Шаговые vs Коллекторных
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.
… можно поставить еще энкодер на мотор …
Чтото многовато: энкодер на винт, энкодер на мотор. Вы уж определитесь куда чего ставить и откуда чего и для чего брать и какую информацию хотите с них получать. В предыдущих постах я писал, что в качестве датчика положения можно взять и электронную линейку. И скорость с нее считать можно и положение каретки пасти. Благо в продаже они уже есть хоть не очень доступной, но терпимой (если применение оправданно) цене и в большом ассортименте длин. Но почему-то применяют в качестве датчиков обратной свяли линейку совместно с тахогенератором (ТГ) или вместо ТГ - энкодером. А вот применять линейку отдельно без ТГ или ЭК как то стремно потому, как скорость привода на ДПТ высчитывать геморно в программном отношении. Быстрее отработает тахогенератор или энкодер (оно и дешевле).
Чем хороша линейка? Самое главное - она не испытывает значительных механических нагрузок и результат измерения не зависит от деформации винта (если не брать в расчет недостаточную жесткость остальных конструктивных элементов). Все остальное типа сверхточный ШВП с обезлюфтованой гайкой - это так же условно точно как и строительная шпилька т.е. допуская, что точность изготовления и деформации винта и конструктивных элементов на максимально допустимых нагрузках меньше чем допуски изготовления детали.
Отсюда, мне кажется, важный вывод: Хоббийный станок - это компромисс из условно допустимых решений ограниченных размерами возможностей пустых карманов создателей.
Чтото многовато: энкодер на винт, энкодер на мотор. Вы уж определитесь куда чего ставить и откуда чего и для чего брать и какую информацию хотите с них получать. В предыдущих постах я писал, что в качестве датчика положения можно взять и электронную линейку. И скорость с нее считать можно и положение каретки пасти. Благо в продаже они уже есть хоть не очень доступной, но терпимой (если применение оправданно) цене и в большом ассортименте длин. Но почему-то применяют в качестве датчиков обратной свяли линейку совместно с тахогенератором (ТГ) или вместо ТГ - энкодером. А вот применять линейку отдельно без ТГ или ЭК как то стремно потому, как скорость привода на ДПТ высчитывать геморно в программном отношении. Быстрее отработает тахогенератор или энкодер (оно и дешевле).
Чем хороша линейка? Самое главное - она не испытывает значительных механических нагрузок и результат измерения не зависит от деформации винта (если не брать в расчет недостаточную жесткость остальных конструктивных элементов). Все остальное типа сверхточный ШВП с обезлюфтованой гайкой - это так же условно точно как и строительная шпилька т.е. допуская, что точность изготовления и деформации винта и конструктивных элементов на максимально допустимых нагрузках меньше чем допуски изготовления детали.
Отсюда, мне кажется, важный вывод: Хоббийный станок - это компромисс из условно допустимых решений ограниченных размерами возможностей пустых карманов создателей.
Два энкодера - для устранения сигнала ошибки по инрции двигателя. Можно обойтись и одним, но тогда нужно начинать как раз и считать программно все возможные ошибки. С двумя будеть очень просто построить логический анализатор на уровне попал - непопал и если не попал откат. и ускорения, скорости и резкие смены направления будут уже несмертельны. Короче айте время подумать и слепить что-нибудь на пробу, тогда и будет выложена схема для проверки на нормальном контроллере. Кстати понадобится доброволец с контроллером.
Два энкодера - для устранения сигнала ошибки по инрции двигателя. Можно обойтись и одним, но тогда нужно начинать как раз и считать программно все возможные ошибки. С двумя будеть очень просто построить логический анализатор на уровне попал - непопал и если не попал откат. и ускорения, скорости и резкие смены направления будут уже несмертельны.
Ну, во первых два энкодера на языке теории управления - это две дифференцирующие цепи положительной обратной связи, а значит, при достаточном коеффициенте передачи (задаваемом программно) и с учетом времени отработки (а это уже фазовый сдвиг) вся система может войти в режим перекомпенсации и возбуждения. Кстати в системах управления анализ устойчивости системы делают применяя их электрические аналоговые модели, поддающиеся аналитическому расчету. А на пальцах зная общие принципы построения систем с обратной связью можно примерно оценить поведение и границы устойчивости. Так что черт его знает этот коллекторник с двумя энкодерами и чего от него ожидать, чего не скажешь про шаговик: сколько шагов задал, столько и отработал. Дешево и сердито!
Непонимаю чт дадут 2 энкодера, как такой байдой ожно управлять. Все нужно делать по одному датчику (энкодеру) тогда вся система работает устойчиво если правильно настроить.
Я делал на аналоговых регуляторах управление позиционированием клапанов (там тоже точность ±0,05мм) Есть основаные на пневматике есть на сервоприводе. Но смысл одни и тот же в настроке ПИД параметров, по одному датчику (например еслинужно получить давление или проток подключаем датчик к регулятору, выставляем параметры и поехали).
Тоже делал на основе сервоприводов но на импульсных ПИД регуляторах, там управление точь в точь как на шаговигах есть 2 входа оди открывает клапан вверх на одну позицию (шаг) а другой вниз. Там в такой системе позиция клапана вообще не щитывается, главное показания датчика. Сама серва сделан из безколекторного двигателя и схемы управления которая при поступлении импульса поворачивает его на один оборот. Дальше подход к точке регулирования производится все тем же ПИД регулятором который нужно настраивать. Никакой простой логикой настроить нормальную и быструю работу таких систем практически невозможно.
цена реализации принятого решения соответствовало классу изготавливаемого изделия.
Не согласен с данной мыслю так как иновации всегда в начале стоят просто до фига так как почти рогами роют себе дорогу в светлое свое будущее 😉
Не согласен с данной мыслю так как иновации всегда в начале стоят просто до фига так как почти рогами роют себе дорогу в светлое свое будущее 😉
Когда речь идет не об инновациях, а уже проеденном этапе, когда правила достижения цели устаканены то первоочередной задачей становиться цена достижения цели. Или не так?
Среди широкого отряда хоббистов-самодельщиков с вариациями на тему хоббийно-наколенного оборудования обращать свой взгляд на промоборудование можно лишь в пылкой надежде на то, “что когда нибудь у меня это будет”. К сожалению незнание предмета или упрямое игнорирование чужого опыта порождает неожиданные вариации ограниченные по цене исполнения и это то и интересно кто как выкручивается, но прыгнуть сверх головы никогда не удается, как показывает этот же упрямый опыт.
Прошу прощение за лирическое отступление…
Прошу прощения что вмешиваюсь в ваш разговор, но я не согласен почти со всеми.
Во первых я не определяю что хобби это занятие нищих людей. Скорее наоборот - человек знающий и умеющий многое скорее всего легко сумеет заработать деньги, “отодвинув” конкурентов по работе на второй план. Думаю что тот кто не может этого сделать скорее всего ни привод ни станок не соберёт, или если и соберёт, то это просто клоунада будет.
Второе. Почему вы считаете что пром. оборудование дорого стоит ? Оно просто дорого продаётся, т.к. спрос большой а предложение мало. Устройство пром контроллеров конечно сложнее наколенных поделок, но не в десятки же раз как отражено на ценниках.
Третье. Даже самое сложное и дорогое оборудование создаётся людьми, такими же как и мы. И это неправда что чем дороже привод тем больше людей его создавало. Я был на многих немецких выставках и видел конторы в которых всего 3-5 человек активных созидателей, при этом они предлагают очень достойное оборудование.
И поближе к вашей теме.
Управление шаговыми двигателями уже давно строится по принципу сервы. Другими словами на шаговик идёт модифицированная синусоида и замыкается через энкодер на ПИД. Ничего нового в этом нет. Это извесно уже наверное лет 20. Просто выключите свой компьютер и съездите за рубеж на любую крупную выставку и поговорите с разработчиками оборудования вживую. Подарите им бутылку русской водки и эти старые деды ( а так оно и есть - многим там по 60 ) расскажут вам все секреты управления перемещением. Никакой интернет не даст вам столько инфы. Одна из контор , которые мне нравятся www.ecostep.de/…/00_steuerungen_ecostep.html
А для тех кто думает что ПИД - это нечто сложное рекомендую купить вот эти чипы www.nipponpulse.com/Default.aspx?TabID=251&LangID=…
У привода на шаговом двигателе наверное только один недостаток - невысокая мощность. При малых мощностях ( до 500 вт ), привод на шаговике с ПИД выигрывает у сервы по всем показателям - я это неоднократно слышал от немцев. Многие просто начитались интернет-статей по управлению шаговиками десятилетней давности. Чтобы понять как это много попробуйте заменить свой мобильник на тот, который старее на 10 лет, или замените свой комп на 486.