[alxkon 0]

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?

 

 

 

 

Изменено 26 января, 2022 пользователем alxkon

[Herz 6]

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.

[alxkon 0]

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.

 

 

 

[Tanya 4]

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.

[alxkon 0]

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.

 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 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?

 

[Tanya 4]

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.

[alxkon 0]

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.

[Tanya 4]

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.

[alxkon 0]

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.

[Plain 223]

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.

[Tanya 4]

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.

[dimka76 63]

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.

[Tanya 4]

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?

[jcxz 242]

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.

[dimka76 63]

11 minutes ago, Tanya said:

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

Во столько же.