Регуляторы хода
Было бы интересно поподробней узнать схемотехнику PCO (Power Cut Off).
Это отдельная, и весьма немалая тема. Существует и реально применяется четыре варианта решения вопроса об определении разряженности силового аккумулятора. С фиксированным, плавающим порогом, измерением под током и на ХХ. Каждой из них свойственны свои достоинства и недостатки. Соответственно, меняется схемотехника. Для фиксированного порога хватит компаратора, под плавающий нужен АЦП внутри микроконтроллера.
Для разработчиков регуляторов хода очень полезно почитать большую статью по этому поводу главы фирмы Шульце-электроник в прошлогоднем журнале FMT. Номер я могу посмотреть дома. Приводить здесь выдержки из нее кажется мне некорректным. Кстати, в моделистских кругах Германии по данному вопросу были нехилые разборки. Их отголоски можно почитать на сайте Шульце-электроник.
Браво, Володя!
Идеальный пример профессиональной работы !
Я понимаю, что это отдельная и не простая тема, особенно алгоритмы работы. А можно узнать в виде примера, как организовано это (компаратор, АЦП, есть ли внешние делители) на тех регуляторах с которыми Вам приходилось сталкиваться. Интересует возможность перестройки порога у простых, не программируемых на разное напряжение, регуляторов.
простая реализация Different Cutoff Voltages homepages.paradise.net.nz/bhabbott/esc.html
Вот на этой схеме как раз вариант “компараторного” cut-off. Когда разности напряжения между базой и эмиттором Q5 недостаточно для открывания транзистора, на GP3 - “0”. Аналогично и с компаратором, на один вход подают опорное, на другой деленное входное напряжение. Часто используют встроенный в микроконтроллер компаратор, иногда и встроенный же (если есть) источник опорного напряжения. С АЦП, тоже самое, обычно он встроет, обычно используется встроенный же источник опорного напряжения, на вход АЦП подают деленное входное напряжения, а на какой “цифорке” отключать регулятор - программируется.
Иногда, поступают подругому, но смысл, как и в компараторе, www.math.niu.edu/~behr/RC/ML/maxi2.tif - пока D7 “пробит” - работает.
Тут вот какое дело. На всех схемах, что с компаратором, что с АЦП, или там транзистором как приведено на ссылке выше всегда напряжение аккумулятора анализируется через делитель напряжения. Изменением плеч делителя можно сместить точку порога отключения. Другое дело, станет ли от этого лучше. Но поэкспериментировать можно без проблем. Как правило это простой делитель напряжения из двух резисторов и конденсатора на землю. Даже не имея принципиальной схемы регулятора этот делитель легко найти, потому как в сигнальную часть напряжение с аккумулятора больше не подается, только на силовые ключи и стабилизаторы питания сигнальной части регулятора.
В регуляторе на DSP по ссылке из статьи это резисторы R106, R104 и конденсатор C101. В популярном в Европе регуляторе Speedy-BL, пару дней назад упоминавшемся на форуме, это резисторы R12, R38 и конденсатор C8.
Так что если есть желание - можно попробовать, но осторожно. В хороших регуляторах помимо функции РСО есть еще защита от падения внутреннего питания сигнальной части самого регулятора. Но не во всех. Поэтому и осторожно, а то можно спалить регулятор.
В хороших регуляторах помимо функции РСО есть еще защита от падения внутреннего питания сигнальной части самого регулятора. Но не во всех. Поэтому и осторожно, а то можно спалить регулятор.
Спасибо, как раз и требовалось подтверждение наличие внешнего делителя. Спасибо всем, как работает компаратор и АЦП я представляю.
Можно пояснить взаимосвязь изменения напряжения на делителе c цитируемой фразой. К сожалению, не уловил.
Вопрос дилетанта.
В инструкции к контроллеру "SIMPROP"на 35амп под “600” мотор рекомендуется паралельно щёткам подключать диод, а при использовании “300-400” достаточно ёмкости 47nF. Хотя ничего подобного у GWS не видел, тупо применяю эти 47nF со всеми контроллерами. Как почувствовать много это или мало? Как определяется “компромисная” емкость? Теоретически или “методом тыка”? И,если нет проблем, нужен ли этот кондёр вообще?
Как бы это сказать то получше, когда через мотор течет ток то сильно упрощая можно сказать что часть этого тока идет на полезную работу то биш вращение того чего надобно вращать а другая часть подобно сжимаемой пружине запасается в индуктивности рассеивания (или по другому не связанной индуктивности) ротора. Причем запас этой энергии определяется соотношением Q= LI^2/2 то есть запасаемая энегия пропорциональна квадрату тока. В момент разрыва цепи эта энергия выделяеться в виде выброса напряжения ( ток при этом падаем от максимума до ноля) потому как Е= dF/dT то есть чем быстрее падает ток тем больше выброс напряжения в обмотке с которой перестает контактировать щетка . И если моторик маленький эту энергию может вполне рекуперировать указанная емкость ну а если мотор большой и токи приличные то и меры надо принимать серьезные а то и помехи большие от искр да и контроллер попалить можно этими самыми выбросами так как ключики в основном в них 30 вольтовые идут. Так что кондер нужен а величину теоретически определить довольно сложно а ежели практически то глядя по осцилографу на амплитуду выбросов ежели в 1.5-2 раза больше питания так и хватит. О- как.
В порядке поступления вопросов:
- Функция РСО помимо прямого назначения исключает случай, когда напряжение батареи плавно падает, а регулятор продолжает работать. Наступает момент, когда напряжение внутреннего стабилизатора начинает тоже падать. Если в микроконтроллере записана отработка прерывания по падению напряжения, то он успеет запереть силовые ключи и отрубиться. Если этого нет, то оставшийся открытым настеж ключ может организовать сквозной ток со стоящим напротив ключем - основной с тормозным к примеру. Остающихся 2,5 вольт питания аккумулятора при этом хватит, чтобы выжечь ключи.
Поэтому при экспериментах надо позаботиться о том, чтобы порог отключения РСО не сделать слишком низким, а то может сгореть регулятор. Особенно, если он трехфазный. В обычных часто стоит аппаратная защита от сквозных токов при аварийном плавном падении напряжения питания. То есть: эксперименты не должны затронуть питание самого микроконтроллера. Можно вести непосредственный контроль напряжения питания тестером, и если отсечка при очередном регулировании не сработала - вручную отключать регулятор.
Вопрос второй:
В статье указано, что функции фиксирующего диода берет на себя тормозной транзистор, в него он уже встроен. Если же у вас слаботочный регулятор без тормоза, то там должен стоять отдельный фиксирующий диод. Проверить это можно простой прозвонкой проводов мотора с обесточенным регулятором.
Некоторые производители грешили забывчивостью, и не ставили диод. Примечательна эволюция версий пикоборта. На ее плате стоит два регулятора хода - основного мотора и хвостового. Так на первых версиях на хвостовой мотор диод не ставили, надеясь на то, что описал выше hivolt. Потом эта оплошность была исправлена, потому как рекуперировать кондер не мог, и регулятор работал в диком режиме перенапряжений, отчего ключ частенько выгорал. Хотя мощность хвостового моторчика мизерная, ее хватало, чтобы сжечь транзистор.
Некоторые пользователи ставят параллельно имеющемуся в тормозном транзисторе диоду еще один. Это не блаж. Дело в том, что диод в MOSFET-транзисторе не специальный. Он паразитный, т.е. получается в силу технологии полупроводников. Его скорость переключения невелика, а падение напряжение в открытом состоянии слишком большое. Поэтому ставят в параллель ( конечно, не на реверсивном регуляторе) диод Шоттки. Он уменьшает потери на коммутацию и в паузе. В среднем на несколько процентов. Важны ли эти крохи для вас - решайте сами. Для некоторых - очень важны.
То есть, при определении емкости конденсатора на щетках двигателя компромисс ищется между потерями в регуляторе и помехами в эфир. Конденсатор гасит помехи от искрения коллектора, а не от импульсного регулятора. Последние гасятся диодом. Если вы все же решили поставить дополнительный диод Шоттки, ставьте его параллельно щеткам, но не на моторе, а возле регулятора. Помех в эфире при этом будет меньше. Почему - это отдельная песня.
А кто, господа, знает, как реализуются электрические регуляторы хода для безколлекторных двигателей для вертолетов с функцией гувернера? То есть с обеспечением постоянной скорости вращения при изменении нагрузки. Ведь обычно используются безколлекторные двигатели без датчиков, а скорость вращения ротора определяется частотой подачи питающих импульсов с учетом эффекта скольжения
Нда, вопросик.
Во первых : в беСколлекторных двигателях нет скольжения ротора относительно подаваемого трехфазного ипульсного напряжения. Т.е. оно равно нулю, а ротор вращается с магнитным полем статора синхронно.
Во вторых, и это в статье указано, из самого принципа работы регулятора хода в нем уже есть информация об оборотах. В режиме электровертолета в программе регулирования предусматривается сравнение заданного командой с передатчика значения оборотов с текущим фактическим значением. В результате сравнения изменяется скважность ШИМ, подаваемой на нижние ключи регулятора поверх трехфазного коммутирования. Вместе со скважностью изменяется и подводимая к двигателю мощность. Она изменяет обороты в нужную сторону. К примеру, если фактические обороты меньше заданных, длина импульсов ШИМ увеличивается, увеличивается мощность на валу мотора и обороты его возрастают.
То есть, в регуляторе бесколлекторника гувернер - это просто кусочек программы в контроллере и все! Никаких дополнительных элементов там нет.
Постарайтесь понять, что бесколлекторный двигатель не относится ни к асинхронным , ни к синхронным электрическим машинам. Это просто полный бесконтактный аналог коллекторного двигателя постоянного тока. И его обороты зависят от подводимой к нему мощности и момента торможения на валу. И ТОЛЬКО.
vovic
В обычных часто стоит аппаратная защита от сквозных токов при аварийном плавном падении напряжения питания
А блин, ведь важная вещь, особенно на этапе отладки программ конроллера. Я просто пока не впаивал тормозной транзистор, вмето него светодиод. Над схемой надо будет подумать, хотя ничего сложного по первоначальным прикидкам, там нет, думаю без стабилитрона не обойтись, хотя нет, это если за питанием следить, а если следить за основным транзистором это чистейшая логика, пока основной транзистор открыт - тормозной принудительно закрыт.
vovic
…А блин, ведь важная вещь, особенно на этапе отладки программ конроллера. .
Отож. 😎
to vovic
Нет, нет, коллега! Тут все не так просто!
Если у бесколлекторного двигателя увеличивается нагрузка на валу, он что, продолжает вращаться с той же скоростью? Если принять ваш тезис, что частота вращения вала жестко определяется частотой подаваемых импульсов, то тогда получается, что его нельзя остановить и потребляемая мощность в этот момент возрастает до бесконечности?
А за счет чего происходит обратная связь контроллера с двигателем, если он без датчиков? Каким образом контроллер определяет, что частота подаваемых импульсов не соответствует частоте вращения вала? На основании какой информации контроллер принимает решение об изменении скважности импульсов?
Функция гувернера в контроллере означает, что обороты должны поддерживаться стабильными при изменении нагрузки на вал двигателя. А из вашего ответа не понятно, скорость вращения определяется частотой поступающих трехфазных импульсов, а скважность, или широта импульсов, от чего зависит?
А за счет чего происходит обратная связь контроллера с двигателем, если он без датчиков?
Это он только так называется. Если я все правильно понимаю, то обратная связь - по наведенной ЭДС. Когда ротор с магнитами вращается, то в обмотках возникает сигнал. Этот сигнал выделяют и на его основании делают вывод относительно оборотов. Если сигнала нет, значит ротор стоит. Датчик - электронно-программный.
Есть импульсы обратного хода, и есть противоэдс наводимая магнитами чем меньше скорость тем меньше противоэдс и выше ток.
собственно анализируя то что поступает с концов обмоток контроллер и определяет и скорость вращения поля и значения ШИМ. сходите вот сюда и почитайте может это Вам чего нибудь пояснит
www.aerodesign.de/peter/…/SPEEDY-BL_eng.html
To heli_nick
Пардон, Вы статью то читали?
Там целый раздел про то, как контроллер узнает положение ротора.
И про то как формируется скважность импульсов.
И из моего “тезиса” вовсе этого не следует. Просто когда потребляемая мощность упрется в предел, а момент торможения все растет, ротор просто остановится.
Ну право ей Богу, нельзя же так то.
Нет, все-таки Вы статью не читали. Там же описано, что делает гувернер, а Вы мне это здесь рассказываете. 😃
To toxa:
Нету там датчиков, в бессенсорном моторе. Ни электронно-программных, никаких.
Слово датчик в русском языке означает преобразователь одной физической величины в другую, которую легче передать или измерить. Это из БЭС.
Как во впрысковом двигателе автомобиля определяют когда поджигать смесь по цилиндрам? Там нет датчиков ВМТ такта сжатия каждого цилиндра. Там есть датчик углового положения коленвала, - а это не одно и тоже. Поэтому и приходится искрам в свечах молотить вдвое чаще, чем необходимо для мотора. То есть решение компромиссное, вытекающее из наравнозначности датчиков ВМТ такта сжатия и датчика углового положения коленвала.
Также и здесь. Из-за отсутствия датчиков обходное решение уступает по некоторым параметрам датчиковому бесколлекторнику.
Из-за отсутствия датчиков обходное решение уступает по некоторым параметрам датчиковому бесколлекторнику.
Обходное решение - это измерение наведенной ЭДС? Измеряется чем? :) Можно назвать это датчиком?
Просто есть МОТОРЫ с датчиком холла, например, а есть - МОТОРЫ без датчика, в этом случае “датчик” - в КОНТРОЛЛЕРЕ.
Во впрысковом двигателе - ДВИГАТЕЛЬ с датчиком. Что сделать несколько датчиков по одному на цилиндр, что сделать один датчик на валу - двигатель с датчиком. Даже если (если представить такое) осуществлять впрыск по шуму двигателя - то это все равно будет система с датчиком (шума двигателя). Бывает еще без датчика (впрыскиваем и поджигаем как придется, надеясь попасть в фазу). Это еще хуже, чем впрыск по шуму двигателя.
Нет, нельзя это называть датчиком.
Датчик, он измеряет или преобразует титульную величину. Т.е. датчик давления - измеряет давление, а датчик освещенности - освещенность, а не, к примеру тепловой нагрев от освещенности.
Приведу еще пример. Как стиральная машина-автомат определяет, сколько воды наливать в бак? Датчика уровня там нет. Там стоит датчик давления, определяющий относительное давление столба воды в баке. Почему это нельзя назвать датчиком уровня? Да потому, что если вместо воды будет, скажем, спирт, то его автомат нальет в полтора раза больше. Поэтому и нельзя.
Впрочем, я уже как то объяснял на форуме одному Гуру, что тупые американцы упорно пишут sensorless, и как им объяснить что там не less, а yes? 😆
to vovic
Коллега! Статью я прочитал внимательно, а вопросы задаю потому, что не понял. Прошу прощения за бестолковость!
Я правильно понял из ваших ответов, что схемка с компаратором позволяет определить отставание по фазе в положении ротора от питающих импульсов, которое потом компенсируется изменением ширины питающих импульсов?
Далее, все равно не ясно с функцией гувернера контроллера для вертолета. Если двигатель вращается точно с той частотой, которую задает контроллер, тогда режим гувернера получается автоматически. Но тогда возникает вопрос, а как контроллер переключается в этот режим, как это выглядит функционально?. В инструкци пользователя на соответствующие контроллеры, например компании “Шульце”, я этого не нашел.
Если знаете, дайте пожалуйста ссылку на материалы, где это подробней описано.
На чужих языках материалов много. Одна из ссылок Вам дана выше.
Но, видно , толку мало.
На русском же - подробных материалов не встречал, хотя и занимаюсь контроллерами бесколлекторных электродвигателей постоянного тока около тридцати лет.
Здесь важно понять причинно-следственную связь.
Попробуйте сначала разобрать, как работает бесколлекторник с датчиками.
Когда для этого случая Вам будут понятны ответы на все Ваши вопросы, только после этого можно перейти к бессенсорным бесколлекторникам. Причем, чтобы не путать импульсы трехфазного тока и импульсы ШИМ, разберите сначала случай 100% мощности, когда ШИМа нету никакого.
По схемке с компаратором Вы поняли неправильно. Она позволяет определять положение ротора, относительно статорных полюсов, когда ротор вращается. Это положение формирует фазу импульсов трехфазного напряжения.
Как формирует? Представьте, что северный полюс ротора приближается к полюсу статора №1. Допустим, если на фазу мотора А подать положительный потенциал, то ток потечет через обмотки такой, что на полюсе статора №1 будет Южный полюс. Контроллер на полпути северного полюса ротора к полюсу №1 статора подает положительный потенциал на фазу А и держит его там до тех пор, пока полюс ротора не дойдет до полюса статора №1.
Т.е. не контроллер задает фронт и спад импульсов трехфазного напряжения, а ротор. Контроллер выполняет команду ротора. Улавливаете причину и следствие?
Теперь про гувернер. Автоматически его функция у бесколлекторника не получается. Потому что не контроллер определяет фазу и частоту трехфазного напряжения, а ротор. В свою очередь его обороты определяются балансом мощностей подводимой электрической и отдаваемой механической с учетом КПД.
Странно, что Вы не нашли порядка включения этого режима. Регулятор Future-universal, к примеру на сайте Шульце, инструкция по пользованию, стр 17d рассказывает как включается режим стабилизации оборотов, а на стр. 22 рассказывают про два режима стабилизации - мягкий для обычного полета и жесткий, для 3D-пилотажа на вертолете :
www.schulze-elektronik-gmbh.de/…/gfutu10-d.pdf
Может у Вас с иностранными языками проблема?