Search in topic

Шаговые vs Коллекторных

mt.
Дело не в цене. Кроме того, что справедливо сказал ATLab, добавлю только что гораздо удобнее системы управления(драйвера) сейчас собирать на PIC контроллерах, они позволяют оперативно исправлять ошибки, которые на начальном этапе неочевидны в силу особенностей собранного механизма, точности датчиков, параметров двигателя и пр.
Если вы поделитесь своими знаниями этой микрухи, возможно это и съекономит много времени, но врядли перетянет чашу весов.

Адепт
Такая система хороша только для позиционирования, к тому же понадобится постоянно читать показания линейки и сверять местоположение, где ускоряться, где замедляться, при непосредственной работе, тоесть при резке, такие разгоны и торможения не катят, полюбому нужно привязываться к сигналу шага, а уже сверяться по линейке, если нужна особая точность.

Я бы действовал по другому:
получение команды шаг
получение команды дир
комутация направления вращения
получение команды шаг(2)
оценка интервала времени между шагом 1 и шагом 2
установка скорости(или количества шагов) для перемещения
получение команды шаг(3)
перемещение в точку, определенную шагом 2(на заданное расстояние)
оценка интервала времени между шагом 2 и 3
если не изменилось, оценка правильности перемещения между точками заданными шагами 1 и 2, коррекция скорости(если нужно) продолжить движение до точки определенной шагом 3
если ожидаемое перемещение не совпало по времени, увеличить или уменьшить скорость
получение сигнала шаг 4, повторить те же операции что и после шага 3
-----------------------------------------------
неполучение сигнала 4 в ожидаемое время - замедлить скорость, с расчетом остановки в точке, определенной шагом 3
перемещение в точку, определенную шагом 3 и остановка до получения команд шаг 4 и дир

Нечто в этом роде, нужно только заметить, что этот алгоритм должен быть у всех координат одинаков, иначе будут погрешности перемещений по кривым траекториям.
Упс, вы сами поправились…
А все это нужно, что бы у других людей не возникало желание строить подобное без хорошего обдумывания целесообразности такой системы.

Новая мысль: раз система с двумя датчиками работает на разности оборотов двигателя - конечного механизма, было бы логичным подлетая к координате на “грубом” датчике (датчик механизма) останавливаться в -1 шаге и дотягивать уже на “точном” датчике. Тогда аппаратно-программная связка предельно упрощается. Только система должна работать на максимуме оборотов, т.е если ставим ДПР - на его номинале (4500 и т.д, зависит от модели) а редукция оптимальной - т.е. на выходе нужно получить максимум подачи и принять за отношение. Если подача метр в минуту (16.66мм в секунду) и шаг на механизме 1мм, то 75/х=16.66 редукция будет 4,5:1. Такое разумно и удобно делать на червяке, будет одна ступень + отпадает надобность в тормозе при удержании. И при точности в 0,01мм (100рисок на механизме) двигатель в итоге будет делать не менее 75 оборотов (я о ДПР, при смещении на мм), что говорит об снижении углового момента а следовательно и претензий к двигателю. Нужно граматно посчитать количество рисок на “точном” датчике (руководствуясь угловым моментом и точностью пересчета на микроконтроллере, а так как там обычно 8 бит, то при 75 оборотах очень легко перепрыгнуть 256) Разве медленно? Если да,то вот тут и влезает мысль об БКД! тем более что он позволяет менять скорости по коэф. в программе, да и скажем тот же самый движок от СД-привода крутится на глаз с большей скоростью чем 4500… А манипулятор скоростью получается простым, если комп видя смещение больше чем на мм будет генерировать сигнал ориентации на “грубый” датчик. Остальное должен обрабатывать контроллер двигателя (КД в дальнейшем) и как я уже не раз говорил брать два сигнала - шаг и направление а отчитыватся он по датчику, но ему никто не мешает самостоятельно генерировать отчет по ситуации (при использовании обратной связи).

Новая мысль: раз система с двумя датчиками работает на разности оборотов двигателя - конечного механизма, было бы логичным подлетая к координате на “грубом” датчике (датчик механизма) останавливаться в -1 шаге и дотягивать уже на “точном” датчике.

Вопрос, а какое быстродействие “грубого” и “точного” датчика? Отвечу: одинаковое и вполне достаточное, чтобы и отсчитывать шаги на максимальных оборотах и скорость считать. Смысл применять два датчика на одном и том же механизме если параметры одного прямо зависимы от другого то есть пропорционально одинаковы? Вот если бы Вы брали разность показаний допустим двух одинаковых датчиков, установленных на разных концах торсионного вала, то можно было бы пасти такой системой момент нагрузки механизма, а так, применять два датчика для отсчета импульсов на самом двигателе до редуктора и на винте после редуктора - это все равно, что поставить на жесткий вал два датчика с разным количеством отсчетных отверстий.

Вопрос, а какое быстродействие “грубого” и “точного” датчика? Отвечу: одинаковое и вполне достаточное, чтобы и отсчитывать шаги на максимальных оборотах и скорость считать. Смысл применять два датчика на одном и том же механизме если параметры одного прямо зависимы от другого то есть пропорционально одинаковы? Вот если бы Вы брали разность показаний допустим двух одинаковых датчиков, установленных на разных концах торсионного вала, то можно было бы пасти такой системой момент нагрузки механизма, а так, применять два датчика для отсчета импульсов на самом двигателе до редуктора и на винте после редуктора - это все равно, что поставить на жесткий вал два датчика с разным количеством отсчетных отверстий.

А еще скорость. На грубом датчике можно долетать к -1 на полном ходу, замыкать двигатель и потом шимовать по точному датчику. Грубый даст позицию с точностью до мм и отстроиться на погрешность по нему не удастся. Плюс ко всему если ставить точный датчик на механизм на нем вразы возрастет поток данных, следовательно нужно увеличивать скорость обработки и вычитания ошибки, а секунды не резиновые… Вал у нас не жесткий, а редуктор. В нем будет минимум люфт и износ, и разность показаний датчиков нам и даст поправку. Или я неправ?

Хорошо. А кто Вам мешает считать датчиком не каждое отверстие, а каждое десятое отверстие, а датчик поставить непосредственно на винт каретки?

Хорошо. А кто Вам мешает считать датчиком не каждое отверстие, а каждое десятое отверстие, а датчик поставить непосредственно на винт каретки?

А как потом посчитать насколько нужно вернуться мотору в результате пролета позиции? (не забываем про редукцию!!!) Или почему в суде нечетное количевство присяжных? Редукция дробная, может создаться ситуация потери 1 импульса и приведет к погрешности. Даже АЦП шумят по младшему разряду, а нам нужна точность. И кто будет считать? Нужно вводить счетчик-делитель хардварный так как на микроконтроллере организовать два процесса параллельно во времени (идущие строго синхронно) нелегко.

А как потом посчитать насколько нужно вернуться мотору в результате пролета позиции? (не забываем про редукцию!!!) Или почему в суде нечетное количевство присяжных? Редукция дробная, может создаться ситуация потери 1 импульса и приведет к погрешности. Даже АЦП шумят по младшему разряду, а нам нужна точность. И кто будет считать? Нужно вводить счетчик-делитель хардварный так как на микроконтроллере организовать два процесса параллельно во времени (идущие строго синхронно) нелегко.

Ладно, а если посчитать-прикинуть от какой скорости перемещения каретки к какой частоте следования импульсов с энкодера и соответственно быстродействию системы?
А кроме того еси уж заговорили про точность, то почему не отказаться от гемора с энкодером и сразу не перейти к линейке? Тогда вообще можно наплевать на зазоры, люфты и уж совсем не наплевать на жесткость системы СПИД.

И так, среднепотолковая прикидка:
Максимальная скорость перемещения каретки возьмем 5 м/мин, это примерно 83 мм/сек
Шаг ходового винта 4 мм
Количество отверстий на диске энкодера 200
ИТОГО 83 (мм/сек) /4 (мм) * 200 (шт) = 4166 (имп/сек) или 4,2 кГц или период следования импульсов с энкодера 0,24 мсек
А вот теперь можете пропорционально увеличивать или уменьшать скорость перемещения в разы, но все равно, быстродействия электроники должно хватить с головой. Ставьте редуктор, вводите деление, все равно хватит за глаза.

А вот теперь будьте любезны обосновать целесообразность наворотов в виде энкодера (а по Вашему таки не одного), хардварного контроллера энкодера (и не одного, а на все три оси), времени потраченного на написание проги обсчета данных с контроллеров, силовой электроники, исполнительных механизмов, и не будет ли дешевле таки прицепить к винту шаговый мотор с теми же 200 шагами на оборот, без какой либо головной боли и недоспанных ночей?

Лучше бы почитать сначала про сервопривод, а потом уж придумывать что-то новое…

To ATLab
Лично я пока ничего про него не понял.

Этот чип позволяет организовать обратную связь в системе с шаговыми двигателями и драйверами с интерфейсом step/dir

Меня пока даже не столько цена смущает, сколько доступность и удобство работы.
Корпус: 176 выводов на 4 стороны с шагом 0,5 мм - не самый удобный для домашнего хобби.

Про корпус согласен, но несогласен с тем что хобби должно быть домашним и убогим.

Вообще, лично мое отношение к сервоприводу такое…

к сервоприводу она не имеет никакого отношения

Тема с сервоприводами всплывает регулярно: поищите в архивах здесь же,
​
Вы что, серьёзно думаете что в архивах этого форума можно найти что-то стоящее для работы ?? - Не более чем просто игрушки для пацанов. Как ваш Чен с его 50 ватами

Если приступ хобби продолжается - покупают двигатели уже с пониманием и драйверы покупают.

Ну наверное с этим соглашусь, только вот за какие шиши, если 50 долл уже для вас запредел.

Шапкозакидательство здесь не пройдет, из первого попавшегося под руку движка сервопривод не сделать.

Да и не надо его делать. Я же написал что у меня с сервами за 1700 долл было хуже чем с приводом на шаговике за 850. На малых мошностях сервопривод невыгоден.

To all
А обоснованная целесообразность обратной связи проста - можно почти втрое поднять скорости подачи без риска промаха, правда этого я добился при драйверах запитанных от 150 вольт и ещё некоторых хитростях. А драйверов на такую напругу не так и много.
Есть прямая зависимость между скоростями подач и выходом готового изделия, а если изделие на продажу - значит и деньгами, как раз теми деньгами , которых так нехватает.
Вы думаете мне нужно растолковывать психологию нашего хоббиста.? Это слово они взяли для себя, что-бы прикрыть свои незнания неумения и отсутствие денег.

To mt

Этот чип позволяет организовать обратную связь в системе с шаговыми двигателями и драйверами с интерфейсом step/dir
…
к сервоприводу она не имеет никакого отношения
…

DATASHEET в студию, а то начали про серву закончили шаговиками !

To mt

DATASHEET в студию, а то начали про серву закончили шаговиками !

Господин GOOD. Вы можете вернуться на несколько страниц назад в этой теме ? Если да, то почему не сделали этого ?
Вы же позорите почётное звание “хоббист России”

А вот теперь будьте любезны обосновать целесообразность наворотов в виде энкодера (а по Вашему таки не одного), хардварного контроллера энкодера (и не одного, а на все три оси), времени потраченного на написание проги обсчета данных с контроллеров, силовой электроники, исполнительных механизмов, и не будет ли дешевле таки прицепить к винту шаговый мотор с теми же 200 шагами на оборот, без какой либо головной боли и недоспанных ночей?

Легко;) Мне это интересно как хобби - изготовить что-нибудь нестандартное и неожиданное. То что я напрягу головку до боли не значит что я “зажму” все результаты и что не появится новый доступный, легкий в повторении универсальный контроллер, который можно адаптировать на любой двигатель и не метаться в поисках шд.

И так, среднепотолковая прикидка:
Максимальная скорость перемещения каретки возьмем 5 м/мин, это примерно 83 мм/сек
Шаг ходового винта 4 мм
Количество отверстий на диске энкодера 200
ИТОГО 83 (мм/сек) /4 (мм) * 200 (шт) = 4166 (имп/сек) или 4,2 кГц или период следования импульсов с энкодера 0,24 мсек
А вот теперь можете пропорционально увеличивать или уменьшать скорость перемещения в разы, но все равно, быстродействия электроники должно хватить с головой. Ставьте редуктор, вводите деление, все равно хватит за глаза.

Есть золотое правило - не трогайте время, ибо никто не знает что это такое! По-этому при перемещениях используют систему координат, а не тайминги:) Далее шаг 4мм. Т.е. за оборот вы получите линейное перемещение в 4мм. И при этом система прочитает 200рисок. сие значит 200/4=50 рисок на мм. И какая точность всплывает? 1/50=0,02. Есть правило в оцифровке - частота оцифровки = 2х частоты следования импульсов. При такой политике мы не потеряем ничего. Следовательно нужно получать 200 импульсов с мм! Но как исключение 100:) итак 83,33/4*400=8333Гц. (в идеале 16666Гц) Период уменьшается. И теперь нам нужно успеть довести двигатель до позиции до прихода следующего сигнала “шаг”. Это нереально по причине инерции разгона-торможения самого двигателя. Выход один - вводить импульс по обратной связи на софт. Или просто уменьшать скорость подачи. Вывод - серво идеально для линейных перемещений на длинные дистанции, и равноценно шд при коротких или частых сменах направления. Оно будет всегда дешевле из-за массовости КД, удешевления электроники и выгодно для постоения систем с большими крутящими моментами.

Этот чип позволяет организовать обратную связь в системе с шаговыми двигателями и драйверами с интерфейсом step/dir
…

Все же я не понимаю Вашей позиции.
Если Вы хотите заинтересовать этим чипом и его возможностями других, то нужно его достоинства излагать как-то поинтереснее и более подробно.
Тем более что занимаетесь им уже год. По двум словам, про организацию обратной связи, я бы сказал, что нужно к ШД добавить энкодер, а не этот чип.

Вы думаете мне нужно растолковывать психологию нашего хоббиста.? Это слово они взяли для себя, что-бы прикрыть свои незнания неумения и отсутствие денег.

Может не стоит так неуважительно отзваться о людях? Imho, это не вписывается в рамки форума.
Презираете за “…незнания неумения и отсутствие денег”? Тогда что здесь делаете?

…
Есть прямая зависимость между скоростями подач и выходом готового изделия, а если изделие на продажу - значит и деньгами, как раз теми деньгами , которых так нехватает.
Вы думаете мне нужно растолковывать психологию нашего хоббиста.? Это слово они взяли для себя, что-бы прикрыть свои незнания неумения и отсутствие денег.

Эм, это слово значит, что человек как раз что то делает не для прибыли, а из интереса, для души.
Те, кто делает что то ради прибыли, это уже комерсант, изобретатель, рационализатор и т.п.
Я, например, вообще на жизнь зарабатываю другим, никак со станками не связанным, и прибыли от того, что горожу не ожидаю, поэтому и ищу интересные решения, как сделать дешево, то что стоит дорого, но получить близкий результат.
Имея некоторое количество свободных денег, и видя теперишнюю ситуацию с советским технологическим наследием, когда в металлолом сдается то, аналоги чего сейчас на западе предлагают за баснословные деньги, просто возникает желание это купить за копейки и приспособить, что бы не пропадало даром.
Выгода комерческая пока не предполагается вовсе, у меня другая работа, а это именно хобби в свободное время, из интереса что можем из этого получиться.

А вот из всего сказанного вами создается впечатление, что вы каким то образом лично только и заинтересованны в применении другими именно этого чипа, кроме интересных историй из жизни вы никак не касаетесь особенностей его работы, а если нет полезной информации, нет и интереса и доверия к вашим сообщениям, уж извините, если и это вам покажется грубым.

Итак финальная модель: шаг 1мм на оборот (потому что шпиля М6 и ее не порвать хоббийным станком), подача метр в минуту, двигатель ДПР62-Н1-03 (потому что он у меня есть, но могу достать еще один из этих: www.evita.lt/p-catalogue/id-79/…/varikliai.html ), редукция 4,5:1, передача - червячная (основа винт М8 латунь + самодельное колесо нарезанное метчиком в кондукторе), диск на колесе со 100 рисками (точность 0,01 и отсюда ширина риски - 0,01 мм) диск на моторе с 14 рисками (так как в коллекторе у него 15 пластин угол получается 24Гр, да и 14*75 [75 оборотов на мм] = 1050 импульсов на мм что я считаю офигенно достаточным), два датчика HEDS-9700 (от НР-ного принтера), Н-мост по схеме Боба Блика (схему приводил ранее, уже готова печатка и все проверено), концевик оптический - обычная оптопара. Как это будет работать в моем представлении: 1) после включения МЦУ опросит концевик и если он свободен выставит сигнал “направление” (далее Н) в сторону концевика и прогонит “шаг” (далее Ш) до его срабатывания. При этом будет включен делитель 100:1 (два десятичных счетчика последовательно) на “грубом” датчике (который на шестерне, далее ГД) и МЦУ получает каждый 100 импульс, что = 1мм. Скорость максимальная. Датчик сработал, МЦУ отгоняет на 1мм назад, и ориентируясь по “точному” датчику (далее ТД) возвращает каретку , используя шим на малой скорости до срабатывания концевика. Как только концевик снова сработает, мотор “подводит” на ГД до ближайшей метки и останавливается. Это риска и будет начало координат и счета. Таким образом при калибровке мы гарантируем исключение погрешности в 0,01мм. 2)МЦУ формирует сигнал “готов” и ждет команд от контроллера. Контроллер получая данные, формирует три сигнала - Н, Ш, скорость (С). Сигнал скорость переключает МЦУ на чтение с ГД на ТД, что в железе приведет к снижению скорости через шим. Сигнал С формируется когда расстояние между точками больше 1 (а может и 0,5) мм, что гарантирует замедление двигателя (помните, что двигатель за 1мм делает 75 оборотов? я думаю ему хватит тормознуться с червяком в качестве нагрузки). Ну вот впринципе и все. Замечания, предложения жду несколько дней, пока не начал собирать опытный образец.

Таки давайте вернемся к теме разговора:
Шаговые vs Коллекторных
а то градус лирики может достич градуса ругани

Пришлось покопаться в своих старых институтских записях (столько времени прошло, и думаю не зря) но вот в чем вопрос и здесь он прозвучал в неявном виде: Обратная связь
Енкодер на системе с ДПТ или ШД (а тема енкодер с ШД обмусоливалась на форуме не один раз) - это так или иначе обратная связь. Но вот какие характеристики черного ящика в виде ДПТ + механика или ШД + механика она регулирует прошу пожалуйте к рассмотрению.
ДПТ и ШД бум рассматривать отдельно от механики, положив, что оба агрегата взаимообразно заменяют друг друга, таким образом из рассмотрения исключаем особенности характеристики нагрузки.
При рассмотрении, в теории, применяют унифицированные показатели систем, которые приводятся ко времени реакции (вопреки золотому правилу не рассматривать время ибо потому, что о нем никто ничего не знает)
И так примем, что массы роторов двигателей и их размеры примерно одинаковы, таким образом считаем, что момент инерции обоих примерно равны, а соответственно и время реакции механики одинакова.
А вот теперь можно начинать сравнивать особенности управления этими двигателями и их электрические характеристики.
ДПТ характеризуется высоким механическим моментом, управлением постоянным током с низким сопротивлением обмоток, что снимает частотные ограничения на его управление. (даже управление током через обмотки ДПТ ШИМ все равно усредняет постоянный ток через двигатель т. е. свойство интегрирования).
В отличие от ДПТ с его интегрирующей характеристикой ШД можно описывать как черный ящик с выраженной внутренней дифференцирующей цепочкой поскольку на каждый импульс тока приходится реакция мотора в виде конечного минимального перемещения - механического шага (численного параметра при дифференцировании). Итого ШД помимо интегрирующих свойств массы ротора обладает и дифференцирующими свойствами вследствии особенности его управления.
ШД характеризуется прямозависимым падающим механическим моментом от частоты управления вследствии того, что управление двигателем импульсное.
Время реакции как функции от дифееренцирующей и интегрирующей характеристик мотора практичеки постоянна. Это значит, что ШД отрабатывает конечное перемещение (я не говорю шаг, это может быть и пол оборота и два оборота) в идеале прогнозированно без контроля за этим перемещением, чего не скажешь про ДПТ.
Мошность двигателей.
Мощность оттдаваемая в нагрузку (фреза, резец, и т. д.) пропорционально произведению момента нагрузки на валу на частоту оборотов двигателя.
Для ДПТ чем выше скорость тем больше мощность, но при этом возрастает время реакции изза инерции ротора и механики, (ну и может быть нагрузки, когда подача при фрезеровании приходится под зуб фрезы, которая заставляет шпиндель вместе с кареткой рваться впереди паровоза).
На малых оборотах таже инерция не дает точно отработать перемещение. Поэтому в характеристиках на ДПТ указывают его момент для номинальных оборотов а так же могут указать и статический (стартовый) момент.
Для ШД на малых оборотах момент равен статическому. А вот на высоких оборотах момент падает, сказывается индуктивность обмоток при высокой частоте управления и втупую его можно поднять повысив напряжение на двигателе, что отчасти чревато боком. Но и для ШД на больших оборотах сказывается инерция ротора, механики и нагрузки. Перекомпенсация (проскок положения) при резком торможении тоже неприятность.
А вот теперь обратная связь. И что ей будем управлять?
Управлять ДПТ можно сигналом с тахогенератора (первая производная от перемещения - управление скоростью) и энкодером (прямое перемещение плюс к тому можно высчитать скорость как функцию частоты следования импульсов как ту же первую производную от функции перемещения).
Управлять ШД тоже можно… но зачем, если скорость движения прямо зависит от частоты следования, а перемещение устанавливается количеством поданых импульсов.
Вводя ОС от ШД мы будем получать информацию о перемещении и скорости как и для ДПТ, но и опосредованную информацию о действующей нагрузке, как функции запаздывания или опережения прихода импульсов как сигнала отработки шага, а при его пропуске или проскоке вводить коррекцию.
И вот заметтьте, что разница в подходе в управлении ДПТ и ШД с введением энкодера заключается в том, что в первом случае ДПТ зависим от сигнала ОС, а ШД увеличивает устойчивость при работе на предельных режимах.
Это тупой поверхностный анализ, не вдаваясь в подробности электроники.

Адепту. Все верно. Значит ШД будет при одинаковой мощности с ДПТ по габаритам всегда больше, т.к. у него материал со статичным магнитным полем и конструктивно он сложнее (а значит и больше в размерах) в силу прецезионности шага. Осталось сравнить только КПД и будет видно, что выгоднее применять ДПТ с гибкой схемой управления.

Но мы еще не обсасывали экономический аспект проблеммы…
Кроме того для малых перемещений все таки выгоднее пользовать ШД
К стати сравнив статические моменты для ШД и ДПТ они примерно одинаковы