Trocha PWM teorie

Odpovědět
Uživatelský avatar
fulda
Příspěvky: 830
Registrován: 04 led 2016, 17:18

Trocha PWM teorie

Příspěvek od fulda » 06 kvě 2019, 13:01

Ahoj,

možná je to námět spíš na přednášku na Květnové Malostranské Robodoupě, možná na diskuzi tady.

Občas se setkáváme s použitím PWM pro regulaci DC motoru. Jeden by si řekl, že to není žádná velká věda, prostě se udělá signál a je to. Ale co když se tím někdo začne rigorózně zabývat že?

Takže jsem si všiml, že některé integrované H-můstky (například TB6612FNG mají přímo vstup pro PWM. Co je pro mne ale zvláštní je, že pokud je na tomto vstupu H, potom je výstup připojen podle nastavení (dejme tomu L,H), pokud je na PWM vstupu L, tak je výstup ve stavu L,L - tedy brzda. Já bych očekával spíš Z,Z - tedy odpojeno.

Neexistuje nějaký snadno pochopitelný materiál, který by popisoval, co je vlastně výhodnější? Jestli střídat energii a brzdu, nebo energii a volnoběh?

Kód: Vybrat vše

      ┌┐┌┐┌┐┌┐┌ H        ┌┐┌┐┌┐┌┐┌  H
OUT1 ┐│││││││││ Z  OUT1 └┘└┘└┘└┘└┘  Z
     └┘└┘└┘└┘└┘ L                  L

                H                  H
OUT2 ┐        ┌ Z  OUT2 ┐        ┌ Z
     └────────┘ L       └────────┘ L
Za pravopisné chyby v této zprávě může moje učitelka češtiny.

butan
Příspěvky: 7
Registrován: 02 dub 2019, 07:06

Re: Trocha PWM teorie

Příspěvek od butan » 06 kvě 2019, 20:32

Ta "brzda" je správně. Představ si že v sérii s motorem je tlumivka. Ta i s můstkem ti udělá snižovací měnič, jehož napětí je přímo úměrné střídě té PWM.
Ve variantě "odpojeno" výstupní napětí nebude lineárně závislé na střídě, v integrovaném můstku bude zbytečně topit dioda přemosťující spodní tranzistor, a nebude to umět rekuperovat z motoru.
Lubor

Uživatelský avatar
fulda
Příspěvky: 830
Registrován: 04 led 2016, 17:18

Re: Trocha PWM teorie

Příspěvek od fulda » 10 črc 2019, 12:24

Ahoj vespolek,

Zase se vrátím k tomuto tématu. Možná se pokouším hledat vědu kde není, ale zajímá mne to.

Mám pohon udělaný ze serva (toho nejlevnějšího 9g), tak, že jsem z něj vyškubnul elektroniku, oholil jsem trimr aby nepřekážel. Takže je to vlastně coreless motor s plastovou převodovkou.

Moje představa je, že si k tomu udělám něco jako ESC (Electronic Speed Controller) a budu to ovládat signálem pro servo, teoreticky i z RC přijímače.

Začal jsem se pídit po tom, jakou použít frekvenci pro řízení motoru. To co člověk najde jako první je (například TADY), že coreless motory mají malou indukčnost a proto je potřeba větší frekvence. K tomu se doplňují takovéto grafy, které ilustrují, že větší frekvence má větší linearitu.
ObrázekObrázek

Občas se ale objevují texty, kde si uživatelé všímají, že při nižší frekvenci se motor rozbíhá lépe i s menším plněním (například ZDE) a dodávají k tomu grafy takovéhoto typu:
Obrázek

Nakonec jsem se dostal k TOMUTO článku, který pro mne trochu srozumitelněji popisuje význam motorové konstanty τ ve vztahu k minimální šířce pulzu.
Užitečný mi přijde tento obrázek:
Obrázek

Podle něj, pokud máme minimální pulz menší než τ, tak se cívka nestihne bostatečně nabít a motor se neroztočí.

Pro mne z toho zůstávají otevřené otázky, na které si nedokáži odpovědět:
  • Jak se situace změní, pokud bude první pulz větší než τ a ostatní menší? Ve vláčcích se to označuje jako rozběhový pulz potřebný pro překonání setrvačnosti
  • Jak se situace změní, jestli je v klidovém stavu odpojeno/brzda?
  • Kde sehnat indukčnost pro motor? Nejsem moc vybaven na měření indukčnosti
Trochu si říkám, jestli by nebylo jednodušší si udělat dvě tabulky (grafy) s různou frekvencí a různým plněním a měřením otáček. Dva proto, abych porovnal hodnotu s brzdou a s odpojením.
Za pravopisné chyby v této zprávě může moje učitelka češtiny.

Uživatelský avatar
jrt
Příspěvky: 1466
Registrován: 17 úno 2013, 17:13

Re: Trocha PWM teorie

Příspěvek od jrt » 11 črc 2019, 12:34

Když já kdysi zkoušel upravit servo na motorek s převodovkou, tak jsem dospěl k optimální frekvenci PWM 50 Hz.
Zaráží mne ten coreless motor - opravdu se do serv za 2 dolary něco takového používá?
U tak malého motorku, navíc zatíženého několikastupňovou převodovkou se vliv brzdy asi neprojeví, ale když si dáš přímo na osu motorku setrvačník, tak tam už to bude mít velký vliv.
Ten delší počáteční pulz asi bude mít na rozběh pozitivní vliv.
Celkem bych se přikláněl k metodě pokus-omyl, u takhle miniaturních motorů a čínslé přesnosti výroby to nejspíš bude co kus, to originál.
jrt
hobbyrobot.cz, profirobot.cz
edurobot.cz, robodoupe.cz

Uživatelský avatar
fulda
Příspěvky: 830
Registrován: 04 led 2016, 17:18

Re: Trocha PWM teorie

Příspěvek od fulda » 11 črc 2019, 15:00

Já spíš přemýšlím takto:
- stanovím si nějakou větší frekvenci. Pro tuto frekvenci bude nějaké minimální plnění, při kterém se motor bude bezpečně točit.
(řekněme, že to bude 20%)
I1.png
I1.png (2.57 KiB) Zobrazeno 868 x

- pokud budu chtít větší plnění, pak jej prostě zvětším
(řekněme 30%)
I2.png
I2.png (1.28 KiB) Zobrazeno 868 x

- pokud ale budu chtít menší plnění, tak nechám stejnou šířku pulzu, ale zvětším vzdálenost pulzů
(řekněme, že budu chtít polovinu = 10%, tak zmenším frekvenci na polovinu a udělám plnění poloviční, takže nejmenší šířka pulzu se vlastně nezmění)
I3.png
I3.png (2.55 KiB) Zobrazeno 868 x
Za pravopisné chyby v této zprávě může moje učitelka češtiny.

micer
Příspěvky: 138
Registrován: 12 čer 2014, 19:14

Re: Trocha PWM teorie

Příspěvek od micer » 11 črc 2019, 22:09

Před mnoha (>20) léty jsem dělal modelářské regulátory pro trucky (modely nákladních aut a stavební techniky 1:16 a 1:14, motory DC komutátorové nízkootáčkové velikosti 500 nebo 600 s napájecím napětím 6 - 8 V), u kterých byl problém v tom, že s komerčními modelářskými regulátory neuměly jezdit pomalu (cca 1 cm/s a podobně) a rozjížděly se s mohutným škubnutím když moment motoru překonal statické tření. Ostatně je to problém dodnes. Potvrzuji správnost předchozí myšlenky v praxi, jen s trochu jiným pohledem na věc co se týká délky pulzů.

1/ vyzkoušet si délku pulzu, která motorem s přiměřeným nejmenším reálným zatížením (převodovka, ....) byť nepatrně pohne = dokáže překonat statické tření

2/ pokud je malá rychlost, potom zůstává tato šířka pulzů konstantní a zvyšuje se frekvence. Spodní mez je někde kolem 5 - 10 Hz (motor v podstatě "krokuje", ale vlivem vůlí, setrvačností a pružnosti jede zdánlivě plynule velmi pomalu). Maximální frekvence podle motoru a indukčnosti kotvy, u mě to bylo někde pod 2 kHz . Toto je ta důležitá oblast, kterou komerční regulátory neuměly, a většínou neumí ani nyní.

3/ ve střední části výkonu je konstantní frekvence a mění se plnění - klasika. Konec této oblasti je zhruba tam, kde šířka zbylé mezery je stejná jako šířka pulzu na začátku této oblasti. Zhruba, není to kritické. Tohle umí každý a je to zcela normální regulace PWM.

4/ ve vysoké části výkonu zůstává mezera mezi pulzy konstantní ale mění se frekvence .... s rostoucím výkonem se snižuje až někam k 10 Hz. Pak už se jede na plný výkon. Tato oblast není moc důležitá a jemná regulace je tady v blízkosti maxima spíš iluzorní, protože vlivy jako úbytek napětí zdroje nebo změny v mechanickém odporu mají podstatně větší vliv na kolísání rychlosti než změna středního výkonu motoru třeba o 0,5%. Ale pro dodržení "štábní kultůry" a taky pro charakteristický zvuk motoru s klesající frekvencí u maxima výkonu to má smysl dělat.

Odpovědět

Kdo je online

Uživatelé prohlížející si toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 1 host