Шаговые vs Коллекторных
Согласен полностью
Однако, ИМХО, каждому овощу свое время.
Мне кажется, в решении этой проблемы надо исходить из критериев целесообразности применения того или иного решения.
Например, рассмотрим группу решений
Сервопривод на коллекторном двигателе постоянного тока (ДПТ) с тахогенератором (первая цепь управления регулирования скоростью перемещения подачей с электронной (оптической) линейкой как датчиком положения каретки). Самая старая и известная.
Сервопривод на ДПТ с энкодером подвешенный прямо или через редуктор на винт или ШВП. Тоже применяется, но очень не часто.
Сервопривод на простом ДПТ с линейкой.
Установив линейку можно высчитать и скорость и узнать положение каретки. Сам видел, где применялось, однако нагрузки в такой системе должны быть небольшими, потому как ХЗ как отыграет изгиб нежесткой конструкции или случайно неучтенный или образовавшийся от износа люфт.
Установив энкодер, легче всего получить значение скорости, а положение каретки высчитать, исходя из параметров механики (шага винта и т.д.)
Шаговый мотор как привод без ничего. Конструкция распространенная, но где-то ущербная. Положение каретки задается только винтом, точность которого можно варьировать, применяя от простейшей строительной шпильки до высокоточного ШВП. Однако, верить где остановиться каретка даже в случае с применением ШВП - это вопрос программного пересчета параметров механики и жесткости конструкции. Скорость регулируется прямо, частотой импульсов.
Поставив энкодер на ШД можно добиться лишь увеличение устойчивости системы к нагрузкам и инерции, однако, таки ИМХО не идеал. Наличие энкодера на винт или привод на ШВП оправдано ,если его применять в качестве датчика пропуска шагов при больших скоростях или больших нагрузках.
Наворачивая к этому ШД энкодеры, линейки упираемся рогом в параметры двигателя: ограничение по моменту и скорости.
В общем сумбуре мыслей на эту тему при конструировании привода, мы должны найти оптимум в этом клубке компромиссов, не забывая о том, чтобы цена реализации принятого решения соответствовало классу изготавливаемого изделия.
Хорошо, давайте так: 1) модель сугубо пробная и примем как у Стивена Кинга “а что если такое могло бы быть” 2) озадачимся самым простым - пусть моторчик ползает по винтовой туда-сюда и только так как нам надо. Т.е. винтовая шпилька будет для него системой координат а отсчет будем вести количеством оборотов (а лучше зная количество полюсов в бесколлектонике датчиком холла. а еще лучше линейкой, которую нанесем на ротор, благо он не маленький:) ) Итак что нужно. 1) подопытный неважно каких размеров. Завтра разберу чего-нибудь:) 2) просверлить отверствие и нарезать резьбу в роторе под какую-нибудь шпильку, хоть м3. 3) припаять куда следует, чтобы управлять собственно этим. Напомню, все это делается для проверки идеи. А отполировать ее вам никто не мешает.
Да и не плохо бы заранее подумать к какому контроллеру все это прикрутить. Я бы отдал предпочтение простому, но поддерживаемому разным софтом. Тут не мешало бы послушать что народ скажет. Пусть будет хоть на лпт, в начале пути важно направление:)
Плюсы и минусы -
ШД:
простота исполнения +
отсутствие лишних механизмов и датчиков +
простота крепления +
минимум изнашиваемых частей (подшипники) +
потребление энергии -
нагрев при максимальных режимах -
резонанс и писк -
малая скорость -
удержание -
защищенность от стружки и пыли +
цена -
Сервопривод с червячной передачей:
сложность исполнения -
требуются датчики обратной связи и схема управления -
сложность крепления -
больше изнашиваемых частей(шестерни редуктора) -
потребление энергии меньше +
нет нагрева +
нет резонанса и писка +
любая скорость +
ненужно удержание(при больших коэффициентах передачи) +
трудности с защитой от пыли и стружки -
цена ?
Вобщем несмотря на ряд существенных плюсов сервоприводов, всеже предпочтительнее использовать ШД.
Если бы были готовые сервопривода со всем необходимым, заключенные в отдельный корпус и имеющие легкое крепление, со встроенными датчиками обратной связи, то тогда я бы предпочел сервопривода. Но дешевизна такого законченного устройства возможна только при массовом производстве, что врядли возможно…
Хотя если кто сможет найти достаточно надежную злектроотвертку и просто приспособить, то это упростит задачу.
Плюсы и минусы …
А вот какие по вашему мнению таковые видите +/- у сервоприводах на бесколлекторных двигателях?
А вот какие по вашему мнению таковые видите +/- у сервоприводах на бесколлекторных двигателях?
Разницы большой не вижу по сравнению с коллекторными, плюс - нет износа щеток, ввиду отсутствия таковых, минус - более сложная схема регулировки оборотов. Еще у них уменьшается момент на малых оборотах, но при хорошем редукторе это не столь важно.
Разницы большой не вижу по сравнению с коллекторными, плюс - нет износа щеток, ввиду отсутствия таковых, минус - более сложная схема регулировки оборотов. Еще у них уменьшается момент на малых оборотах, но при хорошем редукторе это не столь важно.
По поводу регулировки: сложности особой нет, надо только немного подумать. Если мы его хотим включить как шаговый, то нас волнуют два сигнала - шаг/направление. В принципе БК это тот же шаговый, только шаг пошире, по-этому резона напрямую им крутить нет. Но если включить его в редуктор, то нужно снимать показания именно на выходе редуктора и тогда мы получим агрегат аналогичный ШД но с динамикой коллекторного. А в этом случае можно даже применять их родные контроллеры, легко подойдет даже от дисковода. Нужен ток - поставить ключи.
По поводу регулировки: сложности особой нет, надо только немного подумать. Если мы его хотим включить как шаговый, то нас волнуют два сигнала - шаг/направление. В принципе БК это тот же шаговый, только шаг пошире, по-этому резона напрямую им крутить нет. Но если включить его в редуктор, то нужно снимать показания именно на выходе редуктора и тогда мы получим агрегат аналогичный ШД но с динамикой коллекторного. А в этом случае можно даже применять их родные контроллеры, легко подойдет даже от дисковода. Нужен ток - поставить ключи.
Я непонял вопрося в предыдущем ответе. Вы собираетесь использовать асинхронный двигатель как шаговый? Вы себе представляете, как работает первый, а как другой?
В шаговом двигателе магнит ротора имеет полюсные наконечники(как бы он представляет из себя кучу мелких магнитов, рассположенных по хитрому) а статор поочередно притягивает те или иные группы зубьев этих полюсных наконечников по определенному закону - rcopen.com/forum/f110/topic98377/10
В асинхронном, что на 50 герц, что на 400 все наоборот, магнитное поле статора наводится на короткозамкнутые обмотки(они не содежат провода в обычном виде, но имеют специальную структуру) ротора, и там тоже создается магнитное поле, но оно не может быть достаточно четко соориентированно, что бы пошагово вращать ротор.
Можно перемотать движок, но это непростая задача.
Он сможет работать пошагово, только шаг будет равен количеству секций обмоток делееных на два(чтобы противоположные секции создавали одно общее поле, возможно понадобится выбирать еще одну геометрическую пару с таким расчетом, что бы уравновешивать поля в роторе, даже не представляю к чему такие эксперименты могут привести), и рывки будут сильные, а в режиме удержания - перегрев.
Википедия вам в помощь - ru.wikipedia.org/…/Рлектродвигателх
Я непонял вопрося в предыдущем ответе. Вы собираетесь использовать асинхронный двигатель как шаговый? Вы себе представляете, как работает первый, а как другой?
В шаговом двигателе магнит ротора имеет полюсные наконечники(как бы он представляет из себя кучу мелких магнитов, рассположенных по хитрому) а статор поочередно притягивает те или иные группы зубьев этих полюсных наконечников по определенному закону - rcopen.com/forum/f110/topic98377/10
В асинхронном, что на 50 герц, что на 400 все наоборот, магнитное поле статора наводится на короткозамкнутые обмотки(они не содежат провода в обычном виде, но имеют специальную структуру) ротора, и там тоже создается магнитное поле, но оно не может быть достаточно четко соориентированно, что бы пошагово вращать ротор.
Можно перемотать движок, но это непростая задача.
Он сможет работать пошагово, только шаг будет равен количеству секций обмоток делееных на два(чтобы противоположные секции создавали одно общее поле, возможно понадобится выбирать еще одну геометрическую пару с таким расчетом, что бы уравновешивать поля в роторе, даже не представляю к чему такие эксперименты могут привести), и рывки будут сильные, а в режиме удержания - перегрев.Википедия вам в помощь - ru.wikipedia.org/…/Рлектродвигателх
Вообще разговор шел о бесколлекторных двигателях с постоянными магнитами. А-ля моторчик в дисководе. Их еще фазовыми называют из-за работы толкания магнита пофазно.
Вообще разговор шел о бесколлекторных двигателях с постоянными магнитами. А-ля моторчик в дисководе. Их еще фазовыми называют из-за работы толкания магнита пофазно.
В таких мотрчиках количество шагов будет равно количеству образованных магнитов(полюсов, деленных на два) если количество пар обмоток не меньше этого числа. Сила магнитного поля зависит от зазора между противоположными полюсами взаимодействующих магнитов, поэтому в шаговых двигателях этот зазор минимален. Я нерекомендовал бы вообще этим заниматься, получить результат лучше чем в шаговиках неполучится.
… В принципе БК это тот же шаговый, только шаг пошире, по-этому резона напрямую им крутить нет. Но если включить его в редуктор, то нужно снимать показания именно на выходе редуктора и тогда мы получим агрегат аналогичный ШД но с динамикой коллекторного…
Грубо если принципиально рассмотреть шаговый мотор то можно его действительно рассматривать как безколлекторный со встроенным редуктором, основным недостатком которого есть низкая мощность (Как у обычных асинхронников: при одном и том же количестве железа мощность падает пропорционально увеличению количества пар полюсов) А соответственно и малый момент. Безколлекторник в этом случае выигрывает и по мощности и по размерам. Как то в форуме я рассказывал про аксиальный волновой редуктор, который состоит из двух почти одинаковых конических шестернь с коеффициентом редукции 1:30. И изготавливать его имеет смысл как присоединяемый модуль к уже стандартному мотору в качестве довеска к сервоприводу. Но это сейчас только в качестве безумной идеи…
С точки зрения систем управления, безколлекторный мотор, как и любой другой шаговый, есть система со внутренней системой дифференцирования по шагу, супротив описанию обыкновенного коллекторного двигателя, характеристики управления которого описываются простой интегрирующей функцией инерции от массы ротора. Поэтому в довесок к коллекторному мотору в сервоприводах к нему присоединяют в качестве дифференцирующей цепи датчик скорости вращения - тахогенератор или энкодер.
По сути, если уж использовать редуктор, то большой разницы уже нет, чем изначально крутить, коллекторным или каким другим, всеравно понадобится система обратной связи, но управление коллектрными двигателями сводится к изменению напряжения питания, а в бесколлекторных еще прийдется городить схему управления обмотками. Я бы предпочел коллекторные.
И лучше коллекторных двигателей с полым ротором, аля ДПР я не представляю - www.rcdesign.ru/var/rcd/storage/…/dpr1.jpg
Грубо если принципиально рассмотреть шаговый мотор то можно его действительно рассматривать как безколлекторный со встроенным редуктором, основным недостатком которого есть низкая мощность (Как у обычных асинхронников: при одном и том же количестве железа мощность падает пропорционально увеличению количества пар полюсов) А соответственно и малый момент. Безколлекторник в этом случае выигрывает и по мощности и по размерам. Как то в форуме я рассказывал про аксиальный волновой редуктор, который состоит из двух почти одинаковых конических шестернь с коеффициентом редукции 1:30. И изготавливать его имеет смысл как присоединяемый модуль к уже стандартному мотору в качестве довеска к сервоприводу. Но это сейчас только в качестве безумной идеи…
С точки зрения систем управления, безколлекторный мотор, как и любой другой шаговый, есть система со внутренней системой дифференцирования по шагу, супротив описанию обыкновенного коллекторного двигателя, характеристики управления которого описываются простой интегрирующей функцией инерции от массы ротора. Поэтому в довесок к коллекторному мотору в сервоприводах к нему присоединяют в качестве дифференцирующей цепи датчик скорости вращения - тахогенератор или энкодер.
Значит получается вот что: стандартный ШД за оборот делает 200 шагов (я говорю о ШД которые чаще всего применяются в станках). В режиме микрошага эту цифру смело умножаем на 8. Получаем 1600 контрольных импульсов на оборот. Пусть будет БКД и редуктор с отношением 1/20. значит нужно уметь им управлять с точностью 80 едениц на оборот (двигателя). неужели это непреодолимая задача? а с повышение редукции она пропорционально падает…
По сути, если уж использовать редуктор, то большой разницы уже нет, чем изначально крутить, коллекторным или каким другим, всеравно понадобится система обратной связи, но управление коллектрными двигателями сводится к изменению напряжения питания, а в бесколлекторных еще прийдется городить схему управления обмотками. Я бы предпочел коллекторные.
В том то весь и фокус, вто для безколлекторника как и для шаговика с его характеристикой управления вовсе НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНА цепь обратной связи. Она становиться актуальной только при наличии предельных нагрузок и скоростей. И в том и другом случае городить управление моторами надо, как не крути, а вот какое оно будет - это уже вопрос. Просто для безколлекторника грань предельных нагрузок отодвигается подальше, где роль применения энкодеров сводится к роли аварийного датчика
По сути, если уж использовать редуктор, то большой разницы уже нет, чем изначально крутить, коллекторным или каким другим, всеравно понадобится система обратной связи, но управление коллектрными двигателями сводится к изменению напряжения питания, а в бесколлекторных еще прийдется городить схему управления обмотками. Я бы предпочел коллекторные.
И лучше коллекторных двигателей с полым ротором, аля ДПР я не представляю - www.rcdesign.ru/var/rcd/storage/…/dpr1.jpg
Кстати схему я найду и выложу. 6 ранзисторов кажется, два входа уже на ттл уровни. 00 - торможение, 01 - крутим в одну сторону, 10 - в другую, 11 - ничего. собирал, работает отлично. Для интереса крутил дрель, так у нее при торможении мертвая хватка. в купе с отверткой должен привод получиться…
вот схема: www.bobblick.com/techref/projects/…/hbridge.html
Остается только придумать цепь обратной связи, но это уже чистая логика где показатель с датчика сравнивается с управляющим сигналом с контроллера и она и манипулирует Н-мостом.
В том то весь и фокус, вто для безколлекторника как и для шаговика с его характеристикой управления вовсе НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНА цепь обратной связи. Она становиться актуальной только при наличии предельных нагрузок и скоростей. И в том и другом случае городить управление моторами надо, как не крути, а вот какое оно будет - это уже вопрос. Просто для безколлекторника грань предельных нагрузок отодвигается подальше, где роль применения энкодеров сводится к роли аварийного датчика
Весь мой опыт работы с бесколлекторниками сводится к приводу барабана магнитных головок видеомагнитофона Электроника ВМ12, там помоему, был драйвер на ТДА-шке, и у него был вход обратной связи регулируемый напряжением. Если есть двигатели с драйвером управляемым простыми импульсами преобразуемыми в шаги, как у шаговиков, то конечно схема упрощается при условии непропускания шагов. В этом случае конечно все проще реализовать схемотехнически.
А вот что внутри отверточки стоимостью в 250р:) планетарка и моторчик на 3,6в. заявленная скорость 150об\мин. Герметично, железно, без люфтов. Завтра попробую туда датчик положения подыскать.
Вот примерная схема управления. Суть: контроллер нам выдает два сигнала - шаг\направление. Модуль управления в дежурном режиме выдает 11 на н-мост (сигнал торможения, т.о. исключается выбег по инерции). При появлении сигнала шаг МУ скидывает на н-мосте одну еденичку в зависимости от направления (01 или 10) и удерживает нолик до прихода импульса с счетчика-делителя, который считая импульсы с энкодера делит их на отношение мотор-редуктор-энкодер.
А вот что внутри отверточки стоимостью в 250р:) планетарка и моторчик на 3,6в. заявленная скорость 150об\мин. Герметично, железно, без люфтов. Завтра попробую туда датчик положения подыскать.
Эта, даж не знаю как покоректнее сказать…
Картинку с таким качеством, лучше вообще не публиковать, а если уж и публиковать, то хотяб сжать покомпактнее, пожалейте наш трафик и нервы.
2.3 мегабайта… ужос
…При появлении сигнала шаг МУ скидывает на н-мосте одну еденичку в зависимости от направления (01 или 10) и удерживает нолик до прихода импульса с счетчика-делителя, который считая импульсы с энкодера делит их на отношение мотор-редуктор-энкодер.
А теперь вопрос, как будет себя вести Ваша система, когда инерция массы ротора двигателя перекрутит на десяток (ну пусть на два или три) деления энкодера. Не будет ли ее мотылять туда-сюда вразнос? В такой системе важна еще и устойчивость. В промышленных устройствах это реализуется зонами подхода к точке, программируемых заранее в которых по мере приближения к заданному значению положения каретки скорость подхода уменьшается до безопасной величины, выше которой начинаются у системы пляски с бубнами.
А вот что внутри отверточки стоимостью в 250р:) планетарка и моторчик на 3,6в. заявленная скорость 150об\мин. Герметично, железно, без люфтов. Завтра попробую туда датчик положения подыскать.
Ну уменя есть несколько шруповертов с планетарками, луфты там очень большие, может пока новый вы просто не заметили.
По поводу плясок с бубнами, в промышлености это решается за щет ПИД регуляторов импульсных или аналоговых, но нам такие системы не покарману.
… но нам такие системы не покарману.
И я о том же…
А теперь вопрос, как будет себя вести Ваша система, когда инерция массы ротора двигателя перекрутит на десяток (ну пусть на два или три) деления энкодера. Не будет ли ее мотылять туда-сюда вразнос? В такой системе важна еще и устойчивость. В промышленных устройствах это реализуется зонами подхода к точке, программируемых заранее в которых по мере приближения к заданному значению положения каретки скорость подхода уменьшается до безопасной величины, выше которой начинаются у системы пляски с бубнами.
Это зависит от количества дырок в энкодере на выходе, можно поставить еще энкодер на мотор и сравнивать показания. но при большой редукции выбега скорее всего не будет. Хотя точно сказать можно лишь построив прототип.