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Robotica Generale Questo Forum e' dedicato agli argomenti di Robotica Generale che comprende, quindi, sia la Meccanica che l'Elettronica.

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  #1  
Vecchio 08-05-2006, 11:08 PM
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predefinito frequenza pwm

raga qualcuno sa la frequenza di pwm per pilotare un motore con che criterio va scelta? è indifferente o dipende da tensione, consumi, coppia ecc ?
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  #2  
Vecchio 08-07-2006, 07:21 AM
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raga qualcuno sa la frequenza di pwm per pilotare un motore con che criterio va scelta? è indifferente o dipende da tensione, consumi, coppia ecc ?
Questa è una domanda alla quale è impossibile rispondere in modo esauriente in poche righe, si tratta di un argomento molto complesso, vasto e sopratutto richiederebbe una trattazione matematica di alto livello.
Purtroppo il valore della frequenza per il PWM è un argomento che spesso e volentieri vuoi per "ignoranza" vuoi per "presupposta saccenza" o per informazioni errate lette su dei siti viene totalmente sottovalutato o peggio ignorato.
Fortunatamente il valore ottimale della frequenza è compreso tra due limiti tra loro abbastanza distanti ed è abbastanza facile rimare dentro la curva di funzionamento non critico, lavorare al di fuori di questi limiti porta ad una bassa efficienza nel trasferimento della potenza e al rischio di "friggere" il motore oppure il driver di potenza.
Il limite minimo di frequenza dipende principalmente dalla costante di tempo del motore che dal punto di vista elettrico è equivalente ad un circuito RL, cioè un filtro passa basso.
Per il calcolo della costante di tempo occorre conoscere il valore della resistenza ohmmica degli avvolgimenti e dell'induttanza, parametri che nei motori normalmente usati nelle applicazioni amatoriali sono sconosciuti e irreperibili, in teoria sono misurabili ma occorre possedere un preciso milliohmmetro e un misuratore di induttanza, strumenti che normalmente un amatore non possiede, scordati di misurarli con un normale multimetro.
Ipotizzando di conoscere la costante di tempo la frequenza minima del PWM è pari a 20 diviso la costante di tempo moltiplicata per 2 pi greco.
Dato che la costante di tempo dei DC normalmente usati nelle applicazioni amatoriali vale frazioni di ms ne consegue che la frequenza minima è sempre superiore a 6-7 kHz.
Il limite superiore è determinato da due fattori, il valore dell'impedenza del motore e dallo slew rate dei finali del driver di potenza, nel primo caso se l'impedenza diventa troppo alta (è legata alla frequenza) non si riesce più a trasferire la potenza, nel secondo caso si rischia di aprire un ramo del ponte H quando quello opposto non si è ancora chiuso (= cortocircuito).
Spero di essere stato abbastanza chiaro, per finire ti dico che con i motori DC normalmente usati in robotica amatoriale il range di frequenza per il pwm è solitamente compreso tra 8kHz e 22kHz, usare 10kHz è un buon compromesso.
Volendo è possibile trovare sperimentalmente il valore ottimale per il proprio motore, però devi essere in grado di misurare con buona precisione la velocità di rotazione (encoder o contagiri) e la corrente assorbita.
Facendo girare il motore a giri costanti pari alla metà di quelli massimi con un carico costante, p.e. un elica, si misura la corrente assorbita sia sulla batteria che sul motore variando la frequenza, troverai una zona abbastanza lineare dove i due valori sono più bassi che alle altre frequenze (= maggiore efficienza).
Attenzione che se mentre sali di frequenza vedi la corrente del motore calare mentre aumenta quella dal lato batteria significa che il ponte H è al limite, i due rami stanno andando in corto durante le commutazioni, pertanto fermati subito altrimenti bruci i finali di potenza.
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  #3  
Vecchio 08-07-2006, 09:05 AM
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tnx per la risposta abbastanza esauriente, cmq penso che procederò con qualche prova sperimentale come hai consigliato
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  #4  
Vecchio 08-08-2006, 02:20 PM
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mi sto preparando per fare le prove, quindi ho iniziato a costruirmi un encoder, ho aperto un mouse, ho recuperato il disco forato e l' ho montato sull' albero del motoriduttore, ora il problema sorge con le componenti ottiche, all' interno del mouse ci sono due componenti per rotellina, uno a 2 terminali che seguendo le piste sembra l' emettitore e uno a 3 terminali che dovrebbe essere il ricevitore. il problema è che non sono ruscito a capire quello a 3 terminali come funziona.
qualcuno ha qualche info?
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  #5  
Vecchio 08-08-2006, 03:10 PM
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Prova su google con "mouse encoder"

http://www.doug-smith.net/kf6dx7.pdf
http://www.amsky.com/atm/accessories/mouse/mouse.html


Saluti
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  #6  
Vecchio 08-18-2006, 03:25 PM
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E se la costante di tempo la si calcolasse per via empirica aiutandosi con un oscilloscopio?
Non sarebbe corretto il seguente procedimento?

1) calcolo dapprima il valore ohmico del motore. Dal momento che a regime
l'induttanza è un cortocircuito, ricavo il valore della resistenza
semplicemente misurando la corrente assorbita in condizioni di carico e di
tensione costante.Diciamo Rm questa resistenza.

2) inserisco una resitenza di valore noto in serie al motore e applico la sonda
dell'scilloscopio ai capi di detta resistenza (chiamiamola Rs). A questo
punto osservo il transitorio ai capi di Rs che apparirà come un
esponenziale che parte da zero (visto che l'induttanza è inizialmente
un'impedenza di valore infinito) e arriva al valore di regime VsRs/(Rs+Rm).
Dall'oscilloscopio stimo il tempo che ci mette la tensione per arrivare a
regime; sappiamo che questo tempo è pari (a grandi linee) a 4-6 volte la
costante di tempo dell'intero circuito che vale nel nostro caso:

(Rm+Rs)/L

Detta T la costante di tempo appena stimata, possiamo allora stimare
anche il valore dell'induttanza del motore: L=(Rm+Rs)/T
Da qui possiamo alla fine ricavare la costante di tempo del motore
che è: Tm=L/Rm.

Potrebbe funzionare?
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  #7  
Vecchio 08-18-2006, 05:27 PM
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calcolo dapprima il valore ohmico del motore. Dal momento che a regime
l'induttanza è un cortocircuito, ricavo il valore della resistenza
L'impendenza degli avvolgimenti è a 0 solo quando sono attraversati da corrente continua costante, nel nostro caso questo significa a motore fermo perchè nel momento in cui inizia a girare gli avvolgimenti vengono commutati dalle spazzole e questa crea variazioni di tensione/corrente sulle bobine che a loro volta creano un'impedenza.
Morale della favola per misurare la R di armatura l'unico modo è usare un milliohommetro, un normale multimetro non va bene perchè la R tipicamente vale pochi ohm e per fare dei conti precisi serve il centesimo di ohm.

Quote:
2) inserisco una resitenza di valore noto in serie al motore e applico la sonda
dell'scilloscopio ai capi di detta resistenza (chiamiamola Rs). A questo
punto osservo il transitorio ai capi di Rs che apparirà come un
esponenziale che parte da zero (visto che l'induttanza è inizialmente
un'impedenza di valore infinito) e arriva al valore di regime VsRs/(Rs+Rm).
Dall'oscilloscopio stimo il tempo che ci mette la tensione per arrivare a
regime; sappiamo che questo tempo è pari (a grandi linee) a 4-6 volte la
costante di tempo dell'intero circuito che vale nel nostro caso:
Non va bene lo stesso e poi ti serve un oscilloscopio con memoria oppure un DSO per poter misurare il transiente d'avvio, due strumenti molto economici che tutti hanno nel proprio laboratorio
Come ho già detto il modo più semplice per trovare il pwm ottimale è fare si un test empirico ma quello che ho descritto io grazie al quale trovi il punto di massimo rendimento del motore in funzione della frequenza pwm.

Ultima modifica di astrobeed; 08-18-2006 a 06:14 PM
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  #8  
Vecchio 09-18-2009, 05:20 PM
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Vi prego di scusarmi per la mia ignoranza ma è la prima volta che affronto l'argomento "pwm" e sono alle mie prime esperienze.Giusto per ricapitolare:
(premetto che il discorso dei consumi mi è chiaro,riassumerò solo quello che riguarda la velocità del motore).Collego per prima cosa un carico costante al mio motore,misuro il numero di giri e infine vario la velocità con una variazione del duty cyle fino a quando non raggiungo la metà di quella massima...giusto..? Non posso vedere la riduzione a cui è collegato il motore,come carico costante?(i motori che userò sono i gm9 della solarbotics).. Vi ringrazio anticipatamente
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