roboforum.ru

[dccharacter]

Так, надоело постоянное тро-ло-ло. Объявляем десятилетие изучения BLDC моторов. Взываю к духу учителя. Желающие присоединяются.

2nd_Gen_Prius_Transaxle.jpg (17.9 КиБ) Просмотров: 402254

оглавление:
Теория
-Теория
-Аппноты, хаутушки, мануалы
-linvinus - подробно об управлении двигателем

Двигатели
-Двигатель бессенсорный высокооборотистый
-Двигатель сенсорный высокооборотистый
-Двигатель сенсорный низкооборотистый (в т.ч. и "удерживающий")
- перемотка BLDC под свои нужды
- самодельные BLDC

Контроллеры
-Самодельные контроллеры/драйверы
-Покупные контроллеры с перепрошивкой

Управление с ПК
-Управляющее ПО (контроль, измерения, настройка)

Механизмы на основе BLDC
- BLDC Сервоприводы

вопрос, скока магнитиков клеить на ротор?

Есть книга, гуглить "BrushlessPermanentMagnetMotorDesignVersion2".
Еще есть онлайн калькуляторы, типа:
http://www.bavaria-direct.co.za/scheme/calculator/
https://www.emetor.com/edit/windings/

Для меня самое понятное соотношение: 1, 2 или 4 магнита на одну группу полюсов (группа = 3 полюса). Т.е. те соотношения которые не дают пульсаций гармоник в калькуляторе при нажатии кнопки "advanced".
Например: 12s16m, 12s8m, 18s12m, 18s6m и.т.д. Подбирать так: Число слотов делим на 3 и умножаем на 1, 2 или 4.

[linvinus]

Кстати в таком управлении без датчиков есть жирный минус, вообще непонятно когда двигатель встал (потеряли синхронизацию)

Да как ты ее потеряешь? крути синусами, смотри на датчики "где мы". Если по определенным значениям синуса датчик еще не переключился (начинает отставать ротор), то добавляем ток в разумных пределах (масштабируем все синусы).

Тонкий момент, мы заметим что не крутимся не раньше чем через 120эл. градусов.
Другими словами синус уйдёт вперёд.

Так и делаю, кручу и смотрю, но как понять на какой момент откатиться?
Переключение состояния датчиков не совпадает с синусоидой на +-10эл градусов.
Я делал так, в момент очередного события запоминал значение счётчика DDS, если прокрутил 140 эл. градусов а нового состояния не было, то восстанавливал последнее значение и поднимал ток.
1) Это очень поздно, при такой скорости вращения. В том смысле что фактически тот путь который мы должны были пройти за время t1 мы как минимум будем проходить за 2*t1 ,а если снова прокрутим синусоиду а не повернёмся процесс повторится.
2)Двигатель может встать не сразу после смены состояния датчиков а где нибудь по середине.
Если я прыгаю на момент последней смены состояния, то двигатель прокручивается немного назад, чего не хочется.
3) А как опустить ток? Допустим нагрузка была временная.

Я этот момент не долго прорабатывал, но сходу не придумал как решить эти проблемы.

Чтобы было понятно, почему такие заморочки.
Я пытаюсь сделать мотор-колесо которое было бы эквивалентно связке колесо + мотор + энкодер.

И вообще, датчики лучше располагать не в местах где надо переключать обмотку, а в равномерном распределении в границах одной фазы.

Речь о гипотетических датчиках или о двухполярных цифровых датчиках холла ? (у меня эти http://www.chipdip.ru/product/ss411a/)
И что значит граница одной фазы? Может период?

3 датчика - 3 бита информации, 8 положений ротора в фазе. 4 датчика - 16 положений - более чем достаточно для информации.

Если посмотришь мой ролик
тут forum104/topic13195-180.html#p280832
там стоит 6 датчиков, через 60эл. градусов.
И проблему это не решает.
Поставить их равномерно очень сложно, т.е. так чтобы совпадало с фазой синусоиды, какие то датчики будут опережать, а какие то отставать, поэтому по ним ориентироваться сложно.

В подвесах нагрузка статическая и сбалансированная, а мне, например, по коврикам ездить нужно, в тоже время жарить двигатель без необходимости не хочется.

Да какое жарить? Ты посчитай потребление в таком режиме, там около 3 ватт будет максимум. Удержание положения - не совершается работа

Тут имелось ввиду то что в таком режиме двигатель фактически превращается в обычный соленоид I=U/R.
Т.е. большая часть тока тратится на удержание и нагрев а не на вращение.
Алгоритм работы получается такой:
1) Повернули на маленький угол (совершили немного работы)
2) Греем обмотку в течение 0,5сек.
3) goto 1
И это меня беспокоит.

[avr123.nm.ru]

энкодером их!

[HarryStar]

Алгоритм работы получается такой:
1) Повернули на маленький угол (совершили немного работы)
2) Греем обмотку в течение 0,5сек.
3) goto 1
И это меня беспокоит.

А разве нельзя не греть обмотку если положение никуда не сдвинулось? И повышать ток в зависимости от угла расхождения заданного с реальным. Или с нужной точностью нельзя определить местоположение?

[linvinus]

Алгоритм работы получается такой:
1) Повернули на маленький угол (совершили немного работы)
2) Греем обмотку в течение 0,5сек.
3) goto 1
И это меня беспокоит.

А разве нельзя не греть обмотку если положение никуда не сдвинулось? И повышать ток в зависимости от угла расхождения заданного с реальным. Или с нужной точностью нельзя определить местоположение?

Нет, вал всегда стремится занять положение кратное 120эл. градусам (для 14 полюсного мотора получается 120/7=17,14 физических градусов. ), если мы между то нужен ток чтобы удерживать положение (аналог микро шага в шаговых двигателях), а ещё нужно преодолевать момент сопротивления когда нужно повернуть вал, т.е. ток нужно брать такой чтобы преодолевать момент сопротивления.
Гонять ток между двумя значениями не получится т.к. нет уверенности что хватит тока чтобы удержать положение.
Поэтому поднимаем ток чтобы преодолеть нагрузку а далее греем двигатель.
Шаговики точно также греют.

[avr123.nm.ru]

Или с нужной точностью нельзя определить местоположение?

Возможная точность ОЧЕВИДНО определяется средствами измерения положения + алгоритм управления.

[Dmitry__]

linvinus, двигатель надо перемотать/подобрать kv так, чтоб при максимальном напряжении (шим 100%) скорость соответствовала максимальной скорости машинки (чтоб не было жуткого запаса по оборотам. Т.е. если максим. скорость машинки =15 км/ч. при частоте вращения двигателя 1000 об/мин. - двигатель не должен уметь крутиться до 10000 об/мин. на 100% шим. Это нужно чтоб был запас по значениям шим на низких оборотах/удержании двигателя, т.к. надо создать синусы на очень низких значения шим. Понимаю что КО, но вдруг.

И что значит граница одной фазы? Может период?

Да, лажанул , конечно период, и надо не менее 4 датчиков, но их можно располагать не под одним полюсом, а под разными полюсами с разным смещением. А вообще, засада эти цифровые датчики, переходи на аналоговые (выдергивай из сидиромных шпинделей) Имеем 3 аналоговых сигнала с 3-х датчиков, позиционируй - нихачу. А на больших оборотах смотри на них как на цифровые (можно добавить компаратор на фазу) . Я вывел на контроллере стандартный 12-ти пиновый разьем сидиромных шлейфов: по 2 аналоговых диф. выходов датчиков * 3 датчика +2 питания датчиков + 3 силовые фазы на мотор. Насчитал 11
download/file.php?id=23095

Тут имелось ввиду то что в таком режиме двигатель фактически превращается в обычный соленоид I=U/R.
Т.е. большая часть тока тратится на удержание и нагрев а не на вращение.

Ток то тратится, да напряжение - нет. Будет у тебя например 3 ампера на 0.3ом обмотке = 2.7 ватт тепла при хорошем моменте. Чем мощнее двигатель, тем меньше уходит момента в тепло.
А хотите мега супер пупер идею? Как узнавать положение двигателя вообще без датчиков. Идея моя, нигде реализацию не видел, но я вредный

[Angel71]

нет, нет, нет, не хотим. даёшь модные контроллеры в серию! пусть вражины у нас тарятся, а не мы у них.

[linvinus]

linvinus, двигатель надо перемотать/подобрать kv так, чтоб при максимальном напряжении (шим 100%) скорость соответствовала максимальной скорости машинки (чтоб не было жуткого запаса по оборотам. Т.е. если максим. скорость машинки =15 км/ч. при частоте вращения двигателя 1000 об/мин. - двигатель не должен уметь крутиться до 10000 об/мин. на 100% шим. Это нужно чтоб был запас по значениям шим на низких оборотах/удержании двигателя, т.к. надо создать синусы на очень низких значения шим. Понимаю что КО, но вдруг.

Это понятно, но перематывать это очень геморно.
Лучше подбирать двигатель наиболее подходящий.
Первый мотор который я купил был просто наугад, с наименьшим KV который только был в магазине.
Но 1090KV это много для мотор колеса.
Второй момент это полюсность, чем больше тем медленнее вращается вал, при прочих равных.
Поэтому новые моторы у меня 24N22P типа 100Kv (но я пока не проверял)
Но пока я сделал только механику, мотор + ремень с понижающим коэффициентом редукции 1/6
Итого скорость по электрическим градусам должна быть в два раза меньше относительно 12N14P + редуктор итого должно в 12 раз медленнее.

И что значит граница одной фазы? Может период?

Да, лажанул , конечно период, и надо не менее 4 датчиков, но их можно располагать не под одним полюсом, а под разными полюсами с разным смещением.

Вот тут поподробнее можно? Как рассчитывать и что должно получиться?
Общая теория гласит что датчики должны давать 6 состояний чтобы правильно коммутировать обмотки, иными словами каждые 60 электрических градусов.
Я приводил ссылку на сайт немца который сегвей свой сделал на avr и бэйсике, он говорит что добавил ещё один датчик который сдвинут на 30 эл.градусов.
Что позволило генерировать более приблежённую к синусоиде блочную коммутацию http://rn-wissen.de/index.php/Rutscherl ... Motorumbau
Я его идею пробовал на 12N14P использовать но по моим данным параметры только ухудшились. Может от количества полюсов зависит?

А вообще, засада эти цифровые датчики, переходи на аналоговые (выдергивай из сидиромных шпинделей) Имеем 3 аналоговых сигнала с 3-х датчиков, позиционируй - нихачу. А на больших оборотах смотри на них как на цифровые (можно добавить компаратор на фазу) . Я вывел на контроллере стандартный 12-ти пиновый разьем сидиромных шлейфов: по 2 аналоговых диф. выходов датчиков * 3 датчика +2 питания датчиков + 3 силовые фазы на мотор. Насчитал 11
download/file.php?id=23095

Как я понял речь об этой схеме включения forum104/topic13195-45.html#p279507
Честно говоря до этого мне не попадалась на глаза подобная конфигурация.
А есть какой нибудь теоретический материал на эту тему?
Что такое hall-bias? и вообще принцип работы таких датчиков.
Как я понимаю на выходе с датчиков должна быть синусоида , т.е. это что то типа резольвера.
Если так, то это конечно круто, нужно попробовать.

Тут имелось ввиду то что в таком режиме двигатель фактически превращается в обычный соленоид I=U/R.
Т.е. большая часть тока тратится на удержание и нагрев а не на вращение.

Ток то тратиться, да напряжение - нет.

Не понял что ты хотел этим сказать?

Будет у тебя например 3 ампера на 0.3ом обмотке = 2.7 ватт тепла при хорошем моменте. Чем мощнее двигатель, тем меньше уходит момента в тепло.

Это понятно, тут сам принцип неприятен, вроде двигатель а энергию тратим на тепло. Но с этим ничего не поделаешь.

А хотите мега супер пупер идею? Как узнавать положение двигателя вообще без датчиков. Идея моя, нигде реализацию не видел, но я вредный

Идей у всех валом, но вот чтобы их проверить нужна куча времени
Если идеей поделишься, тот кто первый воплотит в жизнь может присвоить авторство себе, а не поделишься, сам можешь никогда и не проверить
Нужен независимый сайт или журнал который будет фиксировать авторство.
Не знаю может ли форум считаться таким сайтом?
Но ты не бойся, тут все люди честные, можешь выкладывать

[Angel71]

Нужен независимый сайт или журнал который будет фиксировать авторство.

в серию + как вариант ещё и за патентом, нечего амерам, китайцам,... идеи постоянно дарить и потом покупать у них готовые железки.

[dccharacter]

linvinus, если у тебя стоят датчики и коммутация осуществляется по датчикам (_по датчикам_, а не по твоему хитрому алгоритму, который высчитывает время коммутации и корректирует его по датчикам по факту!), то как у тебя синус может убежать сперед? Откуда у тебя вообще синус на малых оборотах?
А, у тебя синус на малых оборотах
ого
не, сложно это все как-то

[dccharacter]

Ну вот у меня про работу вопрос. Ты, Дим, говоришь - работа равна нулю, если движок застопорен. А получается что нет, не равна. Работа равна изменению внутренней энергии обмоток, статора и окружающей среды вследствие нагрева.

Добавлено спустя 3 часа 54 минуты 17 секунд:
Что я вынес из этой гигантской ветки?
1. Двигатели управляются изменением тока в обмотках
2. При прочих равных момент на валу двигателя определяется произведением силы тока на количество витков.
2а. Можем уменьшать ток вдвое и диаметр провода обмотки вдвое, изменятся электрические характеристики двигателя (напряжение, ток, сопротивление обмотки), механические остануться такими
3. Мощность - величина производная от момента и оборотов. Никому не нужная и ни о чем не говорит кроме того, что сообщил нам момент
4. Момент определяет сможет ли он крутануть определенную нагрузку и если да, то с каким угловым ускорением.

[Dmitry__]

Круто, хитрый план работает, надо продолжать

Ну вот у меня про работу вопрос. Ты, Дим, говоришь - работа равна нулю, если движок застопорен. А получается что нет, не равна. Работа равна изменению внутренней энергии обмоток, статора и окружающей среды вследствие нагрева.

Если говорить о электромагните как о совокупности электромагнитов и резисторов, то - да.
Магнитное поле не может существовать без тока. Т.е. постоянный магнит - тож электромагнит, но сделан природой, там ток гуляет на уровне атомов электронов и.т.д. Чтоб такой магнит намагнитить надо совершить работу, но потом, совершать работу на поддержания поля не надо. Вспомни фееричную тему тут с бросанием магнита в толстостенную медную трубу
Магнит может висеть сколь угодно долго над сверхпроводником. С одной стороны - явно должна совершаться работа над удержанием тела над землей, с другой - работы нет
Теперь ухудшим сверхпроводник, возьмем медь. Магнит начинает медленно в трубе ползти вниз. Магнитное поле тратится на нагрев резисторов в меди, совершается работа со стороны магнита. Теперь возьмем более тонкостенную трубу, все становится еще хуже. Теперь перенесем это на моторы. Маленький мотор - это грязный электромагнит - смесь электромагнитов и резисторов. Качество мотора - это вытирание резисторов из электромагнита. Пока там много резисторов, свойства мотора очень похожи на свойства резистора и твой мозг отказывается понимать другие вещи Как только начнем убирать резисторы - начнут проявляться больше свойства электромагнита. И может наступить такой момент, когда в двигателе при отсутствии напряжения есть удержание вала без совершения работы и соотв. твой мозг, со своим представления мира, перестает принимать эту информацию.
Возьми плохой кетайский сетевой трансформатор. Подключи его первичку к батарейке крона. Потом коротни контакты обмотки, убери батарейку, подожди 3 секунду, разомкни контакты (удерживая руками), что произошло? Ничего. т.к. весь ток ушел из транса в резистор, теперь возьми большой хороший ссср-овский транс, проделай тоже самое, что? епнуло током? Мозг отказывается это воспринимать? Что произошло? Когда ты в транс дал ток от кроны, а потом коротнул контакты обмотки, ток остался крутиться в проводах обмотки, медленно тратя свою энергию на нагрев меди. Но за 3 секунды ток не успеет потратиться весь и во время размыкания контактов, превратившись в ЭДС он дает о себе знать.

3. Мощность - величина производная от момента и оборотов. Никому не нужная и ни о чем не говорит кроме того, что сообщил нам момент

Ну, в очень первом приближении, но сейчас не стоит уточнять, чтоб не было разрыва шаблона, а так да, двигатель, как он выглядит, есть его свойство по созданию момента.

в серию + как вариант ещё и за патентом, нечего амерам, китайцам,... идеи постоянно дарить и потом покупать у них готовые железки.

Ну, тут дело такое, как только мысль прозвучит, все будет украдено и конкурировать/противодействовать этому сложно.

Добавлено спустя 21 минуту 5 секунд:

Вот тут поподробнее можно? Как рассчитывать и что должно получиться?
Общая теория гласит что датчики должны давать 6 состояний чтобы правильно коммутировать обмотки, иными словами каждые 60 электрических градусов.

Кста, кажется я не лажанул с датчиками в одной фазе, а не периода. Только сейчас не готов напрягать мозг, потом подумаю, скажу. Но, что тут рассчитывать? Надо разбить электрический круг на сектора датчиками. Чем больше датчиков - тем меньше сектор круга, а когда переключать обмотки - брать информацию из 2-го кода формируемого этими датчиками. Вот точно в 60 градусах не нужно переключать обмотки...
Когда у тебя датчики стоят точно в моментах переключения - это эмуляция коллектора, можно аппаратно сделать вращение без контроллеров. А когда у тебя датчики выдают двоичный код от положения - это эмуляция любого мотора с энкодером, ну и плюс - нужны мозги.

Как я понял речь об этой схеме включения forum104/topic13195-45.html#p279507
Честно говоря до этого мне не попадалась на глаза подобная конфигурация.
А есть какой нибудь теоретический материал на эту тему?

Там теория проста, 3-мя фазами аналогово создается магнитное поле с постоянным сдвигом фазы магнитного поля относительно ротора, т.е. всегда есть постоянная сила действующая на ротор.

[linvinus]

Как я понял речь об этой схеме включения forum104/topic13195-45.html#p279507
Честно говоря до этого мне не попадалась на глаза подобная конфигурация.
А есть какой нибудь теоретический материал на эту тему?

Там теория проста, 3-мя фазами аналогово создается магнитное поле с постоянным сдвигом фазы магнитного поля относительно ротора, т.е. всегда есть постоянная сила действующая на ротор.

Я имел ввиду как это вообще работает.
Нашёл datasheet TA8493AF - 3-PHASE FULL WAVE BRUSHLESS DC MOTOR DRIVER IC FOR CD-ROM DRIVES - Toshiba
Там всё подробно с картинками.
вывод hall bias просто отключает питание сенсоров когда микросхема в спящем режиме,
а делителем на резисторах подгоняется напряжение и ток на выходе hall сенсоров.
В общем да, датчики выдают синусоиду, так что это аналог резольвера, т.е. в любой момент времени можно рассчитать точное положение, но, судя по картинкам, микросхема использует блочную коммутацию, в момент изменения состояния на компараторах.

Вот пример как выглядят датчики в сидироме.


Тут пример как использовать в качестве энкодера http://www.schripsema.org/pa3hdf/projec ... coder.html

Вот нашёл сами датчики http://www.endrich.com/en/99278/hall+se ... nhe+series
NHE520,NHE528,NHE529

Возник вопрос реально ли их поставить на outrunner? поле должно быть расположено вертикально относительно датчиков

[Dmitry__]

linvinus, да нет в сидиромных драйверах никакой блочной коммутации, забудь ты это слово
Там ТУПО усилители, приняли синусы от датчиков, усилили, передали на катушки мотора. То что тебе кажется блочной коммутацией - есть переусиление по напряжения на больших оборотах двигателя (ток в катушках все равно синусоидальный). Если ты пальцем будешь придерживать двигатель, то увидишь чистые синусы на катушках. Посмотри pdf BA6858AFP, там трапецеидальное напряжение на катушках превращается в синусоидальный ток. На низких оборотах это напряжение выйдет из ограничения питания и превратится в чистые синусоиды. Неужоль доме нет сидюков Замкни контакт микросхемы "старт" и посмотри осциллограммы...

Добавлено спустя 3 минуты 23 секунды:
А ты кому эти датчики показываешь? У меня их дома - море разливанное, а у dccharacter-а на пальцах нет отпечатков пальцев, стер их об сидиромные двигатели во время химичения

[linvinus]

Показываю тем кто не в теме.

Думаю как перенести на outrunner
1) поле вертикальное должно быть
2) будет ли влиять ШИМ на показания?
есть опыт в этом направлении?

я доделал свой привод, вот думаю теперь какие датчики ставить, цифровые уже закуплены и есть опыт,
а с этими придётся с нуля всё делать.