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Autor Tema: Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.  (Leído 28595 veces)

Desconectado kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #30 en: 07 Mayo 2012, 21:20 »
Habría entonces que fabricar/desarrollar unos drivers de potencia para estos motores unipolares. Hice pruebas con integrados hoy obsoletos (no recuerdo ahora la notación) y unos transistores TIP-120, pero de micropasos nada de nada. ¿Algún esquema bueno?

Pepe.

Ya están diseñados y además pueden ser transformados a tu gusto si deseas experimentar y conoces algo de programacion. Hay dos diseños que permiten hacer uso de esta tecnología, uno es lineal (Linistepper) cuyo firmware no esta especificamente adaptado pero puede ser modificado. El otro es un diseño que hice hace años el cual permite usar motores unipolares de hasta 8 amperes por fase a 80 voltios (aunque hay alguien que lo ha modificado y usado a 100 Voltios con motores de 20 Amperes por fase). Si me permiten ( si alguien lo solicita) puedo poner los esquematicos, archivos gerber, "firmware"  y codigo fuente a su disposición (gratis) por si desean construirlos ustedes mismos. Aclaración: Yo no estoy vendiendo ni controladoras, ni tarjetas (pcbs), ni piezas y mucho menos motores.

He aquí algunas fotos de los prototipos de las etapas de potencia M-K (de hace algunos años):

https://picasaweb.google.com/lh/photo/nkhdlXY0hP8B6caUTwf08tMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/4l2sN-pEAQyQa05FYUXtptMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/k4Aqw9Pt80oKw9G1vyzvCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/O4vScLvKcr9tLVcfcmUDIdMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/M6A1o5vEpkVMlW0ePh6by9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/NELE25BypqJqg9lun6DSP9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/hJkRueHlHEgS69j2fhVNc9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/WHe8cvqAxIrM9esq9LZrb9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

En la siguiente foto se aprecia la disposicion de los Mosfets de potencia en el disipador de calor improvisado. Ya no se usan esos Mosfets en especifico por razones que explico en el hilo original cuando se hizo el diseño.

https://picasaweb.google.com/lh/photo/X_0EJ-GIHJ8DVBxRD_mrCNMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

Fotos del ensamblaje del prototipo del "translator" en tarjeta perforada:

https://picasaweb.google.com/lh/photo/mwebVsKunr87fY5Kqz_sitMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

https://picasaweb.google.com/lh/photo/71e2VUs1Tdt9Ze5sYygV2dMTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

Esta foto es de un prototipo de un amigo:

https://picasaweb.google.com/lh/photo/fW6_USPLw6W46oTeJwxmU9MTjNZETYmyPJy0liipFm0?feat=directlink

Este video muestra las controladoras en accion manejando un router a 300 pulgadas por minuto:


Kreutz-4 PC Interface with Mardus-Kreutz Unipolar Micro-Stepper Boards

Saludos,

kreutz
« última modificación: 19 Mayo 2012, 20:52 por kreutz »

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #31 en: 07 Mayo 2012, 21:47 »
.............................Y ya lo único es que comentes lo del bipolar serie o paralelo (cuando tienes las bobinas independientes) ... ..........................

Aunque se sale del tema un poco no es bueno dejar cabos sueltos, aquí va.

SOBRE LA CONFIGURACION BIPOLAR-SERIE:

Como he hablado anteriormente el enrollado (en los motores PAP de 8 cables) se hace utilizando doble hilo de cobre barnizado. Al finalizar el enrollado cada extremo de los hilos (dobles) es conectado independientemente y sacado al exterior. De esa forma se pueden conectar en forma unipolar, bipolar-paralelo o bipolar serie. La mayoría de los usuarios los conectan en forma bipolar-paralelo o unipolar.

Desventajas: En caso de conexión bipolar serie la resistencia por fase es el doble de la resistencia en modo unipolar y 4 veces la resistencia del modo bipolar paralelo. La inductancia de los enrollados es 4 veces la inductancia en modo bipolar paralelo o unipolar.

Ventajas: El modo bipolar serie permite utilizar controladoras bipolares de baja corriente para manejar los motores pero el torque máximo sera menor incluso que el especificado para motor unipolar a altas velocidades si se usara la misma fuente de alimentación.

Solución: Si se usan fuentes de alimentación del doble del voltaje que el usado para bipolar-paralelo puede alcanzar la misma velocidad con el mismo torque.

Conclusión: Para obtener las mismas prestaciones en configuración bipolar-serie que en configuración bipolar-paralelo es necesario una controladora que sea capaz de entregar la mitad de la corriente que en modo bipolar-paralelo pero debe trabajar al doble del voltaje



Saludos,

kreutz

« última modificación: 19 Mayo 2012, 20:46 por kreutz »

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #32 en: 08 Mayo 2012, 23:01 »
Vibración y Resonancia

Aunque no pretendo hacer de este tema un tratado vamos a hablar un poco de como controlar este problema desde el punto de vista de diseño básico.

Cuando un motor PAP hace un movimiento de una posición al próximo paso el rotor no para al llegar a la posición final sino que continua su movimiento pasando la posición final ("overshoot") para luego retornar hacia ella, esto se realiza en una serie de ciclos amortiguados hasta que finalmente llega a la posición de equilibrio. Esta oscilación ocurre con cada paso del motor y es inherente a su diseño.

Cuando el motor no tiene carga esta oscilación es mayor puesto que solo depende de la amortiguación inherente a su construcción y el rozamiento en sus rodamientos y provoca vibraciones en el motor en su totalidad. El problema se acrecienta cuando todavía no se ha llegado a la posición de equilibrio y llega un comando para moverlo a una nueva posición. Dependiendo de la fase entre el nuevo comando y la posición, sentido de rotación y velocidad del rotor en ese momento, el motor puede quedarse totalmente parado  ("stalling") o  perder (o ganar pasos), es decir, puede saltar pasos.

Desde el punto de vista de diseño mecánico el hecho de añadir carga al motor puede mejorar o empeorar esta situación. Si el motor es cargado de forma apropiada la situación mejora porque la carga ayuda a amortiguar la oscilación pero para ello se requiere que la misma este entre un 30% y un 70% del torque que el motor puede entregar y que la relación entre el momento de inercia del rotor y la carga este entre 1:1 y 1:10. Para movimientos rápidos y de poca longitud debe estar entre 1:1 y 1:5 (pero mientras mas cercana a 1:1 este mejor).

Continuara...
« última modificación: 15 Mayo 2012, 22:09 por kreutz »

Desconectado kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #33 en: 08 Mayo 2012, 23:13 »
Resonancia y perdida de pasos.

Un motor PAP puede perder o ganar pasos en múltiplos de 4 "full-Steps", o lo que es lo mismo, en múltiplos de la posición angular entre polos del motor (360 grados/ 200 = 1.8 grados o 360/400 = 0.9 grados para los motored PAP de imán permanente híbridos mas comunes). Si el numero de pasos perdidos no es múltiplo de 4 el problema puede tener otra causa.

Las formas mas fáciles de reducir problemas de vibración o resonancia son:

1.- Un buen diseño: Un motor de mayor tamaño o torque que el requerido puede provocar un problema mayor. A veces se requiere usar reductores entre el motor y la carga para adaptar la inercia del la carga reflejada al motor. Una caja reductora ("gearbox") reduce la inercia reflejada en proporción al cuadrado de la relación de reducción. Eliminar el "backlash en la transmisión de movimiento.
2.- Variar el voltaje del motor o aumentar o disminuir un poco la corriente del mismo puede solucionar el problema.
3.- Usar aceleración adecuada para evitar estar mucho tiempo trabajando en el rango de velocidades en el que se sabe que se producen resonancias (o sea, pasar por las velocidades a las que se producen resonancias lo mas rápido posible).
4.- Usar micro-pasos para hacer cada "escalón" mas reducido y disminuir la energía de las oscilaciones.
5.- Usar "Stepper-Dampers" mecánicos.
6.- Usar controladoras con reducción electrónica de resonancias .
7.- Usar acoplamientos elásticos sin "backlash".
8.-Usar motores PAP especialmente diseñados para micro-pasos. Estos motores tienen menor distorsión de la curva sinusosidal de torque vs posición angular y por tanto producen menos vibración.
« última modificación: 09 Mayo 2012, 14:29 por kreutz »

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #34 en: 10 Mayo 2012, 11:34 »
Menudo crack😃😃😃😃gracias porcompartir toda esta informacion
torno chester BV7(180*300)

Desconectado jozsef

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #35 en: 10 Mayo 2012, 17:12 »
cuando me pase la borrachera de info veré que hago

Desconectado kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #36 en: 11 Mayo 2012, 15:58 »
Potencia máxima del motor

La potencia máxima que entrega un motor PAP depende del voltaje de la fuente de alimentación y de la inductancia de sus bobinados.

P == Vm / Sqrt (Inductance)

donde:
==  es proporcional
Vm = voltaje entregado al motor
P = potencia
Sqrt(Inductance) = Raíz cuadrada del valor de la inductancia de los enrollados

Como la inductancia de los enrollados es la misma para conexión unipolar que para conexión bipolar-paralelo, podemos decir que la potencia desarrollada en el motor es también la misma.

En el caso de conexión bipolar-serie, usando la misma fuente de alimentación, la potencia seria solo la mitad porque tiene 4 veces la inductancia del motor conectado en bipolar-paralelo pero  SI SE DOBLA EL VOLTAJE DE LA FUENTE DE ALIMENTACION  LA POTENCIA MECANICA ENTREGADA SERIA LA MISMA.

Saludos,

kreutz
« última modificación: 16 Mayo 2012, 15:22 por kreutz »

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #37 en: 13 Mayo 2012, 23:34 »
Muy interesante kreutz. Últimamente no tengo mucho tiempo para navegar por el foro,  y no había visto este hilo.  .bien .bien .bien
Torno Optimum 180x300 Vario CNC, Fresadora Quantum BF16 CNC

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #38 en: 14 Mayo 2012, 01:57 »
Muy interesante kreutz. Últimamente no tengo mucho tiempo para navegar por el foro,  y no había visto este hilo.  .bien .bien .bien

Gracias, veo que poner los puntos finales a tu controlador de motores de DC te mantiene ocupado. Muy buen trabajo, te felicito de nuevo.

Saludos,

kreutz

Desconectado kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #39 en: 16 Mayo 2012, 18:39 »
MAXIMO VOLTAJE DE LA FUENTE DE ALIMENTACION RECOMENDADO

Hemos visto que para una controladora de motores PAP que regula la corriente por conmutación (PWM o tipo "Chopper") es necesario que el voltaje de la fuente de alimentación sea mucho mayor que el especificado en la hoja de datos del motor. Eso se debe a que es necesario "empujar" la corriente "en contra" del efecto producido por inductancia del enrollado para decirlo de forma simple.  Eso permite elevar la velocidad máxima y el torque producido a velocidades medias y altas. Ahora bien, hasta cuanto valor de voltaje es beneficioso?

Primero debemos aclarar que al elevar el voltaje el motor tiende a calentarse mas debido al efecto que la frecuencia de conmutación sobre las corrientes de fugas en el laminado del mismo. El factor de calentamiento es cuadrático, es decir, que es proporcional al cuadrado del voltaje de la fuente de alimentación. O sea, que aumentan las perdidas en el laminado del motor lo que se suma al efecto de calentamiento producido por la resistencia inherente al enrollado.

Se ha probado que para un motor cuadrado tipo Nema 23 el máximo valor permisible, sin exceder los 85 grados centígrados de temperatura máxima, es 32 veces la raíz cuadrada de su inductancia.

Vmax = 32 * SQRT (inductancia)

donde SQRT =  raíz cuadrada.
y la inductancia expresasa en mH (mili-Henry)

85 grados centígrados es una temperatura bastante grande ( que no se soporta al tocarlo con la mano) pero un motor PAP realmente esta especificado para trabajar a esta temperatura. El valor máximo empírico de que hablamos fue hallado para un motor "sin disipador de calor".

Debido a que la vida útil del motor se dobla por cada 10 grados centígrados de reducción de temperatura, el máximo valor que yo recomiendo es de 25 veces la raíz cuadrada de la inductancia, siempre y cuando este valor sea  al menos un 20% menor que el especificado como máximo voltaje de trabajo de la controladora.

Saludos,

kreutz
« última modificación: 19 Mayo 2012, 20:50 por kreutz »

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #40 en: 04 Julio 2012, 01:02 »
Para mi este tema es muy denso pero te agradezco la información para el que pueda aprovecharla  .bien .brinda

He leído tambien las bondades de estos motores unipolares en tus hilos de cnczone acerca de la controladora Mardus-Kreutz que teneis colgada ¿opensource?

Hay vídeos en youtube con routers a altas velocidades que la usan y parecen suficientes para una máquina de hobby como la OptimumBf20L vario /Grizzly G0704

Mi primera pregunta, es directa y sin vergüenza:

¿Esto me lo puedo "fotocopiar" en casa y ensamblar para mi uso personal?  .confuso2  .baba


Fresadora BF20L , esmeril del lidl y demás herramientas eléctricas de las más baratas. 

Desconectado jozsef

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #41 en: 04 Julio 2012, 02:59 »
kreuts te felicito por el trabajo y la dedicación, hoy por hoy para mi es como contar plata delante de los pobres, eso no quita para nada que en el futuro sea de gran utilidad, te mando un saludo desde bsas.arg.

Desconectado kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #42 en: 04 Julio 2012, 20:55 »
...... ¿Esto me lo puedo "fotocopiar" en casa y ensamblar para mi uso personal?  .confuso2  .baba

Hola;

Desde luego. Incluso, si deseas, puedes hacerlas y ponerlas a la venta sin problemas. La información completa esta disponible incluyendo código fuente (gratis) solo tienes que enviarme un mensaje con tu dirección de e-mail para enviar los archivos. El propósito de ese diseño fue hacer la tecnología accesible a todos.

Saludos,

kreutz

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #43 en: 05 Julio 2012, 00:38 »
 .yupi .ereselmejor Esto me parecía entender, pero mejor aclarado por el coautor  .palmas
Otra cosa importante:

¿cuales serían los motores ideales para esta placa? Amperios y nombre "clave" para buscar en ebay o similares  :P

En realidad yo en electrónica soy totalmente ignorante; me comentaba un compañero del foro hace poco que es más fácil de lo que parece: transferir a la placa e ir pinchando y soldando según esquemas. A ver que me sale como primer proyecto electrónica ;D

Leyendo lo del código fuente entiendo que tambien hay que programar una "cucaracha" ¿esto complica mucho el proyecto?

¿Qué equipamento sería totalmente imprescindible para llevarlo a cabo?
Fresadora BF20L , esmeril del lidl y demás herramientas eléctricas de las más baratas. 

Desconectado ivanovich031

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Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #44 en: 05 Enero 2014, 07:03 »
Hola!
Me gustaria conseguir los planos de fabricación, los he buscado pero no los encuentro. Alguien los tendrá para que me los envie
porfas
De antemano gracias

Foro MetalAficion

Re:Motores PAP Unipolares. Destruyendo mitos.
« Respuesta #44 en: 05 Enero 2014, 07:03 »

 

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