Azionamento Motoriduttore

[Etan00]

Salve a tutti,

scrivo per chiedervi un consiglio sul sistema al quale sto lavorando.

Si tratta di un piccolo magazzino automatico, in cui una piccola testa mobile di prelievo che scorre su guide, raggiunge il ripiano di interesse, si ferma

per qualche istante, effettua il prelievo dei prodotti e poi torna giù alla posizione di scarico.

La prototipazione della struttura meccanica è già a buon punto.

La movimentazione dell'ascensore avviene attraverso cinghie dentate, mentre il l motoriduttore che ho deciso di utilizzare è il seguente: Crouzet 5Nm

Allo spunto l'assorbimento è di circa 3A, per cui pensavo di autocostruirmi un H-bridge da 5A con dei darlington residuo di altri lavori, come nello schema seguente:Crouzet 5Nm

Allo spunto l'assorbimento è di circa 3A, per cui pensavo di autocostruirmi un H-bridge da 5A con dei darlington residuo di altri lavori, come nello schema seguente:

Se pensate che ci siano configurazioni più semplici/funzionali accetto consigli.

Veniamo però ai problemi principali che ho riscontrato:

- FRENATURA MOTORE

Nella fase in cui l'ascensore deve fermarsi per prelevare i prodotti, il motore, nonostante sia in frenatura (differenza di potenziale nulla fra i suoi poli), non riesce a fornire una coppia resistente sufficiente. In altre parole l'ascensore inizia a muoversi, anche se lentamente verso il basso.

Come soluzione ho pensato di fornire in questa fase un PWM molto basso (30%), cosa che sembra funzionare.

So che la soluzione non è "pulita", ma è senz'altro la più semplice.

Ovviamente chiedo il vostro parere in merito a questo per valutare le possibili alternative.

- DISCESA ASCENSORE

La fase di discesa dell'ascensore invece è quella che mi sta dando i più grossi grattacapi.

Pensavo che con invertendo la tensione e con un PWM moderato (40-50%), avrei ottenuto una discesa morbida e controllata, invece praticamente l'ascensore precipita, con conseguente tensione inversa generata che ha danneggiato il driver.

Vorrei il vostro aiuto per capire bene dove sta l'errore in particolare per evitare i problemi e le conseguenze di cui all'ultimo punto.

Grazie anticipatamente.

Modificato: 13 novembre 2011 da Etan00

[Livio Orsini]

Come ti ho accennato nella discussione chiusa nel forum blù, durante la fase di frenatura il motore riversa energia sull'alimentazione tendendo a far salire la tensione.

la soluzione che si adotta sui driver di tipo chopper per motori c.c. è similare a quella che si usa pe rinverter, cambian solo i valori di tensione.

Nel tuo caso è estremamente semplice perchè lavori a soli 12 V.

Per prima cosa ti consiglierei di usare un L298 in luogo del ponte autocostruito. E' un integrato appositamente previsto per pilotare motori in c.c. e/o stepper. Ha integrati 2 ponti ad "H" che possono lavorare anche in parallelo; in questa configurazione erogano ben 5A continuativi, con tensioni di alimentazione >= 36V. Esternamente necessitano solo dei diodi fast recovery. I comandi sono dati a livello 5 V.

Poi se il tuo alimentatore, che deve essere costituito da ponte raddrizzatore + condensatore, non è in grado di assorbire l'energia prodotta dal motore in frenatura, devi aggiungere il gruppo per la frenatura.

Comparatore che attiva il commutatore oltre un certo valore di tensione (12.5 V p.e.), transistor chopper che potrebbe essere un dei tip122 che, con PWM fisso, inserisce un resistore da 3,9 ohm 12 W (i valori sono puramente indicativi, non ho effettuato nessun calcolo).

Questa in linea di massima la soluzione che vedo io.

[Etan00]

Grazie Livio,

sei già riuscito a chiarirmi la configurazione base del sistema.

Per la verità, anche se credo che non cambi molto il motoriduttore lavora a 24V, forse c'è un errore nella pagina linkata.

Un chiarimento ulteriore però devo chiedertelo in merito al gruppo frenatura, sapresti indicarmi delle risorse che mi permettano di dimensionarlo oppportunamente?

O altrimenti potrei anche optare per un alimentatore in grado di assorbire la tensione prodotta, ma non ricordo come viene denominata tale specifica nei datasheet, in modo da potere acquistare ciò che fa al caso mio.

Grazie ancora

[Mirko Ceronti]

Io per quel che riguarda la discesa a velocità controllata, proverei a fornirgli un'onda quadra in P.W.M. a corrente alternata...non so se mi sono spiegato...

In sostanza, se io applico al motore un'onda quadra (sui 10 Khz) positiva e negativa rispetto alla massa, e....simmetrica (valore medio = 0), il motore a magnete permanente dovrebbe restare bloccato ed in coppia.

Poi, se allargo il fronte positivo rispetto al negativo, il valore medio risultando diverso da "zero" farà sì che il motore inizi a girare per un verso (per esempio in senso orario), ma....la parte negativa di valore medio (sì inferiore, ma non nullo), agisce da freno ed impedisce così una discesa incontrollata.

Non so se sono stato chiaro, magari nel prossimo post faccio un disegno.

Saluti

Mirko

[Mirko Ceronti]

Ecco...tanto per essere più chiari.....

Logicamente dopo, andrebbe riaffrontato il sistema di raffreddamento del motore, poichè quando si trova bloccato ed in coppia, il valore medio ai suoi capi è nullo, ma quello efficace (responsabile del surririscaldamento) è massimo ed il motore non gira.

Saluti

Mirko

[Etan00]

Grazie Mirko mi sembra una soluzione interessante anche se come dici giustamente tu, si introduce un problema in più che è quello del surriscaldamento.

A volere approfondire però, dal punto di vista circuitale, che driver dovrei utilizzare?

[Livio Orsini]

Mirko e Etan, state forse dimenticando che il motore è una macchina reversibile. O produce energia meccanica consumando energia elettrica (motore), o produce energia elettrica dissipando energia meccanica (generatore).

Per frenare o si lascia fare all'inerzia, cioè l'energia accumulata viene dissipata dagli attriti, oppure se si vuole controllare una frenatura, come nel caso di una discesa controllata, si deve in qualche modo dissipare l'energia accumulata dal sistema.

Negli azionamenti con alimentatore costituito da ponti a SCR total controllati la soluzione è semplice: l'energia generata dalla macchina elettrica viene reinmessa nella rete di alimentazione.

Anche in questo caso però, per grantire la frenatura di emergenza in macchine particolarmente pericolose, si effettua "il suicidio". L'armatura viene chiusa su resistitori di potenza ed alimenta anche l'avvolgimento di campo, realizzando una macchina a campo parallelo.

Nei casi di azionamenti chopper si è obbilgati a dissibare su resitore.

Solitamente negli azionamenti industriali è previsto un gruppo di frenatura come quello che ho descritto.

Si può anche ipotizzare di chiudere in corto l'armatura di un motore a magneti permanenti. La frenatura è rapidissima e violenta e tutta l'energia accumulata viene dissipata in calore dal povero motore.mad.gif

Il caso in oggetto è un caso apparentemente più semplice, probabilemte basterebbe inserire un resitore in parallelo ai 12 V (24 V ?), quando al tensione sale oltre una soglia.

Se il pilotaggio del motore è fatto come "dio comanda" il lavoro descritto da Mirko deve essere svolto in automatico dal controllore.

Proprio per questo motivo ho consigliato l'uso dello L298 . Basta leggere il datasheet e questa fase è ben spigata, c'è anche una tabella della verità nell'esempio applicativo.

Non è che il link non funziona, non ho proprio messo nessun link.

Basta fare un googlata e se ne ottengono migliaia.

Comuque ecco il link al datasheet.

Link

Modificato: 14 novembre 2011 da Livio Orsini

[Livio Orsini]

A scanso di fraintendimenti.

Nella funzione illustrata da Mirko al diagramma 5, bisogna distinguere tre casi.

Il motore è fermo in coppia.

Al motore non è applicata nessuna forza che tende a farlo muovere.

La corrente media è nulla, c'è consumo di energia elettrica per compensare le sole perdite circuitali.

Al motore viene applicata un forza uguale o minore a quella della massima coppia motrice sviluppabile.

Il motore si comporta da generatore scaricando energia sul dc bus e rimane fermo. Si hanno oscilallazioni di tensione sul dc bus.

Al motore viene applicata un forza maggiore a quella della massima coppia motrice sviluppabile.

Il motore si comporta da generatore scaricando energia sul dc bus, si muoverà nel senso imposto dalla forza. Se questa energia non viene dissipata la tensione salirà a valori indefiniti.

Se il motore si sta muovendo in una direzione e si vuole fermarlo il comportamento è analogo a quanto descritto nel secondo caso.

Modificato: 14 novembre 2011 da Livio Orsini

[Mirko Ceronti]

No no...non l'ho dimenticato, ma ipotizzavo un sistema (e qui debbo ammettere che il pilotaggio di un motore C.C. nel modo che ho consigliato mi ha sempre affascinato ma non l'ho mai realizzato) che quando il motore esce dal set point di velocità causa il trascinamento impostogli dal carico, la semionda di contrapposizione (quella a duty-cycle più stretto) si allarghi, e quella di valore più largo (semionda motrice) si restringa, allo scopo di contrastare l'eccesso di moto e riportare quindi il motore ai giri di set point.

Oh, se poi questo crea un incremento sul bus DC, allora va certamente dissipato al di là di ogni dubbio

Oh, ben inteso, un metodo del genere richiede una retroazione, ed è sicuramente più complesso del metodo di frenatura a resistenza.

Saluti

Mirko