El rompecabezas básico: ¿cómo ver cómodamente la corriente del motor paso a paso en un alcance?
Editar 2014-04-14: Esquema y descripción más sofisticados.
Estoy construyendo un dispositivo de prueba para examinar el comportamiento y los parámetros de los motores paso a paso pequeños y varios circuitos integrados de controlador de pasos de bajo costo. Los motores serían de tamaño NEMA 8 a 23, < Bobinas 3A, bipolares. Los controladores son Allegro A4988 , comúnmente disponible montado en un portador con un pinout estándar, como Pololu A4988 Carrier , con modelos relacionados de chip y carrier que tienen diferentes especificaciones de voltaje y corriente.
Quiero poder mostrar varios voltajes y corrientes de manera conveniente; esta pregunta se centra en la corriente sinuosa.
El esquema muestra la idea básica: un IC de controlador paso a paso implementa un puente en H que puede cambiar la corriente para que fluya en cualquier dirección a través del bobinado del motor. Hay dos puentes de este tipo en un controlador IC típico, para impulsar los dos devanados en un motor típico.
Porlotanto,elenfoque"obvio" es interponer una resistencia sensorial (aquí Rsense, digamos 0.1 ohmios), a través de la cual se mide una tensión con un amplificador diferencial, lo que proporciona una tensión al alcance. Ejemplo de amplificador de sentido actual: Linear LT1999; Analógico AD8216.
Problema:
Aunque la relación de rechazo en modo común de CC de dichos amperios es adecuada (100dB = 100,000) para evitar que la diferencia de 30 V entre los estados alto y bajo afecte mucho al voltaje de detección de 0,1 V / Amp, casi definitivamente hay un problema con el AC CMRR.
Los circuitos integrados paso a paso controlan la corriente utilizando PWM, presentando pulsos con duraciones tan cortas como los microsegundos bajos y los tiempos de subida en las décimas de microsegundos. Para ser claros: estos pulsos son distintos del cambio de estado cuando se van de un paso a otro, y son continuos incluso cuando el paso a paso se mantiene en una posición específica (o microposición).
Entonces, Vsense está en el rango de 0 a 0,3 V, además de los pulsos frecuentes de 0 a 30 V que deseamos que rechace el amplificador diferencial. Sin embargo, para los amplificadores de sentido actual que he examinado, el CMRR cae a aproximadamente 60dB (= 1000) a 1MHz y 40dB (= 100) a 10MHz. Parece que un amplificador con especificaciones en este rango es probable que produzca una salida no deseada bastante grande de los pulsos PWM.
He considerado varias formas de reducir el ancho de banda de las dos señales vistas por el amplificador diferencial, pero sospecho que cualquier desequilibrio en su respuesta de frecuencia, para el edge del pulso PWM, precipitará una diferencial que se amplificará.
Pregunta :
¿Hay alguna forma más inteligente de resolver este problema que logre evadir los problemas mencionados anteriormente?
Respuestas que no son ideales:
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Algunas publicaciones sobre conductores paso a paso abogan por colocar la resistencia de sentido actual en los cables V + de los FETS superiores del puente (por ejemplo, las ubicaciones "X" en la figura). Esto sin duda evita el problema de AC CMRR. Sin embargo, esa ubicación no está expuesta en circuitos integrados de unidad de pasos.
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Un podría poner una resistencia sensorial en 'y' o 'G' en la figura, pero esto no podría distinguir las dos direcciones de la corriente, y también suma la corriente de las dos bobinas que controla un IC.
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Aunque no se ha llevado a los pines de la placa de la portadora, el pin A4988 Sense1 permitiría la conexión a la tensión a través de la resistencia de detección Rs1 (ubicación z). Hay un pin de detección separado para cada uno de los dos devanados, y la ubicación evita el problema de CMRR. Sin embargo, todavía no distingue la dirección de la corriente del devanado. Además, esperaba utilizar el dispositivo con placas de transportista de conductor no modificadas, para facilitar el intercambio.
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Una sonda de alcance actual: costosa, y con la esperanza de construir la capacidad de visualización actual en el dispositivo.
