Jump to content

    

Правильное управление коллекторным двигателем постоянного тока

Recommended Posts

alxkon

Приветствую всех!

 

Имеется такой двигатель, 6в редуктор 1/1000:

https://www.donghui-motor.net/en/product/dgr24-n20-reverse-metal-gear-motor.html

с экодером как на картинке, 2 датчика Холла размещенных под 90гр, 7 магнитов в диске.

Вал редуктора вращает небольшой диск в котором вырезан паз по спирали (как на рисунке, дуга внизу ).

По этой дуге катается подшипник который крепится к вертикальному штоку. Вращая диск в определенном направлении

можно двигать шток в цилиндре вверх или вниз. Люфта между штоком и цилиндром нет. Шток подпружинен для того что бы при движении вниз подшипник был в сцепке с диском.

Имеются концевики для верхней и нижней мертвых точкек. Макс. перемещение около 3см.

Драйвер используется STSPIN240, управляется ШИМ с ATMega328P. Положение задается количеством оборотов посчитаных энкодером. Код работает не всегда устойчиво,

доехав до точки назначения шток дергается между положениями +1  -1 оборот,

Назначение сей поделки максимально быстро и точно позиционировать шток, насколько это возможно с такой механикой. Творец кода недоступен.

Проблемы с компонентами, древний процессор и ардуинщина заставляют все переходить на другую базу и улучшить управление.

 

Хотелось бы услышать мнение опытных людей:

  • Чего следует ожидать от энкодеров, они не установлены жестко, припаяны наверняка с большим разбросом?
  • Механика наверное не самая хорошая - нет жесткой связи с валом редуктора, точность исполнения двигателя,  редуктора, полировки дуги в диске и пружина будут давать большой разброс по точности?
  • В текущей системе 0 задается каким то верхним уровнем програмы, какой-то калибровкой и он где-то ближе центра общего перемещения. Возможно будет более правильно взять верхнюю точку за 0 отсчёта или я не прав?
  • При небольшом перемещении нужно перемещатся медленно, при большом - начать медленно (из-за редуктора) , ускориться и замедлить движение ближе к точке назначения. Какой регулятор лучше применить что бы нивелировать разброс в точности механики и ее выработки в процессе использования?

 

 

 

 

encoder.jpg

spiral.jpg

Edited by alxkon

Share this post


Link to post
Share on other sites

Herz
1 час назад, alxkon сказал:

редуктор 1/1000

Мне кажется, имея такой редуктор, можно не беспокоится о таких мелочах, как неточно припаянные датчики Холла, полировка дуги, неидеальность симметрии двигателя...

Хотя, Вы не озвучили хотя бы порядок требуемой точности.

Share this post


Link to post
Share on other sites

alxkon
47 минут назад, Herz сказал:

Мне кажется, имея такой редуктор, можно не беспокоится о таких мелочах, как неточно припаянные датчики Холла, полировка дуги, неидеальность симметрии двигателя...

Хотя, Вы не озвучили хотя бы порядок требуемой точности.

Желаемая точность позиционирования 2 микрона. Я правда пока весьма туманно представляю как ее вывести, что и как влияет на точность, нужно вникнуть. В любом случае нужно смастерить стенд с индикатором измерителем как у фрезеровщиков, есть наверное до 1микрона.

 

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tanya

Вот два градуса (температурных) дадут погрешность 2 микрона на стали при длине 10 см. Сколько циклов нужно, чтобы стёрлось 2 микрона? Пылинка попадет?

Но не отчаиваемся. Когда-то давно видела древнюю статью, в которой американский самодельщик нарезал дифракционную решетку. Интерференционный датчик.

Share this post


Link to post
Share on other sites

alxkon
2 часа назад, Tanya сказал:

Вот два градуса (температурных) дадут погрешность 2 микрона на стали при длине 10 см. Сколько циклов нужно, чтобы стёрлось 2 микрона? Пылинка попадет?

Но не отчаиваемся. Когда-то давно видела древнюю статью, в которой американский самодельщик нарезал дифракционную решетку. Интерференционный датчик.

:dash1: Вы как  всегда правы - в конструкции присутствует и сталь, и алюминий, и латунь так что все будет еще и по разному изменятся при небольших изменениях температуры. Тогда наверное более реалистичное требование "сколько получится на даных компонентах". Для начала нужно построить хотя бы простой стенд для измерений перемещения. И потом помучить X :nea: а лучше N комплектов  для разной степени выработки механики. Тогда можно понять реалии. Ну и изучить попутно много чего нового.

Какую схему управления Вы бы посоветовали применить?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tanya

Отсюда не видно, что Вы там двигаете и зачем. Если без обратной связи, то шаговый, если с датчиками положения, то выбор шире. Если большую массу разогнать, то потом эту энергию нужно будет назад выкачать. Все нужно считать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

alxkon
2 часа назад, Tanya сказал:

Отсюда не видно, что Вы там двигаете и зачем. Если без обратной связи, то шаговый, если с датчиками положения, то выбор шире. Если большую массу разогнать, то потом эту энергию нужно будет назад выкачать. Все нужно считать.

К сожалению не могу конкретизировать все детали в силу определенных обстоятельств.  После Вашего комментария о температурном коэфициенте, стало ясно что требование точности в 2микрона скажем весьма оптимистическое. Пока не добился даных на пружину и даных о дуге/спирали Архимеда по которой двигается подшипник заставляющий шток подниматся или опускаться. Переформулирую ТЗ - плавно двигать шток с постоянной скоростью, как можно точней позиционировать, при большом заданом перемещении двигатся быстро.

Шток весит около 250г, движется в цилиндре вертикально, весь путь - 3см.  Пружина давит на шток для того что бы подшипник плотно касался поверности дуги по которой движется. Т.е. без установленного двигателя с редуктором, шток всегда внизу. С редуктором он стоит на месте, если двигатель выключен. Таким образом пружина помогает движению вниз и наоборот создает необходимость дополнительных усилий при подьеме штока вверх.  На двигателе квадратурный энкодер, 2 датчика Холла, 7 магнитов, Pulses-Per-Rotation 7.

Буду вникать понемногу как этим всем рулить.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tanya

Лёгкие "лучи смерти" наводим... С таким редуктором внешнюю массу надо на тысячу делить... Мало получается. Можно с голым мотором экспериментировать. 

Ясно, что самое быстрое - разгон с максимальным ускорением, а потом торможение с сохранением мотора. Это не так просто. Мотор не вечен... Обмотки может оторвать и щетки пожечь.

7 тысяч шагов на 30 тысяч микрон... 4 микрона на шаг. Не 2.

Share this post


Link to post
Share on other sites

alxkon
4 часа назад, Tanya сказал:

Лёгкие "лучи смерти" наводим... С таким редуктором внешнюю массу надо на тысячу делить... Мало получается. Можно с голым мотором экспериментировать. 

Ясно, что самое быстрое - разгон с максимальным ускорением, а потом торможение с сохранением мотора. Это не так просто. Мотор не вечен... Обмотки может оторвать и щетки пожечь.

7 тысяч шагов на 30 тысяч микрон... 4 микрона на шаг. Не 2.

Да, спасибо! Не подумал о влиянии максимального разгона и торможения на ресурс. Наверное тогда лучше не доводить до крайностей и дыма, а экспериментально выбрать приемлимую максимальную скорость на длинных участках.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Plain
14 часов назад, Tanya сказал:

7 тысяч шагов на 30 тысяч микрон... 4 микрона на шаг. Не 2

8 мкм, потому что на картинке не полный оборот, а половина.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tanya
16 минут назад, Plain сказал:

8 мкм, потому что на картинке не полный оборот, а половина.

И правда. Думала, что кулачок растянут на 2 пи. Наверное, скорость нужна была в их головах под фуражкой.

10 часов назад, alxkon сказал:

Да, спасибо! Не подумал о влиянии максимального разгона и торможения на ресурс. Наверное тогда лучше не доводить до крайностей и дыма, а экспериментально выбрать приемлимую максимальную скорость на длинных участках.

Нет, так невыгодно. Надо растянуть ускорение-торможение на весь путь. Иначе в середине будет полет по инерции.

Но, может не хватать питания ( скорость даёт противоэдс). Лучше всего, как мне видится, режим постоянной механической мощности.

Share this post


Link to post
Share on other sites

dimka76
19 hours ago, alxkon said:

На двигателе квадратурный энкодер, 2 датчика Холла, 7 магнитов, Pulses-Per-Rotation 7.

Если работать по обоим фронтам сигнала с датчика Холла, то количество отсчетов на оборот увеличивается в 4 раза.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tanya
3 минуты назад, dimka76 сказал:

Если работать по обоим фронтам сигнала с датчика Холла, то количество отсчетов на оборот увеличивается в 4 раза.

И это увеличит пространственное (угловое) разрешение? Во сколько раз?

Share this post


Link to post
Share on other sites

jcxz
12 минут назад, dimka76 сказал:

Если работать по обоим фронтам сигнала с датчика Холла, то количество отсчетов на оборот увеличивается в 4 раза.

Ну да - а капризность всей системы также вырастет в несколько раз. Так как скважность сигналов д.Холла (при равномерном вращении) - не обязательно меандр. А зависит от порогов переключения компараторов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.