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ELETRÔNICA / ELÉTRICA => Eletrônica Básica => Microcontroladores => Tópico iniciado por: Acruwer em 10 de Agosto de 2010, 13:48
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Pessoal,
Estou fazendo meu TCC da minha faculdade e decidi fazer um controlador de motores de passo utilizando o método Chopper com o PIC16F872.
A intenção é que depois de pronto, caso funcione decentemente,eu disponibilize aqui no fórum para quem quiser utilizar.
A linguagem que utilizarei será o C, pois Assembly quero ficar distante.. ehheheh
A idéia principal será a de fazer o controlador com entradas opticamente isoladas, com buffer, utilizando o PIC para fazer a lógica do circuito, se possível, também isolar opticamente os Gates dos Fets dos pinos do PIC (não sei se isto é possível). O método utilizado será o Chopper, mesmo da CNC3AX.
Caso dê tempo, pretendo começar a implantar uma leitura de encoder na jogada, pra caso o motor perca passos, o drive compense esta perda, assim não perdendo a posição, aumentando assim a confiança no sistema...
Bom, começando as perguntas já, estou começando a mexer com os PICs, então não os conheço muito, estava pensando em utilizar o PIC16F628A, mas pelo que vi, caso queira colocar mais algum recurso, ficaria limitado, por isso dei uma pesquisada e achei este o PIC16F872 que possui conversores A/D, ao invés de somente comparadores de tensão.. será que sai alguma coisa com este?
Obrigado!
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A linguagem que utilizarei será o C, pois Assembly quero ficar distante.. ehheheh
Se quiser realmente dominar uC, aprenda assembly ...
também isolar opticamente os Gates dos Fets dos pinos do PIC (não sei se isto é possível).
É possível, mas para que ?
Caso dê tempo, pretendo começar a implantar uma leitura de encoder na jogada, pra caso o motor perca passos, o drive compense esta perda, assim não perdendo a posição, aumentando assim a confiança no sistema...
Me parece uma doce ilusão ... perdeu o sincronismo, bau-bau ... no máximo pode gerar um alarme ...
estava pensando em utilizar o PIC16F628A, mas pelo que vi, caso queira colocar mais algum recurso, ficaria limitado
Depende do recurso ...
o PIC16F872 que possui conversores A/D, ao invés de somente comparadores de tensão.
O que vc não precisa para o driver ...
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Jorge,
-Sobre o isolamento, pensei em fazer, pois na CNC3AX tem aquele ci 74xxx que faz uma lógica na saída do L297, e geralmente quando entra em curto um FET, este 74xxx vai pro espaço, dai cheguei a conclusao, se entrar em curto o Fet, o PIC pode queimar também...
-Sobre o encoder, estava pensando em fazer para caso ocorra a perda de um passo durante o corte, por exemplo, ele automaticamente faria a comparação, "bom recebi 20 pulsos, e supondo quo o encoder tenha a mesma resolução do motor, terei de receber 20 pulsos do encoder, se não fico tentando mover até que os 20 pulsos sejam recebidos", isto seria ilusão?
-Sobre os PICs, você acha que somente utilizando os comparadores já consigo fazer funcionar a coisa? ´
Outra questão:
Bom, li os tópicos sobre o funcionamento das placas choppers, mas não encontrei em algum local como que é as formas de onda deste tipo de circuito? Seria tipo o do esquema abaixo? Não sei se ficou entendível, supondo que o motor está com a bobina energizada, existe um PWM que ajusta a corrente conforme o ajustado no trimpot, mas e como fica a forma de onda nos Gates dos Fets? Fica tipo o desenhado?
Muito Obrigado!
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Boa tarde Acruwer.
Você informa que não conhece muito bem o PIC e pelo o que você descreve e deseja fazer, aconselho que o faça com um PIC18F, pois esse apresenta maior velocidade para processar as informações de passo e direção, chopper e ainda o possível encoder que você quer implementar.
Lendo o datasheet do PIC18F2331, você verá que este não dispõem dos comparadores, mais possui um modulo QEI para um encoder, procurando no site da Microchip as opções serão enormes.
Tenha em mente, que o principal recurso de um PIC para implementar o chopper são os comparadores. Pode até usar o ADC para tal, mais não seria o ideal.
Se você esta com disposição, os DSPICs cabem muito bem no contexto que você apresenta. Pois me encontro fazendo "quase" o mesmo que você, só que para motores bipolares e com micropasso.
Outro detalhe muito importante que você deve levar em conta são as ferramentas que deseja usar.
Como por exemplo, o compilador que vai usar. O CCS é muito fácil, pois esconde as “mandracarias” feitas para se chegar ao resultado pretendido. O MIKROC funciona quase do mesmo jeito que o anterior, porém com este você terá que ‘setar’ algumas coisas manualmente. O C18, este costumo dizer que é quase um assembly disfarçado, pois tudo será feito por você, sem as mandracarias dos outros, mais ainda é C.
Bom, já escrevi demais.
Qualquer duvida, estamos ai.
Ivan B.
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Ivan,
O compilador que possuo é o CCS rodando direto no MpLab...
sobre o encoder, minha idéia seria a de fazer primeiro o básico funcionar, e depois, se der tempo implementar algumas "frescuras" no controlador..
Você saberia me informar um PIC da linha 18 que possua os comparadores que são necessários para o circuito chopper?
Obrigado!
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Caso dê tempo, pretendo começar a implantar uma leitura de encoder na jogada, pra caso o motor perca passos, o drive compense esta perda, assim não perdendo a posição, aumentando assim a confiança no sistema...
Me parece uma doce ilusão ... perdeu o sincronismo, bau-bau ... no máximo pode gerar um alarme ...
Concordo com o Jorge, mais não é impossivel.
"bom recebi 20 pulsos, e supondo quo o encoder tenha a mesma resolução do motor, terei de receber 20 pulsos do encoder, se não fico tentando mover até que os 20 pulsos sejam recebidos", isto seria ilusão?
Desta forma acho dificil.
Bom, li os tópicos sobre o funcionamento das placas choppers, mas não encontrei em algum local como que é as formas de onda deste tipo de circuito?
http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=1824&appnote=en012151
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Você saberia me informar um PIC da linha 18 que possua os comparadores que são necessários para o circuito chopper?
PIC18F2321, mais se você quer apenas entender como o chopper funciona, o 16F628 cabe muito bem, já fiz uma controladora com este PIC, inclusive na epoca publiquei aqui no forum.
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Muito obrigado Ivan
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dai cheguei a conclusao, se entrar em curto o Fet, o PIC pode queimar também ...
Bom, vc tem que providenciar excitação adequada para os FETs e não me parece que a conexão direta ao PIC seja a melhor solução ... os optoacopladores podm ser usados, mas tb não sei se são a melhor solução ... eu pensaria em drivers específicos ...
isto seria ilusão?
Isto seria: " ... pra caso o motor perca passos, o drive compense esta perda ..."
Sobre os PICs, você acha que somente utilizando os comparadores já consigo fazer funcionar a coisa?
Com certeza.
Bom, li os tópicos sobre o funcionamento das placas choppers, mas não encontrei em algum local como que é as formas de onda deste tipo de circuito?
(http://s1.postimage.org/MIwtA.jpg) (http://www.postimage.org/image.php?v=gxMIwtA)
http://www.cs.uiowa.edu/~jones/step/
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Muito Obrigado Jorge e Ivan,
Agora já tenho material para estudar hoje à noite.. ehhehe
Obrigado!
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Concordo com o Jorge, mais não é impossivel.
É impossível. É bom lembrar que motores de passo são síncronos e que a perda de passo implica em perda de sincronismo ( stall ), o que é irrecuperável.
Encoders são utilizados em alguns sistemas para paralizar a operação em caso de erro, não para recuperação.
É bom lembrar que isto tb é válido para sistemas em malha fechada, servos. Corre por aí a falsa noção de que são imunes à perda de passos. Não são. Via de regra os servos toleram o atraso de alguns passos, mas excedido o limite o sistema para (ou deveria parar).
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Pessoal,
Só pra avisar vocês, estou no desenvolvimento desta controladora, mas como irei utilizá-la em meu TC, primeiramente estou fazendo a parte teórica do trabalho (fundamentação teórica) e após irei fazer o desenvolvimento do Hardware.
A princípio utilizarei o PIC16F628A, pois percebi que tem bastante material pra consulta. O ideal seria utilizar um microcontrolador com mais recursos, mas como tenho pouco tempo pra desenvolver todo o trabalho (aprox 3 meses e meio), não posso incrementar muita coisa no drive, senão não acabo o projeto até este prazo... Depois que fizer este, pretendo utilizar um microcontrolador com mais recursos e fazer um drive melhor... mas isso só depois que eu conseguir entender o funcionamento de tudo que envolve estes acionamentos..
Abraços
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Pessoal,
Dando continuidade ao meu projeto.
Estou estudando o esquema da CNC3AX, e notei que na saída do 79ls09 existem resistores de pull-up para 12V, lendo o datasheet deste componente, vi que ele suporta somente 5,5 V na sua saida. Ou seja, não estamos colocando tensão a mais nestas portas do CI??
Obrigado!
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Ou seja, não estamos colocando tensão a mais nestas portas do CI??
He, he, he ... Sim e não ;-)
Embora a data shit especifique 5,5V, o 7409 é usado há décadas para, por exemplo, excitar displays fluorescentes à vácuo, sob tensão de até 30V ...
Há outros CIs cuja especificação original é para aplicações sob "alta tensão", nada impede que os use ...
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Jorge,
Devido a estar fazendo este trabalho como Tc da faculdade, tenho que ter provas que ele funciona nos 12V, ou seja, se no datasheet está escrito 5V, não posso utilizar mais que isso, mesmo sabendo que funciona, não é uma opção minha esta regra, mas é o orientador que dá a letra.. ehehehe
Estava pensando em utilizar optos 6n136 na saída do 74ls09, aguenta até 1 Mbit/s e sua alimentação vai até 15V, assim podendo utilizar 12 V. Outra alternativa seria substituir o 79ls09 pelo 74ls26, que aguenta até 15V na sua saída, o único problema é que ele é inversor também...
Pela sua experiência, qual seria a alternativa que poderia ter mais sucesso?
Muito Obrigado!
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... tenho que ter provas que ele funciona nos 12V
A realidade não é prova suficiente ? ;D
Há grosas de usuários da CNC3AX que utilizam o 7409 ou o 74LS09, tudo documentado aqui.
é o orientador que dá a letra.. ehehehe
Só se vc deixar ... ;D
Pela sua experiência, qual seria a alternativa que poderia ter mais sucesso?
Há muitas maneiras de esfolar um gato ... ;D
Não gosto dos optoacopladores aqui, embora não seja algo inviável, trazem seus próprios probs.
O 74LS26 é NAND e vc precisa de AND, mas vc pode associa-lo com o que eu acho mais adequado, algum hex inverter que suporte 30V / 30 mA, como o 74LS16 ...
Outra alternativa seria usar transistores bipolares, ou um driver integrado como o TC1426 fazendo um driver pra FET de gente grande ...
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... tenho que ter provas que ele funciona nos 12V
A realidade não é prova suficiente ? ;D
Há grosas de usuários da CNC3AX que utilizam o 7409 ou o 74LS09, tudo documentado aqui.
Eu sei disso, eu sou um deles.. ehheheheh
Pela sua experiência, qual seria a alternativa que poderia ter mais sucesso?
Há muitas maneiras de esfolar um gato ... ;D
Não gosto dos optoacopladores aqui, embora não seja algo inviável, trazem seus próprios probs.
O 74LS26 é NAND e vc precisa de AND, mas vc pode associa-lo com o que eu acho mais adequado, algum hex inverter que suporte 30V / 30 mA, como o 74LS16 ...
Outra alternativa seria usar transistores bipolares, ou um driver integrado como o TC1426 fazendo um driver pra FET de gente grande ...
O que você acha de colocar o CI CMOS 4081 no lugar do 74LS09?
Obrigado!
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O que você acha de colocar o CI CMOS 4081 no lugar do 74LS09?
As saídas do 4081 são totem pole, não coletor aberto ...
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Mas eu não teria os 12V necessários ao Gate do Fet?
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Mas eu não teria os 12V necessários ao Gate do Fet?
Vc poderia alimentar o 4081 sob 12V, mas então teria que acrescentar algo para compatibilizar as entradas com a lógica TTL ... ou seja, a coisa começa a fugir do convencional e se vc quer rezar pelo catecismo, o que faz sentido pela natureza do trabalho, acho que é melhor evitar o percalço, não ?
Pelo menos tô imaginando que vc tá usando a CNC3AX como paradigma e usaria o L297, é isto mesmo ?
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Na verdade irei utilizar um PIC16F628A, realizando a função do L297..
Tem outra possibilidade que estava pensando em utilizar que seria a de utilizar normalmente o 74ls09 e em seguida colocar o 74ls07, que aguenta até 30V... será que era uma?
Obrigado!
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Caro Acruwer,
Simplifique a coisa, utilize FETs com gate nível logico de baixa carga e ligue em saidas do processador de alta corrente, lembrando de limitar com um resistor de 50R a 100R.
Célio
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cyberax,
Este Ci é necessário para a lógica do chopper no circuito..
Obrigado!
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Não necessáriamente, voce pode fazer todo o chaveamento por software, basta o processador ( que tem os comparadores ) e os transistores.
Célio
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O problema que vejo neste caso é, qualquer Fet que entre em curto, já era o microcontrolador...
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Em caso de curto do FET vai tudo para o espaço, mesmo estando indiretamente conectado, para isto, somente com isolamento óptico, entretanto acredito que o foco é um projeto para TCC, coloque o processador com soquete, pois uma vez que estiver fucionado, queima de FET é bem incomum.
Célio
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Boa noite.
Anderson, uma boa opção seria o TC4468.
Ivan
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... uma boa opção seria o TC4468.
Boa indicação Ivan. Sabe se atualmente são encontrados com facilidade em nosso mercado ? Há algum tempo não pude encontrar ...
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Bom dia,
Estava estudando o TC1427, vou dar uma olhada neste 4468.
Uma dúvida, qual seria os problemas caso eu fizesse o circuito da imagem abaixo, sai o 74LS09 pra base de um BC, e com isto, consigo colocar uma tensão maior no coletor do BC para acionar o FET, seria uma alternativa?
Obrigado!
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Boa indicação Ivan. Sabe se atualmente são encontrados com facilidade em nosso mercado ? Há algum tempo não pude encontrar ...
Bom dia Jorge.
Comprei alguns semana passada na farnell. Lamentavelmente olhei lá agora e só encontrei 1 disponivel. Quase comprei o estoque nacional. ;D
Uma dúvida, qual seria os problemas caso eu fizesse o circuito da imagem abaixo, sai o 74LS09 pra base de um BC.....
Bom dia Anderson.
Se você está tão receoso de usar o 74ls09, sinceramente acho melhor usar o TC4468.
(http://www.guiacnc.com.br/index.php?action=dlattach;topic=6880.0;attach=42765;image)
Posso estar errado, mais nesta configuração o sinal de entrada no fet estará invertido.
Ivan
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Uma dúvida, qual seria os problemas caso eu fizesse o circuito da imagem abaixo, sai o 74LS09 pra base de um BC, e com isto, consigo colocar uma tensão maior no coletor do BC para acionar o FET, seria uma alternativa?
Seria uma alternativa, mas vc tem que considerar que o transistor vai atuar como um inversor, portanto o 74LS09 terá de ser substituído por outra coisa, um 74LS00, digamos.
Mas vc não vai usar um PIC ? Pra que o 74LSXX ? O Célio já tocou nesta questão ...
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Ivan,
Também acredito que este 4468 seria uma boa alternativa, mas como você disse, só tem mais uma peça na Farnell, dai fica difícil pra conseguí-lo...
Vou corrigir a lógica está invertida mesmo...
Jorge,
Sobre o PIC, estava mesmo pensando em fazer tudo internamente no PIC mesmo, mas primeiramente gostaria de montar assim (utilizando o 74ls09 externamente) para poder entender melhor o funcionamento do circuito, e após isso, se der tempo, fazer internamente como o Célio deu a idéia...
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Anderson.
Como alternativa use o TC4469 AND/INV e inverta a saida dos comparadores do pic para a entrada inversora do TC4469.
Simples. ;)
Ivan
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Anderson.
Atente para os seguintes detalhes que podem ser a vitória ou derrota em muitas situações.
Antes de tudo saber exatamente o que quer fazer, o que vai precisar e o que vai usar.
Você diz que quer fazer uma controladora chopper para motores de passo, como não deixa claro se unipolar ou bipolar. Então por presunção acho que deva ser unipolar baseado em suas duvidas. Certo?
Sendo assim qual motor você pretende usar? Pois dependendo da potência dele você terá inúmeros parâmetros para levar em consideração ou não.
Se for estes mais usados que vão até 3A e dependendo da tensão da fonte, supondo uns 30V , você pode muito bem usar o IRL540, pois esse tem VGS entre 1V e 2V, agora se pretende usar uma tensão por volta dos 60V ou 70V então necessitará de outro modelo de mosfet, pois terá picos imensos de tensão e corrente no seu chaveamento e consequentemente ultrapassaram o seu limite, necessitando então de um IRF740 por exemplo, porem este tem um VGS de 2V a 4V , poderia até ser feito seu chaveamento direto por uma saída do pic, mas como estaria muito próximo do limiar Vth a melhor opção seria usar um meio de aumetar esta tensão, é neste ponto que existe a necessidade de um 7409, ou TC4468, ou transistores e por ai vai.
Se você não conhecer este conceito leia isto, ira lhe facilitar muito o entendimento.
http://pt.wikipedia.org/wiki/MOSFET
Abraço.
Ivan
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Você diz que quer fazer uma controladora chopper para motores de passo, como não deixa claro se unipolar ou bipolar. Então por presunção acho que deva ser unipolar baseado em suas duvidas. Certo?
Seria para motores unipolares;
Sendo assim qual motor você pretende usar? Pois dependendo da potência dele você terá inúmeros parâmetros para levar em consideração ou não.
Corrente máxima 5A
Se for estes mais usados que vão até 3A e dependendo da tensão da fonte, supondo uns 30V , você pode muito bem usar o IRL540, pois esse tem VGS entre 1V e 2V, agora se pretende usar uma tensão por volta dos 60V ou 70V então necessitará de outro modelo de mosfet...
Estava pensando em utilizar alimentação de até 80V e utilizar os IRF640 no chaveamento...
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Bom dia,
Depois de algum tempo sem notícias do desenvolvimento da controladora, ai vai como está o desenvolvimento:
- A parte de software e hardware está praticamente pronta, faltando somente realizar uma comparação entre ela e a CNC3AX;
- Realizei algumas modificações na parte do acionamento dos FETs, pois meu orientador não estava aceitando que eu acionasse a saída do 74LSXX com os 12V, pois no datasheet dele diz que o máximo é 5 (eu sei que funciona, mas como no datasheet está 5, não vai dar)...
Segue um esboço do esquema...
Abraços
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E tambem dizem que a única velocidade segura de dirigir um carro é abaixo de 25 Km/h, mas... ;)
Estamos curiosos com os resultados. Boa sorte.
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hhhehe
Qual seria a melhor maneira de coferir seu redimento?
Segue imagem da tela do osciloscópio, as quatro formas de onda bem definidas são dos Gates dos Fets (medido com ponteiras digitais) e as outras duas são dos resistores de RSENSE (medidas com as ponteiras analógicas)...
Abraços
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Perguntas:
(1) O acionamento dos FETs está sendo feito apenas por um transistor NPN, sabemos que a porta de um FET é como um "capacitor", o tempo de subida e descida dependem de como a porta é acionada. Um circuito tipo coletor aberto com um BC-547 seria suficiente? Na minha opinião, um arranjo push pull seria preferível (transistores NPN + PNP).
(2) Voce efetuou alguma simulação desse acionamento? Não digo o programa em sí, mas pelo menos a parte de acionamento do FET?
(3) A variação na tensão da porta do FET é (intencional) devida ao programa?
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Minilathe,
Obrigado por suas colocações,
(1) - acho que seria bom realizar este teste;
(2) - não entendi direito, mas testei com o osciloscópio pra ver se os fets estavam "fechando" corretamente, e estavam.. era isso?
(3) - a intensão deste programa seria fazer a mesma função de um L297, ou sejam a variação seria o chopper...
Abraços
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Acruwer,
O que eu quiz dizer com relação ao uso do simulador era relativo às formas de onda. Eu acho que a forma de onda da corrente está com variações além do esperado num chopper. Assim, valeria investigar o momento do acionamento do chopper, quando este atua ligando e desligando as fases do motor. Isso pode ser feito em bancada medindo como voce está fazendo. Parece que está havendo sobre tensão reversa no FET, pois a forma de onda da corrente assume valores, aparentemente, abaixo de zero. No osciloscópio, onde está a referência de zero da tensão em Rsense?
O que sugeri também foi "rodar" o circuito num simulador (ex.: Proteus, LTSpice, ...), antes de montar, para ver se as tensões e correntes geradas no momento da comutação vão além dos limites dos componentes, o que poderia queimar os FETs por sobretensão. Por isso, um circuito de acionamento do FET, usando um arranjo push pull se justifica. Trabalhar no simulador poupa tempo e componentes ($$), permitindo antever e analisar melhor o que pode acontecer. No simulador voce pode ir além dos limites dos componentes reais, o que permite alterar o projeto para que isso não aconteça, sem queimar nada.
Abraços,
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minilathe,
irei fazer mais algumas medições no osciloscópio praver a parte do acionameno dos FETs e posto aqui os resultados...
Sobre o simulador, tentei instalar o Proteus em meu PC, mas com o WIN7 não deu certo...
Abraços
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Minilathe,
Saberia me explicar o porque que o comparador da outra bobina está entrando em oscilação também, mesmo estando as duas bobinas referentes a ele desligadas??
Abraços
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Acruwer,
A principio, acho que há duas possibilidades para isso ocorrer:
(1) Origem no motor - o motor de passo possui enrolamentos (fases) que estão acoplados magneticamente, como num transformador. Como há um entreferro (gap) entre o rotor e estator, necesário para o motor girar, algum fluxo magnético atinge os outros enrolamentos que estão desenergizados.
(2) Origem no circuito - devido ao lay-out das trilhas ou das ligações de seu circuito, algum acoplamento pode estar ocorrendo.
Apesar de não conhecer a sua montagem, acho a primeira opção mais provável. O desenho a seguir ilustra isso, onde as linhas cheias são o caminho preferencial das linhas de campo magnético. As linhas finas são um caminho por onde as linhas de campo também passam, os polos das bobinas desenergizadas, gerando uma tensão induzida nesses enrolamentos. Este é um desenho simplificado de um motor de passo, que na realidade possui mais pólos, mas que ilustra o efeito da indução magnética.
Abraços,
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Muito Obrigado Minilathe
Abraços
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Acruwer, na foto que você postou o 0 volts é na linha da seta laranja?
A forma de acionamento parece ser single phase/uma por vez, certo?
o problema eu acho que não é esta oscilação, parece que a corrente nunca vai a zero, mesmo quando as bobinas estão desligadas, como você está acionando os mosfet?
já fez testes práticos? como se saiu o torque e velocidade?
(http://PRINT_01.jpg)
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semana passada não consegui ir a faculdade pra fazer novas medições, mas desta semana não passa, dai irei coloar os cursores realizando as medições pra sanar as dúvidas...
Obrigado!