Fresadora CNC para PCB - IV

He comprado unos motores PAP a un colega radioaficonado, en concreto 4 motores tipo NEMA-17, son pequeños y entregan un par muy bueno para pequeñas aplicaciones.

Las características son las siguientes:

Nema 17 (35ST36-1004A) 35x35x36 mm y 180g. de peso

Bipolar híbrido de 4 hilos 1,8º (200 pasos/vuelta)

2.7V 1A/fase 1,4 Kg*cm (aprox. 0,1 Nm)

Resistencia/fase 2,7 Ohm e Inductancia 4,3 mH

El envío ha tardado casi 10 días, paquete nacional certificado en Correos. Es sorprendente, y todavía no me ha llegado un envío del día 6 de abril, éste sin certificar por lo que me temo lo peor... comentaré al respecto. Espero equivocarme!

He realizado una prueba con los motores y la controladora. Estos motores tienen más consumo que el de la impresora, en concreto 300 mA más por bobina y entregan un par algo mayor, el motor es similar...

He observado con estos motores un zumbido, pero el del eje Z en concreto es algo exagerado y vibra ligeramente. La oscilación se produce cuando activo el ENABLE sin señal de paso, es decir parados y alimentados ("enclavados"). Esta oscilación no produce moviento de los motores y no afecta a su par de detención, si que produce un calentamiento excesivo, en concreto he apagado el controlador porque el motor del eje Z empezaba a calaentarse en exceso. He colocado el amperímetro en una de las fases y he visto oscilaciones de corriente que sobrepasan el amperio, el driver no es capaz de mantener la intensidad constante.

He realizado varias comprobaciones, ver la estabilidad y filtraje de las señales que vienen de los optoacopladores, e incluso he soltado la línea de control de pasos. Las señales son buenas y la alimentación de la electrónica a 5V es perfecta, no hay ruido. Las resistencias para el control de la corriente son inductivas y he pensado que podrían afectar de alguna manera aunque no he leído nada al respecto en el datasheet de los integrados IMT...

He hecho una prueba y conectado un condensador electrolítico a mano haciendo contacto entre la resistencia y masa intentando estabilizar la tensión sin resultado. Me he puesto a releer el datasheet del IMT-901, en concreto del Toshiba TA8435H (es el mismo integrado) ya que trae más literatura; he encontrado una reseña al final que dice literalmente: "Use a stable power supply with ICs with built-in protection functions. If the power supply is unstable, the protection function may not operate, causing IC breakdown."

He pensado entonces en la fuente , si elimino provisionalmente la de la controladora (los dos transformadores) y uso mi fuente de alimentación regulable de 40A, es una fuente pensada para alimentar equipos de radio y la tensión máxima son 15 voltios. He caído en que tengo dos baterías de 12V de electrolito de gel para mi walkie de V/U y podría obtener los 24V necesarios poniéndolas en serie.

Una foto de los motores con unos mandos de potenciómetro para ver su posición y giro:

He realizado la prueba y lo que me temía, con los 24V de la batería perfecto, los motores no hacen ruido y el eje Z que era el más afectado, perfecto y no se calienta. He dejado los motores con el par de detención activo durante 10 minutos y no se calientan casi trabajando al 100% de ciclo de trabajo (función configurable en el IMT). El consumo de los 3 motores es de 870 mA a 24 voltios...

Me encuentro con un problema de poca envergadura, el controlador funciona a las mil maravillas, no hay errores de diseño y llevo muchas horas de pruebas. De hecho, trabajo a 8 micropasos y los motores se mueven con una suavidad excepcional, envío por cada revolución 1600 pulsos desde el software CNC a la controladora. He aprovechado para ver los límites de la controladora y he puesto a trabajar a los motores a 10 KHz, es decir a 6,25 vuletas por segundo y sin problemas.

Tengo dos alternativas: una rediseñar la fuente y otra utilizar las baterías como fuente; las baterías de gel en serie suministran 24V y 7A, esta corriente es más que suficiente para la máquina utilizando los NEMA-23 de 1,5 Amperios/fase, ya que a 24V como hemos visto tenemos un consumo próximo al Amperio alimentando los 3 motores cuyas tensiones nominales están próximas a 3V. Tiene el inconveniente de tener que implementar un sistema de carga que garantice la operación...

Primero voy a intentar solucionar el problema modificando la fuente de alimentación aunque no lo veo muy factible, tampoco dispongo de mucho espacio por lo que es posible que la elimine y la coloque externa...

Seguiré contando...