Драйверостроение, дравера ШД, построение, элементная база Опции

[arisov77]

Так можно поступать потому что на низких оборотах, в большинстве случаев - момент в избытке.

"Cool drive" -такую "фичу" может тогда придусматривать как опцию в драйверах? Это кому нибудь нужно?

[moonrock]

ну вот вы уже и название придумали..

[clon]

для игрушечных винтовых передач с шагом 1..2мм/об допустимо полное отключение после каждого шага, если вспомнить, что время реакции ШД - величина постоянная. Эта "фича" давно реализована.
Для тросиков, ремней и микрошага такой режим использовать можно, но выигрыш ничтожен, а хлопот с вычислением индивидуальных особенностей привода много.

[arisov77]

ну вот вы уже и название придумали..

Это заслуга Mariss Freimanis.

Эта "фича" давно реализована.

Тогда непонятно, почему Марисс эту тему (Cool drive) открыл совсем недавно и раньше её не реализовывал.

….The drive can adjust the power supply voltage to the motor as speed and load changes. The motor always "sees" the optimum voltage for a given load and speed.

"Optimum" means a low supply voltage at low loads, rising to maximum as load increases. This means the motor stays as cool as it possibly can at any load. At no-load, the motor can be as much as 6 times cooler than up until now.
….
High voltages gets you high power output (the motor can give 75W mechanical at 60VDC ) but it comes at the expense of an overheated motor. The experimental drive decouples this cause and effect and that is makes it exciting; it is a "you can have your cake and eat it too" moment. You can:

a) Run your motors "as is" and have much cooler motors.
b) Run your motors "hot" (a really high supply VDC) and get much more peak power from them.

Good deal either way.

If it all works out, this new feature will be included in the upcoming G201X, G203X and G250X drives.
Mariss

Вот перевод Google (с моими поправками, возможно неточными):
На драйвере можно отрегулировать мощность питающего напряжения на двигатель, в зависимости от изменения скорости и нагрузки. На двигатель всегда "поступает" оптимальное напряжение для данной нагрузки и скорости.
"Оптимальный" означает низкое напряжения питания, при низких нагрузках, при увеличении максимальной нагрузки, которое возрастает. Это означает, что двигатель остается прохладным, как это возможно при любой нагрузке. Но без нагрузки, двигатель может быть максимально в 6 раз прохладнее, чем раньше.
....
Высокие напряжения получает высокую мощность (двигатель может дать механических 75W при 60VDC), но это идет в ущерб в виде перегрева двигателя. Экспериментальный драйвер decouples (?) этой причинно-следственной связи, и это делает его интересным, это "вы можете иметь ваш пирог и едят его слишком" момент (????).
Вы можете:
а) Запустите драйвер "как есть", и иметь гораздо прохладный двигатель.
б) Запустите драйвер "горячий" (очень высокое питание постоянного тока) и получить гораздо больше пиковой мощности от них.
Хорошее дело в любом случае.
Если все это получится, эта новая функция будет включена в предстоящих G201X, G203X и G250X дисков.

Отечественным драйверостроителям не взять ли это на заметку? Мне где-то в нескольких местах на форумах, поподались жалобы людей на сильный нагрев движков.

"The drive can adjust the power supply voltage to the motor as speed and load changes".
Что можно перевести как "регулируется напряжение на моторе в зависимости от скорости и нагрузки".
Первое, что пришло в голову - регулируется напряжение питания драйвера. Ан нифига, это не даст результата, поскольку драйвер это дело компенсирует.
Значит эту фразу
Марисса нужно понимать буквально: Uдвиг=Rобм*Iобм.
т.е. он просто меняет ток в обмотке, как функцию нагрузки и оборотов.
А, поскольку ток в его драйверах задается амплитудой опорного напряжения, все сводится к изменению амплитуды опорного.
Вместо фиксированного сброса тока в простое он его регулирует динамически.
Вроде так выходит.

Может он что-то другое применил? И меняет напряжение, например, грубо говоря от регулируемого ИП, при этом ток потребления одной обмотки будет по максимуму (за счёт «вытягивания» ШИМ по току). И тогда мощность потребления двигателем понизится, соответственно и нагрев.
А если частоту ШИМ по току повысить до 100кГц, вместо обычных 20кГц – такого эффекта не будет?
И мне всё таки не понятно, как можно в приводе с ШД измерить усилие?

Сообщение отредактировал arisov77 - 9.6.2009, 12:33

[moonrock]

не представляю как он регулирует напряжение, если это делать "прямолинейно", то придется сильно усложнить схему, например поставив понижающий чоппер, но мне кажется Марисс тут лукавит, вообще же это америка, а они, американци очень любят превзносить элементарные вещи в рекламных целях. Скорее здесь идет "игра" шириной ШИМа, или что-то в этом роде.. надо подумать.
здравость некоторая есть, но эффект, мне кажется не будет столь радикальным, чтобы усложнять схему.

оценить нагрузку можно анализируя спектр токов обмоток, я предполагаю, что там опять же используется какое-то очень простое решение для оценки, на его драйверах нет никакой сложной логики и процессоров, он использует аналоговую обработку.

если частоту зарядить 100 кгц, то плохо станет транзисторам, и возрастут потери в меди, так что для ШД драйвера оптимальные рабочие частоты 20-40кГц

во подумал.. очень может быть, что под этим нововведением скрывается банальный Slow Decay.

[clon]

Тогда непонятно, почему Марисс эту тему (Cool drive) открыл совсем недавно и раньше её не реализовывал.

Не знаю в моем контроллере это год назад было сделано.

Сообщение отредактировал clon - 9.6.2009, 13:54

[ATLab]

Imho, причин у Марисса несколько:
1. скучно ему: драйверы разработаны, продаются, ищет чем бы еще заняться, вот и придумывает себе тему
2. взбодрить интерес покупателей к своим драйверам: новая фишка, новая волна обсуждения и интереса

Мне эта затея видится в основном в рекламном свете, все работает прекрасно и без нее.

[arisov77]

Не знаю в моем контроллере это год назад было сделано.

И какой принцип работы, если не секрет?
И что двигатель действительно стал греться в 6 раз меньше, как у Марисса? И как при этом момент?

Сообщение отредактировал arisov77 - 9.6.2009, 15:04

[clon]

Марисс чуток передергивает :) В 6 раз относительно 20С - это уже 120С.

ШД чтобы шагнуть достаточно ~1мс, что ес-но зависит от типа ШД и напряжения питания. Вот время открытого состояния ключей этой 1мс и можно ограничить. В итоге: двигатель не перегревается при простое и на низких скоростях, уменьшается нагрузка на БП.

[mura]

Это заслуга Mariss Freimanis.
Может он что-то другое применил? И меняет напряжение, например, грубо говоря от регулируемого ИП, при этом ток потребления одной обмотки будет по максимуму (за счёт «вытягивания» ШИМ по току). И тогда мощность потребления двигателем понизится, соответственно и нагрев.
А если частоту ШИМ по току повысить до 100кГц, вместо обычных 20кГц – такого эффекта не будет?
И мне всё таки не понятно, как можно в приводе с ШД измерить усилие?

У Мариса драйвера ТОКОВЫЕ и изменения напряжения тут "до лампочки".
При увеличении частоты ШИМа мы увеличим разогрев драйвера.

А вот менять опору не только в момент простоя (как мы тут все делаем) а в зависимости от частоты шагов может дать результат, хотя и тут не все так однозначно, например грызем твердый металл > скорость минимальная, а драйвер еще дополнительно ток снижает

хотя для лазера такая фича прокатит.

P.S. Может у Мариса при простое ток не снижался, вот и грелись движки.

[arisov77]

У Мариса драйвера ТОКОВЫЕ и изменения напряжения тут "до лампочки".

Почему же до "лампочки". Допустим ток будет постоянен = 3А (он же предлагает 2 варианта эксплатации - на выбор пользователя). И при изменении напряжения питания потребляемая мощность двигателем и от БП - будет менятся.

То, что при 100кГц ключи сильнее греются - это я знаю (не только теоретически, но и практически в этом убедился), но люди и 500кГц "качают" (не в драйверах ШД, в других областях сил.электроники). Но возможно за счёт потерь при высокой частоте как-то меняется и амплитуда в обмотках (это только мои предположения).

Или вот ещё подумал - обратная связь для ШИМ может браться с токоизмерительного элемента ("классика" драйверостроения) или для 2-го варианта - напряжение с обмотки, т.е. стабилизируется (регулируется) напряжение. А может и то и это, как в некоторых импульсных БП.

Сообщение отредактировал arisov77 - 9.6.2009, 16:07

[arisov77]

P.S. Может у Мариса при простое ток не снижался, вот и грелись движки.

Посмотрел http://geckodrive.com/product.aspx?c=3&i=14460 G203 вроде было в предыдущих сериях реализованно.
Recirculate mode while motor is stopped - Recirculate (???) режиме в то время как двигатель остановлен и The G203V is available in a G203V-Vacuum version as well. This changes the auto current standby to 0% as opposed to 70%, allowing it to operate in a high vacuum environment with minimal heating problems. - В G203V доступна в G203V Вакуум-версия (????) также. Это меняет авто текущем режиме ожидания до 0% по сравнению с 70%, что позволяет ему функционировать в высоком вакууме с минимальными проблемами отопления.

[clon]

То, что при 100кГц ключи сильнее греются - это я знаю...

Возможно Вы не знаете, что частоты ШИМ у ШД на пару порядков меньше. Вот здесь есть простое объяснение отличий разных вариантов "разгона" ШД

[arisov77]

Возможно Вы не знаете, что частоты ШИМ у ШД на пару порядков меньше. Вот здесь есть простое объяснение отличий разных вариантов "разгона" ШД

Знаю, об этом сам же, до упоминания Вами и moonrock в сообщении №24 писал:

…А если частоту ШИМ по току повысить до 100кГц, вместо обычных 20кГц – такого эффекта не будет?...

Видимо не правильно выразил свою мысль. Просто, для примера - в некоторых типах импульсных сварочниках для регулировки сварочного тока применяют не ШИМ, а частотное управление, вот и подумал – может и здесь, что-то подобное. Но давайте, про это, просто скажем - «проехали».

А форум bolta, на который Вы дали ссылку, где он сам себе задаёт вопросы и сам на них отвечает - я читал. А в вдруг, он где-то неправ, то его и некому поправить.

Сообщение отредактировал arisov77 - 9.6.2009, 17:34

[clon]

к сожалению, индуктивность обмоток ШД столь велика, что до "обычных 20кГц" не дотягивает в несколько раз.

[moonrock]

Recirculate - это режим медленного спада тока, он же slow decay в других источниках. У создателя гекко своя терминология.
В этом режиме нарастание тока обеспечивается включением обмотки по диагонали моста, а сброс тока - замыканием обмотки с помощью двух нижних ключей. Соответственно сильно уменьшается размах тока, и потери на перемагничивание, собственно и являющиеся одной из основных причин разогрева.

[clon]

потери перемагничивания - конструктивный параметр ШД. Чаще шагаем/перемагничиваемся - потери растут. Больше ток/момент - потери растут. Скорость гашения ЭДС самоиндукции влияет лишь на максимальные обороты.
А вообще, все проблемы с нагревом так или иначе связаны с желанием компенсировать просчеты в механике или выжать из ШД все, что можно.

[arisov77]

Recirculate - это режим медленного спада тока, он же slow decay в других источниках. У создателя гекко своя терминология.

Но «Recirculate (slow decay)» у Марисса было реализовано в «старых» версиях, значит «Cool drive» - это что-то новенькое или хорошо забытое старое

В этом режиме нарастание тока обеспечивается включением обмотки по диагонали моста, а сброс тока - замыканием обмотки с помощью двух нижних ключей.

Точно также работает Ченовский сервоконтроллер с прошивкой smc2.

[mura]

Почему же до "лампочки". Допустим ток будет постоянен = 3А (он же предлагает 2 варианта эксплатации - на выбор пользователя). И при изменении напряжения питания потребляемая мощность двигателем и от БП - будет менятся.

Мощность от БП будет будет отбираться та-же, греться будет Ваш регулятор напряжения.

А вот если вы найдете время и лабораторный источник питания, да погоняете драйвер, например TB6560,
при разном напряжении и токе мотора и занесете в таблицу - напряжение БП, ток БП, ток мотора.

Сразу все вопросы отпадут.

[arisov77]

Мощность от БП будет будет отбираться та-же, греться будет Ваш регулятор напряжения. А вот если вы найдете время и лабораторный источник питания, да погоняете драйвер, например TB6560, при разном напряжении и токе мотора и занесете в таблицу - напряжение БП, ток БП, ток мотора. Сразу все вопросы отпадут.

БП есть, а времени и желания нет, чтобы проверить элементарный закон Р=U*I. Ведь «разговор» идёт (шёл) о «холодном» ШД, а не БП (хотя если сделать регулируемый импульсный БП, то и он напрасно греть атмосферу не будет). И потребляемая электрическая мощность двигателем, от БП при постоянном не меняющемся токе (может Вы подумали, что я говорю о роде тока ) и при изменении питающего напряжения будет меняться, от этого некуда не денешься. Если бы изменением тока компенсировалось изменение напряжения (как в «классическом» драйвере ШД), тогда другое дело. Но я вроде чётко написал в предыдущем сообщении (на которое Вы мне ответили):

Допустим ток будет постоянен = 3А (он же предлагает 2 варианта эксплуатации - на выбор пользователя).

Мы же делаем только предположения реализации функции «Cool Drive», может Марисс в новых драйверах использует не только токовое регулирование?

Сообщение отредактировал arisov77 - 11.6.2009, 14:58

[mura]

БП есть, а времени и желания нет, чтобы проверить элементарный закон Р=U*I.

Да чем дальше, тем чудесоватее......

Этот закон не подходит для нормальных драйверов, он катит только для резисторной форсировки.

Дам одну строчку из этой таблицы, а Вы напяльте на нее свой элементарный закон Р=U*I.

Режим драйвера 1/16, Rмот - 0.9 Ом

Uбп - 24В, Iмот - 3А, Iбп - 0.9А

Сообщение отредактировал mura - 11.6.2009, 15:24

[arisov77]

Да чем дальше, тем чудесоватее......
Этот закон не подходит для нормальных драйверов, он катит только для резисторной форсировки.
Дам одну строчку из этой таблицы, а Вы напяльте на нее свой элементарный закон Р=U*I.
Режим драйвера 1/16, Rмот - 0.9 Ом
Uбп - 24В, Iмот - 3А, Iбп - 0.9А

А при чём здесь импульсный ток через обмотку и активное сопротивление обмотки? При неизменном импульсном токе через обмотку и при изменение питания - потребляемая мощность ШД всё равно будет меняться. И закон сохранения энергии (с учетом потерь) всё равно должен сохраняться.

Сообщение отредактировал arisov77 - 11.6.2009, 16:26

[clon]

Мы же делаем только предположения реализации функции «Cool Drive», может Марисс в новых драйверах использует не только токовое регулирование?

Не надо опираться на предположения :(. Момент ШД привязан к току обмоток, этот ток его и греет. Чем больше и дольше течет ток, тем сильнее нагрев.
Марис строит коммерческие драйверы, а это токи и режимы, которые в конкретном станке с его ШД могут быть просто лишними.

[ATLab]

А при чём здесь импульсный ток через обмотку и активное сопротивление обмотки? При неизменном импульсном токе через обмотку и при изменение питания - потребляемая мощность ШД всё равно будет меняться. И закон сохранения энергии (с учетом потерь) всё равно должен сохраняться.

Вы правда не понимаете, или уже не помните, с чего начали?
Речь идет о том, что изменением напряжения питания драйвера (в блоке питания), не снизить потребляемую двигателем мощность.
При правильно работающем драйвере (с ШИМ регулированием тока, как в Геко), ток через обмотку ШД практически не зависит от напряжения питания драйвера в достаточно широком диапазоне питающих напряжений.
Пусть ток в катушке поддерживается на заданном уровне импульсами, скажем 25 мкс.
Увеличим напряжение питания - ток в катушке быстрее вырастет до порогового значения, ширина импульса уменьшится, например до 20 мкс.
Уменьшим напряжение питания - ток будет расти медленнее, ширина импульса увеличится, например до 30 мкс.
Мощность, равная произведению напряжения питания драйвера и площади тока за время импульса, будет одинаковой.
В пределе, когда напряжение питания снизится до Uдвиг., ток станет постоянным.

В идеальном случае будет верно: Uпит*Iпит=Uдвиг*Iдвиг - баланс мощностей.

Отсюда, ПРИМЕРНО можно считать, что во сколько раз напряжение питания драйвера больше напряжения двигателя, во столько раз ток, потребляемый от источника питания меньше тока двигателя.
Потери на ключах картинку конечно исказят, но все же...

Вот что Вам пытается объяснить Юрий.

[moonrock]

Кстати если глянуть на две картинки приведенных Мариссом, то можно увидеть что на второй - форма тока соответствует очень низкому напряжению питания, ток не успевает нарастать. Как только появляется нагрузка - ток приближается к нормальной форме.
Все это напоминает серву, т.е. нет нагрузки нет и момента.., но очень интересно как система реагирует на резко возникший момент на валу извне. Я хочу сказать, насколько возросла, и возросла ли вероятность пропуска шага.