Pitanje:
Ograničavajući okretni moment na istosmjernom motoru
Rob Napier
2013-01-25 18:42:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Razvijam malu tipku kojom mogu upravljati i korisnik i mikrokontroler. Moj trenutni dizajn je modificirani servo. Uklanjam veći dio zupčanika kako bi obrtni moment motora bio nizak. Koristim lonac da pratim mjesto gumba i H most za pogon motora.

Ako korisnik pokuša okrenuti gumb dok mikrokontroler također pokušava okrenuti motor, ja ' volio bih održavati konstantan moment i ne dopustiti trenutni skok. U osnovi želim pustiti korisnika da "pobijedi", ali ne želim isključiti motor ili ga oštetiti.

Trebam li ovdje zaštitni sklop ili je motor u redu s prisiljavanjem unatrag dok je pokušava trčati naprijed? Ovo je moja prva netrivijalna upotreba servo-uređaja, i još uvijek učim kako oni i istosmjerni motori rade.

Ako korisnik okreće osovinu protiv servo-mikrokontrolera generiranog signala položaja, osovina će se u svakom slučaju zakrenuti natrag u zadani položaj čim korisnik pusti ... Ako motor nema dovoljan zakretni moment za to, ionako neće moći okretati gumb. Možda je dvosmjerni steper prikladniji za ovaj zadatak, jer se ručne rotacije mogu očitati, a digitalno kontroliranom rotaciji nije potrebna dodatna snaga nakon što izvrši potrebne korake rotacije.
O struji motora: Rad protiv motora nužno uzrokuje skok struje, on se u osnovi pokreće u zastoju ili izvan njega.
U prvoj aproksimaciji za većinu tipova motora, okretni moment je izravno proporcionalan struji. Stoga, ako želite ograničiti zakretni moment, ograničite struju.
To bih radio mehanički pomoću male klizne spojke ili slično u gumbu. Također pogledajte kako to rade na profesionalnim stolovima za miješanje itd. Jer imaju napajane fadere koje korisnik može zgrabiti za poništavanje.
@JohnU, Čula sam za ovo u vrhunskim automobilskim stereo uređajima, ali nisam ih imala za rastaviti (razmišljajući o nekom vremenu u smeću). Imate li upute kako to rade, budući da je to upravo moj problem.
Btw, spojnica je vrlo zanimljiva ideja. Ali nisam vidio nijedno dovoljno malo. Za svoje kućište nadam se nečemu između 0,5-0,75 ", ali većina što sam vidio izgleda kao da su visoke preko 1", što je prilično veliko za moj slučaj, kad dodam potrebne stvari (poput lonca ili linearni koder) gore i dolje.
Jeste li razmišljali o UZORKOVANJU gumba na mikrokontroleru i prepuštanju kontroleru da sve kontrolira? Sviđa mi se jedna kontrolna točka osobno, raščlanjivanje svih ulaza. To će vas prisiliti da formalizirate svoj algoritam za spajanje dva načina upravljanja.
@RobNapier - Siguran sam da ako imate google-fu, mogli biste pronaći neke stvari o tome kako su izrađene, kako ih popraviti (oprema koja sadrži), te nekako stvari. Za početak pogledajte gramofone Panasonic CDJ. I Scott ima dobru točku, umjesto da pomičete gumb, biste li mogli riješiti problem bez složenosti motora itd. Upravljajući krugom na malo drugačiji način? Osobno uvijek pokušavam pronaći najjednostavniji i najelegantniji način rješavanja problema, umjesto da ga bacam na dodatne dijelove / kod / arduino, kao što to mnogi čine.
Ne razumijem sasvim što mislite pod "puštanjem kontrolora da kontrolira sve". Ključna komponenta ovog dizajna je da ljudi mogu okretati gumb i da će se vratiti poput okretnog brojača jaja (potpuno je moguće stvoriti sustav koji ne radi tako, ali to bi onda bio drugačiji projekt; ako Htio sam jeftin, praktičan timer, kupio bih ga u Target: D). Nisam uspio odgonetnuti naziv djela koje me zanima da bih ga proguglao.
Proveli smo malo dubljeg vremena za Google i konačno naišli na ovo, što se napokon čini mogućom: http://www.west.net/~jay/fmillera/fmillera/prvc.htm
Dva odgovori:
Phil Frost
2013-01-25 18:55:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Možete primijeniti napon suprotno smjeru u kojem se motor okreće sve dok ne premašite maksimalnu snagu motora i pogonskih komponenata. Ovisno o motoru, brzini i zakretnom momentu, možda će vam trebati ili neće biti potreban zaštitni krug.

Morat ćete uzeti u obzir da rad motora sa zadnjim EMF-om, a ne protiv njega, mora biti struja motora može doći vrlo visoko, vrlo brzo. To se događa svaki put kada smanjite prosječni pogonski napon brže nego što će trenje usporiti motor; primjena punog obrnutog napona samo je najekstremniji slučaj. Uzmite u obzir da ako dopustite korisniku da zapovijeda brzom promjenom smjera, pod nekim uvjetima ćete doživjeti regenerativno kočenje. Ako vaše napajanje ne može biti i sudoper, a snaga ostalih opterećenja u krugu manja je od snage koja se izvlači iz motora, tada će se napon vaše opskrbne šine povećati i dogodit će se loše stvari. Uključivanje trake moglo bi biti dobra zaštita ili biste možda trebali uključiti otpornik snage za pretvaranje te energije u toplinu kada je to potrebno.

Jedan od pristupa koji možete poduzeti jest otkrijte povratni EMF motora, a zatim ograničite razliku prosječnog napona koji primijenite na motor. Nakon što detektirate i kompenzirate povratni EMF, motor je zapravo otpornik, a ograničavanjem napona na njemu također ograničavate struju, prema ohmovom zakonu. To vam učinkovito pruža jednostavnu, ali učinkovitu kontrolu s ograničenom strujom / momentom s otvorenom petljom, s vrlo malo dodatne složenosti. Možete čak koristiti i otpor vaših MOSFET-ova za otkrivanje struje.

Razlog je ovo jednostavnije od pukog mjerenja i upravljanja strujom što može izravno izračunati napon potreban za dosezanje ciljne struje, radije nego pronalaženje pomoću PID kontrolera ili slično. Osim toga, dobit ćete informacije o brzini.

To je popularna zabluda, ali ne, povratni EMF sam po sebi NE može uzrokovati "napon da pukne". To može učiniti samo struja koja prolazi kroz induktivitet.
@DaveTweed,, možeš li to detaljnije objasniti (ili povezati)? Moja posebna briga je skok struje (a ne napona) pri zaustavljanju motora. Točnije ne želim ga pregorjeti. Hoćeš reći da neće ako zastane? Ili samo kažete da nema skoka napona?
@Philfrost Što je "otpor" MOSFET-a?
I zapravo govore da, kad primijetim da otpor raste (mjerenjem pada napona, pretpostavljam), mogu povući pogonski napon i izbjeći skok struje? Ja vozim motor s PWM-om, ali pretpostavljam da je to isto kao niži napon?
@RobNapier bit će obično naveden u tablici podataka MOSFET-a kao \ $ R_ {DS-ON} \ $. Varira s temperaturom i naponom na vratima, a pati i od nekih drugih neidealnih učinaka, ali ako vam nije potrebna vrlo precizna regulacija struje, možete uzeti u obzir MOSFET koji je uključen kao otpornik, a struju kroz njega možete izračunati pomoću ohmskih zakon.
@DaveTweed To je apsolutno pogrešno. Ako iznenada preokrenete vodove na motoru koji ste vozili, stražnji EMF sada ne radi protiv baterije, već s njom. Kutni moment motora i mehaničko opterećenje pričvršćeno za njega sada su izvor energije, a ako nemate dobro mjesto za to, dogodit će se loše stvari. Ako motor može pružiti dovoljno energije za napajanje svih ostalih opterećenja u krugu, uobičajeno napajanje kruga mora postati napajanje _sink_ umjesto izvora napajanja _. Napon se neće povisiti do te mjere da napajanje može biti sudoper.
"... stražnji EMF sada ne radi protiv baterije, već s njom." To samo znači da će se iz akumulatora izvući ogroman trenutni skok. Drugim riječima, baterija ubacuje energiju * ​​u * motor kako bi ubrzala opterećenje u drugom smjeru. Ako jednostavno otvorite motor, napon na njemu bit će sličan naponu pogona, ali struja neće teći ako mu ne date put.
@DaveTweed OK, vidim vašu poantu. Treba nam induktivnost i treba nam put. Nažalost, imamo oboje. Po mom mišljenju, povratni EMF nužno je dio motora i _uvijek_ je popraćen induktivitetom, a to je povratni EMF koji uzrokuje da struja u toj induktivnosti potencijalno bude veća od onog što zahtijeva ostatak kruga. Izmijenio sam tekst kako bih se nadam da će biti jasniji u tom pogledu.
OK, to izgleda dobro. Ali sada postavljate drugu točku u vezi s regenerativnim kočenjem. Bacanje baterije u rikverc preko okretajućeg motora dat će vam * aktivno * kočenje, ali nećete dobiti * regenerativno * kočenje ako ne napravite krug koji može povećati povratni EMF motora na razinu na kojoj se može puniti Baterija. * (Imajte na umu da za to možete koristiti tranzistore H-mosta zajedno s induktivitetom motora, ali to zahtijeva pažljiv dizajn.) *
@DaveTweed To nije istina. Jedini način kočenja motora bez regeneracije je davanje otpora između stezaljki. Prebacivanje H-mosta učinkovito stvara pretvarač pojačanja. Jedini način na koji možete postići neregeneracijsko kočenje je da uopće ne PWM H-most, a tranzistor i otpor namota motora omogućuju da se sva energija pretvori u toplinu. Postavite novo pitanje, a ja ću vam detaljnije objasniti shemama i matematikom.
Mislim da smo oboje rekli isto. Ne treba mi nikakvo daljnje objašnjenje.
dopustite nam [nastaviti ovu raspravu u chatu] (http://chat.stackexchange.com/rooms/7262/discussion-between-phil-frost-and-dave-tweed)
[Kako iznenadno zaustavljanje rotacijskog motora može uzrokovati pucanje mog opskrbnog napona sa stražnjim EMF-om, a ne može premašiti naponski napon?] (Http://electronics.stackexchange.com/questions/56170/how-can-suddenly- zaustavljanje-vrtlog-motora-uzroka-napajanja-napona-za-pucanje-gore)
Chintalagiri Shashank
2013-01-25 19:42:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Općenito, istosmjerni bi motor bio prilično neljubazan u takvoj situaciji. Smanjivanje okretnog momenta uklanjanjem zupčanika možda neće biti posebno dobra ideja jer biste mogli završiti s nedovoljnim obrtnim momentom da biste pouzdano pokrenuli sam gumb. Ako ste ga isprobali, a gumb samo po sebi radi, onda biste po tom pitanju trebali biti dobro. Međutim, imajte to na umu kao potencijalni problem koji će možda trebati ispraviti ovisno o načinu rješavanja problema.

Budući da želite da korisnik pobijedi, trebali biste tražiti neki način da mikro shvati da se korisnik čak i igra. Postoje dva načina na koja bih se mogao sjetiti da to učinim -

Jedan od načina je otkriti da li motor troši više ili manje struje nego što bi trebao pri toj postavci brzine / napona / radnog ciklusa / što god ' ponovno upravljanje pomoću h-mosta. Mogli biste imati visoki bočni ili niski bočni strujni prolaz na servo napajanju što vam može pomoći u mjerenju. Za brži odgovor možda je bolja opcija neka vrsta sheme koja uključuje usporedbu. Napominjemo da ćete prvo morati otkriti kolika je struja "normalna", što može ovisiti i o napajanju, i o kvaliteti gumba, itd., Te u manjem stupnju o temperaturi. Također biste trebali istražiti koliko je normalno ovo područje ponovljivo

Druga metoda je otkrivanje okreće li se lonac onoliko koliko bi trebao, ili manje ili više. To je puno teže učiniti, pogotovo jer to znači da morate biti svjesni svih kontrolnih petlji koje mogu biti uključene, a također biti vrlo sigurni u ponovljivost.

Imajte na umu da za obje metode, imaju zupčanik zapravo može pomoći kod ponovljivosti, a posebno kod druge metode.

Koju god metodu upotrijebite, nakon što otkrijete da se korisnik igra, vaš bi se motor trebao povući i više neće vršiti kontrolu. Ovisno o vrsti servoa koji koristite, ovo možda neće biti lako postići. Za generički istosmjerni motor, u osnovi biste željeli pustiti da namot motora pluta barem na jednom kraju. Ako servo ima petlju unutarnje kontrole koju ne možete isključiti, morat ćete isključiti servo. To je vjerojatno najbolje učiniti s prekidačem s bočne strane. Ipak bi bilo potrebno više detalja da bismo bili sigurni.

U oba slučaja, tijekom razdoblja tijekom kojeg još niste otkrili da je korisnik uključen i dok vaš kontroler ne reagira, nalazite se u pomalo opasnom području. Trebali biste pokušati što više smanjiti ovo vrijeme. Obavezno uključite diode za zaštitu od obrnutog EMF-a, nešto jednostavno poput 1N4007 ili još brže poput MUR110. Na obje linije motora imali biste po dvije diode. Ako servo uključuje kontrolnu petlju, možda nećete moći pristupiti tim linijama. Ipak, takvi servo uređaji ionako imaju obrnute EMF diode.

Što se tiče zupčanika, još nemam radni prototip, ali standardni servo zupčanik je preagresivan da bi ga čovjek mogao lako okretati, pa to definitivno želim smanjiti. Volio bih izbjeći samo isključivanje motora, jer imam razne razloge da izvršim neki "potisak" procesora na korisnika. U jednom od svojih slučajeva korištenja želim pružiti ekvivalent "zaustavljanja" tako da brojčanik ima tendenciju da se zaskoči na određena mjesta (oponašajući fizičke detente). Jednostavno ne želim izgarati motor pri tome :)
U tom je slučaju stepper vjerojatno bolja ideja. Također, ako motor i dalje radi, trebali biste moći razlikovati promjene u postavkama zbog motora i promjene zbog intervencije korisnika, te u skladu s tim promijeniti zadanu vrijednost u uC. Korištenje istosmjernog motora za simuliranje "udubljenja" čini se kao malo tražiti. Vjerojatnije je da ćete izgorjeti pogonski sklop, a ne namot motora, btw. Korištenje motora s malim okretnim momentom i smanjenje pogonskog kruga s malim ograničenjem struje i okretaja emf dioda vjerojatno je smjer u kojem biste željeli ići, ako inzistirate.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...