Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Zliczanie obrotów silnika DC -

01 Nov 2014 11:42 4185 31
  • Level 14  
    Witam,
    Stoję przed budową projektu w którym będę musiał liczyć obroty silnika prądu stałego (dokładnie taki:Silnik elektryczny Igarashi SP 3657-50 12V firmy motorax). ponadto będę musiał jeszcze sterować szybkością tego silnika oraz kierunkiem obrotów. Kierunek i prędkość obrotów to nie problem. Jenak mam dylemat jak rozwiązać licznik obrotów. Żadne czujniki do silnika nie wchodzą w grę (brak możliwości dołożenia. Po dłuższym namyśle wykombinowałem taki sposób:
    Ponieważ jest to silnik komutatorowy można by było liczyć przejścia szczotek pomiędzy uzwojeniami wirnika jednak jak? Tu wykombinowałem ze do tego zastosuję lustro prądowe w którym to z jednej strony będzie silnik a z drugiej rezystor na którym będę mierzył napięcie.W momencie przejścia szczotki z jednego uzwojenia na drugie będzie ona łączyła dwa uzwojenia co spowoduje wzrost prądu silnika a zatem zmianę napięcia na tym rezystorze. Mierząc ilości tych zmian (procesor) można by znać ilość obrotów silnika) jednak czy ma to szanse zadziałać?
    Jeśli ktoś robił podobne projekty to z chęcią wysłucham opinii i wszelkich propozycji
  • Level 43  
    Co masz za silnikiem? Reduktor? Może na jego wyjściu dać magnes z czujnikiem Halla. Podobnie można by przytwierdzić na sam wirnik tarcze z tworzywa z małym magnesem a do obudowy czujnik - musiałbyś potem wykrywać punkty najwyższego strumienia magnetycznego - tu z pomocą przyjdzie zwykły komparator.
    Twój pomysł ciekawy ale co zrobisz z zakłóceniami?
  • Level 14  
    Wszelkie czujniki odpadają, nie ma na to miejsca ani możliwości gdyby można było załozyć hallotron lub jakikolwiek inny czujnik to nie było by problemu. Jeszcze nie mam nic za silnikiem , myślę że będzie sterowany mofetami w mostku H lub przekaźnikiem, to na końcu, najpierw trzeba zrobić ten licznik a kwestia sterowania to nie problem. Co do zakłóceń to pewnie będzie problem, składową stałą myślałem wyciąć pojemnością i teoretycznie powinna się pojawić ładna połówka sinusoidy.
  • User removed account  
  • Level 14  
    Co do tych czujników to może powiem tak: Mam dwa przewody wychodzące z silnika i nic poza tym, nie mam możliwości dołożyć przyłożyć ani założyć żadnego czujnika. Jak pisałem wyżej, gdybym miał jakikolwiek czujnik nie zakładał bym tu tematu bo nie było by po co. Przez te dwa przewody muszę sterować silnikiem i liczyć jego obroty. Co do kierunku obrotów to nie potrzebuje go znać ważna jest tylko wartość obrotów a czy to lewe czy prawe to nie istotne.
  • Level 43  
    Lustro prądowe nie potrzebne daj poprostu bocznik szeregowo z silnikiem, bierz pod uwagę że silnik sie zużywa, może drgać, szczotki wypalają, a na komutatorze może zapalać się łuk, to wszystko wpłynie na przebieg prądu.

    Quote:
    W momencie przejścia szczotki z jednego uzwojenia na drugie będzie ona łączyła dwa uzwojenia co spowoduje wzrost prądu silnika a zatem zmianę napięcia na tym rezystorze.
    To nie będzie tak że zamiast jednego uzwojenia będą dwa równolegle, silnik jest specjalnie tak skonstruowany aby te zmiany były małe, a napięcia przełączane na komutatorze były ułamkiem napiecia zasilającego.

    Zacznij od obejrzenia przebiegu prądu na oscyloskopie, będzie trzeba dobrać filtry przeciwzakłóceniowe i metodę pomiaru. Sterowanie szybkością może zakłócać pomiar obrotów (jeśli bedzie impulsowe) chyba że to mały silnik i możesz zrobić regulator liniowy, sprawdź jak sie zachowuje przebieg prądu przy przyśpieszaniu i hamowaniu (zależnie od budowy układu - przy hamowaniu prąd może być równy 0 i uniemożliwi pomiar) sprawdź też przy zmianach obciążenia silnika.

    Quote:

    Przez te dwa przewody muszę sterować silnikiem i liczyć jego obroty.
    Dobrze że jesteś zdecydowany, ale bierz pod uwagę że to metoda ryzykowna może się okazać że poświęcisz kilka miesięcy na dopracowywanie układu, a po kilku tygodniach użytkowania okaże sie że pojawiły sie nowe źródła błędów i trzeba temat wyrzucić do kosza, przerobić mechanikę i dać prosty niwezawodny klasyczny czujnik i wtedy to będzie prawdziwe "muszę" teraz jest tylko "wydaje mi sie że muszę".

    Jeśli podejmiesz temat, z pełną świadomościa czychających tu pułapek, to chetnie pomogę, bo temat ciekawy :)
  • Level 14  
    Dzięki za wypowiedz. Dotarłem do dość ciekawego artykułu, mianowicie:
    http://www.precisionmicrodrives.com/applicati...-bulletins/ab-021-measuring-rpm-from-back-emf

    Wygląda na to że przy pracy impulsowej napięcie wyindukowane na uzwojeniu jest odwrotnie proporcjonalne do prędkości obrotowej silnika, gdy silnik ma stałe obroty to w zadanym czasie obróci się dokładnie tyle samo razy. Może to będzie leprze rozwiązanie bo faktycznie zakłócenia w pierwszym projekcie będą duże i silnie zależne od obrotów i obciążenia silnika.
  • Level 43  
    Zobacz patent wg pierwszej koncepcji:
    Link
    Oraz najprostszy ukłąd działający wg tej zasady.
    Link

    Quote:
    Wygląda na to że przy pracy impulsowej napięcie wyindukowane na uzwojeniu jest odwrotnie proporcjonalne do prędkości obrotowej silnika, gdy silnik ma stałe obroty to w zadanym czasie obróci się dokładnie tyle samo razy.

    Po prostu silnik działa jako prądnica i daje napiecie proporcjonalne do prędkości gdy odłączysz zasilanie i odczekasz czas potrzebny na zanik prepięcia z indukcyjności, to co w pierwszej metodzie miało być sygnałem użytecznym ( zmiennym ) tu bedzie wprowadzało błędy pomiaru.

    Pomiar prędkości bedzie z okreśoną dokładnością, jeśli chcesz liczyć obroty błąd będzie rósł proporcjonalnie do czasu pracy urządzenia.
  • Level 36  
    Zrozumiałem że Kolega projektuje od "podstaw" jakiś układ napędowy mając do dyspozycji określony silnik w którym "nic nie da się zrobić".
    Żeby nawet to był "cudowny" silnik cały ze złota, to musi on pracować w jakimś układzie napędowym, a będzie to wał silnika, sprzęgło (dowolnego rodzaju), wał mechanizmu napędzanego, no i sam mechanizm. Na każdym z tych elementów da się w łatwy sposób liczyć obroty i nie tylko.
    Po co wymyślać nie stworzone teorie, może nawet i słuszne, tylko czy koniecznie potrzebne w tym konkretnym przypadku? (O którym nie wiemy nic, bo Kolega nie napisał co to za układ napędowy.)
  • Level 32  
    Marian B wrote:
    Po co wymyślać nie stworzone teorie, może nawet i słuszne, tylko czy koniecznie potrzebne w tym konkretnym przypadku? (O którym nie wiemy nic, bo Kolega nie napisał co to za układ napędowy.)


    Myślisz że wiesz lepiej czego autor potrzebuje i co chce osiągnąć ?
    Założeniem projektu jest kontrola prędkości od strony zasilania silnika,
    i to co jest po stronie wału nie jest istotne.
    Dzięki wymyślaniu niestworzonych teorii, technika się rozwija.
    Jest to bardzo ciekawe wyzwanie, choć nie wiem czy w warunkach amatorskich
    możliwe do zrealizowania.
    Mam nadzieje że chociaż teoretycznie, ten wątek się rozwinie.
  • Level 14  
    Co do projektu to tak:
    Silnik będzie sterował wózkiem który przemieszcza się z punktu A do punktu B i z B do A. Wózek porusza się w lewo i w prawo (nie góra dół) więc obciążenie jest zawsze takie samo nie zależnie od kierunku i prędkości. Problem polega na tym że nie wiadomo jaka jest odległość A-B i Układ sterowania musi się nauczyć tej odległości żeby wyhamować i nie uderzyć z pełną prędkością w punkt B (lub A).
    Pierwsze co myślałem to właśnie liczenie obrotów silnika jednak po analizie chyba zrezygnuję z tego pomysłu. Drugim pomysłem jest stabilizacja obrotów silnika na ustalonym poziomie i tak:
    Najpierw wózek jechał by powoli (stałą prędkością) z punktu A do B.
    Następnie ustalił bym szybkość powiedzmy 2x większą i to dało by informację że wózek przebędzie trasę 2x szybciej. Przed samym uderzeniem w któryś z punktów (A lub B) czyli po czasie równym 1/2t - 1sekunda zaczął bym hamować silnik. Proporcje tych czasów do ustalenia doświadczalnie. Zanim zacznę jednak budowę chciał bym uzyskać informacje czy ma szanse to zadziałać? A może macie jakieś inne pomysły?
  • Level 36  
    Wszystko rozumiem, tylko weryfikacja przez praktykę z reguły utrąca te fajne pomysły, bo one są atrakcyjne tylko w teorii.
    Podam przykład róznych rozwiązań wskazania włączonego biegu w samochodzie/motocyklu. Jest mnóstwo rozwiązań wykorzystujących obroty silnika i prędkość samochodu, i na tej podstawie jest wskazywany bieg, ale wszystko to jest obarczone pewnym błędem i nigdy nie udaje się pokazać biegu przy wyłączonym silniku na postoju (bardzo ważne), lub gdy silnik pracuje, samochod stoi, jest włączony bieg, ale wciśnięte sprzęgło.
    A taki wskażnik skutecznie da sie rozwiązać za pomocą zwykłych wyłączników krańcowych bez żadnej skomplikowanej elektroniki.
    To samo jest w każdej dziedzinie, gdzie można zastosować rozwiązania elektroniczne, elektryczno/mechaniczne, lub tylko mechaniczne. Zawsze trzeba się zastanowić nad najbardziej optymalnym, a wszczególności pewnym rozwiązaniem.

    Co do jazdy wózka, to z pewnością będzie się poruszać stałą drogą i zawsze w ten sam sposób (np. po szynach). Na drodze można umieścić czujniki położenia wózka, lub wózków, jeżeli ich więcej niż jeden, i to powinno rozwiązać problem.
  • Level 14  
    Co do wyświetlacza biegów to się nie zgodzę, przy wykorzystaniu 2 sygnałów można wykonać w pełni sprawny taki układ (sam taki wykonywałem) a co ważne układ ten jest uniwersalny i prosto i szybko można go zaadoptować do innego samochodu. Już nie mówiąc o tym że w niektórych samochodach ciężko lub nie możliwe jest zastosowanie czujników lub krańcówek.
    Wracając do tematu
    Nie ma możliwości zastosowania żadnych czujników w wózku. Będzie on wisiał na lince i pokonywał będzie znaczne odległości i co najmniej mało praktyczne było by ciągnięcie przewodów przez całą jego drogę. Tak jak pisałem wyżej - nie wchodzą w grę czujniki i jeśli ktoś nie może tego zrozumieć i nie ma nic do wniesienia w temacie może lepiej niech nie pisze nic.
  • Level 43  
    ciomateusz wrote:
    Tak jak pisałem wyżej - nie wchodzą w grę czujniki i jeśli ktoś nie może tego zrozumieć i nie ma nic do wniesienia w temacie może lepiej niech nie pisze nic.

    Kolego, uściślijmy - czy dostałeś zadanie w którym masz zaprojektować sterowanie silnikiem bez użycia czujników czy tylko zakładasz a priori, że czujników nie da się zastosować.
  • Level 14  
    A co za różnica? Czujników nie da się zamontować.
  • Level 35  
    ciomateusz wrote:
    ...A co za różnica?...
    Obrazowo, taka sama jak między "poldkiem" a tym co ma "celownik" na masce.
    ciomateusz wrote:
    ..Czujników nie da się zamontować.
    Nie da się zamontować fizycznie ? W to jakoś nie chce mi się wierzyć. Czy też ktoś zabronił ich montować. A to oznacza projekt do wykonania.
  • Level 14  
    da się zamontować ale musiały by być bezprzewodowe i samo zasilane co wyklucza ich stosowanie. Jeśli nie chcesz pomóc powstrzymaj się od komentarzy typu " na pewno się da jak nie tu to tu" Temat dotyczy sterowania bez czujników a nie próby ich montażu za wszelka cenę
  • Level 31  
    ciomateusz wrote:
    A co za różnica? Czujników nie da się zamontować.

    Obawiam się, że vodiczka ma rację.
    Wiele razy obserwowałem dyskusję, gdzie założyciel wątku uparł się przy konkretnym rozwiązaniu które było trudne do wykonania.
    Dopiero ciągnięty za język zdradził do czego mu to potrzebne i okazywało się, że podchodząc inaczej do tematu rozwiązanie było banalnie proste.
    Podejrzewam, że w Twoim przypadku jest podobnie, bo nie wyobrażam sobie sytuacji w której jest tylko jedno rozwiązanie problemu pomiaru obrotów silnika.
    Jedynym takim przypadkiem może być sytuacja kiedy sam konstruktor narzuci sobie konkretne ograniczenie.
    Proponuje wiec skorzystać z rad kolegi i wykorzystać potencjał forum.
    Ale jak kolega nie chce, za język ciągnąć nie ma sensu - to koledze ma zależeć, nie nam.

    ciomateusz wrote:
    da się zamontować ale musiały by być bezprzewodowe i samo zasilane co wyklucza ich stosowanie..

    Wszytko zależy od odległości warunków pracy itp. Przecież silnik tez jest jakoś zasilany, wiec przewody są. Skoro można w domu prowadzić sieć po liniach elektrycznych, to nie da się zrealizować odczytu po lini zasilającej silnik?
  • Level 36  
    A tak z ciekawości zapytam, jak Kolega rozwiązał w swoim układzie wskazanie biegu na postoju, np. na parkingu, lub gdy jest z góry lub pod górę, gdy wyłączone jest wszystko? Bo gdy niema takiego, bardzo ważnego wskazania, to układ jest nie dopracowany.
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic586433.html
  • Level 14  
    Założenie było takie że układ ma działać podczas jazdy (w kjs-ach) i wskazywac bieg wtedy kiedy jest to potrzebne (czyli przy dojeżdżaniu do zakrętu. A to że na postoju (kiedy mamy dużo czasu na sprawdzenie czy jest odpowiedni bieg zapięty nie musi działać. Powiedz mi ile montowałeś swój układ? weź go teraz komuś sprzedaj i powiedz żeby zamontował. Raczej sobie nie poradzi. A przy wykorzystaniu 2 kabli mamy 90% funkcjonalności twojego układu i jakoś nie widzę żeby ktoś na to narzekał. W nawiasie mówiąc nawet w fabrycznym wyposażeniu np woldzwagenie up jest montowany układ oparty o sygnał prędkości i obrotów a nie o krańcówki.

    To był ostatni mój wywód na ten i każdy inny temat nie dotyczący problemu i PROSZĘ nie pisać nic co nie ma związku z problemem
  • Level 36  
    Czyli jednak układ nie dopracowany, bo nie nadaje się dla przeciętnego użytkownika samochodu, który nigdy nie będzie się ścigać, tylko normalnie korzystać z samochodu, i będzie np. zostawiał na biegu w zimie z obawy przed zamarznięciem linki ręcznego hamulca.
    Tak naprawdę nie chodzi tu o to, czy komuś sprzedam to rozwiązanie, tylko o rozwiązanie problemu, bo taki sygnalizator w sumie nie jest wykorzystywany tylko do wskazania biegu, ale i do innych celów:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/viewtopic.php?p=4889747#4889747

    Podobnie jest z każdym problemem, zawsze będą inne możliwości rozwiązania danego problemu, nie koniecznie tak, jak się pierwotnie zalożyło. Forum jest po to, aby podpowiedzieć, a nie dawać gotowe rozwiazania i to na dodatek wg. ścisłych wskazówek, czyli poprostu "zrobić robotę".

    Odnośnie tych wózków wiszących/jeżdżących na linie, czy pomyślał Kolega o barierze optoelektronicznej na podczerwień?
  • Electronics specialist
    Jeśli mamy liczyć obroty, to jest kwestia, ile sektorów ma komutator silnika - minimalna wartość SEM występuje przy przełączaniu sektorów i przy komutatorze 3-sektorowym stanowi ona 87% maksymalnej - można próbować wykorzystać to do liczenia obrotów. Tylko pozostaje kwestia, czy to będzie dobrze funkcjonować - czy ilość obrotów silnika na przejazd wózka będzie powtarzalna?
  • Level 36  
    Autor koniecznie chce liczyć obroty silnika aby zmierzyć odległość na jaką przesunie się wózek wiszący na lince. Ale czy to dobry pomysł? Jeżeli silnik nie jest w wózku (bo i tak można to zrobić), to linka musi być czymś napędzana, a więc nawijana lub odwijana na bęben lub z bębna, ktory musi się obracać. Po co liczyć obroty silnika napędzającego bęben, kiedy można liczyć obroty bębna, i będzie to dużo dokładniejszy pomiar.
    Nie wiemy jak jest rozwiązany mechanizm napędzający linkę, ale napewno będzie musiała ona poruszać się na kółkach/bloczkach, ktore też się obracają i można mierzyć ich obroty, lub zamontować specjalne "kółko" pomiarowe.
    Na upartego można nawet zamontować dodatkową kontrolną linkę pomiarową ze znacznikami np. co 0,5m, lub takie znaczniki umieścić na lince napędowej.
    Możliwości jest naprawdę bardzo dużo, i to dużo lepszych, prostszych i przede wszystkim dokładniejszych niż pomiar odległości za pomocą pomiaru ilości obrotow silnika, szczególnie gdy w grę wchodzą znaczne odległości.
  • Electronics specialist
    W magnetofonach stosowano pomiar napięcia na silniku, żeby stabilizować jego obroty, i to musiało działać z dobrą dokładnością, żeby magnetofon nie zmieniał czasu odtwarzania i wysokości dźwięku. U=I*R+SEM, SEM=stała_silnika*obroty, ale tylko dla silników z magnesami stałymi. Zliczanie wahań SEM powinno wyjść bez problemów dla komutatora z 3-ma sekcjami, ale przy większej ilości sekcji te wahania maleją (odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu ilości sekcji). Pewnie najlepiej byłoby połączyć obie metody (całka z SEM po czasie powinna być z grubsza taka sama dla każdego sektora), żeby lepiej eliminować zakłócenia fałszujące pomiar: zależność SEM=stała_silnika*obroty daje dobre przybliżenie, zliczanie wahań SEM jest podatne na zakłócenia, ale pozwala liczyć dokładniej, niż do obrotu.
  • Level 36  
    Magnetofon to trochę zbyt idealny przykład w porównaniu do wózka na lince.
    Magnetofon ma prawie "idealny" układ napędowy przesuwu taśmy, wałek napędowy z "olbrzymim" kołem zamachowym i rolkę dociskową, stałe mechaniczne opory przesuwu taśmy. Właściwa stabilizacja, to koło zamachowe i to ono daje największą dokładność i możliwość dość dokładnej regulacji obrotów za pomocą mierzenia spadku napięcia na rezystorze pomiarowym.

    W zasadzie nic nie wiadomo co to będzie za układ w tym przypadku, waga wózka, jego ładunek stały czy zmienny, odległości ruchu, czy to będą centymetry, czy metry, lub kilkanaście metrów.
    Doświadzcenie podpowiada, że w tego typu układach napędowych, aby uzyskać jakąś tam pewność działania, nie obejdzie się bez czujników położenia, czy to bariera optyczna, czy pomiar przesuwu linki, ktory można zrealizować na wiele sposobów.
  • Electronics specialist
    W magnetofonie opór przesuwu taśmy zmienia się - szpula, na którą taśma się nawija, ciągnie coraz słabiej, a szpula, z której się odwija, stawia coraz większy opór. A zadaniem układu stabilizującego przesuw taśmy jest utrzymanie stałej szybkości przesuwu od początku do końca taśmy. Tego się nie robi przez sam pomiar prądu, trzeba wyznaczać SEM - to wystarczało w magnetofonach kasetowych (nie znam szczegółów konstrukcji lepszych magnetofonów szpulowych, gorsze chyba miały tylko silnik mało wrażliwy na zmiany obciążenia) - a jeśli chce się mieć wysoką dokładność, to trzeba wyłapywać przełączenia sektorów komutatora i zliczać je. Ale problemem może być niepowtarzalne nawijanie liny, poślizgi na przekładniach (jeśli nie są zębate)...
  • Level 14  
    Jako że dyskusja w temacie miała tylko jeden cel : "wmontuj czujnik" zaprzestałem pisania postów, gdyż uznałem to za bez celowe. Prace jednak trwały cały czas i przyniosły pozytywny skutek (co prawda na razie "na stole", ale układ działa wyśmienicie i na dniach próba w terenie.
    Biorąc pod uwagę wcześniejsze rady i linki do pomiarów napięcia silnika w momencie zaniku impulsu pwm muszę stwierdzić że to nie działa. Poniżej przedstawiam przebiegi:
    1: sygnał pwm
    2: napięcie na silniku.
    Zliczanie obrotów silnika DC -

    Jak widać zaraz po zaniku sygnału napięcie na silniku spada do 0 a nawet niżej i dopiero gdzieś na końcu powoli zaczyna się indukować. Przy małym wypełnieniu działało to dobrze jednak już przy wypełnieniu około 50% nie było już tego nacięcia wyindukowanego. Postanowiłem odfiltrować przebieg na silniku poprzez filtr RC i po takim zabiegu napięcie jest idealnie proporcjonalne do obrotów silnika. Poniżej dowód:
    1. Sygnał pwm
    2. przebieg za filtrem RC

    Zliczanie obrotów silnika DC -

    Pionowa linia - punkt pomiaru napięcia. Jest zawsze zaraz po zaniku pwm

    Po takim zabiegu wystarczyło w zależności od zadanej prędkości utrzymywać napięcie na zadanym poziomie (poprzez regulacje sygnału pwm) i wszystko śmiga jak należy.
    Nie zamykam tematu gdyż nie testowałem projektu jeszcze w terenie. Oczywiście jak to zrobię przedstawie wyniki.
    ps. Proszę nie pisać nic więcej już o czujnikach - nie na tym polega problem i nie po to założyłem temat)
  • Electronics specialist
    Sam pomiar napięcia nie da prawdziwej informacji o obrotach - trzeba od niego odjąć iloczyn prądu i oporności silnika, wtedy otrzyma się SEM (w przybliżeniu, bo oporność silnika nie jest stała). Prąd jest proporcjonalny do momentu hamującego (niestety też w przybliżeniu), ale jeśli nie obciążałeś silnika, to prąd był niewielki, więc napięcie było zbliżone do SEM; przy obciążeniu i takim samym napięciu zasilania silnik kręci się wolniej, bo SEM (która jest proporcjonalna do obrotów) jest mniejsza o iloczyn prądu i oporności silnika.

    PWM powoduje dodatkową komplikację, bo wnosi skoki napięcia i na ich tle trudno wyłapać przełączanie sektorów komutatora. Ale może daje szansę na pomiar samej SEM, kiedy prąd nie płynie? Nie wiem, jaki masz układ PWM, przypuszczam, że jest w nim dioda, która przewodzi prąd po impulsie PWM - dlatego masz te odcinki z napięciem ujemnym, przy większym wypełnieniu prąd będzie płynął cały czas, a co gorsza, prądu diody nie zmierzysz, najwyżej możesz mierzyć prąd podczas impulsu PWM, trzeba co najmniej dwa razy, żeby móc określić szybkość jego narastania - da się to zrobić?
pcbway logo