Цифровой фильтр для коррекции неравномерности импульсов Step

Контроллеры, драйверы, датчики, управляющие устройства.

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение Сергей Саныч » 10 мар 2013, 05:23

Yur_ra писал(а):Из за большего локального нагрева в однофазном режиме больше рост сопротивления меди из за температуры
Ловля блох. ТКС меди слишком мал, чтобы в данном случае существенно влиять на сопротивление обмоток. К тому же, обмотки обладают тепловой инерцией, имеется переток тепла между обмотками, и работают они все-таки поочередно, коммутируясь с достаточно высокой частотой. Так что локальный нагрев - явление второго порядка малости.
michael-yurov писал(а):в моторе нагревается в основном не медь, а магнитопроводящие элементы за счет токов Фуко, переходных процессов при изменении магнитного поля.
Это вряд ли. Особенно на малых скоростях. А тем более в режиме удержания, где потери уже чисто омические.
И даже на больших скоростях - если бы потери Фуко имели существенные значения, это затрудняло бы применение ШИМ для управления ШД и требовало бы предварительного сглаживания управляющего тока, чтобы снизить нагрев от высших гармоник.
Чудес не бывает. Бывают фокусы.
Аватара пользователя
Сергей Саныч
Мастер
 
Сообщения: 7742
Зарегистрирован: 30 май 2012, 14:20
Откуда: Тюмень
Репутация: 2380
Медальки:

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение Сергей Саныч » 10 мар 2013, 05:26

Yur_ra писал(а):Но если вы Омические потери в двигателе считаете совсем несущественными,
Не омические потери, а изменение сопротивления от "локального нагрева".
Чудес не бывает. Бывают фокусы.
Аватара пользователя
Сергей Саныч
Мастер
 
Сообщения: 7742
Зарегистрирован: 30 май 2012, 14:20
Откуда: Тюмень
Репутация: 2380
Медальки:

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 05:36

Serg-tmn писал(а):Это вряд ли. Особенно на малых скоростях. А тем более в режиме удержания, где потери уже чисто омические.
И даже на больших скоростях - если бы потери Фуко имели существенные значения, это затрудняло бы применение ШИМ для управления ШД и требовало бы предварительного сглаживания управляющего тока, чтобы снизить нагрев от высших гармоник.

То, что это касается только высоких скоростей - бесспорно. На маленьких скоростях ШД и не нагреваются почти. Во всяком случае у меня.
Если на маленьких скоростях у меня падение напряжения на обмотках (условно - в полном шаге) около 4 В, то на высоких скоростях из за индуктивной нагрузки падение напряжения достигает 60 В. Соответственно, и потребляемая мощность возрастает в 15 раз.

Естественно, на малых скоростях и в режиме удержания потери в основном оммические.

А вот по поводу нагрева от ШИМ - могу сказать, что я поменял драйверы отчасти из за этого. И нагрев моторов при тех же параметрах стал заметно меньше. Так что в этом тоже есть доля правды. Ведь шим на разных драйверах по разному работает. Не все драйверы оптимально выбирают режимы быстрого / медленного спада тока.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение Сергей Саныч » 10 мар 2013, 06:02

По видео. Все уже снято до нас :)
Чудес не бывает. Бывают фокусы.
Аватара пользователя
Сергей Саныч
Мастер
 
Сообщения: 7742
Зарегистрирован: 30 май 2012, 14:20
Откуда: Тюмень
Репутация: 2380
Медальки:

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 06:15

В этом видео заметен эффект от мультистеппинга (разбиение микрошага на более мелкий), но не показана компенсация неравномерностей ШД и резонансных областей.

Сейчас сниму, не поленюсь. У меня ума не хватало придумать, как измерить уровень шума, и при этом снять видео на телефон.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение Yur_ra » 10 мар 2013, 07:27

Serg-tmn писал(а):
Yur_ra писал(а):Но если вы Омические потери в двигателе считаете совсем несущественными,
Не омические потери, а изменение сопротивления от "локального нагрева".

А я лично понял как указание конкретно на полное пренебрежение потерями на сопротивлении обмоток и полное преобладание потерь на токи Фуко.

michael-yurov писал(а):То, что это касается только высоких скоростей - бесспорно. На маленьких скоростях ШД и не нагреваются почти. Во всяком случае у меня.
Если на маленьких скоростях у меня падение напряжения на обмотках (условно - в полном шаге) около 4 В, то на высоких скоростях из за индуктивной нагрузки падение напряжения достигает 60 В. Соответственно, и потребляемая мощность возрастает в 15 раз.

Естественно, на малых скоростях и в режиме удержания потери в основном оммические.

А вот по поводу нагрева от ШИМ - могу сказать, что я поменял драйверы отчасти из за этого. И нагрев моторов при тех же параметрах стал заметно меньше. Так что в этом тоже есть доля правды. Ведь шим на разных драйверах по разному работает. Не все драйверы оптимально выбирают режимы быстрого / медленного спада тока.


На малых скоростях сейчас даже большинство китайшагайдрайверов средней паршивости имеет режим снижения тока удержания в простое, оттого и иллюзия такая по нагреву. Был драйвер без снижения тока, так и грелось больше, ШИМ тут практически не при чём. Амплитуда колебаний магнитного потока от ШИМа на два порядка меньше чем от переключения обмоток при вращении на высоких оборотах, Вот там Фуко уже в полный рост.
Когда растёт частота переключения обмоток и напряжение растёт вплоть до напряжения источника питания, то вся эта добавившаяся мощность уходит в движение и трение механики, часть теряется в возросших токах Фуко,часть рекуперируется обратно в источник, а потери на медь как были, так и остаются практически те же.
Кстати, в этом случае(касание вершины отфильтрованного напряжения на ШД уровня напряжения от источника) вы достигли некоего порога скорости ШД при вашем питающем напряжении, при дальнейшем повышении скорости вращения ШД момент начинает падать ещё более резво чем до этого.
И при использовании однофазного режима этот порог скорости наступает также в корень из двух раз быстрее по сравнению с двухфазным.
Дальше этого порога ещё и гармоники нечётные возрастают, в общем ШД становится совсем плохо, оттого и драйвера с более высоким питающим напряжением показывают лучшие характеристики по максимальным скоростям.
В общем в парктике применения того же Кflop я к вам за советом ещё могу обратиться, но в теории и конкретно по двигателям у вас знаний меньше. Многолетняя практика "изобретения велосипедов" всё же даёт результаты,не в деньгах и патентах, так хотя бы в лучшем понимании явлений и и процессов. Человек без всякого образования, самостоятельно собравший и настроивший станочек с ЧПУ, как специалист часто имеет больший вес, чем
профессора пишущие диссертации на тему, но даже не щупавшие руками "железок". Но двинуться и копнуть глубже без хорошей теоретической подготовки не выйдет.
Ломается всё, даже то что в принципе никогда не ломается... А я чиню.
Yur_ra
Опытный
 
Сообщения: 146
Зарегистрирован: 04 мар 2013, 16:09
Репутация: 7

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 07:33

Yur_ra писал(а):А я лично понял как указание конкретно на полное пренебрежение потерями на сопротивлении обмоток и полное преобладание потерь на токи Фуко.

Нет! Serg-tmn говорил о том, что если вы сравниваете два режима, и при этом делаете упор на увеличение оммического сопротивления с ростом температуры, то нужно сравнивать именно разницу сопротивлений обмоток в первом варианте, и во втором. Т.е. если есть разница в нагреве моторов, то для сравнения честным было бы учитывать разницу сопротивлений между первым и вторым случаем, а не между холодным и горячим мотором.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 07:53

Yur_ra писал(а):На малых скоростях сейчас даже большинство китайшагайдрайверов средней паршивости имеет режим снижения тока удержания в простое, оттого и иллюзия такая по нагреву. Был драйвер без снижения тока, так и грелось больше, ШИМ тут практически не при чём. Амплитуда колебаний магнитного потока от ШИМа на два порядка меньше чем от переключения обмоток при вращении на высоких оборотах, Вот там Фуко уже в полный рост.

Yur_ra откуда такие выводы о моих иллюзиях? Если я написал что параметры настройки драйверов были одинаковыми - значит были одинаковыми. Это касается и снижения тока в режиме простоя. Если я написал, что причина в ШИМ, то это значит, что я в этом сначала удостоверился.

Приличные драйверы шаговых двигателей с ШИМ, гибридным режимом снижения тока и микрошагом, я делал (не по чужим схемам, а полностью сам) еще 8 лет назад, на микропроцессоре и силовых транзисторах. Потому что тогда драйверы или микросхемы драйверов так просто не продавались. А все, что было доступно из микросхем - это L297/298.
Когда я купил TB6560, я неделю поплевался и выбросил, т.к. мои старички работали намного лучше - тише, мягче и без вибраций и резонансов. С тех пор я очень интересуюсь новыми разработками в этой области. И вы мне после этого рассказываете азы управления шаговыми моторами. Учите меня. Благодарю, обойдусь как нибудь.

Еще будут камни в мой огород?
Тогда давайте в личку.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 08:54

Внимание! это видео не по теме. Это демонстрация плюшек "цифровых" драйверов Leadshine.

Сравнение работы драйверов в режиме полного шага и в в режиме полного шага со включенной опцией мультистеппинга.
Последний раз редактировалось michael-yurov 10 мар 2013, 09:25, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 10 мар 2013, 09:04

Внимание! это видео не по теме. Это демонстрация плюшек "цифровых" драйверов Leadshine.

Вот сравнение работы с корректировками неравномерности ШД и и без них
Без корректировок:


С корректировками:
Последний раз редактировалось michael-yurov 10 мар 2013, 09:25, всего редактировалось 1 раз.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение ukr-sasha » 10 мар 2013, 09:19

Спасибо, очень наглядно.
Заходите в гости: YouTube-ukr-sasha
http://cnc-control.com.ua/
Аватара пользователя
ukr-sasha
Мастер
 
Сообщения: 3251
Зарегистрирован: 21 мар 2011, 07:47
Откуда: Киев, Украина
Репутация: 2046
Медальки:
Настоящее имя: Украинец Александр Григорьевич

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение Nick » 21 мар 2013, 23:51

:good: уже занес ссылку на эти видео в wiki!
Use the Console, Luke.
Аватара пользователя
Nick
Мастер
 
Сообщения: 22330
Зарегистрирован: 23 ноя 2009, 16:45
Откуда: Gatchina, Saint-Petersburg distr., Russia
Репутация: 1338
Заслуга: Developer
Медальки:

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 03 июн 2013, 18:10

Пишу сказать о том, что работа над фильтром потихоньку движется в правильном направлении.
Переход на STM32 позволил написать значительно более продвинутые алгоритмы, по сравнению с первоначальной идеей.
Удалось сделать так, что "отставание" для любых скоростей и ускорений будет всегда постоянным,
т.е. движения станка будут происходить с небольшой постоянной задержкой, что позволяет соблюсти синхронность движения осей.

Для средней силы фильтрации задержка составляет 5 мс, но может быть настроена пользователем:
Цифровой фильтр для коррекции неравномерности импульсов Step задержка.png

Вот график, показывающий что произойдет с провалом в последовательности импульсов, как фильтр его обработает:
Цифровой фильтр для коррекции неравномерности импульсов Step всплеск.png

А это самое сложное место для фильтра - прямой угол, когда одна ось полностью останавливается, а вторая разгоняется с нулевой скорости.
В этих местах важно, чтобы фильтр не сгладил траекторию.
Оказалось, это возможно - у меня получилось, что при ускорении осей 500 мм/сек² отклонение составило один микрошаг (0,001 мм).
Цифровой фильтр для коррекции неравномерности импульсов Step Фильтр-новый-расчет-угол-90.png

По поводу других характеристик:
настраиваемое умножение частоты исходного сигнала (позволяет использовать мелкий микрошаг, т.к. обычно драйверы воспринимают частоты до 200 - 300 кГц, а LPT обычно способен работать на частотах до 35-50 кГц).
Максимальная частота Step - более 250 кГц (можно сделать и больше. если нужно).
Интервал импульсов после фильтра точно соответствует текущей частоте (T=1/F),
Перерасчет частоты сигнала (время сервоцикла) - 10 000 раз в секунду, для сравнения - у Mach3 эта частота равна 500 Гц.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение ukr-sasha » 03 июн 2013, 19:49

Круто!!!!
Молодец Михаил!
Так глядишь, и через пол годика будет контроллер "а ля" К-флоп на STM32. :-)
Заходите в гости: YouTube-ukr-sasha
http://cnc-control.com.ua/
Аватара пользователя
ukr-sasha
Мастер
 
Сообщения: 3251
Зарегистрирован: 21 мар 2011, 07:47
Откуда: Киев, Украина
Репутация: 2046
Медальки:
Настоящее имя: Украинец Александр Григорьевич

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 03 июн 2013, 20:00

ukr-sasha писал(а):Круто!!!!
Молодец Михаил!
Так глядишь, и через пол годика будет контроллер "а ля" К-флоп на STM32. :-)

Я вот боюсь - что в реальных задачах эта штука окажется не хуже килофлопа или месы.
Я пробовал и не заметил разницы в качестве работы,
т.е. максимальные скорости и ускорения оказались такие же, как при подключении к килофлопу :wtf:
А если подключить эту штуку к клону NCStudio - так вообще красота получается.
Прошивку пока еще до ума не довел, но тестовый вариант уже работает.

Пока думаю - в каком виде сделать конечное устройство.
Склоняюсь к варианту интерфейсной платы с этим фильтром.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение tooshka » 03 июн 2013, 20:07

michael-yurov писал(а):Я вот боюсь - что в реальных задачах эта штука окажется не хуже килофлопа или месы.

Ой боюсь моя зарплата возрастет в четыре раза. (перефразировал) ))) Отличное начинание!! Записывай в очередь.
А работать будет с любым софтом? И что там генерирует шаги? Как с обратной связью?
Милая, ты услышь меня
под окном стою со своим я ЧПУ! (Протяжно; с надрывом; форте)
Внимание!!! Чрезмерное увлечение ЧПУ приводит к проблемам в семейных отношениях!
Аватара пользователя
tooshka
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 1788
Зарегистрирован: 24 окт 2012, 14:26
Откуда: Нижний Новгород
Репутация: 207
Медальки:
Настоящее имя: Андрей

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 03 июн 2013, 20:29

tooshka писал(а):
michael-yurov писал(а):Я вот боюсь - что в реальных задачах эта штука окажется не хуже килофлопа или месы.

Ой боюсь моя зарплата возрастет в четыре раза. (перефразировал) ))) Отличное начинание!! Записывай в очередь.
А работать будет с любым софтом? И что там генерирует шаги? Как с обратной связью?

Работать будет с LPT (Mach3 или LinuxCNC), или каким нибудь контроллером (например - NCStudio), у которых генератор импульсов оставляет желать лучшего, и частота step не высока.
Обратную связь сделать можно, но я не хочу усложнять устройство.
Можно сделать и контроллер, вроде smoothstepper, но их уже и так слишком много, и получается завязка на конкретную программу.

Я хочу создать простое в использовании и надежное устройство, которое сделает из LPT высокоточный контроллер без дополнительных драйверов, программ, настроек и т.п.
Plug&Play так сказать.
Оказалось, что избыточность данных, передаваемых по LPT настолько высока, что это позволяет восстановить его практически до идеального состояния.
Т.е. траектория и усредненная скорость передаются точно, остается лишь убрать рывки/всплески скорости и ускорения.

В обратной связи так же не вижу смысла, т.к. моторы управляемые идеальным сигналом не срываются в пропуск шагов, не отклоняются от траектории и т.п.
Для обратной связи есть другие системы, и я пока не вижу смысла их повторять.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 14 июн 2013, 21:19

Сейчас проектирую интерфейсную плату с таким фильтром.
Первый вариант хочу сделать со входом под разъем LPT.

Вопросы следующие:
Сколько осей сделать 4 или 5?
Сколько нужно реле?
Нужен ли преобразователь ШИМ -> напряжение для шпинделя.
Нужен ли сторожевой таймер?
Зачем на интерфейсных платах purelogic есть режим автоматического включения реле для подачи СОЖ?
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение aftaev » 14 июн 2013, 21:22

michael-yurov писал(а):Сколько осей сделать 4 или 5?

делай на одну ось :) кому скока нужно столько купят :)

michael-yurov писал(а):Сколько нужно реле?

минимум 2

michael-yurov писал(а):Нужен ли сторожевой таймер?

кого сторожить?

michael-yurov писал(а):Зачем на интерфейсных платах purelogic есть режим автоматического включения реле для подачи СОЖ?

таймер видел для СОЖ типо СОЖ прыскать или станок смазывать
Дилетанту сложные вещи кажутся очень простыми, и только профессионал понимает насколько сложна самая простая вещь
Кто хочет - ищет возможности, кто не хочет - ищет оправдание.
Найди работу по душе и тебе не придется работать.
aftaev
Зачётный участник
Зачётный участник
 
Сообщения: 27767
Зарегистрирован: 04 апр 2010, 19:22
Откуда: Казахстан. Шымкент
Репутация: 4563
Медальки:

Re: Фильтр для сглаживания неравномерности импульсов Step

Сообщение michael-yurov » 14 июн 2013, 21:29

aftaev писал(а):делай на одну ось кому скока нужно столько купят

Может и правда так сделать для начала? Быстрее будет готов рабочий вариант.
Но придется запитывать от интерфейсной платы. А если она подключена неправильно, то на мою плату еще грешить начнут...

aftaev писал(а):минимум 2
Ok.

aftaev писал(а):кого сторожить?
Ну, чтобы Mach3 постоянно посылал импульсы, и если, вдруг, зависнет, чтобы отключались сигналы Enable.
Короче - не буду делать. Все равно, важно не драйверы отключать, а шпиндель. А как он будет подключен - неизвестно.

aftaev писал(а):таймер видел для СОЖ типо СОЖ прыскать или станок смазывать
Тоже не буду пока с этим мудрить.

Думаешь сделать просто надстройку для существующей интерфейсной платы?
Подключать ее между интерфейсной платой и драйверами?
Питать нужно будет от интерфейсной платы тогда.
Аватара пользователя
michael-yurov
Почётный участник
Почётный участник
 
Сообщения: 10346
Зарегистрирован: 26 июл 2012, 00:10
Откуда: Новоуральск, Свердловская область.
Репутация: 3822
Медальки:
Настоящее имя: Михаил Львович

Пред.След.

Вернуться в Электроника

Кто сейчас на конференции

Зарегистрированные пользователи: Bing [Bot], evgenymcp, Google [Bot], megagad, Udjin, Vitalii, Yandex [bot]

Поделиться

Reputation System ©'