Bipolar Step Motor Sürücü Ayrıntıları

[Erol YILMAZ]

Step motor sürücülerde püf noktalar nedir?
Neyi gerçekleştirince performanslı bir sürücü yapmış oluruz?

Sürücülerde bahsi geçen "Slow decay", "Fast decay" nedir?

Hangi motorlar daha hızlı döner?

Yorumlarınızı bekliyorum.

[Erol YILMAZ]

Bunalmis hocam sagolsun, Onemli bir konuda aydinlatti beni...
Orta Bolge Rezonansi.

7. ELECTRONIC DAMPING (MH10 and MD125 ONLY)
Most step motors are prone to parasitic instability or resonance
when rotating at a rate of 4 to 15 revolutions per second. Called
mid-band instability or resonance, the phenomenon manifests
itself as a torsional oscillation of 50 to 150 Hz when the motor
is running in this speed range. The torsional oscillation has a
tendency to increase in amplitude with time until it reaches a
peak equal to the step angle. When this happens, the motor
loses synchronization and stops.
Generally the amplitude buildup takes from tens to hundreds of
cycles to reach this level, so several seconds may elapse from
the start of the oscillation until the motor stops. Usually this is
long enough to allow the motor to accelerate through this region.
However, continuous operation in this speed band is impossible.
Above and below this range of speeds, the oscillation amplitude
may not be sufficient to stop the motor but it is still present.
Figure 10 shows the parametric resonance frequency versus
motor step rate for three unrelated step motors. In all three
cases resonance breaks out at 5 to 7 revolutions per second and
is most severe at the higher torsional frequencies (lowest step
rates). Because any torsional oscillation implies acceleration
and deceleration of a mass, torque that otherwise would have
been available for useful work, is wasted to sustain this oscillation.
The MD125 and MH10 incorporate a mid-band electronic damping
compensation circuit that closes the loop on this instability
and electronically damps it out. Since the motor is now unable
to sustain oscillation, torque previously wasted is now available.
With electronic damping circuitry the motor may be run continuously
at speeds where de-synchronization would otherwise oc -
ELECTRONIC DAMPING (MH10 and MD125 ONLY)
26 Driver User's Manual
cur. The motor no longer exhibits ‘forbidden' regions where
continuous-operation cannot be sustained and there is more
torque available over the entire operating range of the driver.
The operation of the electronic damping circuit in most applications
is transparent to the user, in the sense that no special
provisions have to be taken to accommodate it. There are two
instances where electronic damping may not be advantageous:
7.1. VERY HIGH SPEED
The electronic damping circuit limits the maximum speed to
50,000 full steps per second. Should it be necessary to run the
motor faster than that, up to 100,000 full steps per second, a
special ‘electronic damping disabled' version of the MD125 or
MH10 can be ordered (a Superior Electric ME 61-8001 will
exceed 150,000 full step per second or 45,000 RPM).

Pole Damping Technology™ (PDT) is yet another feature that the SilverPak 23D is capable of. Pole Damping Technology enhances step motor performance, thus creating a more accurate and smooth motion profile.

Devami gelecek...

[Erol YILMAZ]

Kompakt entegreler genelde akim olarak SINIRLI oluyor. Bu yuzden ayrik elemanlarla her parcasiyla ozel olarak ugrasip bir seyler yapmak isteyen profesyonellere IMS2000 kodlu bir entegre gelistirmisler...
Uzerinde guc elemani yok. Fakat her bir mosfeti surmek icin lojik cikis var. Gerci datasheet i inceleyince olayi goreceksiniz.

@ Bunalmis hocam ne dersin? Entegre nasil birseye benziyor ?
Anti-Resonance ve Mixed Decay ozellikleri var.

http://www.imshome.com/im2000.html

Turkiye distributoru Yorum Otomasyon'mus... IMS2000 dersek anlamazdan geleceklerdir. Nereden birkac adet alabiliriz acep?

[Macera]

slow decay (yavaş sönümlendirme)

fast decay (hızlı sönümlendirme)


Bildiğim kadarı ile slow decay yavaş hızlarda fast decay yüksek hızlarda gerekiyor.Birde mixed decay (ara geçiş sönümlendirmesi) var.

Allegro 3967 entegresi datasheet ine göre 0,21 volta kadar slow decay 0,21 ila 0,6 volt arası mixed decay 0,6 volt üstü fast decay olacak.

Teorik olarak nasıl hesaplanır o kısmını henüz bilmiyorum.

[Erol YILMAZ]

Su sitedeki surucu fena değile benziyor...

http://www.fromorbit.com/projects/picstep/

Bunu yapıyorum. Bitince göreceez bakalım.
Decay falan bahsetmiyor ama pic ile birşeyler yapmıştır heralde amcam

Bir de sunu hatırlatmak istiyorum L297 + L298 birlikteliğini unutun.

[z]

Uzerinde guc elemani yok. Fakat her bir mosfeti surmek icin lojik cikis var. Gerci datasheet i inceleyince olayi goreceksiniz.
@ Bunalmis hocam ne dersin? Entegre nasil birseye benziyor ?
Anti-Resonance ve Mixed Decay ozellikleri var.
http://www.imshome.com/im2000.html

Bende o entegrenin bir iki gomlek ust modelinin Turkish versiyonunu yapmak icin gerekli sistem gelistirme aparatlarini alip bir koseye attim. Mini minicik bir kart yapip,  kullanicinin kendi yapacagi bir karta  sadece 8  MOS la birlikte takmasi durumunda  X volt Y amper gibi mikro step surucuye donusecek.

Ama future product.

[Erol YILMAZ]

Uzerinde guc elemani yok. Fakat her bir mosfeti surmek icin lojik cikis var. Gerci datasheet i inceleyince olayi goreceksiniz.
@ Bunalmis hocam ne dersin? Entegre nasil birseye benziyor ?
Anti-Resonance ve Mixed Decay ozellikleri var.
http://www.imshome.com/im2000.html

Bende o entegrenin bir iki gomlek ust modelinin Turkish versiyonunu yapmak icin gerekli sistem gelistirme aparatlarini alip bir koseye attim. Mini minicik bir kart yapip,  kullanicinin kendi yapacagi bir karta  sadece 8  MOS la birlikte takmasi durumunda  X volt Y amper gibi mikro step surucuye donusecek.

Ama future product.

Bekletme bizi   Ne zaman hazırlanır? Ekonomik olur mu?
3 step sürücü bir arada olsa daha iyi olur  :lol:  Daha ekonomik olur. Hem de senin DSP kaynakları zayi olmamış olur. Pinler boş kalmaz. vs.
"3 in 1" IC kaça patlar hocam bize?

[z]

Bosta kalan fazla bacak kalmayacagi icin zayi olan bir sey olmayacak.
Ekonomik olurmu sorusunu Turk uygulayicilar ve gavur  uygulayicilar icin ayri ayri ele almak lazim.

Turkiye'de musteriyi tatmin etmek kolay değil. Hele hele elektronikcileri tatmin etmek hic kolay değil.

[Erol YILMAZ]

Neyse eldeki bulgurunda kiymetini bilmek lazim.

www.Fromorbit.com  taki V4 surucuyu yaptim. LMD18245 onceden almistim. Onlari kullandim.
Piyasada pahaliya satiyorlarmis.
Aksam karar verip bugun de devreyi gerceklestirince biraz hazirliksiz yakalandim. Surucu bitince Motor arayisi basladi
Her bobini 25 ohm olan kucuk bir step motor buldum.
Voltaji akimi yazmiyor. Ama 25 ohm oldugu icin yuksek gerilimli oldugunu tahmin edebiliriz. Yarim adim modunda gayet iyi performans verdi. Cok fazla deneyemedim.  Su ana kadar yaptiklarimin icinde en iyisi diyebilirim...

Elimdeki baska motorlarla da deneyecegim...
28 Voltluk kaynakla denedim. Devir arttikca cekilen akim ciddi oranda azalmaya basladi. Dusuk hizlarda G.K'dan 0.8 A cekerken, hizli donme de 0.2 A seviyesine kadar dustu. 0.1 A seviyesine kadar da donmeye devam etti. Gerilimi 6-7 V civarinda arttirinca yuksek hizlardaki basari cok daha artti. Fakat 5 Voltluk beslemeyi de ayni kaynaktan aldigim icin fazla yukseltemedim. (7805 yuzunden)

4 Mhz ve Standart Tork icin olan programi kullandim. Digerlerini calistiramadim.

Step Motor Surucu yapacak arkadaslara tavsiye ederim.
Deneyimlerimi paylasmaya devam edecegim.

[aster]

Erol sonucun böyle olduğunu söyle bari
http://www.fromorbit.com/projects/picstep/video/picstep_motor_video.wmv

bizim ekipte bunu yapıyor ama daha denemek kısmet olmadı
http://pminmo.com/3axis/OS3unipolardata.pdf

@ Erol, iddaya girdik hocam bizim cnc tornayı 5 eksenli yapacağız
ucunda fıstıklı baklava var  

[Erol YILMAZ]

Erol sonucun böyle olduğunu söyle bari
http://www.fromorbit.com/projects/picstep/video/picstep_motor_video.wmv

Insaallah olacak.
Alan'a da mesaj yazdim. Ne bicim firmware len bunlar adam gibi yaz diye. (Tabi kibar bir dil ile )

bizim ekipte bunu yapıyor ama daha denemek kısmet olmadı
http://pminmo.com/3axis/OS3unipolardata.pdf
@ Erol, iddaya girdik hocam bizim cnc tornayı 5 eksenli yapacağız
ucunda fıstıklı baklava var  

Fistikli baklava icin yapilir be hocam!. Yapin gitsin.

LMD18245 + PIC kontrol devresiyle motor problem olmazsa 1500 devir/dk hizlara cikiyorlar.
Ornegin http://www.embeddedtronics.com/microstep.html

Ayrica TURBOCNC nin yumusak davranisi sebebiyle motor ve surucuden daha iyi verim aldiklarini belirtmisler.

Some stepper motors may only run 200-400 rpm due to high winding inductance and magnet/rotor design. Modern lower voltage stepper motors achieve much higher rpm speeds and should be used if high speed is required in your application.

Standart iyi devreler ile 1500 rpm civari tamam ama birileri yuksuzken 8000 kusurlerden bahsediyor. 1/8 mikrosteple 220bin rakami cok abarti değil mi?

Ne dersiniz sayin Bunalmis?
Ruyami gormusler? Gercek olabilir mi?
http://www.students.tut.fi/~kontkant/a3977.php.html

[aster]

Bu LMD18245 i kaça almıştın yahu
sorduğumuzda 35-40 Dolar felan dedilerde, elimizde kalacaktı satıcı

[mahoaga]

Step motor sürme, benim ilgimi oldukça çekiyor. Ancak bitirmek zorunda olduğum birkaç proje varken bu konuya henüz değinemedim. Sadece teorik bazda olayı irdelemeye çalışıyorum. Zaten ana mantığı çözdükmü işin gerisi çorap söküğü gibi gelir. Zor bir olay yok. Mesele olayı kendileştirebilmemizde yatıyor. İngilizcesi iyi olan arkadaşlar için (Ben! (x)) step motor sürme ile ilgili oldukça fazla link var. Eğer bir fikir edinmek isterseniz bu link tüm bilgileri içeriyor diyebilirim. Arkadaşımızın belirttiği Damping rezonans mantığından tutun motorun ivmelenip yavaşlamasına, verilecek olan genlik ve frekansa,mikrostep sürmeye kadar tüm formülasyonlar ve açıklamalar burada mevcut.

www.cs.iastate.edu/~lcmi/research/jones_step.pdf

Ancak dediğim gibi sadece link vererek ilerleyebileceğimizi sanmıyorum. İlk olarak bazı konuları irdelememiz gerekiyor bence.

1)Bipolarmı yoksa unipolar motormu kullanacağız? Artısı eksileri nelerdir?
Bu motorların ana karakteristikleri nelerdir?
2)Motora ne tür bir darbe vermeliyiz. Frekansı ne olmalı? Bu darbeyi elde edecek formülasyonlar hangileridir. Lookup table mı yoksa Taylor vb.. seerilerle sin değerlerimi bulacağız? Sin - Cos oluşturacak isek taşıyıcı PWM frekansımız ne olmalı? Motoru en yüksek hangi hızda çevirebiliriz? Sinüs darbenin genliğiyle oynamak bize ne sağlar ne sağlamaz?
3)Mikrostep sürücü ne tür avantajlar sağlar.? Motoru daha hızlı ve daha verimli sürmek için ne yapmalıyız? 1 adımı kaç microadıma bölebiliriz?
Sürmenin ana mantığı nedir? Fazları neye göre kaydırmalıyız? Hangi hızda kaç sample kullanmalıyız? Motorun hızını ayarlarken nasıl bir algoritma oluşturmalıyız? Motora verilen dalgo formaları ver çekmi yoksa sürekli mi olmalı?
4)Motorla bir kütleyi taşıyacağımıza göre motoru birden hızlandırıp,yavaşlatabilirmiyiz? Belli ataletteki kütleyi birden harekete geçirmeye kalkmak (İvmelenme Accel-Deccel kullanmadan ) ne gibi sakıncalar içerir?
5)Hızlanmada(ivmelenme) Trapezoidal mi Parabolikmi eğriler kullanmalıyız? Bunlar için hangi formülasyonları kullanmalıyız?
6)Motordan akım geribelemesi almalımıyız? Kısa devre kontrolü gereklimi?
7)H bridge sürücüde ne tür korumalar almalıyız. Sürücüyü motordan gelecek parazitlere karşı ne gibi filtrelerle korumalıyız? Snubber mı ters diyotmu bağlamalıyız? Optokuplor kullanmalımıyız?
8)Aynı anda kaç adet motoru sürebiliriz. Birden fazla motor sürebilirsek Liner interpolasyon için motorların hızlarıyla oynayarak belli konuma ulaşmak mantıklımı yoksa adım adım hesap yapmak mı matıklı?
9)Dairesel interpolasyon için aynı şekilde adım mı hızla daire mi çizmeliyiz? Hızla daire çizeceksek 2 eksen için motorun X ve Y (veya Yve Z, X ve Z) eksenlen hızlarını belli katsayılarla çarparak daire çizebilirmiyiz. Çizersek çizilecek dairenin kalitesi ne olur? Daire çizme sırasında diğer eksenede belli bir hız sabiti vererek helisel hareket elde edebilirmiyiz?
10)Bu işlemler için ne tür bir mmikrokontrollür kullanmalıyız? DSP mi olmalı? İşlemci hangi peribherallere sahip olmalı? PWM kanlları kendinde olmalımı?

Biraz hızlı yazdım ama elbetteki eksiklikler olabilir. Tamamlayacak arkadaşlara önceden teşekkür ederim. Eğer bu konuda bir sonuca ulaşmak istiyorsanız bu konuları aydınlatmak olayı çözümleyecektir sanırım.

[Erol YILMAZ]

Biraz hızlı yazdım ama elbetteki eksiklikler olabilir. Tamamlayacak arkadaşlara önceden
teşekkür ederim. Eğer bu konuda bir sonuca ulaşmak istiyorsanız bu konuları aydınlatmak olayı çözümleyecektir sanırım.

Evet biraz eksik kalmis.  Bunlarin hepsini cevapladigin zaman zaten baska soru kalmiyor. Hepsini bilmedigimiz cok acik. Cevaplarini aramaya calisiyoruz.
Performansli bir motor nasil olur? sorusuna Microchip cevap vermis.

Daaa benim motor 25 ohm'du.
Mahoaga heyecanlanma sakin ol. Yavas,yavas...

1)Bipolarmı yoksa unipolar motormu kullanacağız? Artısı eksileri nelerdir?
Bu motorların ana karakteristikleri nelerdir?
2)Motora ne tür bir darbe vermeliyiz. Frekansı ne olmalı? Bu darbeyi elde edecek formülasyonlar hangileridir. Lookup table mı yoksa Taylor vb.. seerilerle sin değerlerimi bulacağız? Sin - Cos oluşturacak isek taşıyıcı PWM frekansımız ne olmalı? Motoru en yüksek hangi hızda çevirebiliriz? Sinüs darbenin genliğiyle oynamak bize ne sağlar ne sağlamaz?
3)Mikrostep sürücü ne tür avantajlar sağlar.? Motoru daha hızlı ve daha verimli sürmek için ne yapmalıyız? 1 adımı kaç microadıma bölebiliriz?
Sürmenin ana mantığı nedir? Fazları neye göre kaydırmalıyız? Hangi hızda kaç sample kullanmalıyız? Motorun hızını ayarlarken nasıl bir algoritma oluşturmalıyız? Motora verilen dalgo formaları ver çekmi yoksa sürekli mi olmalı?
4)Motorla bir kütleyi taşıyacağımıza göre motoru birden hızlandırıp,yavaşlatabilirmiyiz? Belli ataletteki kütleyi birden harekete geçirmeye kalkmak (İvmelenme Accel-Deccel kullanmadan ) ne gibi sakıncalar içerir?
5)Hızlanmada(ivmelenme) Trapezoidal mi Parabolikmi eğriler kullanmalıyız? Bunlar için hangi formülasyonları kullanmalıyız?
6)Motordan akım geribelemesi almalımıyız? Kısa devre kontrolü gereklimi?
7)H bridge sürücüde ne tür korumalar almalıyız. Sürücüyü motordan gelecek parazitlere karşı ne gibi filtrelerle korumalıyız? Snubber mı ters diyotmu bağlamalıyız? Optokuplor kullanmalımıyız?
8)Aynı anda kaç adet motoru sürebiliriz. Birden fazla motor sürebilirsek Liner interpolasyon için motorların hızlarıyla oynayarak belli konuma ulaşmak mantıklımı yoksa adım adım hesap yapmak mı matıklı?
9)Dairesel interpolasyon için aynı şekilde adım mı hızla daire mi çizmeliyiz? Hızla daire çizeceksek 2 eksen için motorun X ve Y (veya Yve Z, X ve Z) eksenlen hızlarını belli katsayılarla çarparak daire çizebilirmiyiz. Çizersek çizilecek dairenin kalitesi ne olur? Daire çizme sırasında diğer eksenede belli bir hız sabiti vererek helisel hareket elde edebilirmiyiz?
10)Bu işlemler için ne tür bir mmikrokontrollür kullanmalıyız? DSP mi olmalı? İşlemci hangi peribherallere sahip olmalı? PWM kanlları kendinde olmalımı?

Cevap 1: Bipolar daha performansli ama daha karmasik devreli.
Cevap 2: Genelde "Look-Up table" kullaniyorlar. Sinus hesaplamak bence fantazi birsey olur.
Cevap3: Mikrostep daha yumusak bir hareket saglar. Adim hassasiyeti artar. Bir de sanirim Rezonans ile ilgili avantajlari var. Bipolar icin konusuyorum. 2 bobine de kontrollu akim veriliyor. Tam ve yarim adim icin akim 1, 0 ve -1 olurken mikrostep te sinus dalga seklini takip edecek sekilde aradaki degererde oluyor.
Cevap4: Hicbirseyi aninda (yani delta T=0) zamanda belli bir hiza getiremezsin. Her hizlanmada bir sinusoidal hareket vardir.
Step motorda orta halli sistemler genelde Lineer rampayi tercih ediyor. Fakat (Sinx)^2 dalga sekliyle olan rampanin Sinus ve lineer rampaya gore daha iyi old. okumustum. Iyi bir rampa yapamazsan zaten sinirli gucte olan step motorun adim kacirir...
Cevap5: Bunun cevabini vermistim.
Cevap6: Surucu akimi ayarlayarak birseyler yapiyor zaten. Dolayisi ile akim kontrolu var. Kisadevre de akim sinirli olacagi icin problem olmasa gerek.
Cevap7: Ters diyot kullaniliyor.
Cevap8: Yapabildigin kadar.
Cevap9: Sorunu tam olarak anlayamadim.
Cevap10: DSP cogu zaman bir MCUdan cok daha fazla islem gucune sahip.  Fakat burada 2 i$i birbirine karistiriyorsun. Step motor surmek farkli birsey, Surucuye INDEXER olarak gorev yapmak farkli birseydir.

Biz burada sadece Step Motor Surucuyu tartisiyoruz. Daire elips vs cizdirmek iyi seyler ama elinde iyi bir step motor surucu yoksa INDEXER hicbir ise yaramaz.

Surucu adam gibi olduktan sonra ister TurboCNC programi ile CNC yap. Istersen bobin sarma makinasinda basit ileri-geri isi yap. Orasi sana kaliyor.

[aster]

Ben gene link vereceğim  
http://www.piclist.com/techref/io/stepper/linistep/index.htm
http://www.piclist.com/techref/io/steppers.htm

@Erol burayı gördünmü bilmiyorum ama bir göz at
ben kediye dondurma almaya gidiyorum
http://www.bright.net/~agarb/STMD/STMD.html

Araştırmaya ve incelemeye devam edelim buyurun sizi dinliyoruz