Niezależna organizacja badająca rynek automatyki przedstawiła raport dotyczący napędów małej mocy. Wynika z niego coś wprost przeciwnego do tego co twierdzi kolega kwarc.
Po pierwsze silniki bezszczotkowe (nieważne DC czy AC) mają większe osiągi dzięki wyeliminowaniu rezystancji szczotek, zwiększeniu stosunku mocy do masy elementów wirujących poprzez wyeliminowanie ciężkiego rdzenia wirnika, komutatora i miedzianych uzwojeń.
Skala wielkości produkcji silników bezszczotkowych do silników szczotkowych jest jak 1 do 10 i właśnie to powoduje że silnik szczotkowy jest jeszcze znacznie TAŃSZY od bezszczotkowego, pomimo niewątpliwie bardziej skomplikowanej budowy.
Uznane firmy już od wielu lat nie stosują servo DC.

A co do krytyki to nie musi jej kolega "brać na klatę" -wystarczy przed wypowiedzią co do której nie jest kolega pewny, że jest zgodna ze stanem faktycznym dodać "wydaje mi się..."

Pierwsze maszyny cyfrowe (NC) powstały ok roku 50. To właśnie maszyny które wykonywały polecenia z taśmy. Ok roku 60 pojawiły się pierwsze maszyny CNC (computer numerical controll) wyposażone w programowalny procesor. Serwonapędy z lat 50 i te z czasów obecnych nie miały zadawania step/dir, tylko zadawanie prędkości wyliczonej najczęściej na podstawie uchybu pozycji, ale w sterowniku CNC a nie w serwonapędzie.
Wynika z tego, że zadawana prędkość jest częścią złożonego sterowania zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego położenia i prędkości, a że najczęściej regulator pozycji jest regulatorem P to to uchyb będzie zawsze proporcjonalny do prędkości. Powoduje to błędy interpolacji przy różniących się nastawach KP w różnych osiach. Natomiast podczas interpolacji kołowej nawet najlepiej dobrane parametry nie wyeliminują błędu "kroplowatości", a uchyb ścieżki będzie narastał przy zwiększaniu prędkości. Istnieją metody na ograniczenie tych niekorzystnych zjawisk lecz wiele współczesnych sterowników cnc dalej ich nie wykorzystuje.

Wreszcie! Chwali się to że kolega napisał "Zawsze mi się wydawało", ponieważ widzę że większość "specjalistów" z tego forum często czerpie swoją wiedzę z tego forum, co powoduje, że powtarzacie jako fakty to, co się komuś kiedyś wydawało, ale zapomniał to zaznaczyć.

1. Co ma CAN do tego to nie wiem, wartość zadaną prędkości można przesłać analogowo, lub przez CAN, LAN, PROFI, FIBER, etc, nie ma to znaczenia. Ważne aby wartość zadana jak najszybciej dotarła do elementu wykonawczego. System analogowy został wyparty przez cyfrę ponieważ miał ograniczone pasmo i rozdzielczość właśnie ze względu na zakłucenia elektryczne i niestabilność układów analogowych.

2. Rozdzielczość enkodera nie jest sprawą neutralną ponieważ dokładność estymacji prędkości, w znacznym znacznym stopniu od rozdzielczości enkodera, ale kluczowa jest w niej również liniowość charakterystyki. I tutaj wbrew zdrowemu rozsądkowi przesadne rozdzielczości nie są najlepsze ponieważ powyżej 5000 ppr są najczęściej interpolowane, a to powoduje właśnie te nieliniowości i falowanie estymowanej prędkości.

3. Co do DSP to się zgadzam.

1. Oczywiście nie maiałem na myśli zakłuceń elektrycznych tylko np. nagłą zmianę obciążenia (wejście w materiał).
2. Właśnie umiejętność zestrojenia (i klasę regulatora) miałem na myśli.
3. Proszę nie używać określenia "odporność" ponieważ ktoś pomyśli że jak mamy w regulatorze człon D to system nie zarejestruje uchybu podczas nagłej zmiany obciążenia.
Uchyb to podstawa regulacji ze sprzężeniem zwrotnym a to właśnie nazywa się serwo.
Wszystkie człony regulatora przetwarzają sygnał błędu i jeśli by go nie było to nie było by sygnału sterującego silnikiem, czyli by stał.
4. Podlega, ale sterowanie wektorowe jest daleko za PID pozycji (w dużym uproszczeniu)
5. I znowu widzę tu pomiar "na oko". Co to znaczy "doskonale widać na obrobionej powierzchni"? Macie miarki w oku? Generalnie najczęściej jest tak, że powierzchnia jest idealnie gładka a wymiary w kosmosie. Poszarpana krawędź jest najczęściej spowodowana za dużymi wzmocnieniami regulatorów. W klasycznym układzie regulacji położenia obrabiarek cnc okrąg przypomina kroplę wody, a to czy ta kropla wody będzie od idealnego okręgu różniła się o 0.01mm czy o 0.1mm to już właśnie sprawa nastaw regulatorów i ich konfiguracji.
6. Nie mówimy o superdokładnych maszynach, tylko o 99% obrabiarek cnc wyprodukowanych przez ostatnie 50 lat. Zasada jest taka że wszystkie te serwonapędy są sterowane zadaną PRĘDKOŚCIĄ, A NIE POZYCJĄ!!! a regulatora pozycji w ogóle nie ma w serwonapędzie tylko jest w sterowniku cnc. I nie zależy to od tego czy serwonapęd jest analogowy (sterowanie +/-10V) czy cyfrowy. I tak zadawana jest prędkość.

Różnica pomiędzy systemami sterowania amatorskimi i profesjonalnymi wykorzystującymi serwonwpędy polega na tym, że w tych profesjonalnych nikt nie steruje step/dir itp. Rozwiązanie takie jest za wolne i pojawiają się znaczne błędy dynamiczne. Dzieje się tak dlatego, że po wystąpieniu sygnału zakłucającego, najpierw pojawia się moment oporu, którego konsekwencją jest pojawienie sie uchybu prędkości, a to dopiero powoduje pojawienie się błędu pozycji. Oznacza to, że zanim się pojawi błąd pozycji, który regulator PID (uchybu pozycji) będzie się starał wyzerować, zmienne momentu i prędkości (będące kolejnymi pochodnymi pozycji) będą już na znacznym poziomie i czas potrzebny na nacałkowanie członu I regulatora PID, będzie powodował znaczne opóźnienia w osiągnięciu na wyjściu regulatora adekwatnego do pojawiającego sie uchybu sygnału wyjściowego, a to z kolei powoduje pojawianie sie chwilowych uchybów na poziomie często przekraczającym uchyby silników krokowych. Morał z tego taki, że nie zawsze jak ktoś to napisał "najgorszy serwonapęd będzie lepszy od najlepszego napędu krokowego. I choć w większości serwonapędów jest rzeczywiście lepiej, to źle dobrany i zestrojony serwonapęd może mieć mniejsze dokładności dynamiczne niż krokowiec, w którym za bardzo nie ma co regulować.

Pytanie tylko czy kogoś z was tak naprawdę interesuje tak głębokie analizowanie problemu.

Nie widzisz różnicy? Jeśli oceniać chcesz na "oko", to pewnie jej nie zobaczysz, nawet jak by była różnica wielokrotna. Podstawowe pytanie to jakimi kryteriami powinniście się posługiwać przy ocenie, który jest lepszy, a który gorszy. Trzeba sobie zadać pytanie, czy lepszy jest taki, który pracuje płynnie i ma duże uchyby, czy taki co ma małe uchyby ale szarpie i burczy? Dokładności statyczne to takie, które mierzymy podczas postoju napędu i tutaj różnic raczej niema -prawie wszystkie dociągną do zera. Ale co się dzieje w stanach dynamicznych? Czy ktoś z Was może określić jakie się pojawiają uchyby podczas wykonywania programu? A jeśli tak to jakie to są wartości, przy jakim enkoderze i jakim skoku śruby? Wiecie jakie są podstawowe różnice pomiędzy systemami amatorskimi, a profesjonalnymi? np. fanuc siemens itp.

W zasadzie kolega dobrze zrozumiał. Natomiast co do tego czy piotrjub steruje silnikiem w taki sposób to nie wiem, aby to określić musiał bym zobaczyć co najmniej schemat blokowy tego sterownika, albo jak, czym i gdzie mierzy prądy i napięcia w tym sterowniku.
A ponieważ istnieje alternatywna metoda sterowania -uproszczona w stosunku do metody opisanej w w/w cytacie, bez jakichś szczegółów konstrukcyjnych trudno powiedzieć.

Komutacja to podłączanie a komutator to podłączacz sterowany kątem wirnika. Jak w silniku prądu stałego kręci się wirnik to przy każdej zmianie sekcji komutatora następuje przełączenie na inną sekcję uzwojeń wirnika. Ale dopóki komutator znajduje się na danej szczotce to jest zasilany napięciem stałym. To samo się dzieje w BLDC ale przełączają tranzystory zamiast komutatora. W PMSM napięcie na uzwojeniach jest sinusoidą w funkcji kąta wirnika.
Jak podłączysz PMAC do sterownika BLDC to będzie wielka kicha. Co prawda będzie się kręcił, ale będzie się bardzo grzał, i pracował nierównomiernie. Jak podłączysz BLDC do sterownika PMAC to w zasadzie powinien działać w miarę normalnie, ale jego sprawność będzie trochę mniejsza. Zawdzięczamy to regulatorowi składowej magnesującej wektora pola, który potrafi dynamicznie zwiększać i zmniejszać strumień magnetyczny wirnika tak aby dawał sinusoidalny backEMF. Ale obawiam się że się nie da tego dalej tłumaczyć na skróty. Trzeba najpierw zrozumieć zasadę działania silnika i jego model matematyczny, a dopiero potem analizować co będzie jak zrobimy to czy tamto. Ale myślę że to wykracza poza ramy tego forum.


Niestety nie wolno mi podać gotowej recepty na sterownik.
A w sterowniki open source itp. nie wierzę, ponieważ prawie każdy na forum chciałby komercyjnie budować takie zabawki i jak wymyśli coś ciekawego to się akurat tym nie dzieli poniweaż ma nadzieję, że w przyszłości da mu to przewagę nad konkurencją. Wystarczy zobaczyć jak gorliwi dyskutanci innych wątków skąpo traktują open source -popatrzcie tylko na daty postów z tego działu!!! Problem w tym, że tacy powinni mieć inne forum "dla producentów i kandydatów na producentów maszyn cnc" i prawdopodobnie jedynymi tematami byłyby dyskusje o wyższości jednej maszyny nad drugą, wypowiadane przez niekompetentnych lub udających niekompetentnych użytkowników mających na celu jedynie oczerniania konkurencji.


Wydaje mi się, że największy współczynnik mocy do masy mają silniki turbinowe. Np. silnik do helikoptera ma 1000kM przy 50kg masy.
Ale pewnie nie o to chodziło. Generalnie silniki z magnesami na wirniku mają ten współczynnik wysoki. Ale tak naprawdę to nie typ silnika o tym decyduje ale maksymalne obroty. Jeśli silnik o danej wielkości mechanicznej będzie miał 2xwiększe obroty to moc wzrośnie również 2x. Wrzeciono 18.000 rmp (300Hz)o mocy 3.3kW gdyby miało być nawinięte do podłączenia do sieci 50Hz miało by 6 razy mniej mocy (0.55kW) i w związku z tym największa "gęstość mocy" mają silniki wysokoobrotowe.


Kiedyś mnichom też trudno było zaakceptować fakt że ziemia sie kręci wokół słońca
Ale, co do napięcia zasilającego sterownik silnika krokowego, to dlaczego nie razy 8 albo razy 12? Nikt z głoszących tą teorię nie jest w stanie podać matematycznej podstawy takich obliczeń. Jeśli byśmy wzięli doskonały silnik krokowy renomowanego producenta, który dołożył starań aby rezystancja uzwojeń była powiedzmy połowę mniejsza, to według twojej teorii wystarczyło by takiemu silnikowi połowę napięcia na sterowniku do uzyskania danych obrotów przy danym momencie. Okazało by się, że prawa fizyki nie istnieją ponieważ można uzyskać taką sama moc przy takim samym prądzie i różnych napięciach (oczywiście uwzględniając takie same pozostałe parametry). Jeśli byśmy zrobili uzwojenia np. z nadprzewodnika to rezystancja byłaby bliska 0 i co, wtedy do pracy silnika wystarczyło by napięci 10x0V??? Jest to oczywista bzdura i jeszcze raz powtarzam, podstawą do określenia napięcia zasilającego sterownik silnika powinna być wartość backEMF danego silnika. Jeśli zamierzasz promować teorię x10 tylko dlatego że jest to teoria uznana przez Ciebie za słuszną to twoja sprawa, ale teorie mają to do siebie, że trzeba je zweryfikować i wtedy często są obalane. Natomiast do zastosowań amatorskich to nie ma znaczenia ponieważ w sterowaniu silników krokowych jest wiele innych ograniczeń utrudniających wydobycie z krokowca maksymalnych osiągów. Jak dasz x20 też będzie działał.

1. Leoo, silnik diesla to nie silnik benzynowy, choć przecież mają tłoki, korbowody, zawory itp, różnią się szczegółami a jednak jeden pracuje na benzynę a drugi na olej napędowy. Podobnie jest z silnikami BLDC i PMSM. Silnik BLDC jest zasilany napięciem stałym przełączanym za pomocą tranzystorów, ale w danej chwili i danej sekcji jest podłączony do napięcia zasilania, dopiero jak wirnik obróci się o kąt wymagający przełączenia zasilania na następne uzwojenie to sterownik to czyni.
PMSM to silnik prądu zmiennego i jest zasilany napięciem sinusoidalnym. (a to że tą sinusoidę generujemy za pomocą falownika z prądu stałego to inna sprawa).

2. Przede wszystkim praktyka może być dobra lub zła. Z tą złą to najczęściej jest tek że jeden powie coś co mu się wydaje a reszta to powtarza. Napięcie o którym pisałem wynika z rezystancji miedzi w silniku i najlepiej by było gdyby była zerowa, niestety świat nie jest idealny.
Moim zdaniem powinno się umieszczać tak jak na wielu silnikach PMSM parametr BackEMF czyli siła elektromotoryczna przy danych obrotach (najczęściej a V/1000rpm) wtedy na pierwszy rzut oka można policzyć ile wyciągnie dany silnik z danego napięcia.

3. Jak amator nie ma zawzięcia to co z niego za amator?

Nie mogę tego czytać! Jeśli coś piszecie, ale nie jesteście stuprocentowo pewni że tak jest w rzeczywistości to proszę dodać przed komentarzem: "Wydaje mi się, że..."

Kilka fundamentalnych zasad:

1. Po pierwsze silnik synchroniczny to taki, w którym wirnik kręci się z taką samą prędkością jak pole w stojanie.

2. Określenie servo nie dotyczy żadnego konkretnego silnika, tylko idei regulacji ze sprzężeniem zwrotnym. Servo może być pneumatyczne, hydrauliczne, na silniku krokowym, prądu stałego, synchronicznym, asynchronicznym, liniowym itp.
Zasada servo polega na tym że mierzymy wartość regulowaną, porównujemy ją z wartością zadaną i na podstawie otrzymanego błędu obliczana jest wartość zadana prądu, napięcia itd. Jakość serwonapędu zależy między innymi od algorytmów wyznaczających wartość wyjściową prądu, napięcia etc.

3. Sprzężenie może dotyczyć: prądu, prędkości, pozycji kątowej, lub liniowej

4. Aby było możliwe wykorzystanie zasady servo, muszą być spełnione określone warunki. Musimy mieć możliwość pomiaru wartości regulowanej: moment (w uogulnieniu) odpowiada płynącemu prądowi, prędkość kiedyś się mierzyło za pomocą prądniczek tacho, ale teraz wyznacza się ją za pomocą impulsów z enkodera ew. resolwera, pozycja to podstawowa wartość, którą dostajemy z enkodera i resolwera. Enkodery mogą być inkrementalne lub absolutne, ale obecnie występują również enkodery absolutne jako inkrementalne ale z bateryjką i licznikiem.

5. Nas interesuje przede wszystkim serwo które reguluje pozycję, ale zaawansowane serwonapędy kontrolują także inne parametry.

6. Silnik synchroniczny może mieć na wirniku magnesy stałe lub cewki zasilane pierścieniami ślizgowymi (te drugie w zasadzie nas nie interesują). Jak ma magnesy stałe to mogą byc przyklejone, wciśnięte, ale mogą być również w postaci jednego walca namagnesowanego wielobiegunowo.

7. Silniki BLDC (brushless DC) czyli bezszczotkowe DC i silniki synchroniczne AC mają tak zbliżoną budowę, że bez analizy Back EMF-u czyli kształtu generowanego napięcia w pracy prądnicowej nie sposób je odróżnić, napięcie generowane przez synchro AC jest w przybliżeniu sinusoidalne, a BLDC w przybliżeniu trapezoidalne. Wynika to z trochę innego rozkładu pola magnetycznego wirnika. Różnice w sterowaniu są za to ogromne.
Jaj sama nazwa wskazuje silnik BLDC to silnik bezszczotkowy prądu stałego i poza tym, że zamiast komutatora ma tranzystory przełączające uzwojenia, i zamieniony wirnik ze statorem niczym się od zwykłego szczotkowca DC nie różni. Niestety nie ma róży bez kolców i brak komutatora jest zaletą niewątpliwą (brak wycierania szczotek), jest okupiony niewielką tylko 3 fazowym sterowaniem uzwojeń. Jak każdy wie w większych silnikach DC sekcji komutatora może być naprawdę dużo, co powoduje miękkie przechodzenie pomiędzy sekcjami. W BLDC występują pewne skoki momentu podczas przełączania faz, jednak zastosowanie wysokiej jakości silników i odpowiedniego sterownika minimalizuje ten efekt. Ale w związku z tą wadą obecnie najlepsze maszyny są wyposażane w sterowniki synchro AC, które tej wady są pozbawione, ale sterowanie nimi jest o wiele trudniejsze.

8. Silniki krokowe są silnikami synchronicznymi, tylko o dużej ilości biegunów najczęściej 50 i z uzwojeniami w konfiguracji dwufazowej (czteroprzewodowej). Ich jedyna zaleta to, że przy odpowiednim sterowaniu (czoper itp. + przełączanie uzwojeń ew. mikrokroki) można zadawać pozycję bez sprzężenia zwrotnego. Niestety musimy mieć bardzo duży zapas momentu aby nie zgubić tej pozycji.

9. Co do mocy silnika krokowego to poddaje się ona wbrew temu co niektórzy twierdzą prawom fizyki, to znaczy że moc to iloczyn momentu i prędkości obrotowej, a napięcie znamionowe na tabliczce silnika krokowego to najbardziej absurdalny parametr który tam można umieszczać. Dotyczy on jakie napięcie trzeba przyłożyć do uzwojenia aby osiągnąć prąd znamionowy. Dotyczy to tylko stanu zatrzymanego i napięcia stałego, więc tak naprawdę określa on rezystancję uzwojenia. Tak naprawdę to napięcie podczas pracy silnik ustala sobie sam. Ponieważ napięcie na uzwojeniach to backEMF (w przybliżeniu uzależniony od indukcyjności uzwojeń i aktualnej prędkości obrotowej)+spadek na rezystancji, czoper na wyjściu daje PWM napięcia na podstawie zadanego prądu, a że czoper to regulator prądu, to tak steruje napięciem zasilającym cewkę, aby prąd w niej płynący był zgodny z zadanym z generatora kroków. W związku z tym silnik krokowy traci moment w momencie gdy czoperowi zabraknie napięcia z zasilacza i PWM osiągnie stuprocentowe wypełnienie.

10. Dla amatora, który ma dość krokowych najprościej kupić serwo DC i zrobić do niego sterownik, to dość proste. Dla profesjonalisty zostają serwa oparte na BLDC lub synchro AC.