Kilka pytań początkującego robotyka

[Karan]

Witam, jest to mój pierwszy post na tym forum.

 

Jestem studentem mechatroniki i zajmuję się obecnie budową linefollowera (robota podążającego za linią). Poszukuję obecnie informacji na temat napędów stosowanych w latających modelach elektrycznych.

 

Oto moje pytania:

 

Silnik bezszczotkowy:

1. Jak policzyć obroty na minutę? Jestem prawie pewien jak to zrobić, ale chciałbym usłyszeć to od fachowca.

2. Czy ich moment bezwładności w praktyce odbiega od zwykłych silników szczotkowych? Jest to dla mnie o tyle istotne, że steruję silnikami przy pomocy modulacji szerokości impulsów (PWM). Bezwładność będzie też ważyć na zwrotności robota.

3. Czy są przeciwwskazania żeby hamować je przeciw-napięciem?

[Pablolotnik]

Co do pierwszego punktu :

W silnikach bezszczotkowych istnieje taki parametr jak kV.Jest to liczba obrotów na minute przy zasilaniu napięciem 1V.Bez obciążenia.Czyli na przykład jak masz silnik o kV 1000 i zasilisz go z 12v to obroty będą wynosić 12000/min.

Pozostałe pytania zostawię innym bo nie potrafię na nie odpowiedzieć.

[buwi777]

Silnik bezszczotkowy:

1. Jak policzyć obroty na minutę? Jestem prawie pewien jak to zrobić, ale chciałbym usłyszeć to od fachowca.

2. Czy ich moment bezwładności w praktyce odbiega od zwykłych silników szczotkowych? Jest to dla mnie o tyle istotne, że steruję silnikami przy pomocy modulacji szerokości impulsów (PWM). Bezwładność będzie też ważyć na zwrotności robota.

3. Czy są przeciwwskazania żeby hamować je przeciw-napięciem?

Ad.1 Albo pomiar impulsów napięciowych z jednego z końcówek zasilających i podział przez ilość pól w silniku albo mały enkoder/impulsator i dane do "komputera"

 

Ad.2 To zależy od masy rotora - outranery - duży moment, inrunnery - mały moment

 

Ad. 3 Poznaj jak działa silnik bezszczotkowy bezhalotronowy ( wirujące pole magnetyczne ) a potem zadawaj takie pytania. Silniki owe - podobnie jak szczotki - hamuje się zwierając końcówki zasilające ( tak w uproszczeniu).

 

Domniemywam, że wiesz o czymś takim jak regulator zasilający silniki bezszczotkowe - ich się nie podłącza bezpośrednio do zasilania ... i nie bardzo wiem jak zastosujesz w tym przypadku PWM :shock:

[stepek]

Prawdopodobnie w swoim robocie LF będziesz stosować mikrokontroler AVR/PIC. Nie widzę problemu by sterować regulatorem za pomocą szerokości impulsu generowanego np. na wyjściu zegarowym od 1ms do 2ms. Zastanawia mnie czy typowy zestaw silnik bezszczotkowy i ESC poradzi sobie z dużym momentem, który potrzebny jest przy ruszeniu robota.

[universal]

My w szkole też zajmujemy sie robotami tyle, że lego programowanymi w c# tyle, że tam są sensory koloru itp. prędkość ustawia się na zasadzie % mocy. Wy pewnie macie całkiem inne robociki

[stepek]

No tak tylko że w lego mindstrom, zastosowany jest napęd oparty o motoreduktor z enkoderem, komunikacja odbywa (o ile się nie mylę po I2C). Układ ten pracuje bez wątpienia w pętli zamkniętej regulatorem. W przypadku zastosowania modelarskiego silnika pracujemy w pętli otwartej, gdyż przy napędzie śmigła nie zależy nam na stałej prędkości obrotowej.

[rafit]

Oto moje pytania:

 

Może najpierw pytanie zerowe - jak zamierzasz sterować takim silnikiem?

Planujesz użyć regulatora modelarskiego, czy może budujesz coś własnego? Od tego zależy odpowiedź na własne pytania. Przyjmijmy że używasz regulatora modelarskiego.

 

Silnik bezszczotkowy:

1. Jak policzyć obroty na minutę? Jestem prawie pewien jak to zrobić, ale chciałbym usłyszeć to od fachowca.

a) teoretycznie, znając KV silnika * napięcie zasilania * wysyłany sygnał do regulatora (w % 1-2ms)

 

z pomiaru działającego silnika. Albo mierzysz impulsy na jednej z 3 linii sterujących silnika, albo czujnik magnetyczny przy uzwojeniach, albo element światłoczuły połączony z wałem/obudową silnika.

 

 

2. Czy ich moment bezwładności w praktyce odbiega od zwykłych silników szczotkowych? Jest to dla mnie o tyle istotne, że steruję silnikami przy pomocy modulacji szerokości impulsów (PWM). Bezwładność będzie też ważyć na zwrotności robota.

Lepsze regulatory modelarskie pozwalają na konfigurację swojego działania. Można nawet ustawić "hamulec" zwalniający obroty silnika po zmniejszeniu zadanego sygnału. Szybkość zwalniania/rozpędzania będzie też naturalnie zależeć od mocy silnika.

 

 

3. Czy są przeciwwskazania żeby hamować je przeciw-napięciem?

Przy użyciu regulatora modelarskiego to pytanie nie ma sensu. System hamowania wbudowany jest w sam regulator (patrz wcześniejsza odpowiedź). Regulatora modelarskiego nie wolno podłączyć inaczej niż zaleca producent - inaczej go spalisz!

[Karan]

Drobne wyjaśnienie na początek. Posiadam dość skąpą wiedzę o elektronice. Wiem to do czego sam dotarłem, a douczam się ciągle na bieżąco. Niestety dopiero teraz będę miał przedmioty związane wprost z tematem. Przepraszam więc z góry za kwiatki, które nasadziłem.

 

Dziękuję za odpowiedź na pierwsze pytanie. Jest już w pełni wystarczająca.

 

Drugie pytanie dotyka właśnie mojej wątpliwości związanej ze startem i skręcaniem robota. To pierwsze celnie zauważył stepek.

 

Trzecie pytanie rzeczywiści jest właściwie bezsensu. Wszystko zależy od tego jaką opcję przyjmę. Zastosowanie gotowego/prawie gotowego regulatora jest kuszące, ale nie wiem czy całkowicie będzie mnie satysfakcjonować.

 

Dopiero teraz naszła mnie refleksja, że powinienem od razu przedstawić cel jaki sobie postawiłem.

 

Potrzebuję napędu, który pozwoli mi przekroczyć prędkość 2 m/s. Silniki których teraz używam (oto one) z kółkami producenta pozwalają teoretycznie na rozwinięcie prędkości bodajże 2,1 m/s. Najprostszym rozwiązaniem byłby zakup czegoś gotowego. Niestety nie stać mnie na najdroższe zabawki z kraju kwitnącej wiśni. Dlatego szukam napędu który mógłbym odpowiednio przerobić.

 

Dziękuję za cierpliwość i pomoc.

[Gość Anonymous]

Ten napęd z linku bardzo mi przypomina serwomechanizm modelarski(servo) przekładnie i ten silniczek, to chyba to samo co w servie, http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=9549 zerknij na prawą stronę tego serva, tam widać taki silniczek.

[Karan]

Tak to dokładnie taki sam silniczek z tego co pamiętam.

[rafit]

Zacznij może od kartki papieru, zapisz co chcesz osiągnąć i trochę policz.

 

Chcesz przekroczyć 2 m/s. Jeżeli użyjesz standardowych elementów modelarskich, to czas reakcji będzie wynosić 1/50 sek. Czyli Twój przyszły robot przejedzie 4 cm zanim będziesz mógł wysłać mu kolejny rozkaz. To również oznacza że właśnie robot zjechał z linii...

 

 

Czy wykonałeś już jakiegokolwiek jeżdżącego robota? Może zacznij od czegoś prostszego (wolniejszego), a następnie jak już zrozumiesz trochę temat spróbuj zrobić szybszego.

 

 

Silniki które pokazałeś wyglądają na 1-fazowe czyli ich sterowanie jest zupełnie inne niż 3-fazowych o które się pytałeś. Używałeś już tych silników w działającym robocie? Jeżeli tak to jak je sterowałeś? Może opiszesz obecne doświadczenia, a łatwiej będzie coś doradzić.

[Karan]

Razem z dwoma kolegami stworzyliśmy już udaną konstrukcję. Mamy już nawet na swoim koncie pierwszy sukces, udało nam się zająć 4 miejsce na zawodach wyprzedzając dużo bardziej doświadczonych konstruktorów. Teraz po kolejnym (już ostatecznym) poprawieniu pierwszej konstrukcji zabieramy się za drugą.

 

Całość układu sterowania jest autorska. Czas reakcji mikrokontrolera (czyli de facto układu) nie jest problemem. Dla przykładu dysponujemy ilością kilku tysięcy sczytań linii na sekundę. Dodatkowo na nowej konstrukcji pojawi się kamera oraz napęd tunelowy który będzie go dociskał.

 

Do tej pory moje doświadczenia z silnikami ograniczają się do silników jednofazowych sterowanych przy pomocy PWMu. Nad całością panuje algorytm całkujący.

 

Problemem jest znalezienie silnika elektrycznego, który pozwoli naszej maszynce rozwinąć dobrą prędkość. To co mnie ogranicza to:

- wiedza,

- koszta - nie stać nas na silniczek za 700 złotych

- ograniczenie do napędów elektrycznych,

- na samym końcu bateria (rozmiar waga).

[rafit]

ambitne zamiary, ale próbujcie.

 

Poszukaj przeróbki kontrolera modelarskiego na i2c lub fast pwm (używany w wielowirnikowcach np quadrocoptrerach)

poczytaj np tutaj: http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=766589

 

Przy użyciu szybkich kontrolerów silników 3-fazowych macie szansę pozostać na linii. Sterowanie byłoby przez I2C, więc powinniście sobie poradzić.

 

Silnik: określcie jakiej szybkości obrotowej i momentu wymagacie, to znajdziecie potrzebny silnik. Zawsze będzie to jakiś kompromis pomiędzy wagą całości a dostępna mocą.

 

Baterie: LiPol, napięcie i pojemność dostosowane do użytego ESC i silnika.

[Karan]

Dziękuję pięknie za pomoc.