключи здесь не главное, главная индуктивность... Энергия катушки индуктивности накапливается в магнитном поле, она пропорциональна току. Короче говоря - драйвер + двигатель и есть тот самый DC-DC преобразователь, а его нагрузка - потери на нагрев мотора + нагрузка на валу. Соответственно если отбросить потери, то без нагрузки на валу энергия магнитного поля не расходуется, соответственно не важно какой ток течет в обмотке... От источника ничего потребляться не будет. Когда драйвер увеличивает ток в обмотке (обмотка запасает энергию) мощность от источника потребляется. Когда драйвер уменьшает ток в обмотке (обмотка отдает энергию) - мощность отдается в источник. Поэтому когда ШД работает на холостом ходу - ток в его рбмотках номинальный, а от блока питания берется ток только на нагрев... В общем просто надо понять, что индуктивность - это конденсатор наоблрот... И ток в ней может течь сам по себе, без помощи извне, так же, как напряжение на конденсаторе может держаться без помощи извне...

Вы рассказываете о том что мешает нормальной работе ШД. Посмотрите схемы драйверов ШД, там везде стоят защитные диоды для борьбы с противо ЭДС. И все мощные ШД обладают минимальными активным сопротивлением и индуктивностью. Зачем? Потому что работу совершает активная составляющая. И насчет того что драйвер уменьшает ток. Как? МОСФЕТы работает в линейном режиме? Нет они работают в ключевом режиме и просто ШИМят импульсы подаваемые на обмотки (частота ШИМ гораздо выше, значит индуктивность должна оказывать еще большее влияние). Вот эти импульсы снимаются с токоизмерительных резисторов интегрируются и сравниваются с опорным напряжением. Влияние индуктивности мощных ШД на этих частотах конечно есть, но если-бы ее не было, то ШД работали-бы гораздо лучше. И насчет того что когда большой ток и двигатель стоит - мощность ноль. Отнюдь он находится в режиме удержания, и делает свою работу.

[N1X]

Ладно, я пытался

[Mamont]

Я тоже попытаюсь: драйвер гоняет туда-сюда ток из блока питания и частично (~ 80-90% в режиме удержания) возвращает обратно.

[svm]

Я тоже попытаюсь: драйвер гоняет туда-сюда ток из блока питания и частично (~ 80-90% в режиме удержания) возвращает обратно.

Ересь! Даже с точки зрения, что реактивная составляющая тока в обмотках ШД делает полезную работу. В режиме удержания двигатель стоит, никаких изменений тока в обмотках нет (если не считать пресловутый ШИМ, который поддерживает необходимый ток удержания). Поэтому драйвер никак не может возвращать ток в БП, да БП и не сможет его принять-это не аккумулятор и ему это не нужно. Это у Вас получается что-то типа рекуперации, но не при торможении, а при стоянке. Даровая энергия, пора на Нобелевскую подавать с формулировкой "получение свободной энергии при недержании ШД".

[calabr]

Берем простой полношаговый режим. Движек в удержании. По ТТХ на него подается 4ампера, номинальное напряжение на обмотке 5В. Мощность напрасно переведенная в тепло в движке 20Ват. Не мало, но терпимо. Сосиски разогреты.
... Но драйвер, то мы зачем-то от 50В запитали... Если ток на входе драйвера = току на выходе, то в нем мы должны сжечь 50V*4А-20W=180W
... Так вот почему корпус у драйвера черный...
Драйвер это импульсный преобразователь, в режиме источника тока. Дросселем работает индуктивность мотора, нагрузкой активное сопротиаление мотора и потери в магнитных цепях.
И того, пока мотор стоит - ток на входе = 20W/КПД драйвера/50V. При КПД 0.8 это 0.5А и ротери в драйвере 5W.
Что-бы мотор сделал шаг, нужно из одной обмотки ток забрать, в другую подать. Выключаем 1й мост, включаем 2-й и говорим ему - давай 4А, но у мотора есть индуктивность и она не хочет выключать ток 1-й обмотки, пока не потратит всю энергию, и не хочет принимать во сторую. Поэтому мы замыкаем 1-ю обмотку и даем ей греть медь и ранзисторы, и подаем на вторую обмотку наши 50V, пока она не нажрется и не наберет 4А. И того - ток на входе ростет от 0 до 4А за время наростания, а моментальная мощность на обмотке - до 200W*КПД и по достижении 4А падает до наших 20W. Куда движек денет эти ваты - его проблемы. Может вал крутить, а может и жужжать. Но входной ток будет приближаться к выходному, только когда мотор валит на всех парах и не успевает набрать номинальный ток за время 1 шага.

[svm]

Это было-бы все справедливо, если-бы частота переключения обмоток измерялась мегагерцами, а не единицами килогерц. Или движки имели бешеную индуктивность, хотя такие есть, но они предназначены для работы на низких скоростях. А в реальности индуктивность обмоток даже на слабеньких движках 17 серии очень мала и в рабочем диапазоне скоростей двигателя большой роли не играет. Например у движка с током 1,7А на частоте 1 КГц индуктивное сопротивление около 20 Ом, что сравнимо с активным 4 ОМа. Поэтому чтобы заставить его крутиться на этой частоте и ток в обмотке был 1,7 А нужно минимум 40 В. Хотя при 300 Гц , достаточно 24 В и начинает работать ШИМ регулирование драйвера. На больших движках индуктивность обмоток меньше на порядок. Посмотрите зависимость момента ШД от скорости вращения. Там четко видно, когда начинает оказывать влияние индуктивность обмоток. И смысл загонять движок в эти режимы (когда он валит по полной) весьма сомнителен. Это и дорогие драйвера и хороший БП и скорее всего преждевременная кончина движка.

[Mamont]

На выходе блока питания стоят конденсаторы, которым в принципе без разницы, кто их заряжает, или цепи блока питания, или драйвер обратно ток вдувает.

Силовые транзисторы любого драйвера может находится в одном из 3 состояний: прямое включение, кз (медленный разряд) и быстрый разряд.

Когда все транзисторы закрыты, режим работы соответствует тоже быстрому разряду

[svm]

Давайте не будем спорить, все отчасти правы в частных случаях. Но в массе ни кому наши рассуждения не нужны. И ТС не помогут.

[michael-yurov]

Давайте не будем спорить, все отчасти правы в частных случаях.

Это ты так извиняешься, за то, что наговорил грубостей и глупостей?

[svm]

Давайте не будем спорить, все отчасти правы в частных случаях.

Это ты так извиняешься, за то, что наговорил грубостей и глупостей?

Если кого-то обидел, приношу извинения. А насчет глупостей, не уверен. Недавно пытался наладить станок, который клеит стеклопакеты. Вроде все нормально, но иногда стеклопакет смещался на пару миллиметров и в результате стекло трескалось. Приехал наладчик от итальянской фирмы и первым делом посмотрел осциллограммы на ШД. Показал на выбросы на вершине импульсов коммутации обмоток и заменил драйвер. Сказал, что такое допустимо только на китайском оборудовании. Правда неисправность оказалась немного не здесь, но тем не менее по его словам связка ШД, драйвер и БП должны обеспечивать работу ШД в режиме когда на рабочей скорости реактивное сопротивление меньше активного есть запас минимум 30%, до участка когда начинается зависимость момента от скорости вращения, а на это в свою очередь и влияет в основном индуктивность обмоток. Посмотрите немного теории https://darxton.ru/wiki-article/kontrol ... a-chast-3/