Использование шаговых двигателей в аудиоустройствах

[bill25]

Всем привет!

Недавно заинтересовался вопросом применения шаговых двигателей в аудиотехнике. Обычно мы привыкли видеть их в 3D-принтерах, ЧПУ или приводах оптики, но я наткнулся на несколько проектов DIY-аудиофилов, которые используют шаговые двигатели для регулировки громкости или точного позиционирования головок в магнитофонах.

Плюсы, которые я вижу:

Точность позиционирования – шаговые двигатели дают возможность очень плавно и повторяемо регулировать параметры.
Автоматизация – можно легко интегрировать в цифровое управление, например, через Arduino или Raspberry Pi.
Надёжность – меньше механических износов, чем у некоторых потенциометров.

Но есть и минусы:

Шум – слышал, что шаговики могут создавать вибрацию и электромагнитные помехи.
Сложность управления – нужен драйвер, контроллер и грамотная схема, чтобы всё работало без потерь качества звука.
Цена – хорошие шаговые двигатели и драйверы стоят немало.

Кто-нибудь из вас пробовал ставить шаговые двигатели в свои аудиопроекты? Может быть, есть опыт с моторизованными аттенюаторами или приводами? Интересует, насколько это реально влияет на качество звучания и не вносит ли лишние наводки в сигнал.

[Igorvolikov]

В винилокрут Thorens вместо синхронника Berger Lahr RSM ставил шаговый RDM.
Кормил от того же генератора синуса (собран на Ардуино + усилительный каскад).

Разницы не было вообще. Ни в вибрациях, ни в шумах, ни в детонации.

Для себя тогда сделал предварительный вывод: если кормить синусом - можно использовать шаговые без особых проблем.

[ghoust]

Кормить синусом и питать от генератора синуса - ведь не одно и то же.
Шаговий двигатель управляется импульсами, сдвинутими во времени. Обмотки, как любая индуктивность, при переключении генерируют виброси напряжения, т.е. являются источником помех. Для аудио нужна особая схема (не станочная в лоб) и грамотная конструкция.

[Igorvolikov]

Кормить синусом и питать от генератора синуса - ведь не одно и то же.
Шаговий двигатель управляется импульсами, сдвинутими во времени. Обмотки, как любая индуктивность, при переключении генерируют виброси напряжения, т.е. являются источником помех. Для аудио нужна особая схема (не станочная в лоб) и грамотная конструкция.

А можно подробнее - какая особая схема нужна для аудио?
И почему обычный двухфазный генератор синуса не подходит?

Вот чем например плоха схема ниже?

[ghoust]

Особлива у тому сенсі, що потрібно давити завади, які розповсюджуються скрізь.
Також необхідно розділяти силу та чутливі каскади.
Маю такий досвід боротьби
З наскоку навряд чи вийде, конструкція з першого разу без досвіду рідко вдається.
А взагалі, подивиться даташит на L297, в частині розуміння управління КД може бути корисно.

[Igorvolikov]

Особлива у тому сенсі, що потрібно давити завади, які розповсюджуються скрізь.
Також необхідно розділяти силу та чутливі каскади.
Маю такий досвід боротьби
З наскоку навряд чи вийде, конструкція з першого разу без досвіду рідко вдається.
А взагалі, подивиться даташит на L297, в частині розуміння управління КД може бути корисно.

Ок.
Тогда другой вопрос.
Чем конструктивно отличается двухфазный низкооборотный синхронный двигатель типа ТСК-1, ДСК-50 или Lahr rsm-51 от двухфазного шагового двигателя ? (количество полюсов не обсуждаем).

Почему приведенная выше схема успешно работает в приличных аудиоустройствах с синхронным двигателем, а в случае с шаговым, той же конструкции, требует особого внимания?

[gelert]

Замість застарілій L297, яка може тільки напівкрок, раджу дивитись на A4988. Погравшись з номіналом резистору з ROSС на землю і вмикнувши мікрошаг 1/16 у вас залишається тільки клок степ. А це поодинокий генератор, хоч із кварцевою стабільністю, хоч із змінною частотою. З таким мікрокроком на виході маєте практично синус, бо струм не встигає стабілізуватись на рівні запрограмованого. Типовий режим, якщо не потрібно фіксувати певне положення ротору. Тяжкий недолік тих тск-дск — в них можуть відрізнятись опіри обмоток, а це загроза отримати рокотання. Тут можна спробувати підрівняти струми обмоток просто активним резистором, далі механіка підінтегрує .
ЗІ. сучасні контролери КД мають легко мікрокрок 1/128, або навіть 1/256. там взагалі все впирається в конструкцію КД.

[ghoust]

Я з вами повністю згоден, а даташит застарілої L297 запропонував товаришу використати як "підручник".
Старі підручники загалом, як на мене, краще подають основи. До речі, в L297 три режими: normal, half i wave.
А так - да, мікрокрок...
Але ж невідоио, який момент потрібен, чи не буде двигун пропускати кроки при завалених фронтах?
Короче, це вже інша історія.

[lgedmitry]

Замість застарілій L297, яка може тільки напівкрок, раджу дивитись на A4988.

Тогда уж лучше DRV8825

[gelert]

Ну, для такого використовування, як у пана Igorvolikov моменту вистачить із запасом навіть у хвильовому режимі. Якщо в межах повного кроку пропусків не буде, то пропуск поодинокого мікрокроку для крокового призведе до нерівномірного обертання ротору, але хвильовий режим на протязі кроку це нівелює. Наступний недолік звичайного кроковика — достатньо велика маса ротору на відміну тих ТСК-ДСК. Перевагою кроковиків можна вважати високу точність виготовлення, збалансований ротор, більш рівномірну магнітну індукцію, велику кількість полюсів, високу рівність параметрів обмоток. Ну, а сучасні драйвери легко втілюють математично точне і стабільне відтворення параметрів живлення, незалежне від частоти фазове співвідношення і форма — ці переваги безперечні.
Я напевне (як трапиться напад натхнення ) доберусь до своїх LP і якщо там не все розтрощено, пограюсь з приводами. Є Електроніка Б-якась, є Дюаль з ДД. От для останнього дуже доречним може бути DRV8825 в режимі 1/32. Дякую, пане lgedmitry!
Покритикуйте мене, буду вдячний.

[gelert]

Почав шукати, де б придбати тую DRV8825. Краще б не ліз би.
TMC2209 - це над тиха мікросхема драйвера двигуна для двофазних крокових двигунів.
Інтегровані силові МОП-транзистори витримують струм двигуна до 2 А (середньоквадратичне значення) з функціями захисту та діагностики. 4.75… 29V DC.
Інтерфейс STEP/DIR з налаштуванням виводів на 8, 16, 32 або 64 мікрокроки
Плавний хід: 256 мікрокроків завдяки інтерполяції MicroPlyer™
Простий у використанні інтерфейс UART відкриває можливості налаштування та керування. Збереження налаштування програми у пам'яті OTP.
Докладний даташит з прикладами застосування.
Ціна кіта - копійки.