Skocz do zawartości
konfafal

Dobór częstotliwości PWM - ATmega

Pomocna odpowiedź

witam,
zastanawiam się jak dobrać częstotliwość PWM do silniczków z pololu.

w interenecie znalazłem informację, że częstotliwość powinna być 15-20 kHz, ze względu że jest to granica, której człowiek nie słyszy i silnik nie będzie wydawał nieprzyjemnych pisków. z drugiej strony nie może być za wysoka, aby klucze w mostku H pracowały swobodnie.

będę wdzięczny jak ktoś rzuci okiem na moje obliczenia, i doradzi co dobrać. myślę, że rozdzielczość 8-bitowa w zupełności wystarcz:

KdoYM.jpg

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

15-20 kHz to zdecydowanie za dużo. Wartość powinna wynosić ok 1kHz.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

to jeśli nic nie pomyliłem w obliczeniach, to przy F_CPU 20MHz:

8bit - preskaler 64

9bit - preskaler 8 czy 64?

10bit - preskaler 8

?

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

U siebie stosuję do tych silników częstotliwość bliską 2kHz i działają elegancko. Zbyt niska częstotliwość objawia się tym że silniki zaczną się"dławić", prędkość obrotowa będzie nadążać za impulsami zasilania,przez co silnik bardzo często będzie startował i zatrzymywał się. Zbyt duża częstotliwość wpływa przede wszystkim na stany nieustalone w obwodzie RL uzwojeń silnika (napięcie na indukcyjności nie zdąży narosnąć w trakcie impulsu sterującego), przez co nieświadomie możemy ograniczyć sobie moc silnika.

Rozdzielczość 8 bitowa w zupełności ci wystarczy.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Hey

O tym, że "merytoryczną podstawą" do wyboru częstotliwości PWM jest: powyżej słyszalności ucha ludzkiego, stykam się co raz.

Barto, polecasz 1kHz bo poniżej silniczki rzekomo się dławią. Piszesz bo tak przypuszczasz czy z doświadczenia ? Przeprowadziłeś jakieś testy czy tp ?

Bo np. wiertarki accu chodzą na góra 200Hz i jakoś się nie "dławią"...

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Zbyt duża częstotliwość wpływa przede wszystkim na stany nieustalone w obwodzie RL uzwojeń silnika (napięcie na indukcyjności nie zdąży narosnąć w trakcie impulsu sterującego), przez co nieświadomie możemy ograniczyć sobie moc silnika.

Chodzi chyba o narastanie prądu a nie napięcia, mówimy przecież o indukcyjności.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Zbyt duża częstotliwość wpływa przede wszystkim na stany nieustalone w obwodzie RL uzwojeń silnika (napięcie na indukcyjności nie zdąży narosnąć w trakcie impulsu sterującego), przez co nieświadomie możemy ograniczyć sobie moc silnika.

Przykro mi, ale to bełkot. LR silnika działa jak filtr - z punktu widzenia sterowania będzie filtrować składowe harmoniczne powyżej pewnej wartości, a składowa stała zostanie. Innymi słowy właśnie najlepiej, aby prędkość była raczej wyższa niż niższa jeśli nie chcemy generować wibracji silnika i wału wywołanymi przez sterowanie. Co to oznacza? Mniej więcej tyle, że jeśli nam sterownik na to pozwoli, to możemy mieć częstotliwość PWM nawet 500kHz (albo i więcej). Równocześnie samo wyważenie obciążenia i napędu generuje drgania, więc nie należy się tym specjalnie przejmować o ile nie sterujemy jakimś mega precyzyjnym i delikatnym urządzeniem 😉 W drugą stronę: szarpanie będzie występować tylko przy bardzo dużym obciążeniu w stosunku do mocy silnika i jego bezwładności oraz bardzo niskiej częstotliwości. Mówimy tu o góra kilkunastu Hz, bo już przy 50Hz sporo urządzeń pracuje i ma się całkiem dobrze.

Moja rada? Albo 20-25kHz aby nie przeszkadzało użytkownikowi, albo 100-1000Hz aby nie hałasowało w najbardziej irytującym paśmie dźwięku. Należy pamiętać, że przy sterowaniu ze sprzężeniem zwrotnym nie ma sensu obliczać wypełnienie częściej niż następuje uaktualnianie PWM, a nawet kilkukrotnie rzadziej. W przeciwnym razie wyniki obliczeń będą niewykorzystywane, a np. algorytm nie będzie o tym wiedział.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

OldSkull, te "20-25kHz" to wynik Twych badań czy przypuszczenie ? Oczywiście, silnik silnikowi nie równy ale przetestowałem kilka i przy 10kHz niektóre ledwo ruszały, były tak słabe, że można je było bez trudu zatrzymać dotykając ośki palcem. Dlatego mnie interesuje odpowiedź - czy to przypuszczenie czy wynik badań.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Xweldog: bardziej przypuszczenie, bo jeszcze mi do ręki nie wpadł mostek, który by sobie dobrze radził przy takich częstotliwościach - problem tkwił w tym, że nie potrafiły się odpowiednio szybko otwierać i zamykać. I niby czemu tak nie ma być? Przecież kluczowany mostek + układ z diodą i RL to zwykłą przetwornica impulsowa. Natomiast jeśli mimo wszystko uważasz, że to kwestia silnika, to spróbuję złożyć na płytce uniwersalnej układ do testów.

edit: właśnie sprawdziłem: nie ma różnicy między zasilaniem na 27kHz a zasilaniem DC tym samym średnim napięciem. Żadnej. Tak samo przy 62kHz.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Niby dlaczego ? Przeczytaj w art. Mostki H bridge dział o doborze PWM. Nie kombinuj że problem jest w mostkach, zapoznaj się fmax dowolnego i znajdź mi taki który nie chodzi na kilohercach. Problem jest w silniczkach. Ja nie piszę co przypuszczam tylko to co wiem i to samo radziłbym innym...

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

W profesjonalnych sterownikach dużych silników prądu stałego F_PWM wynosi nawet w granicy 30KHz i więcej. Pozwolę sobie zacytować pewien fragment z Elektrody:

Teoretycznie im większa częstotliwość PWM, tym bardziej zbliżamy się do ideału, gdzie prąd płynący przez uzwojenia silnika jest stały - dzięki indukcyjności uzwojeń. Z drugiej strony - im większa częstotliwość - tym większe straty na elementach przełączających; co gorsza regułą jest, że tranzystory przełączające są tym wolniejsze, im większe prądy przełączają. Tak więc wybór właściwej częstotliwości pracy jest kompromisem, zależnym od konkretnego silnika i zastosowanego układu sterującego. Spotkałem się ze sterowanikami PWM do silników o mocy ok. 250W pracującymi z częstotliwością ok. 60kHz.

Jest nawet wzór na obliczenie F_PWM:

Fpwm=obroty_max/liczba_uzwojeń*2

Tylko nie wiem czy to dobrze liczę dla takiej Polulki która ma 30 000obr/min, to by była 30 000 / (3*2) = 5KHz. Przy czym te 3*2 wziąłem stąd że założyłem iż komutator jest tam podzielony na 3 części, czyli są 3 uzwojenia. Ale nie jestem pewien bo nigdy nie rozbierałem takiego silniczka.

Dla małych silniczków akumulatorowych wynosi to najczęściej ~500Hz.

Przy czym do sterowania silników nie jest zalecany FAST_PWM, tylko zaawansowany z korekcją fazy i stała częstotliwością.

PS.

Down Ja tylko zacytowałem fragmenty z tematu na Elektrodzie, które notabene nie są moimi wypowiedziami. Co do tych 5KHz, no cóż tak wyszło z wzoru tam podanego, a ja jestem osobiście do tego przekonany bo aktualnie trawie kurs o PICach i tam autor używał do sterownia silnika DC na 5V właśnie PWMa 4KHz, więc bardzo blisko. Używał mostka H L293D.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Następny "widzący lepiej" się odezwał....

Twierdzenie: "Teoretycznie im większa częstotliwość PWM, tym bardziej zbliżamy się do ideału, gdzie prąd płynący przez uzwojenia silnika jest stały..." jest bzdurą. W PWM, wsp. wypełnienia np. 50% zawsze będzie taki nie zależnie od częstotliowści. A tu ktoś twierdzi, że wzrost f prowadzi do prądu stałego. Gdyby to było prawdą, na całym świecie od dawna w regulacji obrotów silników DC nie zmieniano duty tylko f.

Po raz nie wiem już który pytam SPRAWDZIŁEŚ TO ? A to jest banalnie proste: weź lub zrób Ge. o wsp. np. 50% przestrajany od np. 1k do 10kHz i podłączaj pod niego kilka różnych silniczków. I wtedy będziesz mógł pisać: Pololu XXX chodził mi do 5kHz a później słabł a silniczek XXX chodził tylko do 2kHz.

Tylko, po co iść na łatwiznę i coś sprawdzić skoro można na forum bełkotać i podpierać się bełkoczącymi podobnie....

W tym temacie nie będę więcej zabierał głosu, ktoś chce sterować silniczek modelarski PWM 20kHz bo komuś się tak wydaje - to po prostu niech tak robi. Silniczki są różne, niektóre będą się kręcić.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Xweldog, VNH3SP30 ma 10kHz maksymalną częstotliwość, a przy 5kHz już się dość mocno grzeje. Problem nie tkwi w silniczkach, tylko w mostkach. Zrób prosty test:

- podłącz zasilanie stałym napięciem do mostka, np 12V

- ustaw stałe wypełnienie

- podłącz silnik

- zmieniaj częstotliwość

Jeśli średnie napięcie mierzone multimetrem będzie stałe, a moc silnika będzie się zmieniać wraz ze wzrostem częstotliwości, to znaczy, że masz rację.

Poniżej schemat referencyjny:

IMG_4e25b2c72fb834962.jpg

Twierdzenie: "Teoretycznie im większa częstotliwość PWM, tym bardziej zbliżamy się do ideału, gdzie prąd płynący przez uzwojenia silnika jest stały..." jest bzdurą. W PWM, wsp. wypełnienia np. 50% zawsze będzie taki nie zależnie od częstotliowści. A tu ktoś twierdzi, że wzrost f prowadzi do prądu stałego. Gdyby to było prawdą, na całym świecie od dawna w regulacji obrotów silników DC nie zmieniano duty tylko f.

Tylko, że kolega Blackjack ma rację, a ty pokazujesz swoją ignorancję (oraz że nie zrozumiałeś co napisał). Dokładnie w taki sposób działają przetwornice impulsowe.

PS:

artykuł o mostkach H nie jest żadnym źródłem odniesienia. Jeśli Cię to interesuje, cytowany fragment z wikipedii sam w niej napisałem - tym samym krytykując mnie możesz przypadkiem obalić również tamten artykuł 😉

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Obiecałem że się nie odezwę ale nie przewidziałem, że masz aż taki tupet. Niby to dlaczego ja mam robić To, co Ty proponujesz a nie Ty tego co ja ? Ja nie muszę bo takie pierodły robiłem dawno temu. Boisz się przekonać że się błaźnisz ( i nie tylko, te przetwornice... ) z tymi 20kHz? To Ty weź do ręki kawałek lutownicy, podłącz jakiś silniczek jak proponuję ( choćby przez w/w driver ale spokojnie wystarczy sam MOS ) a o wynikach poinformuj na forum. Nie zajmie Ci to dużo czasu a będziesz miał doświadczenie na całe życie, przy okazji być może zrozumiesz ( ale w to wątpię... ) dlaczego ten mostek nie chodzi wyżej - bo po co projektować szybsze skoro z 90% silniczków traci moc przy połowie tej, z 5% całkiem staje.

Ale, jak znam życie, zamiast merytorycznie, fizycznie sprawdzić że polecasz bzdury bo Ci się wydaje że tak jest, zaczniesz wymyślać jakieś "mądre teorie", w internacie szukać "argumentów" by kwestię zakałapućkać retoryką.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites
Ale, jak znam życie, zamiast merytorycznie, fizycznie sprawdzić że polecasz bzdury bo Ci się wydaje że tak jest,

Kurka, no nie. Z Tobą nie można dyskutować jeśli nawet nie byłeś łaskaw przeczytać co inni napisali. Napisałem, że sprawdziłem, wrzuciłem schemat aby każdy mógł sam sobie złożyć. Włączyłem teraz nawet na 125kHz i działa. Mógłbym i jeszcze wyżej, ale tranzystory mają swoje ograniczenia.

Nie rozumiem też czemu tak Ci nie pasuje porównanie do przetwornic - zasada działania jest podobna jak w przetwornicach ze stabilizacją prądu, tylko jedynie nie ma sprzężenia zwrotnego.

Sprawdziłem na pololkach: ważne jest średnie napięcie, nie częstotliwość.

po co projektować szybsze

Ekonomia: szybsze tranzystory oraz wbudowane szybsze i mocniejsze sterowniki bramek MOSów kosztują, a w większości przypadków to nie ma znaczenia, bo hałas generowany chociażby przez przekładnie jest dużo głośniejszy niż generowany przez uzwojenia.

Udostępnij ten post


Link to post
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Gość
Napisz odpowiedź...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.


×
×
  • Utwórz nowe...