Dotaz na rozdíl mezi krokovými motory

Milan199
Příspěvky: 2937
Registrován: 18. 8. 2010, 9:04

2. 10. 2023, 8:38

V několika vláknech jsem narazil na "chválu" na krokové motory se zpětnou vazbou.
Není mi moc jasné jak to funguje. Podle mých zkušeností krokový motor cca nad 1200 ot rychle ztrácí krouticí moment a jakmile se "utrhne" odskočí na nejbližší mechanicko / magnetickou polohu nebo se ztratí úplně.
Zpětná vazba tedy může pouze detekovat, že ke ztrátě došlo a celou mašinu zastavit. Neumím si představit algoritmy jak by se z této situace dalo bezpečně "vycouvat".
Používám drivery SD326 + motory Schneider 2 až 16 Nm. Někde zpětnovazební IRC mám a signál je zaveden do driveru. Ten po ztrátě kroků jednak zastaví, dvak hlásí systému chybu.
Určitě se po zavedení zpětné vazby nedokáže chovat nějak dynamičtěji. Tyhle drivery a motory jsou na 325V // vstup 220 V //. Snaží se regulací napětí udržet nastavený proud do fáze. Zkušenost mi říká, že pokud proud zvýším, motor více topí, ale nijak se jako pohon nezlepší.

Mají tedy současné KM + drivery nějaké jiné vlastnosti // nezkoušel jsem to // a chovají se částečně jako servo ?
Dawe
Příspěvky: 2524
Registrován: 8. 10. 2013, 6:18

2. 10. 2023, 10:31

Zalezi na driveru a logice toho rizeni. Vse je o nastaveni proudu, ten je proporcialni krouticimu momentu. Konzervativni nastaveni proudu (bez zpetne vazby ci jineho rizeni) je limit otepleni daneho motoru ve stavu klidu. Maximalni proud je dany jen tim, aby se neprehralo vinuti pri stojicim motoru a pridrznem momentu.
Kdyz je driver jen jakysi observer, typicky priklad ty krokace s magnetickym enkoderem prilepenym vzadu na viku, ktery sleduje zpetnou vazbou jen "ztratu kroku" a nemuze udelat nic jineho nez pak zastavit komutaci a nahlasit chybu... tak je to blbe - zustava stejny proud, stejny moment.
Kdyz ale to rizeni dokaze sledovat nebo efektivne predpovidat "skluz" rotoru, pred ztratou kroku pridat proudu a tim i momentu, to je jina. To ti efektivne zvysi moment takoveho motoru v transientnich situacich, kdy je nejvic potreba. Dobre drivery k tomu pochopitelne musi obsahovat alespon jednoduchy tepelny model motoru tak, aby nepridavaly proud "prilis a moc casto", coz by vyustilo v prehrati motoru. Muze mit podobu i jen jednoducheho integratoru proudu pres casove okno dane tepelnou konstantou motoru. Zpravidla se daji definovat alespon dve hodnoty proudu - zakladni (ktera odpovida konzervativnimu limitu) a zvysene, klidne o vyssi desitky procent vyssi , odpovidajici maximu jez driver muze pridat.
Ono pridani muze byt jednoduchy PI proudovy regulator, nebo je i nekde dvojice smycek PI/PID rychlostni a momentova(proudova). Nutnou podminkou je pritomnost vyssiho napeti v napajeni motoru tak, aby driver mel sanci tam za danych otacek a daneho backEMF (indukovane napeti civek) a dane indukcnosti ten proud procpat. Ma na to jen kratkou komutacni periodu. Proto i ty drivery byvaji efektivni az pri 48V a vys, prestoze motory jsou "klasicke 24V."
edit> jeste jsem zapomnel dulezitou vec. Dobry closed loop driver muze pochopitelne i ubrat proud, pokud neni treba. Jinak by se motor ani nemohl uchladit, pokud by v case byl proud motorem pouze roven a nebo nad konzervativnim limitem. Musi byt nekdy i pod nim. Z popsaneho by melo byt uz zrejme ze jde hodne o konkretni aplikaci a to, jake jsou skutecne momentove pozadavky na motor v jeji cyklu a zatizeni. Nekde to je neskuteny rozdil, jinde to nemuzes poznat, pokud napr. neustale potrebujes max. pridrzny moment pro staticke zatizeni.Srozumitelne?
TOS S28, DIY CNC, Holzmann ZS-40HS, Prusa Mk3s+MMU2s, Bambu X1C Combo
Monteg
Příspěvky: 1481
Registrován: 30. 10. 2006, 5:37
Bydliště: LOUNY

2. 10. 2023, 11:57

Ono to takhle funguje i u servomotoru :lol: pokud není zavedená zpětná vazba do systému a ten je schopen s ni pracovat
Pokud se motor nepohybuje v dané pozici - toleranci tak driver přidá a aby motor měl požadovanou polohu a pokud se dostane mimo toleranci tak zahlásí chybu.

Výhody servomotoru:

Rozsah otáček při neklesajícím Mk
Možnost krátkodobého přetížení cca 3x Mk
Rozlišení poloh - 1000 až 1 000 000/ot.
Dawe
Příspěvky: 2524
Registrován: 8. 10. 2013, 6:18

2. 10. 2023, 12:08

Monteg > u "klasickeho AC serva" je to vyrazne lepsi tim, ze jsou stavove veliciny (rychlost, poloha, proud) snadno linearizovatelne a relativne snadno se meri nebo odhaduji z jednoducheho modelu.
Takze se tak i relativne snadno da implementovat plna kaskada trojice linearnich regulatoru poloha-rychlost-moment(proud).
U KM je to podstatne slozitejsi a i struktura tech regulacnich smycek je jina.
TOS S28, DIY CNC, Holzmann ZS-40HS, Prusa Mk3s+MMU2s, Bambu X1C Combo
Milan199
Příspěvky: 2937
Registrován: 18. 8. 2010, 9:04

2. 10. 2023, 12:20

Dawe píše: 2. 10. 2023, 10:31 ...
Kdyz ale to rizeni dokaze sledovat nebo efektivne predpovidat "skluz" rotoru, pred ztratou kroku pridat proudu a tim i momentu, to je jina. To ti efektivne zvysi moment takoveho motoru v transientnich situacich, kdy je nejvic potreba.
...
Pochopil li jsem to správně tak driver ze zpětné vazby pozná, že se motor dostává do skluzu a "naloží mu" aby se pokusil jej udržet ve vazbě. Nějak mi nedošlo že i ten krokáč má takovou tu "pružící" oblast nežli se "utrhne".

moc díky za vysvětlení
Dawe
Příspěvky: 2524
Registrován: 8. 10. 2013, 6:18

2. 10. 2023, 12:41

Ano Milane, pochopil jsi to spravne. A spravne jsi i vytipnul tu nejvic komplikovanou vec - jak tu predpoved udelat, neboli jak udelat model, ktery na zaklede vstupu ve forme inkrementalniho enkoderu a casoveho prubehu proudu odhadne miru skluzu. Je totiz velmi uzka, zavisla na rychlosti, momentu, teplote... a to chovani je "tuhe" . Tuhe myslim jako analogii momentu pruznosti v mechanice. Kdybys chtel merit zatizeni dle deformace telesa, tak u materialu s nizsim modulem to pujde snadno, ta oblast linearni pruzne deformace do meze umernosti bude velka (analogie se skluzem indukcniho 3F motoru, nebo AC serva), zatimco u telesa s vysokym modulem a navic nizkou taznosti musis mit velmi dobre rozliseni mereni deformace a stejne ti muze pri mereni snadno prasknout (analogie se ztratou kroku KM).
Je myslim zjevne, ze klicovou vlastnosti bude tedy efektivni rozliseni mereni polohy. Musi byt z principu >> nez je velikost kroku ktera je typ. 1.8°, tedy 200 PPR (kroku/ot). Proto lepe funguji 2500 PPR enkoderove systemy nez 1000 PPR.

edit> jo ale nemusi byt vubec pravda, ze to takhle dane rizeni dela. Testoval jsem tri komercni drivery a jeden (musel bych se podivat) podle me ridil daleko primitivneji a to tak, ze proudovy limit byl jen funkci rychlosti. Pomale pohyby ci klid byl nizsi moment. Vyssi rychlost vyssi limit proudu. Nad tim celym byl pak coby "ochrana" nejaky ten tepelny model, integrator, ktery pripadne snizil proudove limity, kdyz byla spotreba v plovoucim okne sirky cca minutu (pro NEMA23 motor) vyssi nez dana mez defininovana jako prosty soucin k*A*s. Logika nad tim algoritmem mi chvili unikala, ale nakonec myslim ze je to zalozene na proste myslence, ze pro vyssi rychlostni pozadavek je treba vyssi zrychleni a pro to je treba vyssi proud (T = J * alfa , T= me * I ). Takto pres rychlost protoze bohuzel z tech inkrementalnich enkoderu tohoto typu se neda moc uspesne doderivovat ke zrychleni.
TOS S28, DIY CNC, Holzmann ZS-40HS, Prusa Mk3s+MMU2s, Bambu X1C Combo
Uživatelský avatar
CZ_Pascal
Příspěvky: 870
Registrován: 14. 1. 2008, 8:24
Bydliště: Brno

2. 10. 2023, 7:08

A já bych jen na okraj dodal to, co jsem nezaznamenal v jinak super popisu.
Krokáč se zpětnovazebním řízením nikdy neztratí krok (tedy alespoň ty průměrně chytré).
Jeho elektronika nikdy nedovolí aby byl "prokluz" větší než myslím cca půlkrok, kde je stator vzhledem k rotoru v poloze, kde je největší kroutící moment. Když si tedy nastavím maximální odchylku od požadované polohy několik set kroků enkoderu, tak ten krokáč (stejně jako servo) se prostě "neuškubne" a nepovolí ve snaze dohnat požadovanou polohu. Jinými slovy magnetická poloha statoru nemusí nezbytně nutně odpovídat zadané poloze (tak jako je tomu VŽDY u obyč KM bez zpětné vazby, kde poloha magnetického pole statoru VŽDY "tupě" sleduje zadanou polohu, bez ohledu na to, kde se nachází rotor)
t256
Příspěvky: 2835
Registrován: 19. 1. 2012, 4:49

2. 10. 2023, 8:47

Ty krokove motory si moc idealizujes. V realu jsou "gumove" jak prase a pri vyssich otackach je ten "prokluz" i nekolik kroku. Je to krasne videt napr. na 3D tiskarnach na efektu zvanem ghosting.
Nejake nasledne dorovnavani poctu ztracenych kroku je ti krome statickeho polohovani celkem k nicemu, protoze to znamena ze pohon jel nejakou cast drahy po chybne trase. Je lepsi kdyz to vyhodi chybu rovnou a zastavi a ty nebudes dal pracovat na zmetku.

Co jsem videl krokace se zpetnou vazbou, mely opravdu dost nepresvedcive vysledky. Magneticke enkodery maji nizke rozliseni na poradnou PID regulaci a pokud to neni jen hlidani ztraty kroku a pokousi se polohu nejak regulovat vselijak to kmitalo apod, takze vysledek byl horsi nez obycejny krokac. Ale opet zalezi na konkretni aplikaci. Nekde to muze trochu pomoct a neduhy vadit nebudou. Netvrdim ze neexistuje krokovy motor kde je ta regulace udelana poradne, ale ja takovy jeste nenasel.

Osobne jsem postavil drivery s temito obvody https://www.analog.com/media/en/technic ... ev1.18.pdf ktere maji taky moznost dynamicke zmeny proudu. Jen nepouzivaji enkoder, regulaci provadi na zaklade back EMF. Tech nastaveni je tam opravdu obrovske mnozstvi, jsou tam i zalezitosti typu autotuning, ale ani tak neni uplne snadne a rychle se tim prokousat. Neco funguje pekne, neco ponekud hur jak uz to tak byva, ale tohle je zatim s prehledem nejlepsi driver krokovych motoru ktery jsem mel v ruce. Tady mas par aplikacnich pozname k jednotlivym technologiim pouzivanym v driveru.
https://www.analog.com/media/en/technic ... an-003.pdf
https://www.analog.com/media/en/technic ... an-002.pdf
https://www.analog.com/media/en/technic ... an-001.pdf
Milan199
Příspěvky: 2937
Registrován: 18. 8. 2010, 9:04

3. 10. 2023, 8:22

Děkuji všem za přínosné postřehy a Dawemu za brilantní popis procesu řízení.

Jenom dodám takovou empirickou zkušenost s těmi třífázovými Berger Lahry +SD326. U nich ta zpětná vazba nic nemění na provozních vlastnostech. Pouze detekuje ztrátu kroku.
Zjistil jsem, že přidávat proud nad hodnoty stanovené výrobcem je spíše kontraproduktivní. Nejen že motor zbytečně topí, ale chod i při mikrokrokování // nejčastěji 2000p/ot // začíná být tvrdý / neklidný. Dobře se to pozná když motor upnete svěrkou na stůl a na hřídel upnete univerzálku 80. Jednak ji můžete zkusit rukou brzdit, dvak je to brutální setrvačník a pokud do motoru pustíte osovu složku kruhové interpolace // kde z principu dochází k nepravidelnému chodu a vzniku rezonancí // tak máte jakési vodítko co od pohonu čekat ve stroji.
Uživatelský avatar
Thomeeque
Příspěvky: 8913
Registrován: 30. 1. 2012, 10:20
Bydliště: Mimo ČR

3. 10. 2023, 9:09

Dawe píše: 2. 10. 2023, 12:41 Ano Milane, pochopil jsi to spravne. A spravne jsi i vytipnul tu nejvic komplikovanou vec - jak tu predpoved udelat, neboli jak udelat model, ktery na zaklede vstupu ve forme inkrementalniho enkoderu a casoveho prubehu proudu odhadne miru skluzu. Je totiz velmi uzka, zavisla na rychlosti, momentu, teplote... a to chovani je "tuhe" . Tuhe myslim jako analogii momentu pruznosti v mechanice. Kdybys chtel merit zatizeni dle deformace telesa, tak u materialu s nizsim modulem to pujde snadno, ta oblast linearni pruzne deformace do meze umernosti bude velka (analogie se skluzem indukcniho 3F motoru, nebo AC serva), zatimco u telesa s vysokym modulem a navic nizkou taznosti musis mit velmi dobre rozliseni mereni deformace a stejne ti muze pri mereni snadno prasknout (analogie se ztratou kroku KM).
Je myslim zjevne, ze klicovou vlastnosti bude tedy efektivni rozliseni mereni polohy. Musi byt z principu >> nez je velikost kroku ktera je typ. 1.8°, tedy 200 PPR (kroku/ot). Proto lepe funguji 2500 PPR enkoderove systemy nez 1000 PPR.
Kolik tak kroků (ve smyslu pulzů na vstupu STEP) na otáčku typicky mají tyto systémy?
mimooborová naplavenina • kolowratský zázrak™ • NPS • GCU • HirthCalc • ncDP.ino
testone
Sponzor fora
Příspěvky: 7212
Registrován: 3. 12. 2010, 5:56
Bydliště: Slaný

3. 10. 2023, 9:57

Milan199 píše: 3. 10. 2023, 8:22 Děkuji všem za přínosné postřehy a Dawemu za brilantní popis procesu řízení.

Jenom dodám takovou empirickou zkušenost s těmi třífázovými Berger Lahry +SD326. U nich ta zpětná vazba nic nemění na provozních vlastnostech. Pouze detekuje ztrátu kroku.
Zjistil jsem, že přidávat proud nad hodnoty stanovené výrobcem je spíše kontraproduktivní. Nejen že motor zbytečně topí, ale chod i při mikrokrokování // nejčastěji 2000p/ot // začíná být tvrdý / neklidný. Dobře se to pozná když motor upnete svěrkou na stůl a na hřídel upnete univerzálku 80. Jednak ji můžete zkusit rukou brzdit, dvak je to brutální setrvačník a pokud do motoru pustíte osovu složku kruhové interpolace // kde z principu dochází k nepravidelnému chodu a vzniku rezonancí // tak máte jakési vodítko co od pohonu čekat ve stroji.
zeptám se diletantsky
A proč se tedy něco jako krokový motor v takovýchhle aplikacích používá?
KM pochopím kvůli ceně (??) v aplikaci typu klapka topení v autě, hračkoidní 3d tiskárna atd
Ale pokud už se budu zabývat nějakou zpětnovazební smyčkou, byť jen kvůli detekci ztráty kroku, není jednodušší použít rovnou step-dir servo s polohovou smyčkou?
To servo je o tolik dražší?
Obvykle se dějí věci obvyklé. Méně často se dějí věci neobvyklé a zcela vyjímečně se dějí věci vyjímečné...
Masturn 40 CNC, Hermle UWF1200H CNC a pár klasik
http://www.radialengine.cz" onclick="window.open(this.href);return false;
http://www.autopejsek.cz" onclick="window.open(this.href);return false;
Monteg
Příspěvky: 1481
Registrován: 30. 10. 2006, 5:37
Bydliště: LOUNY

3. 10. 2023, 11:05

Vždy je to o ceně :D
A jako vždy to začíná nějakou cenou zpravidla tou nejnižší :D

Krokoví motor - nic to neumí ot/Mk katastrofa ale na tuhle aplikaci to stačí jezdí to pomalu 3D tisk hračky hobby atd. cena cca 1000kč

Trochu si připlatím a mám krokáč se zpětnou vazbou alespoň to umí zahlásit chybu že to není kde to má bejt ot/Mk katastrofa cana cca 2500kč

Trochu si připlatím a mám servo - čína nic moc ale stále je to veliké zlepšení cena cca 5000kč

Trochu si připlatím a mám servo ke kterému jsou nějaké nástroje pro ladění aby to jezdilo jak si předtavuji cena cca 8000kč

Trochu si připlatím - no tedy víc a mám značkové servo - siemens - yaskava - mitsubishi - fanuc atd. cena cca 50000kč

Takže záleží jen na tom kolikrát si řeknete trochu si připlatím :D

Ceny jsou silně orientační jen pro představu stříleno od boku
atlan
Příspěvky: 3347
Registrován: 7. 2. 2011, 9:12

3. 10. 2023, 11:20

Ked tocim hradelom a krokuje to tak je to krokac 2 alebo 3f. A ked hriadel ide lahko ako na 3f elektromotore je to servomotor?
lubbez
Příspěvky: 3159
Registrován: 21. 6. 2012, 9:26
Bydliště: Praha

3. 10. 2023, 12:02

To atlan: bez napájení servo volně točí a krokáč krokuje.
Přihodím pár mouder. :-) Správně nastavený a dimenzovaný krokový motor neztrácí kroky. Pokud je zpětná vazba, tak s běžným IRC 1000 imp dokáže vyhodnotit ztrátu 1 kroku ze 4000 na otáčku. Poměrně běžně používám šrouby se stoupáním 4-5mm a už při 1600 krocích na otáčku jsem s polohováním po setinou milimetru. Vyšší dělení než 1/8 nepoužívám, protože to zbytečně zvyšuje kmitočet řídícího signálu a krom toho jsou další mikrokroky síše zbožné přání. S takhle nastaveným driverem regulační smyčka dokáže docela s přehledem vykompenzovat i poměrně velké problémy. Pokud má driver RS232 vstup, lze ho ještě potunit. To jsem zatím nezkoušel. V každém případě je ale krokáč "uživatelsky" velice přívětivej. Servo je dražší, "lepší" a uživatelsky poměrně méně přívětivé. Sice umí točit rychle, dá se na něm nastavit všechno možné. Pokud ale nefunguje na první dobrou je problém. Stačí počíst diskuze na téma serva. Samozřejmě mluvím o tom nejjednodušším řízení STEP/DIR.
Servo si představuju pro komerční výkonostní nasazení, krokáč na vcelku spolehlivé méně produkční projekty.
Monteg
Příspěvky: 1481
Registrován: 30. 10. 2006, 5:37
Bydliště: LOUNY

3. 10. 2023, 12:06

atlan píše: 3. 10. 2023, 11:20 Ked tocim hradelom a krokuje to tak je to krokac 2 alebo 3f. A ked hriadel ide lahko ako na 3f elektromotore je to servomotor?
Takhle těžko odpovědět
Vaše dedukce je dobrá ale + by se mělo koukat kolik konců vinutí + proměření ani pak to nebývá jednoznačné. :oops:

Na 100% je podle štítku odhalíte co je to zač :D
Odpovědět

Zpět na „Krokové motory“