Come Selezionare Motori Dc

[eniac]

Ciao, sono alle prese con l'ardua impresa di costruire un robottino a tre ruote (di cui una omidirezionale) e mi servirebbe il vostro aiuto. Dopo settimane e settimane di lavoro passate a programmare microcontrollori e interfacciare sensori, sono finalmente giunto alla fase di assemblamento della struttura.

A questo punto mi è sorto il problema, tutt'ora irrisolto, di dover scegliere i motori DC da 12V adeguati e, poiche' non ne ho alcuna competenza (ho provato a fare alcune prove con due motorini a spazzole, che avevo a disposizione, ma senza avere esiti positivi :ph34r: in quanto mi era impossibile gestirli a bassa velocità), chiedo gentilmente i consigli di qualcuno.

Vorrei che la struttura mobile potesse sostenere un peso di circa 9-10 Kg e che potesse spostarsi lentamente per poter effettuare posizionamenti piuttosto precisi. Per gestirli ho acquistato sul sito www.robot-italy.com la scheda di potenza MD22.

Innanzitutto non so se per lo scopo sono piu' adeguati i motori brushless o comuni brush; poi non ho idea di come selezionare il motore adatto (come devo considerare l'amperaggio, la potenza ?!?); infine mi chiedo se sia necessario utilizzare anche un motoriduttore per ottenere spostamenti a basse velocita'.

Spero che qualcuno possa aiutarmi a risolvere il problema, anche magari indicandomi un modello preciso di motore,(ne ho visti alcuni sul sito della RS www.rs-components.it ma, ripeto, non ne capisco granchè ) e ad illuminarmi su questo argomento sconosciuto.

P.S. Ho provato a cercare tra i post del forum ma non mi è sembrato di trovare problematiche simili alla mia.

Grazie

Alla prossima

[bit]

Uhmmm... premetto che non ho molta esperienza, ma ragionandoci possiamo arrivare a qualcosa.

Per quanto riguarda il riduttore, mi pare idoneo dimensionarlo in modo che con il motore alla massima velocità tu ottenza la massima velocità che vuoi dal modello. Inutile usare rapporti di riduzione minori, otterresti meno coppia e saresti costretto a far lavorare il motorea basse velocità.

Per la scelta brush o brushless, la differenza sostanziale è nella precisione con cui ottieni un movimento. Tieni conto che un motore a spazzole si fermerà con qualche giro di errore, mentre in un brushless ottieni precisioni anche di frazioni di grado.

Dovresti specificare alcuni dati:

-Che precisione vuoi nel posizionamento del modello?

-Quale sarà la massima velocità a cui si dovrà muovere?

-Che ruote monterai (diametro e materiale)?

-Il robottino si dovrà muovere sempre su superfici piane e lisce (es. pavimento) o anche su salite, o terreno sconnesso?

Ciao!

[eniac]

Ciao Bit, ti ringrazio per la collaborazione. Penso che per il progetto la scelta debba ricadere su motori Brushless.

Ora rispondo subito ai tuoi quesiti

-Precisione nel posizionamento: 1 cm

-Velocità min: pochi cm al secondo (visto che per le rotazioni utilizzo una bussola elettronica che va orientata

molto lentamente)

-Velocità max: 1 metro in 5 sec. (=1,2 Km/h)

-Ruote: diametro 12 cm - plastica

-Superfici: generalmente piane (no salite, almeno in questa prima versione) ma sia lisce che sconnesse come il

terreno.

[bit]

Proviamo a rispondere con precisione. A occhio il brushless mi pare sprecato.

Vediamo un po':

Velocità minima: 0,01 m/s

Velocità massima: 0,20 m/s

Rapporto velocità: 1:20. Si dovrebbe fare tranquillamente con un motore DC a spazzole.

Ovviamente penso che tu abbia previsto un modo per rilevare posizione e velocità del modello (encoder).

Stimiamo la potenza necessaria:

Peso del modello: 10 Kg.

Per compensare terreni accidentati stimiamo una forza motrice di 10 Kg (circa 100 N). Praticamente sarebbe in grado di arrampicarsi verticalmente, più che sufficiente.

La potenza richiesta alla ruota sarà quindi: P = 100 x 0.2 = 20 W.

Considerando anche un pessimo rendimento del riduttore potremmo utilizzare anche un motore da 30-40 W

Massimi giri al minuto della ruota:

n = 60 x 0,20 / (0,12 x 3,14) = 31.85 giri al minuto.

Con questo puoi calcolarti il rapporto di riduzione (bisogna conoscere il numero di giri del motore)

A occhio un motorino da tergicristallo dovrebbe andare bene, sia come potenza che come velocità. Ti piace l'idea?

Ciao!

[Livio Orsini]

X Eniac Se cerchi nella sezione "Elettronica" c'è una discussione recente, relativa ai "servi" (servomotori per robot e modelli) che risponde a molti tuoi quesiti

[bit]

Non credo che un servo da modellismo riesca a spostare un apparato del genere, anche se scelto tra i modelli più grossi. Ricordo inoltre che quei servi sono progettati per un servizio intermittente e utilizzarli per la trazione di un modello, specie se pesante, potrebbe non essere affidabile.

Inoltre i servi, specialmente quelli grossi, sono molto costosi. Probabilmente un motoriduttore in DC è molto più robusto e economico.

Ciao!

[eniac]

Ciao Livio, nella sezione Elettronica ho trovato questi due post che parlano di servi (A Proposito Di Servi..,Comandare Servomotori ), ma non quello che mi suggerivi "servomotori per robot e modelli". Ho provato a fare un Cerca, ma nulla di fatto. I due articoli che ho letto sono comunque interessanti e mi hanno chiarito alcuni dubbi sui servi. Come Bit, però, sono un pò perplesso sul fatto che possano funzionare per la mia applicazione.

Grazie

Ciao

[eniac]

Ciao Bit, l'idea che mi hai proposto mi piace molto anche se temo sia un pò difficile procurarmi i motorini dei tergicristalli; opterei quindi per l'acquisto ex novo.

Ricapitolando, dovrei acquistare un motorino brush con potenza di 30-40W. (Se il rapporto qualità-prezzo dovesse essere vantaggioso, potrei scegliere un brushless della stessa potenza?)

Mi sapresti indicare qualche sito di rivenditore dove possa trovarli (e magari trovare anche i motoriduttori)? (ho provato ad acquistare alla RS, ma i prezzi sono esorbitanti !!! )

P.S. Ho previsto di gestire la posizione del robottino attraverso un encoder incrementale, mentre per la velocità utilizzo il motor driver MD22 che ho comprato su Robot-Italy.

Grazie

Bye

[bit]

Ti dissipo un po' di dubbi: il servo più potente che ho trovato sfogliando in giro ha una coppia di 20 kg x cm e una velocità di circa 1 giro/sec (ovviamente togliendo il blocco rotazione).

La velocità del modello, con una ruota da 12 cm, sarebbe quindi:

V = 12 x 3.14 x 1 = 37.68 cm/s

Un po' superiore al necessario, ma adeguata.

La forza disponibile sarebbe però:

F = 20 / 6 = 3.3 Kg

Sufficiente a spostare il modello su superfici piane e lisce, ma un po' carente su terreni accidentati. Dipende dall'applicazione. Potresti ridurlo ancora 2 - 3 volte, rinunciando a un po' di velocità...

Inoltre resta il problema dell'affidabilità.

Se non sai dove trovare motori in DC a bassa tensione potresti cercare sui siti che trattano di robot, tipo quelli da combattimento (Robotwars)... sfogliando mi ricordo di averne trovati diversi, che vendevano anche i vari accessori, come i motori, ma non ho gli indirizzi. Se li trovo li posto.

Ciao!

[oiuytr]

...Ho previsto di gestire la posizione del robottino attraverso un encoder incrementale...

Devi considerare che le ruote possono slittare, e quindi il robottino potrebbe perdere la posizione...

[bit]

Devi considerare che le ruote possono slittare, e quindi il robottino potrebbe perdere la posizione...

Potresti usare una ruota non motrice solo per l'encoder, con una molla che la tenga sempre a contatto col terreno. In questo modo è difficile che possa slittare.

Ciao!

[Pietro Buttiglione]

se chiedi al mio amico della Drive System (MI), anche a nome mio, ti da' il motoriduttore che vuoi (MP35+...)

contattami in privato per avere il n. di telefono

ciao

pit

Modificato: 17 marzo 2004 da NULL

[eniac]

Mi correggo l'encoder non è incrementale ma assoluto; a parte questo, se la superficie è pianeggiante, e se si evitano arresti immediati del robot, capita spesso che le ruote scivolino?

[eniac]

Ciao Bit, leggendo i tuoi calcoli nel post "Ti dissipo un po' di dubbi..." mi sono sorte alcune domande :

1- Perchè la forza F=20/6 (coppia motrice /?) ?

2- Come si calcola la coppia motrice (relativamente ai dati nel post ("Proviamo a rispondere con precisione")

Perdonami l'ignoranza ma sono molto arrugginito con la fisica!

Approfitto per chiedere un'ultima cosa: perchè alcuni motoriduttori richiedono un'alimentazione?,non dovrebbero essere componenti passivi,un insieme di ingranaggi e basta ?

Grazie

Bye

[paoloixp]

Approfitto per chiedere un'ultima cosa: perchè alcuni motoriduttori richiedono un'alimentazione?,non dovrebbero essere componenti passivi,un insieme di ingranaggi e basta ?

I riduttori sono componenti passivi un insieme di ingranaggi ma dal primo momento che aggiungi MOTOriduttore è sottinteso che si tratta di un riduttore con calettato al suo ingresso un motore.

[eniac]

aaahh ...e io che pensavo che un motoriduttore fosse un riduttore per motori...

Grazie, paoloixp

[bit]

1- Perchè la forza F=20/6 (coppia motrice /?) ?

2- Come si calcola la coppia motrice (relativamente ai dati nel post ("Proviamo a rispondere con precisione")

Hai ragione, sono stato precipitoso. Scusa anche il ritardo, ma sono un po' di giorni che non torno sul forum (figurati che sulla home page mi segnalano 610 messaggi non letti...).

Dunque, prima domanda:

Abbiamo un motoriduttore con una coppia disponibile di 20 Kgxcm, gli applichiamo una ruota di 12 cm di diametro, quindi 6 cm di raggio, e vogliamo calcolarci la forza periferica disponibile.

Dato che la coppia è pari al prodotto della forza per il braccio di azione, per calcolare la forza non dovremo fare altro che calcolare il rapporto tra coppia e braccio.

Quindi se:

Coppia = Forza x Braccio

si ricava che:

Forza = Coppia/Braccio = 20 Kgxcm / 6 cm = 3.33 Kg

Che sarà la spinta disponibile con un motore da 20 kgxcm all'asse e una ruota da 12 cm di diametro.

Relativamente alla seconda:

Io sono partito supponendo necessaria una spinta di 100 N per muovere tranquillamente il modello. Poichè tu mi avevi richiesto una velocità massima di 0,20 m/s ho potuto calcolarmi subito la potenza richierta alla ruota.

Dato che la potenza si calcola come prodotto della forza per la velocità di applicazione della stessa:

Potenza = Forza x Velocità = 100 N x 0.20 m/s = 20 W

Con la massima velocità e il diametro della ruota possiamo calcolare il numero di giri al minuto della stessa, utile per dimensionare il riduttore:

Numero di giri al minuto = Velocità(in m/s) x 60 secondi(in un minuto) / Circonferenza della ruota = 0.20 x 60 / (0.12 x 3.14) = 31.85 giri al minuto

Se vogliamo sapere la coppia necessaria alla ruota non resta che riapplicare la formula che ho inserito nella prima risposta:

Coppia = Forza x Braccio = 100 N x 6 cm = 600 N x cm

Equivalenti a 6 N x m o a circa 60 Kg x cm.

Spero di essere stato abbastanza chiaro...

Riguardo ai motori puoi utilizzarne di qualunque tipo, basta che alla fine tornino la velocità e la coppia disponibile alla ruota (più o meno). Se vuoi usare un brushless non ci sono problemi, ma probabilmente costeranno di più.

Riguardo allo slittamento non sarei tanto sicuro: se stai attento alle accelerazioni e lavori su superfici piane potresti non avere problemi, ma se devi sapere con certezza dove sei penso ti convenga montare gli encoder su ruote non motrici.

Ad esempio, utilizzando un motoriduttore delle caratteristiche da me calcolate, con una spinta da 100 N su un modello di 10 Kg, a meno che tu non abbia gomme buone e ti trovi su asfalto ruvido, alla partenza se dai piena potenza le gomme slitteranno quasi sicuramente.

Inoltre forse devi prevedere urti improvvisi contro ostacoli, che potrebbero farti slittare momentaneamente le ruote.

[eniac]

Grazie Bit, sei stato chiarissimo... e mi hai anche convinto sull'utilizzo dell'encoder su di una ruota non motrice (caspita!!!, non avevo pensato alle possibilita' di scivolamento che mi hai descritto)

Grazie Mille

Bye