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.

[hater001]

TMC2209 - це над тиха мікросхема драйвера двигуна для двофазних крокових двигунів.

В конце 2021 года заказывал более новые TMC2226
Но что вы собираетесь ими управлять, NEMA17? Разве для позиционирвания магнитофонной головки не хватит такого?

[gelert]

Дякую за посилання. Йшлося про двигуни вінілового програвача типу ТСК-1, ДСК-50. Для них функції таких драйверів взагалі то надлишкові, приваблює хіба що режим мікрокроку. У мене A4988 крутила слабенький кроковик від якогось принтеру, а той в свою чергу приводив в дію плунжерний насос-дозатор RH0CKC у вузлі відбору ректифікаційної колони. Отриманий продукт до звуку має опосередковане відношення, але в помірних дозах покращує сприйняття музичного матеріалу .

[hater001]

А какая цель преследовалась плавность хода или постоянная скорость? Преимущество шаговика - это точность и по индукции обмоток можно определять пропуски шагов - но это скорее из оперы ЧПУ. Мне кажется крутить винил - синхронник + разумный маховик, а шаговик наоборот внесёт дискретность во вращение.

[lgedmitry]

А какая цель преследовалась плавность хода или постоянная скорость? Преимущество шаговика - это точность и по индукции обмоток можно определять пропуски шагов - но это скорее из оперы ЧПУ. Мне кажется крутить винил - синхронник + разумный маховик, а шаговик наоборот внесёт дискретность во вращение.

а мне думается, что шаговик - это тот же синхронник, у которого полюсов много. Так что первым всегда может заменить второе, если в скорость вращения не упрёшься. И никакой дискретности он не внесёт, если питать не дискретным током

[hater001]

а мне думается, что шаговик - это тот же синхронник, у которого полюсов много. Так что первым всегда может заменить второе, если в скорость вращения не упрёшься. И никакой дискретности он не внесёт, если питать не дискретным током

Много "если". Можно в самосвале диван поставить и людей возить. Какое преимущество шаговика в данном случае?

[Igorvolikov]

Ну например - шаговиков в продаже полно и любых, а низкооборотный тихоходный синхронник еще найти нужно.

[hater001]

Также к ним полно драйверов для работы в шаговом режиме. Однако, я сложно представляю как его запустить в режиме обыкновенного синхронника. Любопытно посмотреть на такую схему для наглядности, потому что подключение может перекрыть этот плюс доступности. Вот эта что выше, если нет готового решения, то проще найти синхронник

[gelert]

Кроковик з магнітом’яким ротором це майже в чистому вигляді традиційний синхронник. Єдине, що може стати на заваді - резонанс.

[Igorvolikov]

Также к ним полно драйверов для работы в шаговом режиме. Однако, я сложно представляю как его запустить в режиме обыкновенного синхронника. Любопытно посмотреть на такую схему для наглядности, потому что подключение может перекрыть этот плюс доступности. Вот эта что выше, если нет готового решения, то проще найти синхронник

Ну вот по той схеме от Торенса собран генератор и шаговик Berger Lahr уже лет 5 трудится у знакомого в электронике б1-01.
Хуже точно не стало.

[lgedmitry]

в принципе, можно в лоб решить драйверный вопрос: взять пару каких-нибудь дремучих 2716, записать в одну семплы Y=sin(x), а в другую Y=cos(x). Перед ними счётчик синхронный с генератором, а позади-R-2R матрицы на 8 бит и ФНЧ для сглаживания ступенек. Ну и что-то типа LM1876, чтоб 24 Вольта тянула. И всё, готово!

[lgedmitry]

а можно вообще AD9850 применить

[gelert]

Там особливо фільтрувати нема чого. Це AD9833, вона трохи нижче за частотою.
https://www.youtube.com/shorts/vzRETepX2RY