Servo sistemimi fırçalı motorlardan fırçasız motorlara mı değiştirmeliyim?

Servo sisteminde fırçalı motorlar kullanan bir robotum var. Bunlar 131: 1 planet dişli kutularına sahip Maxon 3W motorlardır. Motorlar, 1kHz PID kontrolörü çalıştıran bir PIC mikrodenetleyici tarafından kontrol edilir. Servolar düşük hızda yüksek tork uygulaması içindir. Sensör ve motor arasında önemli bir boşluk var.

Maxon, aynı boyutta 12W fırçasız motorlar sunar. Bunlar birçok yönden daha iyidir: torku ikiye katlayın, daha iyi ısı dağılımı, daha yüksek verimlilik.

Sorun, daha karmaşık sürücü elektroniği gerektirmeleri. Ayrıca, birkaç kişinin fırçalanmış motorların servo uygulamaları için daha iyi olduğunu söylediğini duydum, ancak nedenini hiç açıklamamışlar.

Başka biri bu tür bir sistemi uyguladı mı?
Servolar için fırçalı motorları kullanırken herhangi bir gotcha var mı?
Eğer sadece 3 dahili dijital Hall sensörüne sahipsem ve enkoder yoksa düşük hızlarda servo yapmak mümkün mü? (Para ve alan maliyeti nedeniyle bir kodlayıcı eklememeyi tercih ederim)
Bir problem olması muhtemel tork dalgalanması?

brushless-motor servomotor

— Rocketmagnet
kaynak

Yanıtlar:

Fırçalanmış motorlar servo sistemler için daha kolaydır, ancak daha iyi değildir. Birçok üst düzey servo sistem fırçasız / AC'dir.

Motorları sadece 3 salon sensörü ile düşük hızlarda kontrol etmek mümkündür. Özellikle trapezoidal komütasyon istemezsiniz, özellikle düşük hızlarda, bir kodlayıcı ekleyebilir veya gerekirse rotor konumunu tahmin edebilir.

Rotor pozisyonunu sadece salon / akım sensörleri ile tahmin etmek mümkündür, ancak çok fazla dış bozukluk varsa çok iyi çalışmaz.

Tork dalgalanmasının bir sorun olması pek olası değildir, elbette uygulamanıza bağlıdır. Daha gelişmiş komütasyon yöntemleri (sinüzoidal veya akı vektörü) esas olarak tork dalgalanmasını ortadan kaldırır.

Uygulamanızın düşük hız olduğunu söylüyorsunuz, ancak 131: 1 şanzıman da kullanıyorsunuz. Motor normalde hangi devri görür? Motor nominal RPM'nin% 30'unda + çalışıyorsa, gerçekten düşük hızlı bir uygulama değildir. Hall sensörleri bile bu kadar azalmadan geçtikten sonra çok yüksek çözünürlüktedir, bu nedenle motorun kendisinde gerçekten düşük hız performansına ihtiyacınız olmayabilir.

IMHO Mevcut sisteminizin sensör ve motorlar arasında önemli bir boşluğu olduğu düşünüldüğünde, fırçasız bir sistemin salonlarda / trapezoidal değişimde bile daha da kötüleştiğini hayal edemiyorum.

— user65
kaynak

Cevap için teşekkürler. Motorun hızı tam hızdan sağa sıfıra kadar değişir. Bazen motorun büyük hızlı hareketler yapması, bazen de küçük veya çok yavaş hareketler yapması gerekir .

— Rocketmagnet

Endüstride, nispeten yüksek bakım gerektiren fırçalanmış motorlara kıyasla az bakım gerektiren fırçasız motorlar için güçlü bir tercih vardır. Birincisi motorun kendisi ve sürücü elektroniği açısından daha pahalı olabilirken, uzun bakım maliyetindeki azalma genellikle ekstra sermaye maliyetini tartıyor.

Gibi user65 önerir Bunu size hız kontrolü olması gerekir sistem ve nasıl ince tasarımı tam biçimine göre, düşük hızlarda önlemek tork dalgalanma için sinüsoidal akım değiştirme gerekebilir.

Geçiş Yöntemleri İçin Bir Karşılaştırma Çalışması ... makalesinde , bazı ilginç bilgi değişme yöntemleri vardır ve bunlar faydalı olabilir.

Sonuçta, enkoder kullanmaktan kaçınmanın yanlış bir ekonomi olduğunu düşünüyorum.

Salonlardan farklı olarak, motor dönüşüne bağlı olmamaları belirgin bir avantaja sahiptir - yani motor miline gitmeleri gerekmez. Bunları şanzımanın yük tarafına yerleştirebilirsiniz, bu da şanzımandaki boşluğun kesin etkilerini ölçmenizi sağlar.

Bu, yazılımda geri tepme telafisi gerçekleştirmenize, çift servo döngülerini çalıştırmanıza (biri geri tepme telafisi ile konum izleme için ve diğeri daha hızlı hız kontrolü için) ve genellikle sisteminizin hem yüksek hem de düşük hızlarda çok daha hassas kontrolünü almanıza izin verecektir.

— Mark Booth
kaynak

Kodlayıcılarla ilgili olarak: can sıkıcı bir şekilde, sistemimiz çok değişken bir boşluktan muzdariptir. Yükün hareketinin% 0 ila% 60'ı arasında değişebilir! Robotumuzun doğasında temel değişiklikler yapmadan bu konuda yapabileceğimiz pek bir şey yok.

— Rocketmagnet

@Rocketmagnet - Muhtemelen hareketlerinizin çoğu seyahatin bir ucundan diğerine mi? Seyahatin% 60'ından daha az hareket ediyorsanız, nerede olduğunuzu nasıl bildiğinizi göremiyorum. Eğer bir kodlayıcı eklerseniz En azından ediyorum , nerede başka bir yerde almak için motoru çevirmek için ne kadar bilmiyorum bile, biliyorum. Robotunuz hakkında herhangi bir yerde henüz bir şey yayınlamadınız mı? Bununla ilgili daha fazla okumak istiyorum.

— Mark Booth

On robotumuz Makul pozisyon kontrolünü yapabileceği bu yüzden, (geri tepme sonrası) yükte analog pozisyon sensörü bulunmaktadır. Ve motor çıkışında (boşluktan önce) tork sensörleri var, bu yüzden en azından boşluğun alındığını hissedene kadar motoru hızlı bir şekilde sürdürebilirim. Yine de, herhangi bir geri tepme olmamasını tercih ederim.

— Rocketmagnet

@Rocketmagnet - Hepimiz olmaz. * 8 ') Bu yüzden doğrudan tahrikli lineer motorlarla çalışmayı seviyorum, orada tek gerçek probleminiz dişlidir ve bu ayarlanabilir. Bu arada, eksen başına tek bir motorunuz var mı ve iki katına çıkmayı ve bu yüksek boşluklu aktüatörlerin bir çiftinin muhalefet içinde çalışmasını düşündünüz mü? Sanırım hava kaslarınız bu ellerde kullanılıyor .

— Mark Booth

Benim hayalim doğrudan tahrikli motorlar kullanmak. Ne yazık ki diğer kısıtlamalar şu anda bunları dışlamaktadır. Eksen başına tek bir motorumuz var. Tendon başına bir motor boşluğu giderir, ancak ağırlığı, maliyeti ve boyutu büyük ölçüde artırır.

— Rocketmagnet