CNC Motor meghajtó 10. - Logikai tápegység

Tegnap beforrasztottam az alkatrészeket. Észervettem három hibát amit elkövettem:

• Nagyobb csatlakozókat terveztem mint szerettem volna. Tehát 3,96 mm-es osztású csatlakozóim lesznek a 2,54 mm-es helyett.
• Másfél miliméteres lyukakat fúrtam a kettesek helyett. Ez könnyen orvosolható.
• Van egy plusz LC szűrő az áramkör kimenetén. Ebbe 100uF/6,3V-os B méretű tantálkondenzátort terveztem, de 100uF/10V-os D méretűt vettem. Gondolkoztam. Az, ha most nem forrasztok ide semmit, meggátolja, hogy kipróbáljam az áramkört? Nem. Tehát, hogyom így és hétfőn veszek új kondenzátort.

Ahogy befejeztem az építést, tesztelni akartam. Kifejezetten a generált zajra voltam kíváncsi.

Miután a kimeneti szűrőben nem volt kondenzátor, ráforrasztottam egy öreg elkót a tesztelésre használt 470ohmos ellenállásra, és megpróbáltam megmérni a zajt.

Olyan alacsony volt, hogy elveszett az oszcilloszkóp álal felszedett környezeti zajban.

És végül, a kimeneti feszültség azt hiszem elég pontos.

Labortáp - javítás

Kezdve tegnap este, folytatva ma reggel, megpróbáltam megjavítani a labortápot.
Elmondhatom ez egy igen furcsa élmény lett.
Miután se szervízkönyvet, se kapcsolási rajzot nem találtam, vakon ugrottam neki.
Kinyitottam a dobozt. Egy óriási toroid trafó van a közepén, egy panel két nagy hűtőbordával, kondenzátorokkal, teljesítménytranzisztorokkal, egyenirányítókkal hátul, két egymásra rakott panel pedig az előlaphoz csavarozva - ezek a vezérlő panelek.
Miután nincs kapcsolási rajzom, megpróbáltam izolálni a problémát. Az első ötletem az volt, hogy felcserélem a két, elektromosan azonos (legalábbis azt hiszem) oldal csatlakozóit. Ezzel el tudom dönteni, hogy a hiba a vezérlő, vagy a teljesítmény részen van-e.
Minden felcserélési kísérletem kudarcot vallott. Amikor felcseréltem a csatlakozókat a vezérlő működött, de egyik csatorna sem indult el. Utána találtam egy tranzisztort (vagy duál diódát, nem tudom) ami a teljesítmény panelre csatlakozott, de nem forrasztva, hanem csatlakozóval. Amikor a dugót kihúztam, a halott csatorna reléi elkezdtek csattogni. Lassan kapcsolgatott, de működött. Visszadugtam az alkatrész csatlakozóját és a relék változatlanul működtek. A csatorna életre kelt.
Amikor ki és bekapcsoltam a kimentet, az eredetileg halott csatorna, minden alkalommal életre kelt, csak sokkal lassabban mint a jó. Sokszori ki és bekapcsolás után a csatorna pont ugyanolyan gyors lett mint a másik.
Furcsa. A tápegység most teljesen működőképes.

Egy dolog teljesen világossá vált. A közeljövőben vagy vennem, vagy építenem kell egy labortápot, miután ez az állapot nem megnyugtató.

CNC Motor meghajtó 9. - Vegyes dolgok

Az elmúlt hetekben a project nem nagyon haladt a project előre, de néhány dolog történt körülötte, amiről írni akarok.

Logikai Tápegység
Időközben terveztem egy teszt áramkört/panelt a kisfeszültségű dolgokhoz. A uC, a mérőerősítők, és a kijelző 3,3V-ról megy (eredetileg 5V-os üzemre terveztem, de a kijelző amit használok, nem alkalmas erre). Ez a tápegység végülis nem olyan olcsó, mint szerettem volna. Az tiszta volt, hogy egy kapcsolóüzemű tápra van szükségem, és egy olyan IC-re ami képes "nagyfeszültségű" bemenetet kezelni. Tudom, hogy az a párszáz miliamper nem túl sok, és az egész áramkör hálózatról megy és nem elemről. Erre egy jó megoldás lenne egy három lábú alap stabilizátor, vagy egy LDO, de...
Mindíg az a fránya de.
Az egész áramkör 48V-ról megy. Ha csak 100mA-t fogyaszt egy analóg szabályozóval az 4.47W hőtermelést jelent. Továbbá ezeket a szabályozókat nem 48V-ra tervezték.
Tehát a döntés, hogy marad a HV jelzésű buck szabályozó. Specifikusan a TI LM2594HV-3.3 modelt választottam.
A köré tervezett áramkör:

A tesztpanel:

Az elkészült nyák (beültetés később):

uC megérkezett
Amikor elkezdtem dolgozni ezen a projecten a Nuvoton M054LDN vezérlőjét választottam hozzá. Ebben 16+4K FLASH van, ami elégnek tűnt. Van egy M0516LDN fejlesztőkészletem, ezen kezdtem el írni a kódot. Ahogy a project előrehaladt egyértelművé vált, hogy nem fér bele a 16K-ba. Ennek alapvetően két oka van: a kijelző karaktertáblája és a PID vezérlő által használt lebegőpontos könyvtár.
És itt jön a probléma. A helyi forgalmazónál csak az M054LDN-t és az M0516LAN-t találtam raktáron, az M0516LDN-t nem. Az A helyett a D-nek itt van jelentősége. Ez az eszköz reviziója. Egyéb változások mellett a D revizió SPI-je rendelkezik egy FIFO bufferrel, amit kiterjedten használok a kijelző meghajtóban, és nem akarom kidobni.
Körülnéztem és az AliExpress-en megtaláltam amit kerestem.
Meg is érkezett:

BEMF

Volt néhány megjegyzés a project Hackaday.io lapján Andrew-tól és Hacker404-től arról, hogy szenzor nélküli méréshez egy általánosabban használt megközeítést a Back Electromotive Force mérését kellene használni. Itt van két cikk ami ezt tárgyalja:

http://acroname.com/articles/back-emf-motion-feedback

http://www.precisionmicrodrives.com/application-notes-technical-guides/application-bulletins/ab-021-measuring-rpm-from-back-emf

Annak ellenére, hogy úgy döntöttem maradok a jelenlegi irányvonalnál, úgy gondolom, hogy ezt mindenképp érdemes lenne kipróbálni.
Összegyűjtöttem a BEMF előnyeit és hátrányait az én megközelítésemmel szemben:

+ Sokkal egyszerűbb áramköri megoldásra van szükség a vezérléshez és a méréshez

+ Alacsonyabb frekvencián működhet a PWM ami csökkenti a kapcsolási veszteséget  és növeli a felbontást (Ugyanazzal a uC-vel 10kHz-en a teljes tartományt 2500 lépésre lehet osztani a jelenlegi 250 helyett)

- Pontatlanabb mérés. Több tényező csökkenti a pontosságot (zaj, mérés időzítés, kalibráció szükségessége)

- Végfelhasználói kalibráció szükségessége. Az én metódusommal, csak a kommutátor szegmensek darabszámát kell meghatározni és készen vagyunk. A BEMF-nél, a teljes fordulatszám tartományon végig kell menni és meghatározni a különböző fordulatszámokhoz tartozó feszültségértékeket.
- Zajosabb működés. Egy motor kisfrekvenciás négyszögjelről táplálva több zajt termel, mint tiszta egyenáramról táplálva.
- Nem lehetséges 100%-os kitöltési tényező használata - valahol mérni kell.

Mindazonáltal, azt hiszem érdemes kipróbálni ezt a metódust is amint végeztem a jelenlegivel.

Újabb nyeremény

Úgy látszik, mostanság szerencsés napjaim vannak.A SOS Electronic nemrég értesített:

"Tisztelt Ügyfelünk,
Örömmel értesítjük, hogy Ön egyike szerencsés nyerteseinknek, akiket egy Sensirion szenzorral ajándékozunk meg. Kérjük, írja meg nekünk, hogy melyik típust postázzuk Önnek (analóg vagy digitális)."

A digitálisat választottam. Várom, hogy megérkezzen.

Erről a szerkezetről beszélünk:

http://www.sensirion.com/en/products/humidity-temperature/humidity-temperature-sensor-sht3x/

Csak abban reménykedem, hogy valami modulra szerelve kapom, más esetben javítanom kell a QFN forrasztási tudásomon.

CNC Motor meghajtó 8. - V2 teszt

A hétvégén, végre eljutottam a V2-es MOSFET meghajtó tesztjéig.

Hozzákötöttem a labortáphoz, rákötöttem egy ohmos terhelést (470ohm/5w), bekapcsoltam, és ...

Semmi sem történt.

Körülnéztem, megpróbáltam megtalálni a hibát.

A bementeten ott volt a PWM jel.

Az alacsony szintű FET-eken ott volt a jel.

A MOSFET gate-jén... nem volt semmi.

Megfordítottam a panelt, hogy megnézzem a forrasztási oldalt...

Idióta!

Miután beforrasztottam a MOSFET-et és a diodát, elkezdett tökéletesen működni.

Labortáp - kimúlt

A labortápom ma reggel megadta magát. Próbáltam dolgozni vele, de a 2-es csatorna azonnal állandó áramú módba váltott. Ha elforgatom a gombot terhelés nélkül maximum 0.5V-ot tudok mérni rajta. Kéne találnom egy kapcsolási rajzot hozzá (vagy megpróbálom anélkül megjavítani).

CNC Motor meghajtó 7. - Újabb nyeremény!!!

Úgy látszik, hogy a Hackaday.io zsűrije kedveli a projectemet. Egy újabb hét telt el és ény újra a nyertesek között vagyok. Kaptam egy $50-os utalványt a Shapeways-hez tőlük. Gondolkodom, hogy mire lehetne felhasználni. Miután a 3D nyomtatóm még mindíg betegeskedik, okosan kell elköltenem.
Ahogy Mike Szczys a Hackaday írta:
"I hope you'll use for your Hackaday Prize build"
Gondolkoztam. mi lenne hazsnálható, kifejezetten a projectemhez. Végül eldöntöttem. A vezérlőm a CNC maró eredeti vezérlődobozába kerül. Miután az némi fémmunkát igényel, hogy a kijelzőt beszereljem, és a fémvágáshoz olyan kézben tartott szerszámot fogok használni mint a Dremelem, ez nem fog valami szép éleket produkálni. Ezt valahogy el kell takarni. Tehát tervezek és rendelek egy műanyag keretet, amitől a fémmunka után jól fog kinézni az egész.
És végül, újra: Bíztatok mindenkit akinek brilliáns project ötlete van, hogy építse meg és ossza meg a Hackaday.io-n. Nem fogod megbánni. Jó neked, jó a közösségnek.