Skocz do zawartości

Elvis

Użytkownicy
  • Zawartość

    2596
  • Rejestracja

  • Ostatnio

  • Wygrane dni

    189

Wszystko napisane przez Elvis

  1. Jak jesteśmy przy "beyond" i temacie - może zamiast dziadka LM358 warto pomyśleć o MAX4249: http://pl.farnell.com/maxim-integrated-products/max4249esd/ic-wzmacniacz-operacyjny-niski/dp/1550516 Powinien pracować od 2.4V, chociaż rodziłbym sprawdzić na wszelki wypadek.
  2. Xweldog, cieszy mnie że podałeś definicję, niestety nie do końca się z nią mogę zgodzić, do "Lub" jest ok, niestety dalej nie jest już tak dobrze. Czy mógłbyś podać źródło definicji? Najpierw tak na logikę. Rail jak słusznie zauważasz to szyna zasilania. Skoro jest rail-to-rail, można zgadywać, że chodzi o układ, który pracuje z napięciami od jednej do drugiej szyny. Cytat z: "Wzmacniacze operacyjne" Piotr Górecki, Wydawnictwo BTC, 2004 Warszawa, str. 77 Nie zamierzam nikomu, ani polecać ani odradzać układu LM358. Ma on swoje wady i zalety. Nie jest wzmacniaczem typu rail-to-rail, co nie znaczy że nie można go wykorzystywać. Sam używam go w niektórych projektach (dla mnie jego zaletą jest niska cena).
  3. Xweldog, nie powieneś na Marka1707 narzekać. Głupoty piszesz i robisz ludziom wodę z mózgów. Po pierwsze nie ma układu 358. Jest LM358, LMV358 itd.. Układ LM358 nie jest rail-to-rail. Zarówno wejście jak i wyjście układu nie może osiągać dodatniego napięcia zasilania V+. Natomiast układ LMV358 posiada wyjście rail-to-rail. Z dokładnością do mV można na wyjściu osiągnąć zarówno ujemne jak i dodatnie napięcie zasilania. PS. Podaj proszę, w którym datasheet-cie producent deklaruje że LM358 jest rail-to-rail?
  4. Ja tylko dla porównania podam linik do modułu STM32F4Discovery: http://pl.farnell.com/stmicroelectronics/stm32f4discovery/terminala-ewaluacyjny-stm32f4-discovery/dp/2009276?Ntt=STM32F4Discovery Moim zdaniem moduł wymiata
  5. Jako ciekawostkę napiszę, że jest to teoretycznie możliwe. Dostępne są płytki z wbudowanym systemem Linux. Można na nich bez problemu uruchomić serwer PHP. Odpowiednie skrypty mogłyby sterować robotem. Pytanie jest tylko PO CO? Z mojej strony powiem tylko, że o czymś takim myślałem. Chciałem mieć robota, który pilnuje mieszkania, gdy jestem poza domem...
  6. Zupełnie nie rozumiem, o co wam chodzi z tym zasilaczem. Zachowuje się bardzo porządnie. Minusem są długie kable, a na nich spadki napięcia. Ja też znalazłem przyczynę dużych szumów w poprzednich pomiarach. Dla 100mV powinienem zmniejszyć dzielnik sond z 10x na 1x. Zmieniłem i jest od razu ładniej. Pomiar raz jeszcze, CH1 napięcie na silniku, CH2 prąd: Po dołożeniu 1000uF i 100nF przy zasilaczu (pomiar jest przy silniku): Przy okazji postanowiłem trochę eksperymentować, podłączyłem kondensatory zaraz przy silniku, zmierzyłem na nich napięcie i prąd płynący z zasilacza: Na koniec zmierzyłem prąd płynący między silnikiem i kondensatorami:
  7. Zakładam, że komputer, bo zakłócenia są większe jeśli kable koło niego leżą. W każdym razie zasilacz jest raczej dobrej jakości i nie spodziewałbym się po nim dużych niespodzianek. Natomiast wykresy prądu, które pojawiały się na początku wynikają raczej z komutacji, nie z pracy zasilacza. Co do napięcia, to zmierzyłem tylko dla porządku - takie były głosy na forum.
  8. Niestety trochę mi komputer śmieci, ale wygląda to tak: Przy obciążeniu 10Ohm jest już lepiej:
  9. Tak jak napisałem, oscylogram na CH1 to zasilanie. Przestawiłem na AC, bo przy DC nic ciekawego nie było widać. Zasilacz laboratoryjny, raczej nie powinien siać.
  10. Może to trochę pomoże w dyskusji: Podłączyłem silniczek do zasilacza 5V, prąd stały bez czegokolwiek poza kablami między zasilaczem, a silnikiem. Na CH1 widać napięcie, CH2 to prąd. Oscylogram napięcia był tak zaśmiecony, że musiałem filtr 20MHz włączyć. Na wszelki wypadek dołączam też pomiar bez filtru. Mnie najbardziej zaskoczyło, że bez jakiejkolwiek filtracji (nawet kondensatora), zakłócenia samego silnika są bardzo małe.
  11. Jak chodzi o silniki krokowe to pomysł obserwacji prądu jest wykorzystywany i to do wielu celów. Polecam zobaczyć układ, który (wg. producenta) jest w stanie wykrywać zablokowanie silnika: http://trinamic.com/index.php?option=com_content&view=article&id=171&Itemid=302 Może w silnikach DC również da się coś podobnego uzyskać.
  12. Moim zdaniem pomiar napięcia nie ma większego sensu. Ale proszę bardzo, wszystko pomierzymy. Tylko w którym miejscu ten pomiar napięcia? Na kluczu, czy napięcie zasilania?
  13. Schemat sterownika, który wykorzystałem: Silnik podłączony jest między OUT_A, a zasilanie. Równolegle z silnikiem jest dioda 10MQ100N. Zasilanie trochę ponad 6V, zamiast 12V jak na schemacie. Jest to fragment sterownika dla silnika krokowego. Przyznaje, że zapomniałem o tych rezystorach pomiarowych. Mogę powtórzyć badanie bez nich, chociaż nie sądzę żeby istotnie zmieniły wyniki.
  14. Temat trochę ucichł, ale postanowiłem jeszcze raz go odkopać. Wykonałem trochę pomiarów prądu płynącego przez silnik 30:1 Micro Metal Gearmotor http://www.pololu.com/catalog/product/993 Na oscylogramach CH1 to napięcie sterujące PWM-a, CH2 - prąd płynący przez silnik. Warto zauważyć, że dla częstotliwości do 1kHz prąd spada chwilami do zera, natomiast dla 10kHz i wyżej płynie właściwie stale. Na początek silnik podłączony do napięcia stałego. Oscyloskop nieco się pomylił w ocenie okresu sygnału, powinno być ~700µs, co zgadza się z czasem komutacji uzwojeń silnika. Na początek nieco ekstremalny przykład: częstotliwość PWM=10Hz, wypełnienie 10%. Silnik pracuje ewidentnie nierówno, przebieg prądu poniżej: Dla częstotliwości 50Hz i wypełnienia 10%: Dla częstotliwości 50Hz i wypełnienia 30%: Dla częstotliwości 50Hz i wypełnienia 50%: Częstotliwość 100Hz, wypełnienie 10%: Częstotliwość 100Hz, wypełnienie 30%: Częstotliwość 100Hz, wypełnienie 50%: Częstotliwość 1kHz, wypełnienie 10%: Częstotliwość 1kHz, wypełnienie 30%: Częstotliwość 1kHz, wypełnienie 50%: Częstotliwość 10kHz, wypełnienie 10% (silnik zatrzymany): Częstotliwość 10kHz, wypełnienie 30%: Częstotliwość 10kHz, wypełnienie 50%: Częstotliwość 10kHz, wypełnienie 80%: Częstotliwość 20kHz, wypełnienie 10% (silnik zatrzymany): Częstotliwość 20kHz, wypełnienie 30%: Częstotliwość 20kHz, wypełnienie 50%: Częstotliwość 20kHz, wypełnienie 80%: Częstotliwość 40kHz, wypełnienie 10% (silnik zatrzymany): Częstotliwość 40kHz, wypełnienie 30%: Częstotliwość 40kHz, wypełnienie 50%: Częstotliwość 40kHz, wypełnienie 80%:
  15. Ja bym z tymi strukturami i uniami bardzo uważał. To zależy od kompilatora i potrafi wysypać się bardzo niespodziewanie. Kiedyś miałem taką niespodziankę - ten sam program w nowszej wersji środowiska przestał działać. Wystarczyło, że optymalizator zaokrąglił wielkości pól do 32 bitów. Jest jeszcze jedna opcja - wskaźniki. Ale najbardziej polecam wersję z przesunięciami. Jest najpewniejsza.
  16. Ja bym te wykresy spróbował wytłumaczyć bardzo prosto. Jest to wykres działania filtru dolnoprzepustowego. Siła elektrodynamiczna zależy liniowo od prądu. Więc prąd średni możemy traktować jako analog siły, czy rpm. Cewka silnika tworzy filtr, który tłumi wyższe częstotliwości. Łatwo można też zrozumieć wpływ wypełnienia na wykres. Dowolnym kalkulatorem FFT, np tutaj: http://www.random-science-tools.com/maths/FFT.htm można obliczyć transformatę przebiegu o dużym (>50%) wypełnieniu i małym (<10%). Widać, że im mniejsze wypełnienie, tym większa moc jest zgromadzona w składowych o wysokiej częstotliwości. Punkt załamania krzywej z wykresu, to stała czasowa silnika: L/R. Dodam jeszcze wyniki symulacji - prąd średni, w zależności od wypełnienia PWM (kolumny) oraz częstotliwości (wiersze):
  17. Moim zdaniem ta nieliniowość to efekt filtru RL, jaki tworzy uzwojenie silnika. Im wyższa częstotliwość, tym mniejszy prąd płynie przy jednakowym wypełnieniu.
  18. Co do obciążenia, to też się ostatnio nad tym zastanawiałem. A może obciążyć drugim silnikiem? Drugi silnik potraktować jako prądnicę, zewrzeć rezystorem...
  19. Model w sumie podobny. Natomiast sterowanie krokowymi nie zawsze jest takie proste. Przykładowo podanie od razu 100% wypełnienia generuje dużo drgań oraz co gorsza jest za głośne. Stąd sterowanie mikrokrokowe, albo jak w przypadku mojego urządzenia - modulowanie obwiedni prądu. Wykonywanie kroku powoli narastającym prądem, a następnie odcinanie prądu między krokami dla oszczędzania energii. Natomiast faktycznie w silniku DC nie następuje "ruszanie" i zatrzymywanie za każdym razem. Zastanawiam się nad czymś innym: silnik ma pewną indukcyjność, jeśli przełączanie jest poniżej stałej czasowej silnika - czy to nie sprawia problemu? Jeśli mamy wypełnienie >50%, czas na narastanie prądu jest dłuższy, ale właśnie mniejsze wypełnienie mogłoby powodować problemy. Stała czasowa to zmora silników krokowych, więc może to coś podobnego.
  20. W silnikach DC mam mniej doświadczenia, ale w przypadku krokowych właśnie prąd w peak-u ma znaczenie. Problemem jest przesunięcie rotora do nowego położenia. Takie "szarpnięcie" daje znacznie lepszy efekt, niż mały prąd przez dłuższy czas (czyli zachowanie energii). To trochę jak z pchaniem samochodu - jak już go ruszymy to dalej idzie łatwiej. Najtrudniej pokonać siłę statyczną. Myślę, że podobnie jest z silnikiem DC. Jeśli mamy wysoki peak prądu, silnik szarpie do przodu, a później siłą bezwładności kręci się do kolejnego "kroku". Jeśli mamy stały, ale mniejszy prąd nie jest w stanie nic zrobić. Zastanawiałem się nad prostym eksperymentem - wysterowaniem silnika za pomocą niewielkiego prądu, a następnie zmodulowaną obwiednią - taką jak w symulacji. Może w przyszłym tygodniu to sprawdzę i postaram się opisać wyniki.
  21. Chciałbym odnieść się do bardzo gorącej ostatnimi czasy dyskusji o częstotliwości PWM przeznaczonym do sterowania silnikiem. Dotychczasowa dyskusja skupiała się na tym, czy można sterować silnikiem przy użyciu wyższej (powiedzmy 20kHz), częstotliwości PWM. Drugi problem, to pytanie, czy silnik jest słabszy przy wyższej częstotliwości. Prosty sterownik Zacznijmy jednak od początku. Możemy oczywiście zacząć od pomiarów, ale czasem warto wykorzystać komputer, pakiet SPICE i najpierw nieco poznać problem. Największym plusem symulacji jest łatwość wykonywania pomiarów. Cena sondy prądowej do oscyloskopu potrafi przyprawić od ból głowy. Dzięki symulacji możemy poznać podstawowe wyniki bez inwestycji w sprzęt pomiarowy. Do symulacji wykorzystam bardzo prosty model silnika – cewkę połączono szeregowo z rezystancją. Sterownik też będzie bardzo uproszczony. Mogę tylko zdradzić, że bardzo podobny układ jest stosowany w produkowanych urządzeniach. Pierwsza przymiarka to sterowanie bezpośrednio tranzystorem MOS, załóżmy że przy użyciu bramki. Aby ją zasymulować dodamy do źródła sygnału szeregowo rezystor i sprawdzimy rezultat. Schemat układu: Rezystor R1 wraz z cewką L1 model silnika. Dioda D1 jest bardzo ważna – zamyka obwód w momencie gdy tranzystor M1 jest zamknięty. Tranzystor M1 to nasz sterownik silnika – gdy jest otwarty, przez silnik płynie prąd. PWM jest sterowany ze źródła V1, jak widać na rysunku mamy okres 100us, czyli częstotliwość 10kHz, wypełnienie 50%. Rezystor R2 jest dodany, aby zasymulować małą obciążalność bramki sterującej układem. Jak wiadomo tranzystory polowe mocy mają dużą pojemność bramki. Wraz z rezystancją R2 tworzy to filtr dolnoprzepustowy. Ze wzrostem częstotliwości taki filtr będzie powodował wolniejsze przełączanie tranzystora M1. Dzięki symulacji możemy sprawdzić jak taki układ będzie się zachowywał. Na początek R2=10k, f=10kHz. Prąd płynący przez silnik wygląda następująco: Teraz zwiększamy R2, powiedzmy do 47k. Rezultat – prąd silnika zmniejszył się znacznie. Z ok. 700mA do 100mA. Ten sam efekt uzyskamy zostawiając poprzednią wartość R2, a zwiększając częstotliwość. Dla R2=10k i częstotliwości f=20kHz, średni prąd wyniesie ok. 400mA. Łatwo się domyślić, że jednoczesne zwiększenie rezystancji R2 oraz częstotliwości jeszcze bardziej pogorszy sytuację. Wniosek 1 W przypadku prostego sterownika zwiększenie częstotliwości zmniejsza średni prąd płynący przez silnik. Filtr dolnoprzepustowy Skąd taki efekt? Jak już wspominałem, R2 wraz z kondensatorem w M1 tworzy filtr dolnoprzepustowy. Więcej przeczytamy chociażby na wikipedii: http://pl.wikipedia.org/wiki/Filtr_dolnoprzepustowy Skoro już używamy pakietu SPICE, możemy sprawdzić jak to działa. To co widzimy to fragment naszego poprzedniego układu. PWM i R2 jest bez zmian, ale zamiast tranzystora sterującego mamy kondensator. Na wykresie widzimy napięcie na C1, w odpowiedzi na prostokątne sterowanie z naszego PWM. Zzamiast pionowych zboczy, nasz sygnał został „wygładzony”. Tak właśnie wygląda sygnał sterujący naszego tranzystora. Na wykresie widać, że "zaokrąglenie" wykresu ma ok 30µs. Wynika to ze stałej czasowej naszego układu. Wynosi ona R2 C1, czyli 10k 1n = 10µ. Po tym czasie napięcie osiąga 63% w docelowej wartości. Po 3 razy dłuższym czasie już 95%. Ten czas zależy tylko od wartości R2 i C1, nie zależy od częstotliwości. Ale im wyższa częstotliwość, czym częściej występuje zbocze sygnału, które jest przez 30µs wygładzane. Oznacza to tym większe straty, im wyższa jest częstotliwość. Dlatego proste mostki działają z niskimi częstotliwościami – nawet jeśli przełączanie zajmuje kilka, czy kilkadziesiąt µs, jest to mało przy okresie PWM rzędu 5000µs (200Hz). Natomiast przy częstotliwości 10kHz (100µs), napięcie lewo zdąży narosnąć. A więc nasz tranzystor ledwo się otworzy, już musi się zamykać. Driver tranzystora MOS Jest to pierwszy problem, z którym konstruktorzy muszą sobie poradzić, jeśli chcą sterować silnik z wyższą częstotliwością. Na szczęście rozwiązanie jest proste. Dodamy wzmacniacz prądu, w ten sposób bardzo zmniejszymy wartość R2 i przyspieszymy przełączanie tranzystora kluczującego. Prosty układ (jak już pisałem stosowany przemysłowo) zobaczymy poniżej: Do poprzednio analizowanego układu dodane zostały tranzystory Q1 i Q2. Pracują one jako wzmacniacz prądu (wtórniki emiterowe). Napięcie nie jest wzmacniane, za to prąd, którym może być wysterowana bramka M1 jest znacznie większy. Sterowanie tranzystora MOS mocy Od razu małe wyjaśnienie. Pewnie niektórzy mogą być zaskoczeni - po co prąd do sterowania tranzystorem MOS. Oczywiście tranzystory MOS są sterowane napięciowo. W stanie statycznym prąd przez bramkę prawie nie płynie (poza minimalnym prądem upływu). Niestety zupełnie inaczej jest w stanie dynamicznym (podczas przełączania). Tranzystory mocy w technologii mos mają znaczną pojemność bramki. Oznacza to, że przełączenie wymaga dostarczenia ładunku, a podczas przełączania prąd płynie. Im większy prąd możemy dostarczyć tym szybciej (w pewnych granicach oczywiście) tranzystor się przełączy. Dzięki szybszemu przełączaniu możemy zwiększyć częstotliwość PWM. Częstotliwość akustyczna Teraz jak widać częstotliwości PWM rzędu 20kHz już nam nie straszne. Dlaczego 20kHz jest tak ważne? Jest to zakres poza akustyczną, co bywa bardzo ważne, chyba że lubimy piszczące układy. Nie chodzi tutaj tylko o płynność sterowania. Nikt chyba nie lubi urządzeń, które „piszczą” w zależności od prędkości obrotowej, czy jasności podświetlenia. Dodam tylko że nie sam silnik lubi wydawać paskudne dźwięki. Nawet niepozorny kondensator umie popsuć przyjemność korzystania z zaprojektowanego urządzenia. Natomiast wracając do silników – mając poprawiony układ sterowania, możemy sprawdzić, dla wyższych częstotliwości jego zachowanie: f=100kHz Jak widać nawet 100kHz jest możliwe do uzyskania. Z drugiej strony widać też pewny spadek sprawności, zamiast blisko 1A mamy 800mA. Mamy pierwszy problem rozwiązany. Odpowiedni sterownik potrafi sterować silnikiem nawet przy wysokiej częstotliwości PWM. Tani i prosty, tylko z niską częstotliwością. Współczynnik wypełnienia Teraz drugi problem – jak układ zachowa się przy małym wypełnieniu? Znowu z pomocą przychodzi nam symulacja. Zacznijmy od końca. Przyjmijmy wypełnienie 10%, i f=100kHz. Jak widać średni prąd to ok. 60mA. Zmniejszmy częstotliwość do 10kHz. Teraz prąd średni jest nieco większy – ok. 60 mA. Widać natomiast znacznie większą amplitudę. Zobaczmy co będzie przy f=1kHz. Teraz amplituda jest wręcz ogromna – prąd osiąga 720mA. Wartość średnia jest znacznie mniejsza. Dla niskich częstotliwości, prąd chwilowo osiąga znacznie większą wartość. W przypadku wyższych częstotliwości silnik pracuje równo i nie jest w stanie pokonać większego oporu. Jaki z tego wniosek? W przypadku większej częstotliwości moment mamy taki sam jak dla mniejszej. Ale musimy zastosować większe wypełnienie PWM, aby uzyskać ten sam moment. Podsumowanie * dla małych częstotliwości PWM wystarczy nam prosty sterownik silnika * wyższe częstotliwości dają bardziej rownomierną pracę silnika * częstotliwość poniżej 20kHz może powodować efekty akustyczne * im wyższa częstotliwość tym sterownie silnikiem jest trudniejsze Podsumowanie 2 Urządzenia które dość dobrze znam od ponad 10 lat pracują z silnikiem DC sterowanym z PWM o częstotliwości ok. 35kHz. Zapewniam, że jest to możliwe. Natomiast jest ogólną zasadą w elektronice, że im wyższa częstotliwość, tym trudniejszy jest układ. Dyskusja na forum Moim zdaniem w burzliwej dyskusji wszyscy mają (trochę) racji. Silnik tak samo sterowany (prosty sterownik, stałe wypełnienie PWM), zmniejsza moment ze wzrostem częstotliwości. Z drugiej strony można, a nawet powinno się konstruować układy na wyższą częstotliwość PWM. Wszystko zależy od projektu (i trochę od umiejętności). W chińskiej wkrętarce w zupełności wystarczy 200Hz. W innym układzie 40kHz może być za mało. Załączniki W załącznikach przesyłam pliki wykorzystane do symulacji. Pakiet LTSpice jest dostępny za darmo pod adresem: http://www.linear.com/designtools/software/
  22. Moim zdaniem prawda jest jak zwykle po środku. Co ciekawe obaj macie rację, a jednocześnie popełniacie błąd w procedurze pomiarowej. Zna ktoś indukcyjność silników pololu? Wolałbym tłumaczyć moje zdanie na konkretnych danych.
  23. Jeśli miałoby uszkodzić, to jest jeszcze jedna opcja - można dać oddzielny stabilizator dla serwa. Zawsze mniej problemów niż dodatkowy akumulator.
  24. Przed stabilizatorem i kondensatorami wejściowymi daj jeszcze diodę. Jak silniki będą powodowały spadki napięcia, stabilizator jeszcze chwilę "pociągnie" na energii zgromadzonej w kondensatorach. [ Dodano: 22-01-2012, 12:35 ] Poza tym radziłbym serwo zasilać bezpośrednio z akumulatora. Po pierwsze mniej obciążysz stabilizator, po drugie w serwo też jest silnik, więc i zakłócenia. [ Dodano: 22-01-2012, 12:38 ] I jeszcze jedno - prowadzenie masy. Najlepiej dla silnika poprowadzić oddzielną masę. Tzn. przy wejściu z akumulatora rozdzielić masę dla układów mocy i procesora.
×
×
  • Utwórz nowe...