Stabilizace stejnosměr. motorku pomocí PWM a snímače otáček

[misocko]

Pohladam zajtra schemu ktora by Ti najviac vyhovovala.
Ide hlavne o to ze 494 ma oscilator aj operačne zosilnovace v sebe, takze extra budeš potrebovat minimum sučiastok a možeš si z toho spraviť univerzálne "udelatko". Škoda že dom vyhadzal všetky motory z domu...

[JirkaZ]

Tohle.

[misocko]

@JirkaZ , asi ne. Ani jedna schema tam nema spätnu väzbu.
Ja by som skusil niečo taketo, hodnoty súčiastok však neviem odporučiť. Malo by tam fungovat aj obmedzenie prudu nastavitelne R4 a R5 (a samozrejme hodnotou snimacieho odporu).

[HF_Tech]

Možná by ti stačilo servo pro roboty s rozsahem otáčení 360°. Místo polohy se pwm signálem řídí rychlost otáčení. Cena je velice pěkná. A kromě gnerátoru řídícího signálu není potřeba řešit vůbec nic.

Jinak procesorem se to řídí poměrně jednoduše. Dost příkladů je na desku STM Blue Pill - signál se vezme z optické závory nebo enkodéru a převede se na otáčky, to se prožene PID nebo PI kontrolérem a přímo se vygeneruje pwm pro řízení tranzistoru.

[Hill]

Vždyť tam máš vstup pro napětí z tachogenerátoru (FB napätie). Tak tam vraž malý motorek třeba z CD mechaniky jako tachogenerátor, ten nezatížený nepředstavuje nijak významný mechanický odpor, tak ho můžeš klidně honit řemínkem, na výstup jednoduchou filtraci RC článkem a za něj trimr, kterým nastavíš napětí, aby bylo v rozsahu 0...5 V a je to.
Jo, ale ten signál z tacha musíš přivést na pin 2 TL494 (kladný výstup tachogenerátoru). Na pin 1 připojíš střed děliče, který na schémátku výše je přivedený na pin 2. Prostě ty vstupy přehodíš.

Kdysi jsem zkoušel regulátor s obousměrným kruhovým čítačem - referenční kmitočet posouval vpřed, impulsy ze snímače vzad, až se odečetlo vše, co se přičetlo a čítač pendloval mezi dvěma třemi sousedními stavy. Ale byl to opruz vyladit tak, aby regulátor nekmital a čítač nepřebíhal o moc impulsů při změně mechanického zatížení, tak jsem toho nakonec nechal. Nepotřeboval jsem, aby se mi najednou zbláznil regulátor, když to budu nejméně potřebovat.

[Hill]

Vždyť tam máš vstup pro napětí z tachogenerátoru (FB napätie). Tak tam vraž malý motorek třeba z CD mechaniky jako tachogenerátor, ten nezatížený nepředstavuje nijak významný mechanický odpor, tak ho můžeš klidně honit řemínkem, na výstup jednoduchou filtraci RC článkem a za něj trimr, kterým nastavíš napětí, aby bylo v rozsahu 0...5 V a je to.
Jo, ale ten signál z tacha musíš přivést na pin 2 TL494 (kladný výstup tachogenerátoru). Na pin 1 připojíš střed děliče, který na schémátku výše je přivedený na pin 2. Prostě ty vstupy přehodíš.

Kdysi jsem zkoušel regulátor s obousměrným kruhovým čítačem - referenční kmitočet posouval vpřed, impulsy ze snímače vzad, až se odečetlo vše, co se přičetlo a čítač pendloval mezi dvěma třemi sousedními stavy. Ale byl to opruz vyladit tak, aby regulátor nekmital a čítač nepřebíhal o moc impulsů při změně mechanického zatížení, tak jsem toho nakonec nechal. Nepotřeboval jsem, aby se mi najednou zbláznil regulátor, když to budu nejméně potřebovat.

[Osmdesat]

Díky za vaše podněty, ještě na ně zareaguji.
Ještě bych se ale chtěl vrátit k teorii, protože bez pochopení toho, oč tu běží, asi nezvládnu nic zkonstruovat:
Zkusil jsem se ještě zamyslet nad vámi navrhovanou regulací pomocí rozdílového zesilovače. Chápal jsem to celou dobu tak, že ta regulační soustava bude neustále oscilovat mezi nulovou chybou a maximální chybou, byť velmi rychle.
Jenže jsem si neuvědomil, že ta regulační soustava je příliš pomalá než by takhle oscilovala. A díky tomu dojde k situaci, kdy než to stihne vyskočit do nulové chyby, už je tu povel k zpomalení, takže se to ustálí někde na půl cesty. A to celé se pak dá ještě poladit umělým zavedením dalšího zpomalení, nebo změny zesílení, aby se odstranila náchylnost ke kmitání..
Chápu to správně?

[Hill]

V podstatě ano: regulační smyčka má kompenzovat rozdíl skutečných otáček od žádaných, tak je potřeba najít správný zisk i zpoždění, aby nebyla ani nedokompenzovaná, ani překompenzovaná.

[Hill]

V podstatě ano: regulační smyčka má kompenzovat rozdíl skutečných otáček od žádaných, tak je potřeba najít správný zisk i zpoždění, aby nebyla ani nedokompenzovaná, ani překompenzovaná.

[Osmdesat]

Hille, s čítačovým vyhodnocováním mě také něco napadlo. Říkal jsem si, že by to bylo přesnější. Problém je, že získáváš odchylku v pulzní podobě. Ale ta by se přece dala časově zintegrovat a použít jako řídicí signál pro PWM modulátor nebo pro lineární tranzistor.
To mě právě dnes napadlo - že kdybych použil na místě chybového zesilovače komparátor, můžu výstup komparátoru zintegrovat RC článkem a získám řídicí napětí, po kterém jsem toužil. Ona vlastně i ta soustava vybavená chybovým zesilovačem se chová díky své zpomalené odezvě jako integrátor.

[HF_Tech]

V podstatě digitálně se to řeší velice jednoduše. Krásný příklad je tady: https://www.youtube.com/watch?v=dTGITLnYAY0

Pokud to chceš řešit analogově tak je potřeba se rozmyslet jestli budě snímat rychlost tachem nebo nějakou optickou závorou/enkodérem.
V druhém případě můžeš použít hotový obvod fázového závěsu 4046 a porovnávat signál z optické závory na hřídeli s nastaveným kmitočtem. Z výstupu fázového detektoru pak řídíš přímo střídu pwm na motor.

[Hill]

Takovou přesnost snad pro kameru nepotřebuješ - je fakt, že pro digitální televizi není problém natáhnout film na původní délku, ale v analogové jsme léta koukali na filmy natáčené frekvencí 24 snímků/s, ale v televizi se musely vysílat frekvencí 25 snímků/s. Flyingspotové i kamerové snímače se musely podřídit snímkové frekvenci televize, tedy i posuv filmu.
To dělá zrychlení o víc, než 4 %, a nijak to nerušilo, jen film trval kratší dobu (viz rozdílnou stopáž uváděnou pro kino a televizi).

[Hill]

Takovou přesnost snad pro kameru nepotřebuješ - je fakt, že pro digitální televizi není problém natáhnout film na původní délku, ale v analogové jsme léta koukali na filmy natáčené frekvencí 24 snímků/s, ale v televizi se musely vysílat frekvencí 25 snímků/s. Flyingspotové i kamerové snímače se musely podřídit snímkové frekvenci televize, tedy i posuv filmu.
To dělá zrychlení o víc, než 4 %, a nijak to nerušilo, jen film trval kratší dobu (viz rozdílnou stopáž uváděnou pro kino a televizi).

[samponek]

Pokud to chceš PWM analogově, můžeš to zapojit takhle a může to regulovat i na obě strany, zpětnou vazbu můžeš zapojit jakoukoli, napěťovou i proudovou, nebo třeba pomocí hal sondy a místo audio trafa zapojíš potenciometr, protože to jede od DC stejně jako spínaný zdroj. http://www.ebastlirna.cz/modules.php?name=Forums&file=viewtopic&t=106225&start=30

[Osmdesat]

Hill: Pokud budu chtít případně nahrávat k filmu zvuk (digitálně), a pak jej nějak synchronizovat v PC spolu s naskenovaným filmem, tak přesnost potřebuješ. K nějakým magnetofonům se synchronizačními impulzy z kamery se už vracet asi nebudu. Doba se holt mění a klasický film se dostává do nových souvislostí, než byl před 30+ lety.

Ale to je jedno, v této chvíli tam ještě nejsem a mě zajímalo, jestli ta moje teorie, že by při použití tvého čítačového způsobu detekce chyby, se dal prostou časovou integrací sledu těch chybových pulzů získat řídicí signál např. pro PWM budič?

[Hill]

Tak to jsem čekal, že budeš chtít pak ten zvuk dostat rovnou na film, s tím bych tě poslal na Histese, ten už to má osahané.
Ale, jak to jednou budeš mít naskenované v editoru, tak to bude jen otázka zvládnutí jeho funkcí, například automatická synchronizace obrazu na rytmus zvuku, plynulé změny stopáže vcelku i po záběrech bez ohledu na vstupní snímkovou frekvenci, i exportu v libovolné nepůvodní snímkové frekvenci. Tyto funkce jsou k dispozici i v levném MovAvi editoru.

[Hill]

Tak to jsem čekal, že budeš chtít pak ten zvuk dostat rovnou na film, s tím bych tě poslal na Histese, ten už to má osahané.
Ale, jak to jednou budeš mít naskenované v editoru, tak to bude jen otázka zvládnutí jeho funkcí, například automatická synchronizace obrazu na rytmus zvuku, plynulé změny stopáže vcelku i po záběrech bez ohledu na vstupní snímkovou frekvenci, i exportu v libovolné nepůvodní snímkové frekvenci. Tyto funkce jsou k dispozici i v levném MovAvi editoru.

[Osmdesat]

Zapomeňme teď na účel použití. Myslíš, že by při použití tvého čítačového způsobu detekce chyby, se dal prostou časovou integrací sledu těch chybových pulzů získat platný řídicí signál např. pro PWM budič?

[Hill]

Platný řídicí signál pro PWM budič je analogová (případně pseudoanalogová) veličina ve stanoveném rozsahu, ať už průmyslová 0...10 V, nebo 4...20 mA, nebo, protože půjde o jednoúčelové zařízení, si můžeš rozsah řídicího signálu zvolit libovolný.
Tedy stav čítače musíš převést na analogový signál, který bude v ustáleném stavu kolísat kolem nějaké hodnoty (přičtu a zase odečtu impuls). Ta nemusí být zrovna uprostřed rozsahu, kdy by byla střída PWM 1:1.
Jenže musíš ošetřit stav, kdy by se sešel impuls referenční frekvence čítaný nahoru s impulsem ze snímače, který se má odečíst. A na tom jsem si nabil hubu.
V jednom případě jsem to obešel generátorem pilového průběhu nulovaným impulsem ze snímače: čím později, tím výše pila vylezla a nabila kondenzátor obvodu sample-and-hold na vyšší napětí, kterým regulátor ubral motoru. Na to není potřeba kdovíjak vysoká frekvence, u filmu úplně stačí tři čtyři impulsy na políčko.
Ale s dostatečnou přesností a stabilitou třeba v magnetofonu vyřešil otáčkoměr s analogovým výstupem (MKO s filtrem na výstupu) a tímto vyfiltrovaným napětím řízený regulátor. To jsem popisoval v tom starém článku.

[Hill]

Platný řídicí signál pro PWM budič je analogová (případně pseudoanalogová) veličina ve stanoveném rozsahu, ať už průmyslová 0...10 V, nebo 4...20 mA, nebo, protože půjde o jednoúčelové zařízení, si můžeš rozsah řídicího signálu zvolit libovolný.
Tedy stav čítače musíš převést na analogový signál, který bude v ustáleném stavu kolísat kolem nějaké hodnoty (přičtu a zase odečtu impuls). Ta nemusí být zrovna uprostřed rozsahu, kdy by byla střída PWM 1:1.
Jenže musíš ošetřit stav, kdy by se sešel impuls referenční frekvence čítaný nahoru s impulsem ze snímače, který se má odečíst. A na tom jsem si nabil hubu.
V jednom případě jsem to obešel generátorem pilového průběhu nulovaným impulsem ze snímače: čím později, tím výše pila vylezla a nabila kondenzátor obvodu sample-and-hold na vyšší napětí, kterým regulátor ubral motoru. Na to není potřeba kdovíjak vysoká frekvence, u filmu úplně stačí tři čtyři impulsy na políčko.
Ale s dostatečnou přesností a stabilitou třeba v magnetofonu vyřešil otáčkoměr s analogovým výstupem (MKO s filtrem na výstupu) a tímto vyfiltrovaným napětím řízený regulátor. To jsem popisoval v tom starém článku.