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Mecatrónica => Robótica => Mensaje iniciado por: Infausto en 24 de Octubre de 2007, 02:31:55
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buenas otra vez foro!!. Una vez más postienado dudas en esta comunidad. Espero que no se harten :P.
Mi actual duda es, si por lo general, los controladores de motores paso a paso utilizan la modulación de ancho de pulso (PWM en inglés) para modular los pasos de este tipo de motores.
Tengo entendido que la aplicación de PWM en este caso sirve tanto para incrementar la definición de motor como para suavizar el movimiento de rotación del mismo, y que además sirve para evitar el exceso de calor.
He indagado bastante sobre el tema en internet y he encontrado bastante información teórica al respecto. La mejor referencia que encontré fue un informe creado por unos estudiantes de ingeniería electrónica que analizaron la aplicación de PWM sobre un sistema controlado con motores stepper y muestran los resultados prácticos de dicha aplicación analizados con varios instrumentos. Todo esto suena muy lindo, pero quiero preguntarles a ustedes, que siendo o no siendo ingenieros tienen mucha más experiencia al respecto… ¿Sirve realmente aplicar PWM en este caso?
Quiero saber esto antes de crear el trillado proyecto de una fresadora CNC, que desmantelando viejos computadores y periféricos cuento con casi todo lo necesario, y solo he gastado $5US (es uno de mis objetivos principales, no gastar tanto dinero).
Buen, a medida que vallan respondiendo (si responden :P) iré puliendo el tema, ya que tengo algunas cosas en el tintero aún.
saldudos.
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Hola!!
Me parece muy interesante eso de controlar los PaP con PWM. Yo sólo uso el PWM para los motores de CC.
Para variar la velocidad de los PaP, lo que hago, es disminuir o aumentar el tiempo que hay entre que recibe una rutina de pulsos y comienza la siguiente. Es muy sencillo.
En mi página web tengo algún ejemplo.
Un saludo y si averiguas algo más, PONLO por favor!!!
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Es la primera noticia que tengo de que el PWM sea aplicable a los PaP, pero la verdad es que en motores estoy pez.
Quiero más, quiero mas, quiero más ... ja, ja, ja :D :D :D
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Hoa gente, en el hilo de la fresadora pueden encontrar mucha información sobre PWM en motores PaP, ahí ya hace un par de años que lo están usando de esa manera.
Un saludo.
Atte. CARLOS.
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Sí, en aquellos tiempos en los que nos visitaba el gran Cuca, ya me explicó una vez que entre paso y paso, se pueden establecer multitud de micropasos con PWM. Ello permitía ganar en torque y en suavidad de movimientos.
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Hola Infausto, yo pueda dar fe que el PWM o choping mejor llamado realmente sirver!
Además de ser completamente necesario para poder hacer micro pasos es fundamental para hacer un driver medianamente competente. Yo hace tiempo estoy con los paso a paso, y cuando queres armar un driver de buenas prestaciones es necesario que cuente con control de corriente o chopin ( que esta formao por un PWM)
En un driver sin micro pasos se usa para poder utilizar una tensión mayor de alimentación, de esta manera el crecimiento de la corriente es mas rápido siempre limitándola a la del motor. En general se utilizan tensione s entre 10 y 20 veces la nominal del motor.
Yo e podido alcanzar 3000 RPM con un paso a paso de 2V 4.3A utilizando un driver bipolar con control de corriente y alimentando el conjunto con una fuente de 37V. a ese mismo motor aplicándole 2V con un driver comun sin control de corriente con suerte le sacas 200 RPM.
En un driver con micro pasos se vale del WPM para generar estados intermedios de excitación entre las dos bobinas para alcanzar posiciones intermedias, o sea micro pasos.
Como es esto, supongamos que tenemos un motor paso a pso, cuando energizamos una bobina es rotor se posesiona en un determinado paso, al energizar la bobina contigua y desenergizar la que teneias encendida el motor pasa a hacer un paso, un medio paso seria encender las dos bobinas, por ende las dos atraen al rotor por igual y este se posiciona en un paso intermedio entre dichas bobinas, ahora si nosotros logramos energizar una bobina mas que la otra, una de ellas atrae al rotor mas que la otra, con lo cual ya no se posiciona en medio de los dos pasos sino mas cerca de uno, con eso se pueden lograr los micro pasos.
Adjunte un articulo donde se explica como realizar micro pasos.
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Hace unos dias en el hilo de la fresadora se planteo algo similar: y explique como funciona mas o menos esto del chopin, y porque no puede efectuarse con un pic. Aprovecho a ponerlo en este hilo, asi queda mas a manos para que pueda serle util a alguien.
La gracia de hacer un driver con control de corriente, es que el ducty del PWM no es fijo, sino en relación a la corriente que circula por las bobinas del motor, o sea que va variando cada vez que se energiza o cambia la polaridad de la bobina.
Para ver por que se hace esto, tenemos que partir del porque se usan drivers con control de corriente,
Partamos por ejemplo de un motor de 5V 1A, eso quiere decir que la bobinas del motor no debe circular mas de 1A, sino lo estaríamos sobre exigiendo, por ende no debemos aplicar una tensión de manera permanente mas de 5V.
Como todos sabemos en un driver con control de corriente se usan tensiones elevadas, del orden de las 10 a 20 veces la nominal del motor (en este caso los 5V)
Si hacemos un control de corriente fijo, ( fijo es que no varia cone le crecimiento de la corriente) es lo mismo que ponerle una fuente de menor tensión, ya que lo unico que varias vos es la tensión nominal sobre la bobina ( o sea el probedio de ese PWM).
No estas aplicando el verdadero concepto de un driver con control de corriente, que es compensar la contra FEM que se produce al momento de energisar una bobina o mas al cambiarle la polaridad.
(FEM: fuerza electro motriz)
El torque de un motor, es proporcional a la corriente que circula por la bobina, como todas sabemos por física el crecimiento de la corriente no es instantáneo, menos en una bobina que una de sus propiedades es que al momento de energizarla o cambiar la polaridad como en el caso de los bipolares se genera una "contra FEM" o sea una fuerza electro motriz que se opone a la circulación e la corriente,. con lo cual el crecimiento de la corriente no es instantáneo, sino que demora un cierto tempo, por ende el torque luego de energizar la bobina tarda también un cierto tempo, demorándose ese tiempo en producirse el paso, ya que el mismo se profuce cuando existe torque.
Ahora bien, de que depende ese crecimiento de la corriente, de dos factores, la impedancia de la bobina y el potencial o la tensión aplicada sobre dicha impedancia, la impedancia es fija y propia de cada motor, no podemos variarla, lo que si podemos es aplicar una mayor tensión, de ahí utilizar 10 o 20 veces la nomina.
Entonces al aplicar sobre la bobina un mayor tensión se logra que el crecimiento de la corriente sea mas rápido, con lo cual el torque también crece mas rapido, de esta manera cada paso tarda menos en ejecutarse (desde que energizamos la bobina hasta que físicamente el motor se mueve un paso). De esta manera si cada paso tarda menos, se pueden hacer mas pasos por minuto aumentando así las RPM.
El problema esta que no podemos usar de manera continua ese potencial mas elevado, ya que pos simple ley de ohm vemos que la corriente circulante seria excesiva, y terminaría estropeando el motor.
Entonces el driver lo que debe hacer es aplicar todo el potencial y hacer el WPM o choping cuando la corriente llega al valor adecuado, por ejemplo para el motor mencionado 1A.
En los drivers con control de corriente, en la entrada del negativo al puente H en un driver bipolar o a los colectores de los transistores de un driver unipolar se coloca una resistencia para censar la corriente, también conocidas como shunt, con lo cual tenemos una tensión análoga proporcional a la corriente circulante por la bobina, en base a esta tensión se controla el WPM del choping, ahí es donde se piensa que es posible utilizar un pic con AD y de esa manera determinar cuando variar el PWM, pero esa señal varia con cada paso y con el crecimiento de la corriente entre cada paso, lo cual no es posible discriminarla con un simple pic ya que la velocidad del AD no alcanza, hace un tiempo vi hecho esto pero con un DSP, ahí si la vel del micro alcanza para esto.
Podes hacer un control de corriente fácilmente con un comparador analogico y una compuerta slip flor tipo D.
El L297 en su interior lo que tiene es un comparador de quece justamente eso.
Saludos
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Hola Esteca55. Muy buena explicación. Voy a seguir de cerca el artículo para aprender más.
Saludos. :-/ :-/
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Hola muchachos, gracias por los comentarios.
Infausto, te comento que el LB1946 es muy similar al LB1845 que yo e utilizado para construir un driver, la explicación la podras ver en mi pagina en el siguiente articulo:
http://www.******web eliminada por los administradores por quejas reiteradas sobre este usuario****/proye-16f84a-LB1845.html (http://www.******web eliminada por los administradores por quejas reiteradas sobre este usuario****/proye-16f84a-LB1845.html)
Fijate que ahí esta explicado como funciona lo de la resistencia de censado, (shunt) y el Vref.
Para que quede mas claro, el L297 tiene dos entardas analogicas, y loque hace es variar el choping, o sea el ducty del PWM para mantener esas tensiones iguales, una es al Vref y es fija, la regula el usuaria según la corriente a la que quiera hacer el choping, y la otra es la tensión que cae en la resistencia shunt, por esta resistencia pasa la corriente que alimenta la bobina, entonces por simple ley de ohm tenemos una tensión proporcional a la corriente circulante.
En realidad los drivers tiene dos de estas resistencias (una por cada bobina en los bipolares y una por cada dos bobinas en los unipolares), generando dos tensiones análogas de censado de corriente que son comparados con el voltaje de referencia.
Bueno si te queda alguna duda mas, pregunta nomas, alguien va a tener la respuesta! jejeje
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Hola esteca55.
No puedo ver las imágenes del artículos. Muy buena explicación.
Nos vemos
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Gracias Leon Pic, que raro que no se vena las imágenes, proba de nuevo y dale actualizar.
si sigue sin funcionar avísame, asi trato de arreglarlo jejeje
Saludos
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Pues si, ahora andan todas. Gracias.
Nos vemos.
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Deveré buscar la literatura (la tiene otra persona).
Pero en motores de CD, le aplicas un voltaje nominal y detienes el rotor por un instante, observas la corriente que consume (claro, lo sueltas) y listo.
Cuidado hay que tener de no mantener forzado el rotor, ya que quemarías el bobinado interno.
También existe la posibilidad que tenga número de parte y lo puedas consultar en internet.
Dame hasta mañana, reviso ese libro y te digo.
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que tal stk500. Viendo tu esquema me puedo dar cuenta y, corrigeme si me equivoco, no usas PWM o chopping. Manejas el stepper directamente desde el pic por medio de arreglos darlington. Si no sabes que es PWM y choping, te recomiendo que leas este post desde el principio. Estan estos y otros conceptos muy bien explicados.
saludos.
EDIT: este lo borro mañana para que stk500 lo lea.
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¿Y porqué razón no puede utilizar PWM directamente desde el PIC?, no digo que lo haga, pero tampoco creo que se pueda descartar mirando su esquema.
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¿Y porqué razón no puede utilizar PWM directamente desde el PIC?, no digo que lo haga, pero tampoco creo que se pueda descartar mirando su esquema.
eso esta explicado hace unos mensajes atras:
http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=19061.msg135504#msg135504 (http://www.todopic.com.ar/foros/index.php?topic=19061.msg135504#msg135504)
Se pudría hacer un PWM para bajar la intensidad de manera arbitraria, pero no hacer un control e corriente o chipin, que es un sistema realimentado, done se censa en todo momento la corriente y se va adecuando el chiping
Hacer un PWM fijo, es lo mismo que utilixar una fuente de menor tensión.
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Gracias por la aclaración; no lo había leído.
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... y se va adecuando el chiping
Te juro, amigo Esteca55, que es la primera vez en mi vida que oigo la palabra chiping. ¿Ezo qué é lo qué é?
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wenas denuevo. Hoy fui temprano a la feria y me dirigi derechamente a la parte de cachureos. Despues de buscar durante un par de horas encontre una vieja impresora apple image writter ii. Al mirarle en su interior me encuentro con un stepper enorme (5,5cm x 5,5cm x 4,5cm) por lo que la compre rápidamente. De vuelta la desarme y le extraje el motorsito. Es un TEC unipolar CBA45-01101 de 3V, 3ohm R de bobina y 200 pasos. Mi pregunta es ¿como puedo saber la corriente máxima que le puedo aplicar?.
saludos.
Hola Infausto, me me habia pasado esto jejeje
En esos casos podes utilizar la ley de hom, donde I=V/R, en este caso elmotor seria de 1A.
Recordemos que una bobina con corriente continua se comporta como un cable, en este caso con una resistencia de 3 ohm, por ende si alimentas el motor con 3V seguramente tendrías un consumo de 1A. la inductancia de la bobina simplemente te va condicionar el crecimiento de la corriente cuando la energizas, (que con los drivers con choping y una tensión mayor hacemos que sea mas rapido)
RedPic, asi se le llama al control de corriente, eso si no se bien de donde sale, creo que vulgarmente se le esta llamando asi, en si es un control de corriente por PWM realimentado, y como dije en el mensaje de la pag anterior que le indique a manolo, no es mas que aplicar todo el potencial y cuando la corriente llega al valor deseado (mientras mas rapido mejor, y para eso se usan mayores tensiones) se comienza a aplicar un PWM manteniendo la corriente al valor seteado.
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Para que se entienda esto un poco mejor, busque un par de imágenes.
En la siguiente imagen podremos ver el crecimiento de la corriente en una bobina:
(http://img218.imageshack.us/img218/800/fig11io1.jpg)
supongamos que energizamos una bobina de un motor paso a paso, como ya dije, el torque de un motor es proporcional a la corriente, y el motor al alcanzar un cierto torque tiene la fuerza suficiente para realizar un paso. Por ende mientras mas rápido crezca la corriente, antes se va a realizar el paso, con lo cual se aumentan las prm ya que se pueden hacer pasos uno mas pegado (en tiempo) al otro.
Bueno en ese caso supongamos que tenemos un motor de 0.28A y al alimentar la bobina con su tensión nominal, tendríamos un crecimiento de la corriente como en la curva 1, donde obviamente no se supera el valor de 0.28A ya que no estamos aplicando una sobretensión y tarda un tiempo t2 en alcanzar ese valor. Recordemos que la corrente no es instantánea, en una bobina el crecimiento es exponencial como se ve, en un cap también es exponencial peor invertida a esa y en una resistencia lineal donde la pendiente de la recta esta dada por el valor e resistividad de la misma.
En cambio si energizamos la misma bobina con una tensión mayor, vemos que la corriente crezca como en la curva 2, ahora la corriente llega al valor deseado mas rápido, con lo cual el torque esta presente mas rápidamente, solo que si dejamos energizada la bobina la corriente sigure creciendo, y obviamente esto no es lo mejor, se estropearia la misma.
en el punto en que la corriente alcanza el valor deseado, comienza a actuar el control de corriente o choping como se ve en la siguiente imagen:
(http://img221.imageshack.us/img221/825/fig13ur8.jpg)
De esa manera el crecimiento es mas rapido, o sea que se tarda menos en realizar un paso, y la corriente no supera el valor maximo de la bobina, esta es la manera en la que trabaja cualquier driver para motores paso a paso competente.
Para que se den una idea de lo interesante de esto, con un driver convencional sin control de corriente, difícilmente superen las 100 RPM, supongamos que tenemos un motor de 1Nm y utilizamos una trasmisión de tk manera que tenemos una velocidad lineal en la maquina cnc de 200mm por minuto.
Ahora bien, cambiemos el driver y pongamos uno co control de corriente, ahora nuestro motor alcansa unas 600 RPM (se pueden llegar a usar a mas), obviamente el torque es el mismo, solo que ahora agregamos una desmultiplicación de 3 a 1 al sistema de trasmisión, el resultado seriea el siguiente:
La máquina se mueve al doble de velocidad y tiene un una fuerza 3 veces mayor!! simplemente utilizando otro driver, con el mismo motor!!
Interesante no?
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gracias por aclarar nuevamente la pelicula. Para que esta información este a la mano o ideal sería "saniar" el topic. Osea, que cada uno borre los mensajes que considere que no son importantes y solo mantengamos los que contienen información útil. Un ejemplo de esto sería que ESTECA55 editara el primer post donde explica la teoria del chopping y agregara esta última explicación al mismo, asi toda la info estaria concentrada en un lugar, haciendo más facil la lectura de los usuarios del foro y avitando a su vez preguntar cosas que ya estaban explicadas (es entendible que suceda esto en topics con varias paginas).
Puede ser tb que haga un tutorial con toda la información recopilada en este topic y en internet en general (dando los creditos pertinentes, porsupuesto).
Partire borrando todos los reply inutiles que postie y solo dejare este hasta mañana para que lo lean, despues lo borrare tb.
saludos.
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que tal stk500. Viendo tu esquema me puedo dar cuenta y, corrigeme si me equivoco, no usas PWM o chopping. Manejas el stepper directamente desde el pic por medio de arreglos darlington. Si no sabes que es PWM y choping, te recomiendo que leas este post desde el principio. Estan estos y otros conceptos muy bien explicados.
saludos.
EDIT: este lo borro mañana para que stk500 lo lea.
Hola infausto!
Tiene razon,pero yo queria poner algo muy simple de como se controla un motor paso a paso :mrgreen:
siendo asi este circuito tan facil donde se puede usar en muchas cosa.
yo tengo este
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Hola ESTECA55:
Me gustaría hacerte una consulta, ya que te veo muy puesto en el tema.
En los drivers con control de corriente, en la entrada del negativo al puente H en un driver bipolar o a los colectores de los transistores de un driver unipolar se coloca una resistencia para censar la corriente, también conocidas como shunt, con lo cual tenemos una tensión análoga proporcional a la corriente circulante por la bobina, en base a esta tensión se controla el WPM del choping, ahí es donde se piensa que es posible utilizar un pic con AD y de esa manera determinar cuando variar el PWM, pero esa señal varia con cada paso y con el crecimiento de la corriente entre cada paso, lo cual no es posible discriminarla con un simple pic ya que la velocidad del AD no alcanza, hace un tiempo vi hecho esto pero con un DSP, ahí si la vel del micro alcanza para esto.
Podes hacer un control de corriente fácilmente con un comparador analogico y una compuerta slip flor tipo D.
El L297 en su interior lo que tiene es un comparador de quece justamente eso.
Saludos
Quiero utilizar el PIC18F4431 para medir la corriente de los motores, pero al leer esto me ha surgido la duda... :?
Según el fabricante:
This high-speed 10-bit A/D module offers the following
features:
• Up to 200K samples per second
• Two sample and hold inputs for dual-channel
simultaneous sampling
• Selectable simultaneous or sequential sampling
modes
• 4-word data buffer for A/D results
• Selectable data acquisition timing
• Selectable A/D event trigger
• Operation in Sleep using internal oscillator
¿Es suficientemente rápido?
Saludos:
SPGRAN
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vas a poder medirla, o sea cuando energizas la bobina, peor no vas a poder discriminar de forma adecuada el crecimiento de la corriente hasta que alcance el valor nominal, eso creo, abria que ponerse a hacer pruebas jejeje
además acordate que con esto de usar tensiones mas elevadas si tu prog se cuelga podes quemar todo, mejor hacer algo por hardware, y con un comparador y una compuerta flip flop es muy fasil jejejej
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Hola ESTECA55:
Gracias por contestar tan rápido... Tienes razón, se tiene la posibilidad de quemar el motor, pero tengo algunos para quemar jejeje ;) y en mi diseño tenía previsto esa posibilidad.
A ver si termino de aclararme las ideas y realizo el practico y lo pruebo.
ya comentaré cuantos he quemado. :D :D :D
P.D. de antemano te indico que si esto no me funciona no voy a utilizar un flip flop, aunque si algo que lo suprante, ahi dejo esto. :-/
vas a poder medirla, o sea cuando energizas la bobina, peor no vas a poder discriminar de forma adecuada el crecimiento de la corriente hasta que alcance el valor nominal, eso creo, abria que ponerse a hacer pruebas jejeje
además acordate que con esto de usar tensiones mas elevadas si tu prog se cuelga podes quemar todo, mejor hacer algo por hardware, y con un comparador y una compuerta flip flop es muy fasil jejejej
Saludos:
SPGRAN