Особенности управления двигателями., Как отследить точки останова и аварии. Опции

[Anri777]

Добрый день.

Прошу прощения за дурацкие вопросы, наверняка всё уже разжёвано не раз, но я искал и не нашел.

Хочу сделать, например, автоматический привод закрывания шторы. Механику могу как-то сообразить. А вот что делать с электрической частью?

Задач по управлению двигателями несколько. Вроде все просто - крути в одну сторону или крути в другую. Но - 2 основных вопроса:
1) А сколько времени крутить?
2) Что делать, если авария?

Первая задача традиционно решается путем установки датчиков. Или механических, или оптических - не важно. Но это дополнительно городить ненадежные крепления и сопли на проводах.
Вторая задача решается, вроде как, аварийным выключением при превышении определенного тока.

Теперь скажите: а первую задачу, граничную, нельзя ли решать тем же способом? В автомобилях же нет микриков на границе стекла для стеклоподъемника...

Можете меня ткнуть в какие-то готовые решения? Или надо самому отслеживать ток и прочее? Или есть готовые дрвйвера? В каком направлении копать?

Заранее спасибо.

[Александр1]

Определять остановку двигателя по потребляемому току не корректно: нагрузка может меняться в процессе эксплуатации или по другим причинам.
Для коллекторного двигателя можно применить шунт в силовой цепи и по импульсам тока определять наличие вращения вала. Импульсы исчезли-двигатель остановился. Так и сделано в автомобильных стеклоподъемниках.

[Anri777]

Определять остановку двигателя по потребляемому току не корректно: нагрузка может меняться в процессе эксплуатации или по другим причинам.
Для коллекторного двигателя можно применить шунт в силовой цепи и по импульсам тока определять наличие вращения вала. Импульсы исчезли-двигатель остановился. Так и сделано в автомобильных стеклоподъемниках.

Спасибо. А не сгорит ли двигатель, пока контроллер не определит, что перестали идти обороты?

Есть ли готовые контроллеры, которые все это учитывают? Например, к популярной ардуине есть ли что-то с чем можно было бы поиграться в этом направлении?

Или где бы почитать про все это?

[Herz]

Определять остановку двигателя по потребляемому току не корректно: нагрузка может меняться в процессе эксплуатации или по другим причинам.
Для коллекторного двигателя можно применить шунт в силовой цепи и по импульсам тока определять наличие вращения вала. Импульсы исчезли-двигатель остановился. Так и сделано в автомобильных стеклоподъемниках.

Разве? По-моему, там как раз отслеживается потребляемый ток.

[Александр1]

Разве? По-моему, там как раз отслеживается потребляемый ток.

Это, наверное, кто как конструирует. Мне попадался доводчик стекол, который не только закрывал окна, но и мог возвращать стекла в предыдущее положение, т.е. не просто открыть, а открыть так, как было открыто в последний раз. А это по уровню потребляемого тока точно не определишь и по времени работы двигателя - весьма приблизительно и не стабильно во времени (изменяющееся трение в механизмах). Изготовителя не запоминал - не нужно было, интересовало только техническое решение. Вскрытия устройства, к сожалению, тоже не делал: доводчик новый еще был.

Определение остановки двигателя по наличию импульсов потребляемого тока более универсально, т.к. можно варьировать мощностью двигателя в широких пределах. И при установке системы никаких регулировок производить не требуется. А в случае контроля по потребляемому току необходимо настраивать порог отключения или будет привязка к типу двигателя/механизма. В процессе эксплуатации возможно, например, увеличение трения и тогда механизм не доработает или остановится совсем.

А не сгорит ли двигатель, пока контроллер не определит, что перестали идти обороты?

Прикиньте частоту вращения вала и количество ламелей коллектора. И уже выходим на единицы мс. Контроллер может быть построен на отключение двигателя при отсутствии 2-3 импульсов. За это время двигатель не успеет сгореть. Так же можно предусмотреть опцию отключения двигателя при увеличении периода следования импульсов более выбранного значения (т.е. снижение оборотов).

[Herz]

Определение остановки двигателя по наличию импульсов потребляемого тока более универсально, т.к. можно варьировать мощностью двигателя в широких пределах. И при установке системы никаких регулировок производить не требуется. А в случае контроля по потребляемому току необходимо настраивать порог отключения или будет привязка к типу двигателя/механизма. В процессе эксплуатации возможно, например, увеличение трения и тогда механизм не доработает или остановится совсем.

Контроль тока весьма прост и никаких регулировок не требует. При остановке двигателя ток возрастает настолько, что его легко отличить от увеличения за счёт трения. Да и сложно представить в этом механизме широкие рамки условий работы.
А вот с контролем импульсов потребления всё не так просто. Я когда-то пытался сделать тахометр для щёточного двигателя на таком принципе. Правда, диапазон требовался весьма широкий. Немало повозившись, вынужден был отказаться от затеи. Амплитуда и форма импульсов зависели драматически и от скорости вращения, и от направления, и от состояния коллектора, и степени износа щёток... Даже, наверное, от выработки подшипников. Я уже и не говорю про нагрузку. Добавим к этому то, что импульсы тока необходимо контролировать на фоне сильно меняющегося среднего тока.
Могу сказать только, что у нового хорошего двигателя, а не моторчика от детской игрушки, эти импульсы почти неразличимы. Щётки, кстати, одновременно перекрывают несколько ламелей.

Прикиньте частоту вращения вала и количество ламелей коллектора. И уже выходим на единицы мс. Контроллер может быть построен на отключение двигателя при отсутствии 2-3 импульсов. За это время двигатель не успеет сгореть. Так же можно предусмотреть опцию отключения двигателя при увеличении периода следования импульсов более выбранного значения (т.е. снижение оборотов).

Как видите, здесь тоже привязка к конкретному двигателю. И по мощности, и по количеству ламелей.

[Abell]

Мне попадался доводчик стекол, который не только закрывал окна, но и мог возвращать стекла в предыдущее положение, т.е. не просто открыть, а открыть так, как было открыто в последний раз.

Мне тоже попадался, CAN-шина и все прочие дела, с какого-то китайского авто Знакомый с автосервиса просил посмотреть/починить, если получится. Назовите меня ретроградом, обругайте консерватором, заклеймите луддитом - но почему-то кажется, что такая электроника в автомобиле не нужна

[Александр1]

Как видите, здесь тоже привязка к конкретному двигателю. И по мощности, и по количеству ламелей.

Количество ламелей и оборотов привел для оценки времени реакции контроллера на остановку двигателя. А если требуется ограничить диапазон частоты вращения вала, тогда - да, появляется привязка к типу двигателя.
Реализацией такого контроллера не занимался, поэтому с тонкостями работы спорить не могу. Работал с выделением нуля тока протекающего через симистор, поэтому представляю сколько тонкостей может быть. Для любой идеи нужна соответствующая технология.

[Anri777]

Уважаемые Гуру!

Всё это отлично, но ни на шаг не приближает к решению проблемы.
Я хочу банально управлять открытием и закрытием штор и жалюзи. Покупная автоматика стоит как гайка от мерседеса.
В то же время, в любительских самоделках люди городят что-то страшное. Хочется сделать максимально аккуратную конструкцию. С внешними концевиками сделать это красиво получится вряд ли.
Значит от концевиков надо отказываться. Ставить шаговый двигатель и "обучать" схему? Вариант, но погрешности в процессе эксплуатации могут сбить настройки. Так как быть?
Я думал определять места "утыкания" по возрастающему току в цепи, но Вы говорите, что это тоже не метод. Как все-таки быть?

[Guest_TSerg_*]

Не майтесь ерундой. До недавнего времени наши космические аппараты летали на релейной логике и были самыми надежными в отрасли.
Так, что - берите "микрики" и вперед.

P.S.
По поводу аварии - есть замечательный элемент "Предохранитель".
Это такая легкоплавкая проволочка в корпусе, если Вы не в теме.

[alexvu]

Хочется сделать максимально аккуратную конструкцию. С внешними концевиками сделать это красиво получится вряд ли.

Вот раз Вы не специалист по управлению двигателем, то как раз максимально аккуратно получится с концевиками.
А как их аккуратно сделать - тут есть простор для творчества.

[ar__systems]

В автомобилях, естественно, ЕСТЬ концевые выключатели на стеклоподъемниках. Просто они, естественно, спрятаны внутри двери.

Выключать моторы по увеличению тока - ужасная идея. Ваша механика рассыпится от нагрузок, если не сразу, то очень очень скоро

[Vasily_]

В автомобилях, естественно, ЕСТЬ концевые выключатели на стеклоподъемниках. Просто они, естественно, спрятаны внутри двери.

Нету там никаких концевиков, и никогда не было.
Все делается по увеличению тока и бывают варианты с датчиком оборотов.

[alexvu]

Нету там никаких концевиков, и никогда не было.
Все делается по увеличению тока и бывают варианты с датчиком оборотов.

Вы просто говорите про разные автомобили.
Бывает и по концевикам (в наших), и по току (чаще в иномарках).
Тогда по току также сделана защита от защемления человека стеклом.
Из-за этого стекло внизу иногда застревает и его фиг поднимешь

[Vasily_]

Бывает и по концевикам (в наших), и по току (чаще в иномарках).
Тогда по току также сделана защита от защемления человека стеклом.
Из-за этого стекло внизу иногда застревает и его фиг поднимешь

Про ваши точно не скажу, у меня последний 2109 был в году 93.
А внизу застревает когда направляющие, ролики, и тд.. вынашиваются.

С внешними концевиками сделать это красиво получится вряд ли.
Значит от концевиков надо отказываться.
Как все-таки быть?

Поставить датчики холла в качестве концевиков.

[Herz]

В автомобилях, естественно, ЕСТЬ концевые выключатели на стеклоподъемниках. Просто они, естественно, спрятаны внутри двери.

Абсолютно неестественно. Такого, наверное, уже нигде не встретишь. Как уже написали, подъём прекращается, если создать избыточную нагрузку, например, рукой. И это очень правильно.

Выключать моторы по увеличению тока - ужасная идея. Ваша механика рассыпится от нагрузок, если не сразу, то очень очень скоро

Ничего ужасного. Так сделано в миллионах механизмов. Просто всё должно быть продумано. Как раз в таком случае механика защищена от чрезмерных нагрузок в аварийных ситуациях. Я бы автору рекомендовал попробовать этот вариант.

[amaora]

Я думал определять места "утыкания" по возрастающему току в цепи, но Вы говорите, что это тоже не метод. Как все-таки быть?

Если правильно сделать, то вполне метод.

1. Ограничить максимально возможный ток, исходя из допустимого максимального момента/силы, возможностей двигателя или управляющей схемы.
2. Ограничить длительность нахождения двигателя под максимальным током, исходя из характера нагрузки, тепловых характеристик.

Скорость грубо можно оценивать и без анализа пульсации (есть еще как минимум 2 метода), но в итоге скорее всего будет проще отключаться по пороговому значению и длительности тока.

[Anri777]

А может быть существуют готовые драйвера для двигателей, которые уже все это умеют?
Например, под ту же ардуину?
Вот есть же такие прибамбасы: A4988 драйвер
Может это - решение проблемы? Есть ли драйвера, которые остановят движок и дадут знать, что достигнуто препятствие?

Сообщение отредактировал Herz - Feb 3 2016, 14:28

[Tanya]

А может быть существуют готовые драйвера для двигателей, которые уже все это умеют?

Да интегральные драйверы умеют... Но практика показывает, что лучше следить самостоятельно. Компаратор или АЦП контроллера.
Вот ошибка (программиста) или сбой в контроллере может реверсировать направление. Тут ток может быть очень большой.

Есть ли драйвера, которые остановят движок и дадут знать, что достигнуто препятствие?

Такие обычно с голубой каемкой...

[ar__systems]

Ничего ужасного. Так сделано в миллионах механизмов. Просто всё должно быть продумано. Как раз в таком случае механика защищена от чрезмерных нагрузок в аварийных ситуациях. Я бы автору рекомендовал попробовать этот вариант.

ок... да, согласен, если крутящий момент мотора недостаточен, чтобы поломать себя и механику.

[Tanya]

ок... да, согласен, если крутящий момент мотора недостаточен, чтобы поломать себя и механику.

В любом случае надо ставить ограничение тока. Для блока питания это тоже полезно. И для мотора. Иначе можно устроить соревнование - кто кого пересилит

[Anri777]

Гуру!

Спасет ли меня использование сенсора тока на ACS758?
Подключаю его в разрыв питания мотора, сажаю выход сенсора на ногу процессора с АЦП и снимаю показания.
Если что-то вышло за пределы нормы - снимаю питание с мотора. Это работоспособная схема?

[Herz]

Гуру!

Спасет ли меня использование сенсора тока на ACS758?
Подключаю его в разрыв питания мотора, сажаю выход сенсора на ногу процессора с АЦП и снимаю показания.
Если что-то вышло за пределы нормы - снимаю питание с мотора. Это работоспособная схема?

Зависит от исполнения, но в целом ненадёжна. Вы бы ещё компьютер с Windows применили.
Почему нельзя обойтись шунтом и компаратором? Охота наворотов?

[Anri777]

Зависит от исполнения, но в целом ненадёжна. Вы бы ещё компьютер с Windows применили.
Почему нельзя обойтись шунтом и компаратором? Охота наворотов?

В чём ненадежность? Слабое звено где?

Можно ли привести пример Вашей схемы? Ткните в принципиальную схему такой реализации.

[dinam]

Делал подобное на маломощном автомобильном коллекторном движке. Задача была двигать решетку, то в одну сторону до упора, то в другую до упора. Управлял симистором с помощью восьминого PIC12F629. Питание неизолированное от 230В. Последовательно с движком было включено 4 двухваттных резистора. Т.е максимальный ток движка был ограничен этими резисторами. Отслеживал ЭДС на обмотке двигателя в момент когда не подавал напряжение на неё. При кручении стабилизировал эту ЭДС, получалась приличная стабилизация скорости. При достижении упора ЭДС резко падала. Таких изделий при мне было сделано не одна тысяча, а сколько потом не знаю. Всё работало стабильно при колебания напряжения питания и разной нагрузке.
Можно попробовать сделать подобное на шаговом двигателе. Есть драйверы(микросхемы) с Stall detect features. На них похоже можно сделать достаточно легко. Для примера у Allegro . Сам не применял драйверы с подобной функцией.

[Tanya]

Гуру!

Спасет ли меня использование сенсора тока на ACS758?
Подключаю его в разрыв питания мотора, сажаю выход сенсора на ногу процессора с АЦП и снимаю показания.
Если что-то вышло за пределы нормы - снимаю питание с мотора. Это работоспособная схема?

Обычно интегральный драйвер двигателя использует шунт. Зачем тогда еще один датчик? Там, правда, бывают выбросы в отрицательную сторону, но это победимо.
Обычно используют отключение на фиксированное время. Можно одновременно подключить к шунту и компаратор и АЦП для контроля скорости. Скорость нарастания зависит от скорости.

[Herz]

В чём ненадежность? Слабое звено где?

Можно ли привести пример Вашей схемы? Ткните в принципиальную схему такой реализации.

Слабое звено в программной части. Время на измерения, время на принятие решения, возможность сбоя программы. В итоге - возможный заход в аварийный режим с неконтролируемыми перегрузками. С компаратором всё просто и детерминировано.
Некуда тут тыкать. Шунт+усилитель+компаратор (пусть даже встроенный в МК, если необходимо его использовать).

Для примера у Allegro . Сам не применял драйверы с подобной функцией.

Хорошие, но дорогие.