Parametry silnika prądu stałego w zastępstwie za krokówkę

[bmajkut]

Poszukiwałem na TME jakiś ciekawych mosfetów i znalazłem idealne
3 zł / szt. Dwa mosfety z kanałem typu N w jednej obudowie, rezystancja mniejsza niż 0,1 Ohm i 150 V Uds. Tranzystory wewnątrz są połączone w półmostek.
Od testów z arduino zająłem się poszukiwaniem informacji na temat sterowania.
Muszę zaprojektować regulator kaskadowy, dodać pomiar prędkości obrotowej i pomiar prądu. Jak będę miał te wartości to już powinno się zauważyć znaczne polepszenie w działaniu serwa.
Wbrew pozorom nie jest to takie trudne. Szczególnie kiedy ma się pomiar prądu, bo nie trzeba wykonywać żadnych skomplikowanych obliczeń by wyliczać moment itp.
Sterownik z Elm - Chan ma właśnie tylko pomiar prędkości i pozycji i autor w opisie sam przyznał że obliczanie momentu to nie jest dobry pomysł, ale jego sterownik miałbyć jak najprostszy w budowie.
Widziałem też że stosuje się coś w stylu kompensacji napięcia samoindukcji na uzwojeniu silnika, ale jeszcze się w to nie zagłębiałem.
Póki co projektuję regulator w programie Scilab/XCos i powtarzam materiał ze studiów bo to wszystko miałem na laboratoriach ale pamiętam niewiele

[etet100]

Pytałem twórcę UHU Servo czy planuje jakąś kolejną wersję z szybszym procesorem (których od czasu tiny2313 pojawiło się wiele) i może właśnie dodatkowymi czujnikami. Stwierdził, że to w żaden sposób nie podniesie parametrów sterownika a jedynie skomplikuje układ i źle wpłynie na niezawodność. Wyglądało na to, że wie co mówi. Może ten pomiar prądu nie jest bardzo potrzebny.

[bmajkut]

Jak dla mnie wykorzystanie STM nie jest żadną komplikacją, czujnik prądu tym bardziej bo to jest zwykły odczyt sygnału analogowego.
Może po prostu ten cały UHU Servo działa dobrze i wychodzi z założenia że jak coś działa to nie trzeba nic przy tym majstrować.
Wiem natomiast że sterowanie serwomotorem działa właśnie tak jak napisałem. Myślę, że jeśli można dodać pomiar kolejnej wartości niskim kosztem to może to tylko pomóc i na pewno nie zaszkodzi.

[etet100]

Jak dla mnie wykorzystanie STM nie jest żadną komplikacją

No jakąś jest na pewno. Czasami jednak w prostocie siła. Pamiętaj, że to nie jest projekt zegarka, tylko urządzenie które musi być odporne na warunki przemysłowe, i może komuś zrobić krzywdę jeśli się powiesi w złym momencie. A im bardziej skomplikowany procesor tym większej ilości problemów można się spodziewać.

, czujnik prądu tym bardziej bo to jest zwykły odczyt sygnału analogowego.

Jak to planujesz mierzysz ? Normalnie na szeregowym rezystorze ? Mi ten pomysł dosyć szybko wybito z głowy ze względu na straty w rezystorach i stosunkowo małe napięcia do zmierzenia. Są fajne czujniki oparte o efekt halla. Tylko te dokładne są drogie, a te dostępne taniej (np jako moduły do arduino) są strasznie mało odporne na zewnętrzne pola magnetyczne i inne czynniki.

Może po prostu ten cały UHU Servo działa dobrze i wychodzi z założenia że jak coś działa to nie trzeba nic przy tym majstrować.

Na pewno jest to jakiś czynnik ale zdecydowanie nie decydujący.

Wiem natomiast że sterowanie serwomotorem działa właśnie tak jak napisałem.

To niekoniecznie jest jedyny słuszny sposób działania. Widać to po innych projektach które też z powodzeniem są wykorzystywane w produkcyjnych maszynach. Jeżeli celujesz w jakiś mega wypasiony sterownik to oczywiście można się bawić. Tylko czy jesteś potem w stanie chociaż wykazać wyższość swojego rozwiązania nad innymi ? Bo pomijając ten aspekt edukacyjny to może wyjść, że dobrze zoptymalizowany sterownik z 1 czujnikiem działa lepiej.

Myślę, że jeśli można dodać pomiar kolejnej wartości niskim kosztem to może to tylko pomóc i na pewno nie zaszkodzi.

Skoro tak mówisz. Ale przekombinowanie może jednak zaszkodzić.

Może chcesz pobawić się driverami IR2184, HIP4081, HIP4082 ?

[atom1477]

Jak to planujesz mierzysz ? Normalnie na szeregowym rezystorze ? Mi ten pomysł dosyć szybko wybito z głowy ze względu na straty w rezystorach i stosunkowo małe napięcia do zmierzenia. Są fajne czujniki oparte o efekt halla. Tylko te dokładne są drogie, a te dostępne taniej (np jako moduły do arduino) są strasznie mało odporne na zewnętrzne pola magnetyczne i inne czynniki.

Nie wiem jak kolega ale ja bym właśnie mierzył na rezystorach szeregowych. A straty wcale nie muszą być duże. Bardzo łatwo jet zrobić pomiar na rezystorze szeregowym. I uzyskać straty poniżej 1W przy jednoczesnej dużej dokładności pomiarów. Nie rozumiem w czym problem.
Problemem jest tylko pomiar jak się chce mierzyć na fazach. A to ze względu na napięcie wspólne występujące na rezystorach pomiarowych. Wtedy bym pewnie poszedł w mierniki na czujnikach Halla.

[etet100]

Bardzo łatwo jet zrobić pomiar na rezystorze szeregowym. I uzyskać straty poniżej 1W przy jednoczesnej dużej dokładności pomiarów.

W takim razie jakie rezystory by należało zastosować do pomiaru prądu z zakresu mniej więcej 0-20A i zasilaniu silnika napięciami 12 do 40V ? Wiem, nie odrobiłem zadanie domowego. Pytałem na pewno mądrzejszych od siebie i mi to rozwiązanie odradzili więc już potem mocno w to nie wnikałem.

[bmajkut]

Ja wykorzystam właśnie czujnik który działa w oparciu o efekt Halla. 10 zł /szt. to nie dużo i można mierzyć prąd do 20A co kilka mikrosekund przynajmniej wg noty katalogowej.
Ja to robię dla kolegi a nie do produkcji seryjnej. Jest sobie frezarka cnc na hali która powstała jako pierwsza maszyna w warsztacie. Później kupowali już gotowe i ta poszła trochę w odstawkę. Teraz kolega znowu z niej korzysta i stwierdził że jest za wolna.
Ja nie widzę różnicy w stopniu skomplikowania pomiędzy AVR a STM. Oba typy mikrokontrolerów się programuje i błędy można popełnić tak samo na jednych jak i na drugich.
Myślę że sterowniki kupowane na ebay też nie są jakoś super odporne na warunki przemysłowe a bardzo dużo ludzi z nich korzysta i jakies ryzyko usterki/awarii ponoszą.
Nie znam wszystkich rozwiązań jakie stosują profesjonalne firmy specjalizujące się w produkcji takich sterowników. Mój nawet im nie będzie do pięt dorastał ale to też związane jest z budżetem, dostępnymi narzędziami i tym że uczę się od razu w trakcie projektowania.

Co do wykazywania wyższości nad innymi sterownikami to na pewno będzie bardzo dużo prób i analiz. Być może zakupię dodatkowy enkoder który będzie służył tylko do badania charakterystki serwomotoru i będzie przyczepiony np. z drugiej strony śruby napędowej.

[atom1477]

Dla 20A dał bym równolegle 20 rezystorów 0R1 w obudowach SMD 1206.
Moc strat wyniesie w sumie 2W a nie 1W, no ale 20A już dość duży prąd.
Napięcie dla 20A to będzie 100mV. Trzeba wzmacniać ale to i tak duże napięcie. Dokładność więc da się osiągnąć zadowalającą.
Mi też koledzy odradzali stosowanie rezystorów bo im paliło sterowniki. I co się okazało? Stosowali rezystory drutowe (pewnie ponad 100uH indukcyjności).

Choć przy cenach podanych przez bmajkut-a też się teraz zastanawiam nad czujnikami Halla.
Do tej pory ich unikałem w pomiarze prądów w silnikach bo mają małe pasmo. Często tylko kilka kHz. A ja potrzebowałem to do zabezpieczeń przeciwzwarciowych gdzie potrzebowałem czasu reakcji rzędu us (czyli pasmo musiało sięgać 1MHz).

[etet100]

Dla 20A dał bym równolegle 20 rezystorów 0R1 w obudowach SMD 1206.
Moc strat wyniesie w sumie 2W a nie 1W, no ale 20A już dość duży prąd.
Napięcie dla 20A to będzie 100mV. Trzeba wzmacniać ale to i tak duże napięcie. Dokładność więc da się osiągnąć zadowalającą.
Mi też koledzy odradzali stosowanie rezystorów bo im paliło sterowniki. I co się okazało? Stosowali rezystory drutowe (pewnie ponad 100uH indukcyjności).

Tu raczej chodziło o te straty. Pewien dosyć popularny ktoś zwykł powtarzać, że tyle mocy powinno wystarczyć żeby polecieć na księżyc. Poza tym montaż 20 rezystorów obok siebie to już pewien kłopot. No ale może to mimo wszystko jest najrozsądniejsze rozwiązanie.

Choć przy cenach podanych przez bmajkut-a też się teraz zastanawiam nad czujnikami Halla.

Chętnie bym się dowiedział o jakie czujniki chodzi. Mam na przykład taki:



w wersji 20A. Kosztowało to chyba z 3$ razem z tą płytką. Fajne, małe, napięcia wyjściowe w "łatwo mierzalnym" zakresie. Tylko czemu to za cholerę parametrów nie trzyma ? Zamiast 2,5V przy 0A jest jakieś 2,9V. Zamiast 100mV (czy ile tam miało być bo nie pamiętam) na amper jest 80 albo 120. Jakiekolwiek pole magnetyczne (przekaźnik, silnik, już nie mówiąc o silnym magnesie) to skakanie pomiaru między -max a +max. No i to jest w sumie największy problem.

[bmajkut]

atom1477,
Montaż dwudziestu rezystorów na pewno nie wchodzi w grę. Właśnie przez takie zabiegi skomplikowała by się już sama płytka bo trzeba by dołożyć conajmniej jeden wzmacniacz operacyjny
etet100,
Miałem na myśli dokładnie ten sam czujnik. Co do niedokładnych pomiarów to zajrzałem do noty katalogowej i dla każdej wersji tego czujnika jest inna charakterystyka.
Dla przykładu czujnik 20A:
ma czułość od 96 do 104 mV/A
przy ustalonej czułości 100mV/A, paśmie 2kHz szum wynosi 11 mV

W nocie jest pełno wykresów i wzorów które pozwalają chyba określić dokładność. Nie zagłębiałem się jeszcze aż tak w teorię sterowania momentem, ale 100mA może nie będzie mi robiło różnicy. Chociaż w zasadzie to wszystko pewnie i tak zależy od parametrów silnika.