Поворот вала ШД на 36 градусов за 6 мс

[Voldemus]

Добрый день.

Имеется такой состав оборудования:
1) ПЛК110[М02] фирмы "ОВЕН";
2) драйвер ШД JB542M;
3) ШД NEMA J42HB47-01.

Стоит задача повернуть вал ШД из состояния покоя на 36 градусов за время не превышающее 6 мс.
На дискретном выходе ПЛК можно формировать пачку импульсов с постоянным ускорением частоты. Ускорение можно задавать в диапазоне от 0
до 30 000 000 Гц/сек*сек. Начальное значения ускорения может иметь не нулевое значение. На драйвере ШД можно задавать разное количество импульсов на один оборот ШД (дробление шага). Максимальное напряжение, которое можно подавать на ШД составляет 36 В. Этим напряжением (36 В) запитан драйвер ШД. Расчетное значение ускорения, при котором вал ШД может повернуться на 45 градусов за 6 мс составляет 22 000 000 Гц/сек*сек. Но при таком большом ускорении вал ШД вообще не поворачивается.

Лучшее чего удалось добиться - это поворот вала ШД на 36 градусов за 25 мс.

Что можно сделать чтобы заставить ШД поворачивать вал на 36 градусов за 6 мс ?

С уважением, Владимир.

[AndyBig]

Подозреваю, что это невозможно.

Максимальное напряжение, которое можно подавать на ШД составляет 36 В.

Откуда это следует? Напряжение ШД ограничивается только током и пробоем витков. Можно было бы попробовать взять высоковольтный драйвер до 80 вольт и запитать его напряжением 70-75 вольт, это повысит скорость разгона мотора, но все равно вряд ли получится достичь такой скорости.

асчетное значение ускорения, при котором вал ШД может повернуться на 45 градусов за 6 мс составляет 22 000 000 Гц/сек*сек.

Это с учетом и разгона и торможения? Или только разгона?

Что можно сделать чтобы заставить ШД поворачивать вал на 36 градусов за 6 мс ?

Взять маленький мотор с минимальной индуктивностью без какой-либо нагрузки и драйвер с максимальным напряжением. Тогда может быть и получится.

[Enot_1]

Взять маленький мотор с минимальной индуктивностью без какой-либо нагрузки и драйвер с максимальным напряжением.

Чём ниже индуктивность двигателя , тем ниже питание драйвера.
http://www.cnc-club.ru/forum/viewtopic.php?t=1475

[AndyBig]

Чём ниже индуктивность двигателя , тем ниже питание драйвера.

Это справедливо при сохранении максимальной скорости/ускорения. А тут эти показатели нужно задрать до максимума.

[MX_Master]

Советы:

• У драйвера максимум 50В, а не 36В. Нужны все 50В.
• Ток на драйвере какой выставлен? Нужен максимум согласно обмоток мотора.
• Дробление шага не использовать, т.е. будет 200 шагов на оборот.
• При таком "микрошаге" 36 градусов это 20 шагов.
  Вот эти 20 шагов и должен выдать контроллер за 6 мс.
  В среднем по 300 мкс на шаг.
• Ускорение подбирать экспериментально. В итоге временная шкала этих 20-ти шагов должна выглядеть так:
  600, 500, 400, 300, 200,200,200,200,200,200,200,200,200,200,200,200, 300, 400, 500, 600 мкс

[AndyBig]

Я бы наоборот посоветовал - выставить микрошаг максимально возможный для воспринимаемой драйвером входной частоты.
Ток можно даже с превышением в 1.5-2 раза от максимального для мотора, если мотор будет работать не в постоянном режиме. Думаю, что за 6 мс от двухкратного превышения тока мотору ничего не будет если он потом будет несколько секунд отдыхать.

[ScrewDriver]

Микрошаг может сыграть злую шутку - с дроблением шагов и увеличением скорости по экспоненте падает момент.
Вам нужно на момент разгона с нуля до максимальной скорости плавно увеличивать скорость шагов в минуту, предотвращая магнитное проскальзывание. Не выйдет у вас с постоянным ускорением разгоняться.
Кроме того для дробления шагов более 1/2 драйвер понижает подаваемое напряжение для обмоток и соответственно скорость нарастания тока уменьшится. Уменьшится и возможное максимальное ускорение.

[donvictorio]

на 6 мс можно подать ток, раз в 100 превышающий номинальный для обмотки.
если прикинуть, возможно ли это: 6мс на 36 градусов это 60мс на оборот. это 1000 об.мин. без учёта разгона-тормжения. вполне для такого моторчика. но учитывая, что максимум пути он проходит где-то за 0,3 времени,(с учётом разгона-торможения) то умножаем это значение на 3 - получаем 3000об/мин, что уже на грани (можно, но плавно, аккуратно и надо пострадать).
вывод - даю 20% успеха, если поставить драйвер где-то на 10-15 А. но проще DC серву мелкую.

[AndyBig]

Микрошаг может сыграть злую шутку - с дроблением шагов и увеличением скорости по экспоненте падает момент.

Здесь это вроде бы уже обсуждали и даже ставили опыты, вывод - микрошаг на момент не влияет. Да и с чего он должен уменьшать момент?

получаем 3000об/мин, что уже на грани (можно, но плавно, аккуратно и надо пострадать).

А если представить, что на моторе еще висит какая-то нагрузка?

[donvictorio]

А если представить, что на моторе еще висит какая-то нагрузка?

ну тада без вариантов, там же на 3000 момент почти нулевой, себя бы крутить..

[AndyBig]

По калькулятору 3000 об/мин для такого мотора при 50 вольтах недостижимы
При 60 вольтах - да, при 75 даже до 4000 об/мин разогнать можно, если верить калькулятору.

[ScrewDriver]

вывод - микрошаг на момент не влияет. Да и с чего он должен уменьшать момент?

Вывод неправильный.
Завтра напишу, если не против. Поздно уже.

[Сергей Саныч]

Вначале надо определиться, что именно считать моментом ШД.
А то опять бестолковый срач начнется.

[Сергей Саныч]

на 6 мс можно подать ток, раз в 100 превышающий номинальный для обмотки.

Многовато будет. Магнит может размагнититься, а железо так точно уйдет в насыщение.
Но до 1,5-2 раз зависимость момента удержания от тока остается линейной - я пробовал.
Вообще, считать надо. Нужно знать момент инерции ротора вместе с присоединенной нагрузкой, исходя из этого рассчитать необходимый момент для разгона и торможения и сравнить его с возможностями двигателя.

[N1X]

Магнит может размагнититься

Железо в насыщение - может. А вот NeFeB, которые ща во все ШД пихают хрен размагнитишь, если молотком не стучать и до точки Кюри не греть За то они всем и полюбились...

[Woodmaster]

Советы:

• У драйвера максимум 50В, а не 36В. Нужны все 50В.
• Ток на драйвере какой выставлен? Нужен максимум согласно обмоток мотора.
• Дробление шага не использовать, т.е. будет 200 шагов на оборот.
• При таком "микрошаге" 36 градусов это 20 шагов.
  Вот эти 20 шагов и должен выдать контроллер за 6 мс.
  В среднем по 300 мкс на шаг.
• Ускорение подбирать экспериментально. В итоге временная шкала этих 20-ти шагов должна выглядеть так:
  600, 500, 400, 300, 200,200,200,200,200,200,200,200,200,200,200,200, 300, 400, 500, 600 мкс

Все правильно, так и надо пробовать делать. Я таким примерно же образом делал, только у меня надо было повернуться на угол 27 градусов (15 шагов) за 10 мс.
Вот только удасть ли запрограммировать Овеновский ПЛК на четкую выдачу последовательности импульсов с нужными таймингами. Выходы то у него "быстрые" есть, но с точными таймингами периодов импульсов там может быть затык. Проще взять отдельный микроконтроллер и запрограммировать, а с ПКЛ брать сигнал запуска.

[ScrewDriver]

А то опять бестолковый срач начнется.

Сергей Саныч, не вижу предмета срача совсем.
Есть сотни, если не тысячи книг по теории классического электропривода.
Миллионы студентов во всем мире их читают.
На форуме сделали открытие - велкам буквари переписывать. Весь мир только спасибо скажет.

Здесь это вроде бы уже обсуждали и даже ставили опыты, вывод - микрошаг на момент не влияет. Да и с чего он должен уменьшать момент?

Момент уменьшается от перемагничивания железяк, взаимодействия с магнитным полем постоянных магнитов из-за не устойчивого положения, потерь в самом двигателе (неравномерность зазоров, трения и тд)

Я, к сожалению, быстро не нашел отечественную литературу в электронном виде, а вот англоязычной полно.
Вот например http://users.ece.utexas.edu/~valvano/Da ... rostep.pdf

Момент с полным шагом и 1/8

А здесь график снижения момента в зависимости от дробления шагов.


Впрочем, я догадываюсь откуда взялось равенство момента в полношаговом режиме и режимах с дроблением...
Небось двукратный ток при дроблении всандалили и сделали вид, что так и надо
Андрей, если не сложно, скинь ссылку на обсуждение с опытами - интересно почитать.

А еще можно просто задать себе вопрос - почему нет драйверов с делением 1/256 шага. Технически это сделать ведь не сложно.

[michael-yurov]

Василий, ты не понимаешь, о чем пишешь.
Те графики, что ты привел

Первый - показывает крутящий момент (усилие) на валу мотора с течением времени. В режиме полного шага крутящий момент "скачет", а при микрошаге - значительно более равномерный.

Второй график - показывает зависимость усилия на валу мотора от величины отклонения ротора от заданной позиции.
В реальности зависимость близка к линейной, но если представить ее как 1/X - и получится этот график, что внизу - классический график y = 1/x

[michael-yurov]

А топикстартеру, полагаю, стоит рассматривать не трапецеидальный режим изменения скорости, а, что-то такое:

А в идеале - такое:

[AndyBig]

Андрей, если не сложно, скинь ссылку на обсуждение с опытами - интересно почитать.

Вот, нашел ту тему: Можно ли разбирать ШД и влияет ли микрошаг на момент - тесты #1 и Re: Можно ли разбирать ШД и влияет ли микрошаг на момент - т #82 Эксперименты на практике показывают, что микрошаг практически не влияет на момент.