Snaga DC motora i PWM

[drugm...@gmail.com]

Probao sam DC motoru smanjiti br okretaja smanjivanjem napona na univerzalnom adapteru iz supermarketa. Jasno, na taj nacin je i izgubio snagu. Citam da ako ga drajvam preko PWM-a, da mu smanjujem brzinu ali ne gubi snagu. Jer, amplituda ostaje ista kao pri nazivnom naponu samo su impulsi dulji ili kraci. Da li mi to netko moze potvrditi? Mogu li recimo dati 25% ili 50% impulsa i time 4 ili 2 puta smanjiti br okretaja, a da motor ipak uspjesno starta pod opterecenjem?

[Vaso]

On 08/09/2016 04:17 PM, drugm...@gmail.com wrote:
> Probao sam DC motoru smanjiti br okretaja smanjivanjem napona na univerzalnom adapteru iz supermarketa. Jasno, na taj nacin je i izgubio snagu. Citam da ako ga drajvam preko PWM-a, da mu smanjujem brzinu ali ne gubi snagu. Jer, amplituda ostaje ista kao pri nazivnom naponu samo su impulsi dulji ili kraci. Da li mi to netko moze potvrditi? Mogu li recimo dati 25% ili 50% impulsa i time 4 ili 2 puta smanjiti br okretaja, a da motor ipak uspjesno starta pod opterecenjem?
>

Ima nesto u tome, uz korekcije:
Smanjivanjem brzine mu smanjujes snagu.
Medjutim, ako ga upravljas s PWM-om, imas bolji start jer motor ne zna,
kada dobije puni napon, da li ce to trajati par ms ili trajno....

[Luka Ćavara]

Smanjivanjem brzine DC motora s PWM-om ili preko napona drastično se
gubi snaga.
Rješenje nije trivijalno: Moraš ili koristiti zubčanike, remenje ili
neku drugu vrstu prijenosa (hidraulika?) ili koristiti servo motore.

[drugm...@gmail.com]

Sad vidim da sam se pogresno izrazio. Meni zapravo treba moment, da bi motor pokrenuo mehanizam. Ako se vrti dvostruko sporije, onda ima dvostruko manju snagu pri istom momentu (tome sam se nadao), odraditi ce neki rad dvostruko sporije ali ce ga ipak odraditi. Problem je sto ja smanjivanjem cistog DC napona ocito gubim i moment jer motor uopce ne krece, samo zuji blokiran.

Ona teorija kaze, kod PWM regulacije, motor ce pri impulsu nazivnog napona mrdnuti djelic stupnja, pa stati neko vrijeme, pa opet mrdnuti itd. Za nas to izgleda kao sporije, ali kontinuirano okretanje. Zbunilo me kad sam citao o tome, sto svugdje spominju kako se *snaga* ne gubi. I to je mozda istina, tijekom impulsa snaga je kolika treba biti, ali je izmedju dva impulsa nula.

U mom slucaju, trebam neprestano mijenjati brzinu i smjer vrtnje, zato mi prijenos zupcanicima ne pomaze bas puno. Evo bas sam raskopao neke stare CD pogone i povadio zupcanike, da reduciram maksimalnu brzinu i dobijem veci moment, a dalje cu PWM-om dodatno regulirati brzinu, nadam se bez gubitka momenta. Cilj je dobiti vrlo brze i vrlo spore pomake, po potrebi, a bez da motor blokira. Na pamet su mi pali i stepperi, ali probat cu za sad dobiti potrebne pomake na ovaj nacin.

[Sinisa Platz]

Trebaš regulaciju, ali sa povratom vezom.
Ako znaš kako rade stare šivaće električne mašine, u pedali je bio
promjenjivi otpornik spojen u seriju sa motorom.
Problem je kad lagano kreneš, i igla dotakne tkaninu.
Tada motor stane i samo zuji, jer nema snage za probiti platno. Dodaješ
gas, i u jednom trenu motor dobije dovoljan moment da probije tkaninu,
ali tada naglo "proleti" bar još par uboda prije nego stigneš oduzeti
gas....To je problem sa jednostavnom regulacijom napona/struje.
Trebaš imati osjetilo broja okretaja, bilo mehanički, optički, magnetski
senzor na osovini, ili elektronski, integriran u regulator, koji na
temelju odnosa napona/struje određuje opterećenje, tj broj okretaja.
Slične regulatore imaš u aku bušilicama, gdje regulator pri povećanju
opterećenja povećava napon na motoru, ali se broj okretaja ne povećava.
Radi li regulator linearno (analogno) ili PWM (digitalno) nije od
presudne važnosti, ovakva se vrsta regulacije može postići na oba načina.
Noviji strojevi za pranje rublja (sa istosmjernim motorima) rade na
sličnom principu, na početku okretanja bubnja lagano povećavaju snagu
motora dok bubanj ne krene, a zatim osjetno smanjuju....mislim da jedan
od IC koji koriste za tu namjenu je TDA1085, pa probaj proguglati
detalje....

[drugm...@gmail.com]

Dana srijeda, 10. kolovoza 2016. u 07:32:04 UTC+2, korisnik Sinisa Platz napisao je:

> Trebaš regulaciju, ali sa povratom vezom.

Imati ću optičku kontrolu broja okretaja, pa ću pokušati i tako kako si opisao. Sve će biti spojeno na Arduino, a već mi je palo na pamet da moram regulirati napon i zbor promjenjivog opterećenja motora, kako bih zadržao željeni broj okretaja. Samo, budući da neke stvari radim prvi put, nije mi baš bilo jasno hoću li moći na npr. motor od 12V narinuti puni napon dok motor ne krene, onda ga smanjivati kad postigne željeni broj okretaja, te hoće li motor uopće htjeti vrtjeti 10 ili 100 puta sporije od nazivnog broja okretaja.

Kažeš da nije od presudne važnosti je li regulacija analogna ili digitalna, što znači da je vjerojatno moguće nakon pokretanja motora spustiti (analogno regulirani) napon na neku vrijednost pri kojoj se motor okreće 10 ili 100 puta sporije. Intuitivno, to me malo čudi ali nemam nikakva iskustva s motorima. Ipak, budući da će u konačnici radom motora upravljati mikrokontroler, digitalnim impulsima, vjerujem kako neće biti problema sa sporim okretanjem motora.

[Vaso]

Osnovni pojmovi:
1) Koji god broj okretaja i opterecenje, NE smijes TRAJNO prekoraciti
max. dozvoljenu struju motora ( znaci, i to treba biti u petlji, ili
pazis da ne prekoracis u projektiranju)
2) Za kvalitetnu regulaciju malog broja okretaja trebas imati dovoljan
broj IMPULS po okretaju, inace ce motor raditi skokovito, stani/kreni....

[Luka Ćavara]

On 08/10/2016 08:22 AM, drugm...@gmail.com wrote:

Ovdje imaš najjednostavniji način kontrole brzine uz pomoć arduina:

https://magnusglad.wordpress.com/tag/dc-motor/

Ako nemaš TIP120 darlington, možda može poslužiti i neki FET, npr
IRF640 ili IRF530N - shema je gotovo identična


http://forum.arduino.cc/index.php?topic=219661.0

(doduše, svađaju se da li je MOSFET baš pravi izbor :)

Što da uzmeš dva motora pa ćeš imati dvostruku struju i
time veću snagu kod malo o/m ?


Ja razmišljam da stavim mali steper npr. iz floppija na istu osovinu
s motorom (obično viri drugi kraj osovine na drugu stranu motora)


teret---|MOTOR|----|koračni m.| (---=osovina)

Stepper onda generira signal, koji se može koristiti za povratnu vezu,
a i za mjerenje okretaja u minuti uz pomoć osciloskopa. (Može i koračni
iz CD uređaja, ali ja preferiram one iz floppya, jer što je stepper
manji, manje i dodatno opterećuje DC motor.

[Drug Mile]

Onaj gore primjer je za jednosmjerno pokretanje, meni treba dvosmjerno. Zato sam si složio H-bridge drivere:
http://www.circuitstoday.com/h-bridge-motor-driver-circuit

S njima i Arduinom, vrtim motor u bilo kojem smjeru. Ali, danas isprobavam sa PWM, i to mi ne radi nikako. Kao prvo, skuzio sam nakon puno muke da ako definiram pin kao output, onda PWM funkcija ne radi. U manualu pise da nije potrebno definirati pin kao output, ali nigdje ne pise da PWM uopce ne radi ako se pin definira. Dakle, PWM mi je proradio tek kad sam obrisao linije "pinMode(pinX, OUTPUT);".

E sad mi moj driver vise uopce ne radi. Mozda sam skurio tranzistore, ne znam. Ispitati cu sutra.

[Vaso]

A kako si 4 ulaza s toga linka spojio na Arduino?
Ta shema je 'opasna' po tranzistore, imas ZABRANJENA stanja ulaza....

Btw: Ja bih probao stereo Audio pojacalo za H-most.
Imaju obicno zastitu od kratkog spoja ( prevelike struje motora u
staru), termicku zastitu itd...

--
Branko Vasiljev:
Vise se NIkada Nitko NECE Na Softveru
Obogatiti Kao g-din Bill Gates!!

[Drug Mile]

Trenutno je driver spojen na 4 digitalna pina. Ima zabranjena polja ali program sam pisao tako da prije bilo kakve promjene prvo dovede sve tranzistore u nepropusno stanje. Sljedece sam mislio staviti NOT gate na dva tranzistora tako da koristim samo dva pina, jer ionako ili vode samo A i C, ili samo B i D. Za to su dosta dva pina, ako ne koristim kratko spajanje namotaja radi kocenja motora, pa bih na taj nacin izbjegao i mogucnost kratkog spoja zbog eventualne greske prilikom programiranja.

Znaci, radilo je to besprijekorno sa digitalnim ON-OFF ukljucivanjem, ali jako, jako prebrzo. Smanjivanje ulaznog napona nije dobro proslo jer motor nece krenuti.

Jos mi ostaje mogucnost da zupcanicima dovedem broj okretaja u neku prihvatljivu vrijednost, jucer sam raskopao par CD pogona samo radi zupcanika. Ali, onda nemam regulaciju broja okretaja prilikom rada. Volio bih osposobiti taj PWM, ili bacam sve pa idem na steppere.

[Luka Ćavara]

On 08/10/2016 11:00 PM, Drug Mile wrote:
<...>

. Volio bih osposobiti taj PWM, ili bacam sve pa idem na steppere.

Idi ti na steppere, ali pazi da se ne razočaraš, kad vidiš da ni
oni ne mogu povuć.

[Vaso]

On 08/10/2016 11:00 PM, Drug Mile wrote:

Nije mi bas jasan taj princip PWM-a iz tvoga opisa?
Kako definiras na koje izlaze ce ici koji valni oblici/impulsi?


Zatim, motor ima induktivitet. Ako su PWM impulsi prekratki ( i/ili
previsoka frekvencija!), motor nece ni trznuti......

[Luka Ćavara]

PWM sa štange rade na frekvencijama od nekoliko desetaka kHz-a
Ja mjerio: 40 kHz-a
Navodno je najniže što se može napravit 15 kHz-a. Ako neko zna
kako napravit od 100 Hz-a ili još bolje 50, nek slobodno
napiše.

[Drug Mile]

Dana srijeda, 10. kolovoza 2016. u 23:31:04 UTC+2, korisnik Vaso napisao je:
> Nije mi bas jasan taj princip PWM-a iz tvoga opisa?
> Kako definiras na koje izlaze ce ici koji valni oblici/impulsi?
>

Jedan tranzistor dovedem u stanje vodjenja naredbom digitalWrite(6, LOW), a drugi koji je s njim u paru okidam naredbom analogWrite(8, 127). U teoriji koju bezuspjesno testiram, to bi trebalo na motor dovesti konstantni minus, a plus u obliku kvadratnog napona efektivne vrijednosti 50% nazivnog napona, odnosno koliki mu vec broj upisem.

>
> Zatim, motor ima induktivitet. Ako su PWM impulsi prekratki ( i/ili
> previsoka frekvencija!), motor nece ni trznuti......

Mislim da je PWM od Arduina na nekih 490 Hz. Mogu mu dati i puno sporije impulse, ali komplicira mi program. Nadao sam se da ce built-in PWM funkcija raditi kako treba, samo mu na pin upisem zeljeni broj i on mi regulira brzinu motora.

[Vaso]

To zaboravi! To pusti na zvucnike i rastjeruj glodavce s tim! LOL
Morati ces raditi svoje PWM rutine, izgleda!?

[Vaso]

On 08/10/2016 11:56 PM, Drug Mile wrote:
> Dana srijeda, 10. kolovoza 2016. u 23:31:04 UTC+2, korisnik Vaso napisao je:
>> Nije mi bas jasan taj princip PWM-a iz tvoga opisa?
>> Kako definiras na koje izlaze ce ici koji valni oblici/impulsi?
>>
> Jedan tranzistor dovedem u stanje vodjenja naredbom digitalWrite(6, LOW), a drugi koji je s njim u paru okidam naredbom analogWrite(8, 127). U teoriji koju bezuspjesno testiram, to bi trebalo na motor dovesti konstantni minus, a plus u obliku kvadratnog napona efektivne vrijednosti 50% nazivnog napona, odnosno koliki mu vec broj upisem.
>>

digitalWrite(6, LOW)? To je za Q1 ili Q3?
Pa to ti daje PLUS na motor!!!?? kakav opet plus spominjes?

[Vaso]

Zasto se igrate tim slabim motorima?
Bitna je minijaturizacija?
Uzmite motor miksera. Vec ima redukciju, 3-4 fiksne brzine i varijaciju
ako zelite, a i ne treba mu veliki DC napon?

[Drug Mile]

Dana četvrtak, 11. kolovoza 2016. u 00:26:15 UTC+2, korisnik Vaso napisao je:
> digitalWrite(6, LOW)? To je za Q1 ili Q3?
> Pa to ti daje PLUS na motor!!!?? kakav opet plus spominjes?

Da, u pravu si. Pisao sam sa telefona, pa sam zbrljao, pomiješao u glavi pluse i minuse. OK, dajem konstantni plus na motor LOW signalom, minus (Q2 ili Q4) sam ispočetka okidao konstantnim HIGH signalom, a sada bih trebao nekom analognom vrijednosti.

Ima mnogo primjera na netu kako napraviti baš to, npr:
http://hardwarefun.com/tutorials/controlling-speed-of-dc-motors-using-arduino

Pa i nije baš neka nauka. Samo da nađem zašto mi driver ne radi. Još je na breadbordu, možda se tu nešto razmrdalo.

[Vaso]

Nije nauka, ali uzmi u obzir recimo NELINEARNOST regulacije:
Naponi na baze Q2 i Q4 su 'aktivni' tek iznad nekih 0,5 volti....
Ako to zatvoris u petlju 'brzine' lako mozes dobiti oscilacije....

[Drug Mile]

Dana četvrtak, 11. kolovoza 2016. u 09:10:06 UTC+2, korisnik Vaso napisao je:
> Nije nauka, ali uzmi u obzir recimo NELINEARNOST regulacije:
> Naponi na baze Q2 i Q4 su 'aktivni' tek iznad nekih 0,5 volti....
> Ako to zatvoris u petlju 'brzine' lako mozes dobiti oscilacije....

Ali, kod PWM-a imam samo 0 ili 5,0V na bazi. Regulacija je duljinom impulsa, a ne naponom. Mislim da tu ne bi smjelo biti nelinearnosti? Osim toga, ona se lako ispravlja programom. Ako postavim optički čitač broja okretaja, sam kontroler bi trebao znati da mora povećati ili smanjiti analognu vrijednost na izlazu (tj. duty cycle) kako bi održavao neki zadani broj okretaja.

[Damir]

"Luka Ćavara" <Luka....@zg.htnet.hrREMOVE> wrote in message
news:nog7p1$bn5$1...@sunce.iskon.hr...

Ja često koristim PWM baziran na ovom application note: AVR136: Low-Jitter
Multi-Channel Software PWM (http://www.atmel.com/images/doc8020.pdf)
Primjer je na: http://www.atmel.com/Images/AVR136.zip.

Radi na oko 120-140Hz, ovisno koju frekvenciju na AVR-u koristim.

PWM generira softverski, ali može se koristiti puno kanala.

Damir

[Luka Ćavara]

On 08/10/2016 11:00 PM, Drug Mile wrote:

> Jos mi ostaje mogucnost da zupcanicima dovedem broj okretaja u neku prihvatljivu vrijednost, jucer sam raskopao par CD pogona samo radi zupcanika. Ali, onda nemam regulaciju broja okretaja prilikom rada. Volio bih osposobiti taj PWM, ili bacam sve pa idem na steppere.

:)


http://tinyurl.com/jjtt4of


:)

[Vaso]

Spominjao si neke analogne vrijednosti?

[Drug Mile]

Dana četvrtak, 11. kolovoza 2016. u 22:24:14 UTC+2, korisnik Vaso napisao je:

> Spominjao si neke analogne vrijednosti?

Duty cycle je analogna vrijednost?

[Vaso]

citat:
.....a sada bih trebao nekom analognom vrijednosti....
A duty cycle u osnovi nije analogni pojam.....

[megamusic]

>"Drug Mile" <drugm...@gmail.com> wrote in message
>news:2e756d76-11dc-478e...@googlegroups.com...

Izmedju gornjih tranzistora i arduina obavezno stavi po tranzistor jer
inace stvar nece raditi kako treba a velika sansa je da spalis arduino
(napon veci od napajanja arduina => tranzistori stalno vode).Ako koristis
mosfete moguce je jednostavno napravit i shoot trougt zastitu npr ovako
http://www.bristolwatch.com/ele/moshbridge/mosh7.png

PWM bi trebao raditi bez obzira koja je frekvencija, bitan je odnos signal
pauza.

[Vaso]

Osim ako je teret motor, tj. induktivno trosilo te struja zbog L
postigne recimo samo 10% posto vrijednosti odredjene otporom namotaja
zbog prekratkog impulsa?

[megamusic]

"Vaso" <branko.va...@xnet.hr> wrote in message
news:nor6tq$rsn$1...@sunce.iskon.hr...

Duzina impulsa opet ovisi o duty, na 100% duty na izlazu je DC...

[Vaso]

OK! Ali sam htio reci da DC motor nece jednako raditi uz duty 50 posto i
recimo 100 Hz odnosno 100 kHz...

[Luka Ćavara]

On 08/15/2016 06:33 PM, Vaso wrote:

>>>
>> Duzina impulsa opet ovisi o duty, na 100% duty na izlazu je DC...
>
> OK! Ali sam htio reci da DC motor nece jednako raditi uz duty 50 posto i
> recimo 100 Hz odnosno 100 kHz...
>

Izgleda, daje došlo vrijeme zaboraviti sve muke s PWM-om i sličnim
skalamerijama i prijeći na ovo:


http://hackaday.com/2016/08/15/ask-hackaday-what-are-magnetic-gears-good-for/

[megamusic]

"Vaso" <branko.va...@xnet.hr> wrote in message

news:nosqtl$9e0$1...@sunce.iskon.hr...

Postojat ce neka razlika ali mislim da nije toliko bitna dok god je
frekvencija dovoljno visoka da se motor vrti a ne samo trza, vise je problem
radi gubitaka.
Inace ako se vec radi mikrokontrolersko upravljanje ja bi prije koristio
BLDC ili steper.

[Vaso]

A vremenska konstanta RL kruga motora? Recimo da je 1 ms, a impuls traje
1us? Koju vrijednost ce postici struja prije pauze?

zar nije to princip rada regulacije kod SMPS napajanja? Za vece
opterecenje dajes siri impuls i dozvoljavas VECI porast struje kroz
induktivitet?