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Motori stepper unipolari come bipolari

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentegiovi27 » 1 mar 2020, 12:34

Ciao a tutti,
Mi sono ritrovato tra le mani due motori stepper unipolari a 6 fili provengono da due attuatori lineari di un macchinario industriale.

Il codice riportato sopra al motore è TAMAGAWA TS3653N222E6 35-12.

Per tanto sono dei motori custom per specifiche applicazioni richieste dal cliente degli attuatori.

Cercando sul sito del produttore mi sono imbattuto in un catalogo di motori stepper dove ho trovato il file che vi allego qui. In cui la sigla che più si avvicina ai motori in mio possesso è TS3653N2E6 o meglio TS3653N2E5.

Ho misurato la resistenza tra le fasi del motore e ho 2 ohm tra una fase e 1.8 ohm nell altra.

Però altre informazioni non ne ho..

Il sunto del discorso è se utilizzo dei motori unipolari a modo bipolare cosa succede ai parametri dei motori? Restano invariati oppure c'è un modo per calcolare i nuovi parametri di resistenza, tensione e corrente?

Ed inoltre se volessi utilizzare i motori in configurazione unipolare, quali driver potrei utilizzare visti gli assorbimenti di corrente?

Vorrei realizzare un'altra cnc perché quella già in uso no ne può più.

Grazie a chi mi sarà di aiuto
Spero
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product_product_1360911247.pdf
Catalogo motori tamagawa
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[2] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentedavidde » 1 mar 2020, 14:28

Ciao,

come dici se dal motore escono sei fili è unipolare. Puoi provare ad alimentarlo in modalità bipolare, non dovrebbero esserci grossi problemi ma questo lo potrai verificare soltanto in pratica una volta che sarà collegato al driver e fatto ruotare.
Per alimentarlo in modalità bipolare devi semplicemente lasciare scollegato (isolandolo) il filo che si collega centralmente alla bobina, quello che nel tuo datasheet è indicato con COM:

Unipolare.jpg
Unipolare.jpg (15.26 KiB) Osservato 4518 volte

Per la bobina A lascierai quindi scollegato il filo giallo e collegherai le uscite del driver bipolare tra i fili nero e verde, per la bobina B lascerai scollegato il filo bianco e collegherai le uscite del driver tra il filo rosso e quello blu. Se i colori del tuo motore non sono quelli del datasheet dovrai misurare la resistenza tra i fili fino a quando non troverai due coppie che abbiano una resistenza di circa 4ohm. Ogni coppia con quella resistenza corrisponderà ad una bobina con alimentazione bipolare.
Per i parametri di corrente e tensione io partirei "a naso" da 2A di corrente con tensione di alimentazione di 24 V in modalità cosiddetta "chopper".

Alcune domande:

- Per il driver hai già qualcosa in casa per fare delle prove? Se si, mi dici la sigla o che integrati monta?
- Nel caso tu non l'abbia ti piacerebbe più comprarlo già fatto o costruirtelo? Considera che se ne fai una questione economica credo comunque che valga la pena acquistarlo.
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[3] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentemrc » 1 mar 2020, 18:05

Ciao.

Penso possa essere utile la lettura del seguente thread:

viewtopic.php?t=56369

in quanto, oltre alla spiegazione data da @davidde, viene spiegato che per poter far funzionare un motore passo passo unipolare come se fosse bipolare, occorre alimentarlo con tensione doppia.
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[4] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 1 mar 2020, 19:37

mrc ha scritto:per poter far funzionare un motore passo passo unipolare come se fosse bipolare, occorre alimentarlo con tensione doppia.
Certo. A ciascun avvolgimento è legata una certa tensione, per cui avendo due avvolgimenti in serie... ;-)
L'effetto dei due semi-avvolgimenti è uguale, quindi utilizzandoli in serie si ottiene il doppio della coppia.
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[5] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentegiovi27 » 1 mar 2020, 22:27

Ciao a tutti e grazie per le risposte, cerco di andare in ordine.
Per Davidde: ho già misurato gli avvolgimenti e mi risultano nella bobina A 2 ohm mentre nella bobina B 1,8 Ohm. Questo mi fa pensare che in base al documento che ho allegato il motore dovrebbe essere il Ts3653n2e5. Ma non ne sono del tutto sicuro in quanto il codice riportato sul motore non riesco a trovarlo da nessuna parte.
Per rispondere alle tue domande: per fare qualche prova, ho collegato il motore in modalità bipolare alla mia vecchia Cnc che monta un driver 8825, ed ho ottenuto dei movimenti sia in un verso che nell altro.
Per rispondere alla tua seconda domanda: non mi dispiacerebbe costruirli da me... Ma non saprei su che driver o chip orientarmi, non escludo neanche la possibilità di comprarli già fatti in ogni caso magari dei tb6600.
In alternativa secondo te si potrebbero utilizzare in modalità unipolare? Per una cnc? Che driver dovrei usre/costruire?

Per gli altri: avevo già visto quella discussione sul forum. però alcune cose non mi tornano faccio un esempio:
Se mi baso sui dati che ho nel datashet per il motore Ts3653n2e5 ho 3.6 v/phase, 2 A/phase e 1.8 ohm/phase.
Raddoppiando la tensione avrei 7.2 volt. Ma per un controllo in corrente non è sempre poco??

Gli attuali motori che utilizzo sulla cnc sono alimentati a 24 volt e anche di più e di targa sono 2V.

Inoltre nella discussione c'è scritto che la corrente I deve essere divisa per 1,41 questo porterebbe ad avere un assorbimento dei motori massimo di 1,41 ampere per fase.

Scusate ma io sto facendo parecchia confusione...
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[6] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentedavidde » 2 mar 2020, 1:10

giovi27 ha scritto:Per Davidde: ho già misurato gli avvolgimenti e mi risultano nella bobina A 2 ohm mentre nella bobina B 1,8 Ohm. Questo mi fa pensare che in base al documento che ho allegato il motore dovrebbe essere il Ts3653n2e5.

Ok scusa, non avevo capito.
Puoi pilotare tranquillamente il tuo motore con il driver 8825 in modalità bipolare, tieni la tensione di alimentazione a 24 V e fissa la corrente massima a 2A (magari monta un dissipatore sull'integrato).
Fatto questo fai girare il motore per una mezz'ora sentendo con la mano (a intervalli di un paio di minuti) che la temperatura non salga troppo. Se trascorso questo tempo il motore è ancora tiepido e non rovente puoi accettare una corrente di fase di 2A.
Se hai bisogno che il motore ruoti più velocemente puoi aumentare la tensione di alimentazione fino ad un massimo di 45V.

Stai usando questo driver? Se non è quello ci mandi il link al datasheet?
Perché vuoi pilotare il motore in modalità unipolare?
Coppia e velocità di rotazione ti basterebbero per la tua CNC oppure vorresti prestazioni migliori?

Abbi pazienza per tutte queste domande ma credo che potremmo esserti più utili se capissimo bene cosa vorresti fare.

giovi27 ha scritto:avevo già visto quella discussione sul forum. però alcune cose non mi tornano faccio un esempio:
Se mi baso sui dati che ho nel datashet per il motore Ts3653n2e5 ho 3.6 v/phase, 2 A/phase e 1.8 ohm/phase.
Raddoppiando la tensione avrei 7.2 volt. Ma per un controllo in corrente non è sempre poco??

Gli attuali motori che utilizzo sulla cnc sono alimentati a 24 volt e anche di più e di targa sono 2V.

Le tue considerazioni sarebbero corrette se il pilotaggio fosse fatto in modo sufficientemente lento da lasciare il tempo all'avvolgimento di caricarsi completamente così che la limitazione della corrente venisse affidata soltanto alla resistenza dell'avvolgimento (che è un parametro parassita). Questo però si tradurrebbe in un motore con basso numero di giri e coppia ridotta. Infatti come dici sopra giustamente un motore con resistenza di fase di 1,8ohm e corrente massima di 2A potrebbe essere alimentato al massimo con 3,6V.
Il driver che stai usando invece (funziona in modalità chopper) limita automaticamente la corrente al valore che gli hai impostato aprendo e chiudendo i transistor che ne regolano il flusso. Così facendo si può aumentare liberamente la tensione di alimentazione permettendo al motore di avere una maggiore velocità di rotazione e più coppia perché l'avvolgimento (che di fatto puoi vederlo come un induttore) riesce a caricarsi più velocemente.
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[7] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentegiovi27 » 2 mar 2020, 18:42

Ciao davidde,
non devi scusarti, gli ho misurati ma non avevo scritto i valori :) :)
comunque io procederei come hai detto tu, con tensione a 24 v e regolazione dei driver per un massimo di 2A e vediamo che succede.
ti faccio un'altra domanda, se ha 24 v e 2 A i motori non scaldano molto o comunque il calore è accettabile.. se aumento la tensione per crescere in velocità non incrementa anche il calore che deve essere dissipato dal motore? (curiosità) e in più potrei perdere in coppia se non ricordo male....

Relativamente ai driver 8825, si sono esattamente quelli. Anzi voglio specificare (nel caso servisse a qualcuno) che il chip che monta deve essere esattamente il DRV8825 "29TC". Lo specifico perché poco tempo fa, ordinai dei driver 8825 nuovi.. per un guasto e mi arrivarono identici a quelli che avevo prima ma con un chip siglato diversamente. Ad oggi non sono ancora riuscito a farli muovere.... solo tanto rumore e movimenti lentissimi anche dopo la regolazione della Vref. quindi occhio a cosa comprate.

Relativamente alla spiegazione della tensione di alimentazione, adesso mi è chiaro. In pratica tutto il ragionamento è valido solo se non c'è di mezzo un driver chopper che lavora in corrente (8825).
Era solo per capire perché nella discussione che è stata postata la corrente I dove essere divisa per 1,41 e se avrei dovuto farlo anche io.

Grazie mille :)

PS: ma sostituire i drv 8825 con dei tb6600.... come li vedi??
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[8] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentedavidde » 2 mar 2020, 22:51

giovi27 ha scritto:ti faccio un'altra domanda, se ha 24 v e 2 A i motori non scaldano molto o comunque il calore è accettabile.. se aumento la tensione per crescere in velocità non incrementa anche il calore che deve essere dissipato dal motore? (curiosità) e in più potrei perdere in coppia se non ricordo male....


No, se aumenti la tensione non aumenta la temperatura del motore. Il motore scalderebbe di più se si aumentasse la corrente (effetto Joule).
Per quanto riguarda la coppia invece la risposta è sempre no :-). Perdi in coppia se aumenti la velocità di rotazione aumentando la frequenza con cui il controllo comanda i passi al driver. Una frequenza più alta dei passi si traduce in una velocità maggiore ma in una perdita di coppia. Questo si vede chiaramente dal grafico del datasheet che hai postato nel primo messaggio. Se ipotizziamo che il tuo motore sia simile al TS3653N2E5 questo sarebbe il grafico:

Coppia-pulsazioni al secondo motore passo passo.png

Sull'asse X hai le PPS che sta per pulsazioni per secondo (ovvero passi al secondo), sull'asse Y invece hai la coppia. Come vedi oltre i 10³PPS (che sono 1000 impulsi al secondo) la coppia comincia a scendere abbastanza rapidamente. 1000PPS in full step corrispondono ad un numero di giri pari a 1000/200*60 = 300 giri al minuto.
In linea generale considera che sotto ai 500 giri al minuto i passo passo si comportano discretamente ma sopra a questi regimi si preferisce, quando economicamente possibile, scegliere altre tipologie di motori.

giovi27 ha scritto:PS: ma sostituire i drv 8825 con dei tb6600.... come li vedi??

Di buono hanno che sono già dissipati e potrebbero portare correnti più elevate ma visto che i tuoi motori non sembrerebbero fatti per sopportare correnti superiori ai 2A non credo trarresti dei gran benefici...
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[9] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentegiovi27 » 3 mar 2020, 18:31

Capisco, molto molto chiaro.
Infatti aumentando la velocità (in grbl e il fade rate o velocità di avanzamento assi mm/s) la macchina inizia a perdere passi.. Perché la coppia cala a tal punto da non riuscire a movimentare la struttura.
Direi che è tutto chiaro...

Ma non vi prometto che non tornerò a rompere le scatole :roll: :D :D
Intanto grazie
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[10] Re: Motori stepper unipolari come bipolari

Messaggioda Foto Utentedavidde » 3 mar 2020, 21:21

Esatto, delle due se ti serve più velocità degli assi potresti valutare di aumentare (di poco) il passo della vite.

Ciao e alla prossima :-) ...
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