Регулировка осевого усилия ШВП

Контроллеры, драйверы, датчики, управляющие устройства.

Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 03:24

Здравствуйте!
Необходимо сделать систему линейного перемещения с поддержанием постоянного заданного усилия на гайке ШВП. Гайка должна давить на поршень инъекционного шприца с постоянной силой. Эту силу нужно устанавливать заранее и, при необходимости, менять в ходе работы.
Хочется собрать привод с ручным управлением без микроконтроллера и датчика давления, из готовых блоков, имеющихся, например, на АЛИ - чтобы рукоятками можно было просто установить момент на двигателе, а кнопкой менять направление движения. Я вижу следующие варианты: А) сервопривод + ШИМ Б) шаговый двигатель + драйвер + ШИМ. Насколько я понимаю, оба варианта приемлемы. Но мне не ясно, как с помощью ШИМ или драйвера установить нужный момент на двигателе. Он зависит от тока в обмотках.
Как можно плавно менять этот ток?
Можно ли это реализовать, например, вращением опорного резистора на драйвере при работающем ШД?
Поскольку гайка при продавливании шприца все время преодолевает усилие (причем переменное), обороты винта будут разными, а двигатель будет пробуксовывать. Какой двигатель - серво или ШД - имеет бОльшую устойчивость к регулярной пробуксовке?
Спасибо!
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Duhas » 30 янв 2018, 04:17

берете сервопривод с управлением по моменту, ту же яскаву, ставите переменник в качестве аналогового задания и вперед. шаговик это только положение и скорость, не более.
Duhas
Мастер
 
Сообщения: 1140
Зарегистрирован: 10 окт 2015, 23:25
Репутация: 167
Настоящее имя: Андрей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 05:55

Спасибо за оперативный ответ. Уточню: моменты нужны совсем небольшие - до 3 кгс*см, система должна быть легкой и компактной (форм-фактор пистолета), переносной, от автономного источника постоянного тока. Глянул сразу в каталог яскавы - там все довольно громоздкое, и самые слабенькие модели не имеют регуляции по моменту. Может быть, есть маломощные аналоги на АЛИ? Например, отдельно сервопривод (вроде scs215 servo) и плата управления к нему?
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Duhas » 30 янв 2018, 06:02

ну если совсем мелкое - то возможно постоянник + токовый стабилизатор. может в пневматику уйти?
Duhas
Мастер
 
Сообщения: 1140
Зарегистрирован: 10 окт 2015, 23:25
Репутация: 167
Настоящее имя: Андрей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 06:13

Прбовали готовое решение как раз на основе пневматики, не понравилось: громоздко и ненадежно. Т.е. Вы предлагаете просто взять обычный DC двигатель и регулировать ток на обмотке? Я начал с такого варианта, но меня не устроили 2 момента: перегрузки двигателя при пробуксовке (сгорит) и резкое повышение момента при пробуксовке - это противоречит цели. Насколько я понимаю, серво и ШД будут "проскальзывать", когда реакция шприца превысит установленный момент, поэтому не будет серьезных скачков усилия, меньше расход энергии, и они страдать будут меньше, чем постоянник. Я верно понимаю?
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Duhas » 30 янв 2018, 06:38

нужно подобрать двигатель + редуктор так. чтобы двигатель мог долговременно работать требуемом токе. стабилизация тока даст фиксированный момент не зависящий от нагрузки. будет нагрузка выше - не крутиться. ниже - набирает обороты.

тут беда в том что момент требуемый момент может быть сравним с потерями на трение..

по громоздкости и т.д. можно по идее вынести гидравликой создание усилия за пределы шприца. условно не расширяемая трубка и любая жидкость..
Duhas
Мастер
 
Сообщения: 1140
Зарегистрирован: 10 окт 2015, 23:25
Репутация: 167
Настоящее имя: Андрей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 07:34

Ага, про стабилизацию по току понял, спасибо! Буду искать в этом направлении. Потери на трение в ШВП, думаю, все таки будут приемлемы, но - надо посчитать.
Использовали американскую систему: баллон высокого давления по типу акваланга+редуктор+шприц. Во-первых, остаток ресурса баллона не всегда понятен, а он в комплекте - один, другие - не подходят (дюймовые резьбы). Во-вторых, баллон - довольно громоздок и тяжел. В-третьих, его редуктор просто сорвали в какой-то момент нерадивые заправщики. Можно сделать свою копию, но душа не лежит после общения с оригиналом.
А как может выглядеть решение с гидравликой? Если используем жидкость, значит нужно где-то создать постоянное давление на ней, т.е. опять нужно некотоое механическое устройство?
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Quark » 30 янв 2018, 09:02

Простой стабилизацией тока не обойтись. Так как характеристики двигателя постоянного тока нелинейные.
Вам надо делать что то типа небольшой сервы, с датчиком положения вала, даже с низким разрешением. Надо совместно показания тока двигателя и движения вала. Тогда можно сделать усилие постоянным и избавится от всяких аварийных ситуаций.
Quark
Новичок
 
Сообщения: 37
Зарегистрирован: 25 май 2016, 13:55
Репутация: 5

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение lkbyysq » 30 янв 2018, 09:53

Chip.im писал(а):Использовали американскую систему: баллон высокого давления по типу акваланга+редуктор+шприц.


Я использую малость попроще чем этот https://ru.aliexpress.com/store/product ... 352fQG3S9p
Изображение

Чем не "пистолет"?
Там и не просто шприцев валом https://ketu.ru.aliexpress.com/store/gr ... 67194xfdRD
lkbyysq
Мастер
 
Сообщения: 576
Зарегистрирован: 14 май 2016, 09:40
Откуда: Санкт-Петербург
Репутация: 112
Настоящее имя: Станислав Ерофеев

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 11:17

Это не пистолет, это пулемет с бааальшим магазином ). Мне бы подошло что-нибудь такое: https://ru.aliexpress.com/item/10ml-hig ... autifyAB=5 , с энкодером давления. Но ценник для меня конский. Из всего, что нашел, ничего не подходит по габаритам, цене или необходимости "допиливать". Но все равно спасибо за примеры.
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение UAVpilot » 30 янв 2018, 11:57

Duhas писал(а):берете сервопривод с управлением по моменту

Не прокатит, ибо
Chip.im писал(а):Поскольку гайка при продавливании шприца все время преодолевает усилие (причем переменное)


Я б в качестве обратной связи применил тензодатчик или другой измеритель усилия, как вариант - пружину и энкодер.
Я не Христос, рыбу не раздаю, но могу научить, как сделать удочку...
Аватара пользователя
UAVpilot
Мастер
 
Сообщения: 16703
Зарегистрирован: 17 апр 2012, 14:58
Откуда: Москва
Репутация: 4111
Медальки:
Настоящее имя: Сергей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение lkbyysq » 30 янв 2018, 12:22

Пулемет-не-пулемет, но герметик через иглу d=0.2мм в микрощели аккуратно выдавливает.
lkbyysq
Мастер
 
Сообщения: 576
Зарегистрирован: 14 май 2016, 09:40
Откуда: Санкт-Петербург
Репутация: 112
Настоящее имя: Станислав Ерофеев

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 13:09

lkbyysq писал(а):Пулемет-не-пулемет, но герметик через иглу d=0.2мм в микрощели аккуратно выдавливает.

Меня смущают размеры и необходимость питания блока
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 13:30

UAVpilot писал(а):
Duhas писал(а):берете сервопривод с управлением по моменту

Не прокатит, ибо
Chip.im писал(а):Поскольку гайка при продавливании шприца все время преодолевает усилие (причем переменное)


Я б в качестве обратной связи применил тензодатчик или другой измеритель усилия, как вариант - пружину и энкодер.


Да, с пружиной и датчиком контакта тоже продумывал, но слишком много механики, если уж делать электронно, то по-возможности полностью.
А с тензодатчиком, раз без него уже не обойтись, я вижу такую простую аналоговую схему. Взять резистивный датчик-полумост или мост (https://ru.aliexpress.com/item/FREE-SHIPPING-Experiments-body-scale-wholesale-human-scale-load-cell-sensor-resistance-strain-50kg-half-bridge/32785663551.html?spm=a2g0v.10010108.1000016/A.1.2790e3ear0PTd&isOrigTitle=true), установить на поршень, подключить к усилителю (https://ru.aliexpress.com/item/4-20MA-Load-Cell-sensor-Amplifier-Transmitter-strain-gauge-transducer-0-5V-0-10V/32823585535.html?spm=a2g0v.10010108.1000016/A.1.7a01e566PdhGQ9&isOrigTitle=true), сигнал от усилителя подать на реле (https://ru.aliexpress.com/item/4-20MA-Load-Cell-sensor-Amplifier-Transmitter-strain-gauge-transducer-0-5V-0-10V/32823585535.html?spm=a2g0v.10010108.1000016/A.1.7a01e566PdhGQ9&isOrigTitle=true), размыакающее цепь питания двигателя при достижении определенного значения на выходе усилителя. Откалибровать всю цепочку. Вроде ничего особо громоздкого и реально исполнить?
Может быть, есть модуль, объединяющий усилитель и реле?
Остается еще один вопрос. Все-таки в данном случае мне кажется удачным использовать ШД, поскольку ход шприца - всего несколько оборотов винта, и с обычным ДПТ могут быть сильные колебания давления. Вопрос - что размыкать в данном случае: питание драйвера, питание генератора ШИМ, управляюшие провода от ШИМ к драйверу или что-то другое? Спасибо!
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Сергей Саныч » 30 янв 2018, 13:54

Quark писал(а):характеристики двигателя постоянного тока нелинейные.
Для двигателей с постоянными магнитами или с независимым возбуждением зависимость момента от тока якоря линейная. http://easyelectronics.ru/dvigatel-post ... vanie.html
Так что идея со стабилизацией тока жизнеспособная.
Другое дело, что для приемлемой скорости и момента придется ставить редуктор, а это дополнительные и трудно учитываемые потери на трение.
Чудес не бывает. Бывают фокусы.
Аватара пользователя
Сергей Саныч
Мастер
 
Сообщения: 7935
Зарегистрирован: 30 май 2012, 14:20
Откуда: Тюмень
Репутация: 2465
Медальки:

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 14:18

Сергей Саныч писал(а):
Quark писал(а):характеристики двигателя постоянного тока нелинейные.
Для двигателей с постоянными магнитами или с независимым возбуждением зависимость момента от тока якоря линейная. http://easyelectronics.ru/dvigatel-post ... vanie.html
Так что идея со стабилизацией тока жизнеспособная.
Другое дело, что для приемлемой скорости и момента придется ставить редуктор, а это дополнительные и трудно учитываемые потери на трение.


Спасибо, значит продолжу думать и в этом направлении. На том же АЛИ куча готовых вариантов мотор-редукторов. Потери на трение важны, конечно, для размера источников питания. А для работы они не очень важны, т.к. их влияние устраняется калибровкой. Или они могут сильно нелинейно себя вести в зависимости от пары обороты-момент?
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Duhas » 30 янв 2018, 14:20

Сергей Саныч писал(а):
Quark писал(а):характеристики двигателя постоянного тока нелинейные.
Для двигателей с постоянными магнитами или с независимым возбуждением зависимость момента от тока якоря линейная.

благодарю ;)
Duhas
Мастер
 
Сообщения: 1140
Зарегистрирован: 10 окт 2015, 23:25
Репутация: 167
Настоящее имя: Андрей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Chip.im » 30 янв 2018, 14:29

Уважаемые форумчане, подскажите, какие есть в продаже готовые схемы стабилизации по току, в которые можно здесь воткнуть двигатель?
Chip.im
Новичок
 
Сообщения: 11
Зарегистрирован: 30 янв 2018, 02:47
Репутация: 0
Настоящее имя: Илья

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Duhas » 30 янв 2018, 14:31

смотри готовые модули со стабилизацией тока, DCDC преобразователи были какие то где макс выходной ток настраивался. если ток будет маленький можно и на операционнике + эмиттерный повторитель
Duhas
Мастер
 
Сообщения: 1140
Зарегистрирован: 10 окт 2015, 23:25
Репутация: 167
Настоящее имя: Андрей

Re: Регулировка осевого усилия ШВП

Сообщение Сергей Саныч » 30 янв 2018, 14:35

Chip.im писал(а):Потери на трение важны, конечно, для размера источников питания. А для работы они не очень важны, т.к. их влияние устраняется калибровкой. Или они могут сильно нелинейно себя вести в зависимости от пары обороты-момент?
Потери в редукторе могут "плавать" в зависимости от наличия/качества/температуры смазки редуктора. Ну и редуктор должен быть обычным шестеренчатым. Червячные не пойдут.
Чудес не бывает. Бывают фокусы.
Аватара пользователя
Сергей Саныч
Мастер
 
Сообщения: 7935
Зарегистрирован: 30 май 2012, 14:20
Откуда: Тюмень
Репутация: 2465
Медальки:

След.

Вернуться в Электроника

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: _taras_, andrew75, Алексей063, Bing [Bot], evgenkravtsov, Google [Bot], Google Feedfetcher, Hugo, ruh2100, s29, Timur_Akhmatov, Tytanham0n, VitalikD, Yandex [bot]

Поделиться

Reputation System ©'