PWM, czyli jak to jest z ta czestotliwoscia?

[rasta]

[...] ale mam nadzieję że dopiero teraz, z pomocą Marka1707, będzie można dowiedzieć się coś więcej, czy to lepsze od PWM i dlaczego ect.

"Kto jest najwspanialszym człowiekiem świata i dlaczego właśnie Lenin?" ;]

Już wyżej ktoś napisał, że jeżeli byłoby, to już dawno byłoby szerzej stosowane. Ale, z drugiej strony, może nikomu nie chciało się sprawdzić?

[Xweldog]

Jak może zauważyłeś, kiedyś to raz zastosowałem. Na tyle o ile było możliwe sprawdzenie regulując silnikowi obroty potencjometrem, nie spostrzegłem jakichś wad. Potencjometr na full to kręcił się na full, zmniejszałem - to zwalniał aż stawał. Ale, nie mogę ani napisać "niech nikt tak nie robi, nie warto" ani polecać. Bo nie wiem jak jest np. z liniowością ect. Pracowałem w kilku nieźle wyposażonych zakładach w których można było wygospodarować czas, zrobić jakiś układ tylko po to, by sprawdzić jak działa i zaspokoić ciekawość. W obecnym nie da rady a w domu mam za mało czasu. Zresztą, może i by się znalazł ale w temacie PWM me podpowiedzi zostały tak zjechane, że niech to przebada kto inny. Druga sprawa: to nie jest takie proste jakby się wydawało.

[marek1707]

Ano właśnie, to pociągnijmy ten wątek "nie prostego". Czyli tak: ideałem dla Ciebie Xweldog byłoby generowanie impulsu PFM (to rzeczywiście lepiej pasuje i unikamy cudzysłowów) synchronicznie z obrotem wału, tak? No dobrze, ale jak długiego impulsu? Nie może pewnie być dłuższy niż wycinek komutatora bo wolałbyś, żeby nie było komutacji w trakcie impulsu, czy tak? Nie dyskutuję z tym, próbuję zrozumieć co mam zrobić i jak zaprogramować generator. Jeśli silnik zacznie zwalniać (wzrost obciążenia?) to początki kolejnych impulsów będą coraz dalej od siebie - silnik dostanie mniej prądu i zwolni jeszcze bardziej. To chyba niedobrze? W normalnym trybie zaczyna płynąć większy prąd ze źródła stałego napięcia, bo ze spadkiem obrotów maleje back-EMF i słabiej przeciwstawia się przepływowi prądu, dzięki czemu następuje "automagiczna" kompensacja większego obciążenia przy mniejszych obrotach. Większe obciążenie kompensujemy większym momentem zbudowanym kosztem większego prądu. No to w takim razie zróbmy tak, by impulsy zaczynały się synchroniczie w jakimś punkcie obrotu ale trwały np. przez jakiś stały procent czasu pojedyńczego obrotu - generator będzie je liczył na bieżąco bo i tak ma informację o starcie kolejnego obrotu więc wie jak jest długi. Czy to będzie OK? Będę zmieniał ten procent i zapisywał.. co? Obroty? Prąd średni? Kolejne pytanie: ile impulsów na obrót? - to będzie wartość stała dla danego eksperymentu. Mogę zacząć od jednego impulsu na obrót i zmieniać go np. od 10-100%. Potem to samo z dwoma (czy to ma sens?) zmieniając je od 5 do 50% - więcej się nie da bo 2x50% pokryje cały okres obrotu. To samo z trzema, czterema itd. Czy dobrze rozumiem pomysł?

[mactro]

Jeśli silnik zacznie zwalniać (wzrost obciążenia?) to początki kolejnych impulsów będą coraz dalej od siebie

coś Marek pomieszałeś. Przecież w tym co opisywał Xweldog, nie było ani słowa o mierzeniu prędkości obrotowej silnika i korygowaniu sterowania na jej podstawie. Wprawdzie pod obciążeniem silnik prawdopodobnie straci swoją synchronizację (zakładając, że będzie), ale o ile dobrze zrozumiałem, to miał to być otwarty układ sterowania.

[Polecacz 101]

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

[Xweldog]

Na tyle na ile pozwala mi czas też zastanawiam się jakby to ugryźć. I doszedłem pewnych wniosków.

Myślę że oglądałeś charakterystyki silniczków DC. Wygląda m/w tak, że pobór prądu rośnie, max dla momentu wypada po środku a spada sprawność i obroty.

Jak wpadnie mi w łapy jakiś silniczek i o tym pamiętam, to sprawdzam jedną rzecz. Ile pobiera na biegu luzem a ile przy hamowaniu tak, że "prawie staje" ( b.ścisłe, techniczne określenie... ). Co mi to daje ? Pojęcie o jego sprawności. Niektóre na "luzie" pobierają np. 100mA a stają przy 200, kiedyś trafił mi się jeden ( japończyk ) pobierający 80mA a stający przy 1,5A ( miałem kłopoty z zahamowaniem ośki palcami bo spod nich leciał mi dym ). Po takim "precyzyjnym" przebadaniu wyszło mi, że średnia dla prądu "luzu" a tym, przy którym silniczki mogą pracować w sposób ciągły to ok. 1:5 do 1:7 które wypada przy obrotach m/w 1/2 RPM "na luzie".

Jeszcze większe obciążanie nic nie daje. Będzie płyną większy prąd ale silnik kręci się tak wolno, że czasy styku szczotka / komutator są tak długie, że uzwojenia się nasycają i powyżej pobierają "prąd omowy". Sprawność i moment spadają.

Nie wiem od jakiego silniczka chcesz zacząć. Może od jakiegoś rasowego do którego wytwórca zamieścił DS i z wykresu można wybrać obroty czy moment. Wtedy trzeba by policzyć ilość wycinków na komutatorze. Wybrać z wykresu lub zmierzyć mu obroty "na luzie", podzielić na pół, z f przejść na T którą podzieli się przez ilość wycinków i ten czas przyjmie za podstawę "duty" do PFM. Takie sterowanie będzie zabezpieczać silniczek przepływem "prądu omowego".

Co o tym sądzisz ?

BTW. Mam i przebadałem sporo mikro-silniczków z telefonicznych wibratorów itp. W praktycznie tych samych gabarytach, zal. od producenta, niektóre przy 3V pobierają np. 65mA a stają przy 85, inne chodzą 40 / 120.

[marek1707]

mactro:

"OK, załóżmy, że częstotliwość zrównamy" - i wcześniej coś o tym było. Zrozumiałem (błędnie?), że tak będzie lepiej, że takie jest główne założenie tych badań. Xweldog wiele razy wracał do tej komutacji w trakcie impulsu. Nie upieram się, zrobienie synchronizacji i cyfrowego PLL to nie 5 minut, wciąż tylko chcę zrozumieć ideę.

Xweldog:

To fajny i szybki sposób na ocenę silniczka, dobre, nie wpadłem na to wcześniej. W rzeczywistości to chyba "mierzy" stosunek oporów ruchu i strat własnych (prąd biegu luzem - powinien być zerowy) do rezystancji uzwojeń (powinna być zerowa a więc "stall current" bardzo duży), która to rezystancja jest czystą stratą elektryczną.

Czyli wracając do metody: synchronizacja jest be? Szkoda, wydała mi się taka.. niezależna od silnika. OK, czyli przyjmuję jakąś częstotliwość charakterystyczną dla danego silnika wyliczoną wg liczby wycinków komutatora i obrotów dla sprawności maksymalnej i co potem? Jak wyznaczyć bazową długość impulsu i odległość? I w którą stronę tę odległość zmieniać? W obie? No chyba tak. Jakoś nie mogę się przekonać i zrozumieć czego suzkamy 🙁

[Xweldog]

Może dajmy sobie ( przynajmniej na razie ) spokój z synchronizacją. Bo tu będzie inne jajo - ustalenie długości czasu przepływu prądu przez jeden wycinek komutatora dla optymalnym w danym silniku momentu ( może trzymajmy się tego celu a nie obrotów ) w praktyce przełoży się na zwarcie dwu. Bo szczotki przeważnie są dwa razy szersze niż wycinki komutatora. Ale, może nie komplikujmy strony teoretycznej i po prostu: do dzieła.

Jak wiesz, Ty ( i nie tylko ) poprzednio trochę napsułeś mi krwi ale też przymusiłeś do ponownego przeanalizowania co i jak. Od początku preferuję małe f i teraz naszły mnie wątpliwości, czy jednak nie byłem w błędzie. Przeliczyłem sobie jakie są relacje przy 200Hz i małym duty np. 10%. 200Hz = 5ms, z tego wychodzi duty 0,5ms ( dla 100Hz duty = 1ms ). Ciekaw jestem wyników Twych obliczeń, 1/2 RPM lub max moment z wykresu podzielony przez ilość wycinków. Czy wartość która Ci wyjdzie jako podstawa do PFM będzie zbliżona czy się znacznie różnić od 0,5 - 1ms.

Co do synchronizacji ( auto-sync ). Szczotka obejmuje 2 wycinki. Będą dwa skrajne przypadki:

1) impuls zaczyna się wraz ze stykiem pierwszego, pierwszy dostanie full prądu, drugi tylko połowę bo mimo że szczotka jest zwarta z wycinkiem to kończy się impuls.

Drugi:

2) pierwszy połowę / drugi full ale przecież trzeci też coś dostanie.

Przypuszczam że w drugim mikroobszarze obroty silniczka będą trochę większe niż w pierwszym. Ale, dojedzie do pt.1 i zwolni. Co sądzisz o takim rozważaniu, czy jest prawidłowe ? Czy jest właściwe ?

PS. Teraz tak sobie pomyślałem, że zamiast rozwodaninia tematu powyższą pisaniną mogłem po prostu zadać Ci proste pytanie: czy jesteś w stanie ustalić, czy w testowanym silniczku szczotka obejmuje jeden czy dwa wycinki ? Chociaż, wtedy też analiza będzie podobna ale: tylko jeden full / dwa sąsiednie po połowie.

[marek1707]

Właśnie z powodu tych dywagacji o komutatorach, wycinkach, szczotkach i sekcjach uzwojeń uznałem, że synchronizacja będzie dobra, bo mamy wtedy sterylne warunki pomiaru - w każdym obrocie taka sama pozycja impulsu, moment komutacji itp. Może nie oddaje to charakteru rzeczywistej pracy, bo nikt normalny synchronizacji PWM dla silników DC nie robi ale przynajmniej dałoby się być może jakieś wnioski wyciągnąć. Np. co do tej autosynchronizacji - powinny być widoczne wyraźne skoki osiągów silnika przy przeciąganiu impulsów powyżej/poniżej jakiejś granicy, lub może kilka progów.

Silnik mam w firmie, jutro zdejmę dekielek i obejrzę wnętrze. Stawiam na pięć sekcji komutatora i szczotki obejmujące conajwyżej dwie sąsiednie sekcje.

Metoda liczenia minimalnej częstotliwości PWM w oparciu o liczbę sekcji i obroty (optymalne? maksymalne?) gdzieś tu się przewinęła. Wychodziły jakieś pojedyńcze setki Hz, na pewno poniżej 1kHz ale było zalecenie, że to jest Fmin.

[Xweldog]

Nad synchronizacją enkoderem z liczbą sekcji równą liczbie wycinków komutatora tylko się zastanawiałem. Imo to się nie opłaca, widzę w tym coś z przerabiania zwykłego silnika na krokowca. Jak gdzieś jest potrzebna super liniowość czy tp. to prościej jest użyć takiego.

Myślę, że największym problemem jest zapewnienie odpowiedniego hamowania. Teoretycznie są trzy przypadki. Wspomniałeś że będziesz obciążał śmigiełkiem. To jest obciążenie nielinowe, rośnie wraz z obrotami. Czy to źle ? Nie koniecznie bo praktycznie często występują takie rodzaje obciążeń. Inne będzie w pojazdach. By je wprawiać ruch, najpierw trzeba dać troszkę więcej energii by pokonać bezwładność ale do utrzymania ruchu jednostajnego "nie na full", wystarczy mniej. Trzeci to obciążenie zmienne występujące np. platformach poruszających się po nierównym terenie.

Ciekawi mnie ilu doliczysz się segmentów, imo powinna być liczba parzysta.