Drivers TMC5160 per una CNC con Nema23

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hellfire39
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Re: Drivers TMC5160 per una CNC con Nema23

Messaggio da hellfire39 » martedì 7 gennaio 2020, 10:50

In realtà il concetto è abbastanza semplice. Se sali di corrente, i driver sulle schedine tipo, appunto i drv8825 iniziano a soffrire.
Essi hanno i transistor di potenza integrati nel minuscolo chip. Siccome non sono interruttori ideali, questi transistor dissipano della potenza (in calore).
Se non si riesce a rimuovere in modo efficiente questo calore, i driver entrano in protezione e si "spengono". In quelle condizioni perderai passi.
La potenza dissipata è legata al quadrato della corrente, quindi sale velocemente con l'aumentare della corrente.
Il drv8825, se non ricordo male, ha dei mosfet con resistenza max (R_DS_ON) di circa 0,3 Ohm.
Quindi,
se richiedi 1A, ogni transistor dissipa 0,3W,
se richiedi 2A, ogni transistor dissipa 1,2W,
se richiedi 4A, ogni transistor dissipa 4,8W !!!

Siccome l'aumento di temperatura è legato alla potenza dissipata, si arriva ad un punto in cui la temperatura del chip sarà troppo elevata.
Se, ad esempio, il chip ha una resistenza termica verso l'aria di 20°C/W,
con 1A la temperatura del chip aumenterà (rispetto alla T_ambiente) di 20*0,3=6°C
con 2A la temperatura del chip aumenterà di 24°C
con 4A la tempratura del chip aumenterà di 96°C

Ecco perché, all'aumentare della corrente, è consigliabile utilizzare driver più grossi, come ad es. il DQ542, che utilizza transistor esterni per pilotare i motori. Questi transistor esterni hanno una resistenza termica molto più bassa, quindi sopportano molto meglio le alte correnti.

Non c'è nessun problema nel collegare driver esterni.
Il DQ542 ha gli ingressi con fotoaccoppiatore. Questo significa che l'uscita di Arduino andrà a pilorare un LED con una resistenza in serie. Sicuramente in questa configurazione Arduino deve fornire più corrente rispetto ai driverini da inserire sulla scheda.
Ma sono altrettanto sicuro che Arduino gestisca tranquillamente questa corrente.
In questo caso si utilizza il collegamento con il GND in comune.

Poi, a voler complicare la situazione con dei buffer, si fa sempre in tempo. Per me sono inutili, ma possiamo discuterne. Fondamentalmente, per pilorare i fotoaccoppiatori basta utilizzare un transistor con un paio di resistenze. Per i buffer "compri" devo vedere il circuito elettrico per poterti dire come colelgarli.



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P.S. i driver hanno una configurazione con ponte ad H, quindi, quando si alimenta una fase motore, ci sono sempre DUE transistor in conduzione. Quindi la potenza dissipata è il doppio di quella di un singolo transistor.

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Re: Drivers TMC5160 per una CNC con Nema23

Messaggio da pieri70 » martedì 7 gennaio 2020, 13:36

Grazie @hellfire39, chiarissimo

Premesso che sono con motori da 2A e che i DRV8825 in teoria tirano massimo 2,5A quindi un minimo di margine ce l'hanno.
Male che vada perderò qualche passo e se si verificasse la cosa penso ad una soluzione alternativa tipo S109 che dovrebbero avere più margine con i loro 4A o drivers esterni.

Di DRV8825 ne ho parecchi in giro per i cassettini, quindi nulla mi costa.

Per il raffreddamento dei bei dissipatori ed una ventolina che ci soffia su.

Ho anche visto che si potrebbe alzarli di modo da mettere due dissipatori, uno sul chip ed uno sotto il PCB.
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hellfire39
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Re: Drivers TMC5160 per una CNC con Nema23

Messaggio da hellfire39 » martedì 7 gennaio 2020, 14:28

Beh! Se vuoi esagerare fai pure (per i 2A). :D
Ma per 4A vai solo con driver esterni (che abbiano mosfet discreti).


P.S. mi sto procurando una sonda di corrente per verificare con calma quanto assorbano realmente gli stepper.
Perché non è detto che si riesca a far erogare la corrente voluta. Dipende molto dalle caratteristiche del motore (induttanza, resistenza). Ma questo è un altro discorso. Aprirò un thread a parte non appena avrò qualche risultato.

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