Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

[Inne] Sterowanie otwieraniem drzwi z użyciem silnika krokowego?

Jakub17 20 Wrz 2017 07:28 465 14
  • #1 20 Wrz 2017 07:28
    Jakub17
    Poziom 6  

    Witam

    Piszę prace inżynierską i zbudowałem taki sterownik do drzwi aby otwierały się automatycznie gdy ich użytkownik jest w pobliżu. Pytanie moje dotyczy tego czy w rzeczywistych zastosowaniach do automatycznego otwierania drzwi używa się silników krokowych? Wiem, że raczej do takich zastosowań stosowany jest jakiś siłownik, ale ze względu na koncepcyjny model sterownika do modelu mam podłączony mały silniczek krokowy CNC. W końcu siłowniki kosztują po pare tysięcy a tutaj chodzi tylko o ukazanie, że to działa - w razie potrzeby można zawsze lekko przebudować funkcję do obsługi siłownika bo w nich są chyba stosowane silnik prądu stałego. No więc tak:

    1. Czy w rzeczywistych zastosowaniach stosuje się silniki krokowe do takich celów? Duże silniki o odpowiednim momencie mogą być ciężkie i drogie, dodatkowo dochodzi system przekładni. Zaleta jest to że można za ich pomocą kontrolować rozwartosć drzwi zadając odpowiednią liczbę kroków, a nie wstawiać dodatkowe krańcówki żeby nie wywali drzwi z zawiasów.

    2. Jak wygląda sterowanie taki siłownikiem do drzwi? Jest jeden przewodzik którym się wysyła sygnały czy jak to jest zrobione?

    3. Czy w siłownikach stosowane są silnik krokowe? Jeżeli tak to by mi ułatwiło sprawę bo to znaczy, że sterowanie takim siłownikiem jest takie samo jak sterowanie silnikiem krokowym.

    0 14
  • #2 20 Wrz 2017 08:09
    Zbigniew 400
    Poziom 34  

    Jako inźynier powinieneś
    Zapoznac się z zadaniem
    Poszukać róźnych rozwiązań i zapoznać się z nimi.

    A nie zaczynać od zadawania pytań.

    Silniki krokowe były stosowane ponad 20 lat temu.
    Obecnie stosuje sie silniki dc i się sprawdzają.

    W silnikach krokowych zadanie ilości kroków nie zawsze równa się ilości obrotów.
    Tylko pomiar enkoderem daje pewność prawidłowego działania.

    0
  • Pomocny post
    #4 20 Wrz 2017 10:48
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Wadą silnika krokowego jest to, że przy takich samych rozmiarach ma moc kilka razy mniejszą od silnika szybkoobrotowego - więc silnik szybkoobrotowy + przekładnia może dać lepsze wyniki. Ale wymaga to dobrej przekładni, o dużym przełożeniu - a odpowiedni silnik krokowy może obejść się bez niej.

    Poza tym, silnik krokowy może działać jako enkoder - on jest równoważny silnikowi synchronicznemu prądu wielofazowego z przekładnią, a przy przeskoczeniu na sąsiednią pozycję (bo tylko w ten sposób ilość kroków wykonanych staje się różna od ilości kroków zadanych) pobiera zwiększony prąd, można spróbować to wykryć. A może najlepiej dobrać siłę tak, by otworzył, albo zamknął drzwi, i wykrył moment, kiedy ruch drzwi został zatrzymany?

    Siłownik może działać na zasadzie silnika krokowego (i wtedy ma jego cechy: takie samo sterowanie, działa jakby miał przekładnię) - tyle, że wykonuje ruch liniowy, a nie obrotowy. Inna możliwość, to silnik + przekładnia. I nie bardzo widzę sens robienia go w inny sposób - zwykły elektromagnes, żeby działać z rozsądną sprawnością, musiałby zatrzaskiwać drzwi szybciej, niż można mrugnąć okiem - a tak nie można, bo byłoby to niebezpieczne.

    Pytanie, czy są silniki krokowe o odpowiednich parametrach (moment siły, maksymalna szybkość obrotu) i ewentualnie ile kosztuje taki silnik - czy drożej, czy taniej niż zwykły silnik + przekładnia. I raczej trzeba się liczyć z tym, że silnik krokowy o małej mocy będzie bardzo powoli otwierał i zamykał drzwi.

    0
  • #5 20 Wrz 2017 11:29
    Zbigniew 400
    Poziom 34  

    Narazie wiadomości podstawowych nie masz a co dopiero je poszerzać.
    Jakie drzwi
    Przesuwne
    Przymykowe
    Obrotowe

    0
  • #6 21 Wrz 2017 03:09
    Jakub17
    Poziom 6  

    Dzięki _jta_, bardzo mi pomogłeś :) Teraz widzę, że chyba warto jeszcze opisać możliwość wykorzystania silnika szybkoobrotowego w roli napędu w mojej pracy.

    Czyli podsumowując: albo silnik krokowy bez przyekładni ale o dostatecznym momencie albo silnik szybkoobrotowy z przekładnią. W roli krańcówki mogę wykorzystać fakt że przy napotkaniu dużego oporu prąd płynący przez uzwojenia silnika znacznie wzrośnie, co zasygnalizuje by go wyłączyć. W silniku krokowym wystarczy eksperymentalnie dobrać ilosc potrzebnych krokow do otwarcia skrzydła drzwi.

    Tylko przyznam że nie do końca rozumiem to zdanie:

    Cytat:
    . I nie bardzo widzę sens robienia go w inny sposób - zwykły elektromagnes, żeby działać z rozsądną sprawnością, musiałby zatrzaskiwać drzwi szybciej, niż można mrugnąć okiem - a tak nie można, bo byłoby to niebezpieczne.

    Czyli to znaczy że stosowanie przekładni do silników krokowych nie ma sensu bo są za wolne? Bo wtedy są takie duże straty momentu?

    0
  • #7 21 Wrz 2017 05:02
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 42  

    A cóż to za herezje ? @Jakub17 Panie Inżynierze in spe :D ? Silnik krokowy do otwierania drzwi ? To ma być naped proporcjonalny dla Chudych i Grubych ?(selekcja na skutek zmiennego położena otwarcia rzeczonych drzwi ?) Dodatkowy sterownik do silnika krokowego ? Jeżeli to model dydaktyczny to użyć serwo modelarskie, a jezeli w skali 1:1, to siłownika do bramy. Taki siłownik, wyposażony w silnik DC, reduktor i wyłaczniki krańcowe kosztuje też niewiele.

    0
  • #8 21 Wrz 2017 05:46
    Zbigniew 400
    Poziom 34  

    A to ciekawe co piszecie.
    Z uporem maniaka polecam zapoznanie się z fabrycznymi napędami i rozwiązniami tam stosowanymi.
    A juź krańcówki w drzwiach to brak wyobraźni dla ich poprawnego działania.

    0
  • #9 21 Wrz 2017 06:24
    Krzysztof Kamienski
    Poziom 42  

    Zbigniew 400 napisał:
    A juź krańcówki w drzwiach to brak wyobraźni dla ich poprawnego działania.
    Nie do końca, ale przy zastosowaniu pomiaru prądu silnika (kogoś drzwi scisnęły), rozwiazanie jest proste, prawda ? No, ale silnik krokowy, oczywiscie ATmega etc.. Wiesz co jest z fabrycznymi napędami i wieloma innymi rzeczami ? Ano to, ze wsadzenie tam µPC skazuje Uzytkownika urządzenia (maszyny) na naprawę wyłącznie przez autoryzowany serwis i polegajacą na wymianie PCB. Chińczycy dobrze z tego żyją :cry: A tak najlepszym przykładem prostego rozwiązania, to układ otwierania i zamykania szyb w samochodzie. Jakoś tam silnikow krokowych nie widziałem, za to kolega sobie kupi taki napęd na złomowisku za pare groszy.

    0
  • #10 21 Wrz 2017 07:53
    Jakub17
    Poziom 6  

    Krzysztof Kamienski napisał:
    Nie do końca, ale przy zastosowaniu pomiaru prądu silnika (kogoś drzwi scisnęły)


    Nie, nie, nie, przygotowałem cały sterownik łącznie z detekcją osób i automatyczną komunikacją radiową, szyforowaniem itd. Tylko że to nie jest tematem rozważań. Chodzi tu tylko o napęd, sterownik już robi swoją robote poprawnie.

    Model jest koncepcyjny dlatego wykorzystałem silnik krokowy. Program jest tak napisany, że w istocie wymaga modyfikacji jednej funkcji w zależności od wybranego napędu. Wykorzystałem silnik krokowy bo w modelu nie wymagało to stosowania dodatkowych krańcówek. W przypadku silnika szybkoobrotowego miałem na myśli pomiar prądu w sytuacji gdy drzwi dojdą do swojego maksymalne rozwarcia i zatrzymają się np. na stoperze często zakładanym żeby nie obijać ściany lub w czymś w tym rodzaju, a nie wtedy kiedy kogoś ścisną, chociaż przyznam że to byłoby zabawne :D . Innym rozwiązaniem jest właśnie wykorzystanie krańcówek.


    W istocie rzeczy sterownie siłownikiem sprowadza się do sterowania silnikiem, dlatego omawiam odpowiednie sterowanie silnikami w swojej pracy ponieważ tylko to jest istotne z punktu widzenia napisanego programu. Z prowadzonej tu dyskusji zorientowałem się już że siłowniki z silnikami krokowymi raczej nie istnieją. Dlatego rozważałem czy nie zastosować jakieś przekładni do krokowego ale _jta_ wyjaśnił mi, że przekładni się nie stosuje w takich silnikach raczej.

    Dodano po 6 [minuty]:

    Krzysztof Kamienski napisał:
    Taki siłownik, wyposażony w silnik DC, reduktor i wyłaczniki krańcowe kosztuje też niewiele.


    Ciekawe co znaczy niewiele dla Ciebie bo ja jak przeglądałem oferty to zaczynają się od 1000 zł w górę :D

    0
  • Pomocny post
    #11 21 Wrz 2017 09:45
    _jta_
    Specjalista elektronik

    Jak najbardziej istnieją silniki krokowe z przekładnią - miałem do czynienia z takimi - tylko obracają się dość wolno, sam silnik krokowy może robić np. parę obrotów na sekundę (o ile pamiętam, silnik od przesuwania głowic w napędzie dyskietek wykonywał obrót w całym zakresie ruchu w czasie 0.2 sekundy), a z przekładnią obrót mu zajmuje np. pół minuty (na maksymalnej szybkości). Pewną wadą przekładni (zwłaszcza przy dużym przełożeniu) może być trudność wykrycia zatrzymania obrotu i ryzyko połamania przekładni, bo silnik mniej "czuje" zatrzymanie tego, co napędza przekładnia. No i przekładnia jest dodatkową komplikacją - w końcu sam silnik działa tak, jakby już miał przekładnię.

    Ale może przy potrzebie uzyskania dużego momentu siły przy małych wymiarach (bądź bardzo wolnych obrotów) przekładnia (byle solidna) ma sens? Uzyskanie dużego przełożenia poprzez konstrukcję silnika krokowego wymaga dużej precyzji (tym większej, im większe jest przełożenie), więc zwiększa wrażliwość na siły działające na łożyska (odpowiednio zrobiona przekładnia pozwala zmniejszyć te siły), na luzy w tych łożyskach - to wyznacza jakieś granice możliwego przełożenia.

    Natomiast wadą silnika szybkoobrotowego z przekładnią będzie spora energia kinetyczna wirnika, powodująca opóźnienie zatrzymywania ruchu drzwi - jeśli np. jakiś przedmiot zablokuje ich zamykanie, to zostanie ściśnięty z dużą siłą. Albo silnik musi obracać się powoli - z takim skutkiem, że zdecydowana większość mocy elektrycznej pójdzie na grzanie jego uzwojeń, a nie napędzanie ruchu.

    Pewnie dla wielu zastosowań udało się zrobić układy zwykłych silników DC (bądź silników BLDC, w których elektronika pozwoliła wyeliminować komutator), które mają zadowalające parametry - no, może czasem zamykające się drzwi od windy, czy pociągu trochę komuś przygniotą nogę, bo rozpędzony silnik nie zatrzyma się na tyle szybko, żeby tego uniknąć - ale nie na tyle, żeby to powodowało poważne obrażenia, najwyżej drobne siniaki; może zużycie energii jest kilka razy większe, niż byłoby przy innej konstrukcji - ale przecież i tak jest niewielkie. Mogłoby być lepiej, ale dopóki użytkownicy takiego sprzętu za głośno nie protestują, producenci nie mają wystarczającego powodu do wprowadzania ulepszeń, co przecież kosztuje.

    0
  • #12 21 Wrz 2017 11:02
    Zbigniew 400
    Poziom 34  

    Poniewaź autor nie odpowiada na pytania i próbuje wynaleźć koło spróbuję moźe odpowie.
    Jakie drzwi ?
    Czy czytał jakąkolwiek dokumentacjè od drzwi i zna zabezpieczenia którym podlegają ? Są w opisie.

    Czy zdaje sobie sprawę z budowy drzwi /bezwladność, waga przesuwnych ok.100kg/.
    Krańcówki nie sprawdzą sie.

    A jak chce zobaczyć w naturze działani zabezpieczeń to niech włoźy głowę między skrzyła w xzasie zamykania./Besam/.

    No i niech się pochwali jakie to zabezpieczenia przewidział.

    I tak do wiadomości
    Google
    Silnik Besam
    Jest pokazany silnik krokowy i dc.
    Silnik dc ma enkoder na osi
    3500obr/min, po przekładni 350.

    0
  • #13 21 Wrz 2017 19:46
    Jakub17
    Poziom 6  

    Czyli tak silnik krokowy można stosować z przekładnią i uzyskuje z takiego napędu dużą siłę, ale wadą jest utrzymywanie stosunkowo niewielkiej prędkości aby zachować duży moment.

    Zwykłe silniki DC mają problem z dużą energią kinetyczną i ze względu na ich bezwładność nie wyhamowują tak łatwo. Kol. Zbigniew 400 odradza stosowanie krańcówek ze względu na ryzyko ich uszkodzenia przy dużej masie drzwi.
    Zatem może enkoder oraz eksperymentalne wyznaczenie ilości potrzebnych kroków tak, aby skompensować rozpęd napędu.

    Wygoglałem Silnik Besam (Zbigniew 400 , zapewne chodziło Ci o te dwa zdjęcia z ofert Allegro).
    Tutaj też pokazane zastoswanie silika krokowego Besam do drzwi rozsuwanych
    http://maszyny-online.pl/ogloszenie,s-automat...esam-unislide,081yzt6by9n5df5zCVnl9,1346.html

    Jakoś stosowanie silników krokowych w tego typu rozwiązaniach bardziej do mnie przemawia, chociaż chyba siłowniki są popularniejsze.


    Cytat:
    Albo silnik musi obracać się powoli - z takim skutkiem, że zdecydowana większość mocy elektrycznej pójdzie na grzanie jego uzwojeń, a nie napędzanie ruchu.


    _jta_ przez spowolnienie silnika rozumiesz zastosowanie jakiś hamulców czy w jaki sposób? Z drugiej strony gdyby zastosować odpowiednio dużą przekładnie to czy duża prędkość nie zostałaby zniwelowana? Zostałby jedynie problem tego poślizgu przy zatrzymywaniu

    0
  • #14 21 Wrz 2017 20:46
    Zbigniew 400
    Poziom 34  

    Gdzie w tym pdfie pisze o silniku krokowym ?
    To silnik dc dunkenmotoren z enkoderem.
    Silnik jest zasilany przebiegiem prostokątnym przemiennym o zmiennym wypełnieniu.
    Pracują po 15 lat po 10 godzin dziennie. Rekordzista 18lat.
    Producent nie przewiduje wymiany szczotek, silnik 15 letni ma ich zuźycie 50%.
    Średnia ilość cykli to 2000 dziennie.

    Dodano po 2 [minuty]:

    No i jak poczytasz dtrkè to będziesz miał właściwe pojęcie o napędzie drzwi automatycznych, chociaź juź nie stosujr siè fotokomórek.

    0