PWM, czyli jak to jest z ta czestotliwoscia?

[Xweldog]

Bez przesady, nigdy nie przedstawiałem że to jest moja metoda, nie ja wymyśliłem PWM. Kwestię wyboru f najkrócej można ująć tak: przy małych, każdy silnik szczotkowy, nie zależnie jaką ma indukcyjność, dobrze reguluje się duty od praktycznie zera do max. Im większa f, tym większy bezużyteczny odcinek duty w którym silnik stoi. Podnosi się próg od którego silnik ruszy. By mieć jakąś rozsądną regulację, trzeba ten odcinek pominąć - chyba że komuś to nie przeszkadza. Dlatego polecam małe f. Po infa nt, od jakiego duty przy wyższych f wystartuje dany silnik ect, proszę się zwracać do ich zwolenników.

Co do metod. Sam wpadłem na inną: stałe prostokąty ( jakby stałe duty ) i skracanie odległości między nimi aż do zera. Czyli, jakby duty 100%. Ale, przy takim podejściu jakie widzę tutaj b.wątpię, że znajdzie się na tym forum ktoś z kim mógłbym to merytorycznie przedyskutować i, co jeszcze ważniejsze, przetestować.

[marek1707]

Popieram Twoje wątpliwości co do merytorycznej dyskusji ale moje "laboratorium" stoi dla Ciebie otworem. Co mam zmierzyć? Mogę wygenerować dowolny przebieg cyfrowy i jego modyfikacje. Opisz eksperyment, zakresy zmian, wielkości zadawane i mierzone a ja - jeśli nie wyjdzie to poza granice moich możliwości, spróbuję to z ciekawości wykonać.

[Xweldog]

Marek 1707, dzięki za ofertę. Nie jestem pewien czy dobrze rozumiesz czym się różni ta "moja" od PWM ale nawet jak tak, to poniższe chyba nie zaszkodzi.

Oszczędźmy sobie rozważań naukowych od -∞ do +∞ ( bo teoretycznie PWM będzie też przy f o okresie np. 1doby, roku ect. ) i zawęźmy obszar do f stosowanych praktycznie, Hz / kHz.

W PWM przyjmuje się jakąś f, od niej generuje się prostokąty o szerokości od zera do max czyli prądu ciągłego. f jest stałe a zmienia się szerokość impulsu.

Z mostkami praktycznie zetknąłem się przed laty gdy pewna Szwedzka organizacja charytatywna chciała do Wrocławia przysłać za darmo elektryczne wózki inwalidzkie z uszkodzoną elektroniką. Znajomy dopytywał się, kto podjąłby się ich naprawy. Zrobił to kto inny, nie mniej, też trochę wgryzłem się w temat, poczyniłem pewne próby. Prędkość regulowałem PWM potencjometrem i zawsze na początku zakresu był odcinek martwy. Zmniejszanie f do Hz nie wiele dawało gdyż poniżej pewnej silnik szarpał. Myślałem, czy i co można zrobić z tym odcinkiem i zrobiłem odwrotnie: sterowanie startowało od pewnego małego, stałego duty a zmieniałem f.

Po kilku wstępnych próbach przyjąłem sobie fmin ok. 50Hz i do niej poszukałem duty, przy którym silnik startował. Wyszło ok. 10% ( czyli, miałem jakby PWM z T=20ms i duty=2ms ). Odległość między poszczególnymi impulsami duty wynosiła 18ms. A regulacja polegała na skracaniu tych 18ms do zera. Ale przypominam, to - jak mi się wydaje - było optimum dla tego konkretnego silnika.

Okazało się, że silnik regulował się b.fajnie - co jest określeniem b.mało technicznym, precyzyjnym. Mam wrażenie, że silnik regulował się b.płynnie gdyż, wraz ze wzrostem jego obrotów nijako rosła jego "częstotliwość pracy" i częstotliwość w sterowaniu i te dwie wielkości jakby się synchronizowały. Czego nie może być przy klasycznym PWM z małą f.

Tu jest sporo rzeczy do przebadania. Np. czy i jakie są kryteria wyboru tego "duty minimalnego", f minimalnej, czy powyższe wielkości są optymalne i uniwersalne czy sprawdzają się tylko na jednym konkretnym silniku a do innego trzeba je zmieniać, czy takie sterowanie rzeczywiście jakby się "samosynchronizuje", jaka jest liniowość regulacji ect.

[marek1707]

Ok, nie ma problemu. Taki przebieg "PWM" mogę zrobić. Może nie 50Hz bo co dobre dla dużego, o dużym momencie bezwładności to dla małego będzie niefajnymi drgawkami. Więc może.. 200Hz lub 500Hz? Czyli mamy powiedzmy 200Hz, wypełnienie np. 10% i zmieniamy "odległość między impulsami (o stałej długości) aż do zera, tak?

Dobra, taki programik sobie przygotuję. Niestety moja hamownia wiele się nie zmieniła. Śmigiełko plus miernik obrotów. Czy to jest OK? Tylko co my badamy? Zakres i liniowość regulacji obrotów? Sprawność?

[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]

Zadajesz pytania, na które nie znam i sam był bym ciekaw odpowiedzi. Może zacznijmy od teorii. Każdy silnik ma "swoją częstotliwość pracy" determinowaną ilością wycinków w komutatorze. Max będzie na biegu luzem ale ta raczej nas nie interesuje.

Imo, przydały się wybrać f min i duty takie, by przy małych obrotach, duty pokrywało jakąś całkowitą ilość wycinków. By nie było tak, że zapewni przepływ prądu przez 2 a nie np. półtora czy 2,5 wycinka.

Nie wiem czy ustalenie tego będzie łatwe, rodzi się kupa pytań: co przyjąć za "obroty minimalne". Czy taką wartość przy której silnik startuje ? Ale to znów zależy od jego mechanicznego obciążenia.

Takie próby i testy zdecydowanie prędzej robi się na jakimś zwykłym Ge z regulacją f i duty. Bo w Twoim wypadku, musisz przeprogramowywać µC. Może zacznij od 200Hz i posprawdzaj, potem zmień ją na 2x większą / mniejszą ?

[dondu]

O i teraz dochodzimy do sedna, o którym pisałem, czyli ustalenia priorytetów czyli wybrania jakiegoś kompromisu.

Imo, przydały się wybrać f min i duty takie, by przy małych obrotach, duty pokrywało jakąś całkowitą ilość wycinków. By nie było tak, że zapewni przepływ prądu przez 2 a nie np. półtora czy 2,5 wycinka.

Ale to niemożliwe, wymagałoby synchronizacji za pomocą enkodera.

Chyba, że źle zrozumiałem Twoje intencje.

O ile to możliwe proponuję dodać także pomiar drgań jakimś akcelerometrem.

No i może jeszcze mikrofon.

Dasz radę?

[Xweldog]

Właśnie o to ( między innymi ) chodzi, że miałem wrażenie, że jak pobawić się f to można zaleźć taką, przy której silnik jakby się synchronizował BEZ enkodera.

Przypomniałem sobie, że tu do szybkich badań przydatny byłby Ge w którym jednym potencjometrem ustawiałby się prostokąciki o określonej długości a drugim, odległości między nimi czyli f. Tak chodzi np. XR2206 którą mam gdzieś w swych zasobach. Przed laty robiłem sobie Ge funkcyjny, zakupiłem ją ale ta właściwość mnie b.pieniła. Bo można było regulować albo f tylko z jednym duty = 50% albo osobno stan L i osobno H. Czyli, jak jednym potencjometrem wydłużyłeś w tym, co przyjąłeś za duty, to drugim musiałeś o tyle zmniejszać, korygować by f było to samo co poprzednio. To było b.kłopotliwe, odłożyłem ją "na półkę" i zrobiłem sobie inny Ge. Ale w tym przypadku ta właściwość byłaby b.przydatna.

[marek1707]

Nie martw się o moje metody. Używam procesora i wyjścia OC do generacji dowolnych przebiegów cyfrowych. Jeżeli wymagania dojdą do impulsów sub-mikrosekundowych, zatrudnię PLD z zegarem 100MHz. Mogę ustawiać dowolne parametry i "jechać" po zmianach dowolnego z nich niezależnie od pozostałych. Mogę to również zsynchronizować z obrotami wału, choć nie będzie to trywialne. Nie wiem tylko czemu to miałoby służyć. Nikt tak nie robi więc albo nikt nie wie, że to coś daje (wątpię) albo przyrosty (czego?) są tak nikłe, że nie warto albo.. to kompletna bzdura. Jak silnik ze zmiennym obciążeniem ma się synchronizować do PWM bez jakiegoś sprzężenia zwrotnego? A ktoś widział kiedyś stałe (obciążenie)? Podajcie założenia pomiarów albo zakończmy tę dyskusję.

[Xweldog]

Najpierw sam się deklarujesz a teraz wycofujesz. Już raz podałem co imo trzeba zrobić, teraz to trochę rozszerzę.

Zmniejszanie obrotów n pociąga za sobą zbliżanie się do n nierównomiernych, szarpania. Ze wzrostem n bezwładność silnika ( układu mech. ) będzie je niwelowała. Przypuszczalnie to "łagodzenie bezwładnością" brałem za zsynchronizowywanie ale, na logikę - podstawy do takiego przypuszczenia są gdyż w mym sposobie rośnie jednocześnie i n i f w quasi-PWM. Dlatego imo przede wszystkim trzeba poszukać jakiegoś optimum przy małych n. Nie martwię się czy powątpiewam w Twe metody - w OT napisałem wyraźnie to, co mi się przypomniało: mam odpowiednią kość analogową i jak ona chodzi. Nic więcej / mniej tylko że ją mam.

Wymownym jest "argument": nikt tak nie robi. Mnie od dawna nie interesuje to co robią wszyscy tylko właśnie to, czego nie robi nikt. Nie chcesz tego badać to nie badaj, Twoja sprawa.

[marek1707]

Xweldog, kurtka na wacie, nie pisz mi tu epistół ble ble ble tylko podaj jakieś liczby. Chcę zrozumieć Twój pomysł na pomiary bo do tej pory go nie ogarniam. Jeśli mam je zrobić (a wciąż chcę) muszę znać coś więcej niż tylko Twoje poglądy pt "przede wszystkim trzeba poszukać jakiegoś optimum przy małych n". Napisz mi w punktach co mam zrobić. Jaki przebieg (to juz chyba wiem), co zmieniać (wiem?) i co mierzyć (nie wiem). Na co zwrócić uwagę i optimum czego właściwie mam szukać? Do czego mam synchronizować mój PWM i czy w ogóle do czegoś. Nie lej wody tylko daj specyfikację. Mogę spróbować szukać optymalnych wielkości ale czego? I dla jakich parametrów stałych? A czym mogę "kręcić"? Przemyśl to, wyobraź sobie te pomiary i to, czego po nich oczekujesz. Jakie wnioski chcesz wyciągnąć (na "tak" lub na "nie" - mi wszystko jedno) i jakie hipotezy chcesz zweryfikować lub obalić. Inaczej kręcimy sie w kółko: Ty mnie posądzasz o jakąś niechęć, ja próbuję wyciągnąć od Ciebie jakieś konkrety - szkoda na to czasu. Dawaj, do roboty... Może coś z tego wyjdzie fajnego.

[Xweldog]

Przecież napisałem - proponuję byś się skoncentrował na poszukaniu najmniejszych obrotów n przy których silnik chodzi płynnie, nie szarpie. Bo wyższymi nie ma po co, silnik będzie miał większe obroty i płynność stabilizował bezwładnością.

Czyli, przyjmij jakieś stałe duty i dobieraj odległości między poszczególnymi impulsami. Przecież podałem Ci konkretne wartości które zastosowałem: 50Hz / duty 10% a od tego momentu zaczęły się schody. Bo Ty: a może 200Hz, a może jeszcze więcej ?

I jest jeszcze jedna ważna sprawa: hamowanie. Ja sprawdzałem metodą wyśmiewaną ale najprostszą z możliwych: hamując ośkę ręką.

Sądzisz, że gdybym znał jakieś inne przydatne wartości to bym ich Ci nie podał ? Przecież piszę że nie znam. Jak już 200Hz ( T=5ms ) to nie wiele da ustawienie duty 2ms, do T=5ms przydałby się mniej, 0,5-1ms.

Tak ogólnie, tu raczej nie warto posługiwać się f tylko okresem. Jak chcesz np. 200Hz to ustaw jakieś duty i skracaj te 5ms / 200Hz aż się z nim zrówna.

PS. Może dla Ciebie może dla innych: na osi X narysuj sobie ze dwa prostokąty, pod spodem te same. Na górnym wstaw sobie w prostokąt jakiś symbol regulacji / zmiany: to PWM, f=const a reguluje się szerokość tych impulsów. Może rosnąć aż się zetkną.

Na dolnym wstaw sobie ten sam symbol ale w przerwę między nimi. To będzie to quasi-PWM. Szerokość impulsu jest stała a reguluje się odległość między nimi. Trudno tu mówić że zmienia się f a jak już, to że wraz z jej wzrostem wzrasta szerokość impulsu. Aż sąsiednie się zetkną.

[dondu]

Właśnie o to ( między innymi ) chodzi, że miałem wrażenie, że jak pobawić się f to można zaleźć taką, przy której silnik jakby się synchronizował BEZ enkodera.

OK, załóżmy, że częstotliwość zrównamy ale ona może trafiać w połowie styków komutatora.

Hmm, czy to wpłynie na całe pomiary?

Z drugiej strony teraz naszła mnie myśl, że właściwie nie powinniśmy synchronizować, bo przecież w normalnej pracy takowej synchronizacji nie będzie lub będzie przypadkowa.

[Xweldog]

Jak już to warto sprawdzić, czy i co to daje bez enkodera. Bo z nim - to komplikacja a co dalej to wiadomo.

Jak pamiętam, małe obroty uzyskiwałem np. czując pod palcami szarpanie które malało / znikało po pewnej korekcie f lub duty. Wiem że to są b.nieprecyzyjne określenia, szczegółów nie zbadałem dokładnie ale sądzę, że po prostu zsynchronizowałem któryś z tych parametrów z n silnika.

[rasta]

Panowie, taki mały komentarz. Więcej info można poszukać pod hasłem Pulse Frequency Modulation, lub PFM, ale wiele tego nie ma ;]

[Xweldog]

No tak, PFM to chyba będzie właściwa nazwa. Ale, nigdy nie zetknąłem się by ktoś stosował to do regulacji obrotów silników szczotkowych DC. Spróbowałem tak kiedyś, imo chodziło ładnie - ale mam nadzieję że dopiero teraz, z pomocą Marka1707, będzie można dowiedzieć się coś więcej, czy to lepsze od PWM i dlaczego ect.