Limitación del par en un motor de CC

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Estoy desarrollando un pequeño botón que puede ser controlado tanto por el usuario como por un microcontrolador. Mi diseño actual es un servo modificado. Estoy quitando la mayoría de los engranajes para mantener bajo el par del motor. Estoy usando la olla para hacer un seguimiento de la ubicación de las perillas y un puente en H para impulsar el motor.

Si el usuario intenta girar la perilla mientras el microcontrolador también intenta hacer girar el motor, me gustaría mantener un par constante y no dejar que la corriente se dispare. Esencialmente quiero dejar que el usuario "gane" pero no quiero apagar el motor ni dañarlo.

¿Necesito circuitos de protección aquí, o el motor está bien con ser forzado hacia atrás mientras intenta avanzar? Este es mi primer uso no trivial de un servo, y todavía estoy aprendiendo cómo funcionan ellos y los motores DC.

    
pregunta Rob Napier

2 respuestas

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Puede aplicar una tensión opuesta a la dirección en la que gira el motor siempre y cuando no exceda la potencia máxima del motor y los componentes de conducción. Dependiendo del motor, la velocidad y el par, es posible que necesite o no circuitos de protección.

También deberá considerar que, al trabajar con el EMF posterior en lugar de hacerlo contra él, la corriente del motor puede ser muy alta, muy rápida. Esto sucede cada vez que disminuye el voltaje promedio del variador más rápido que la fricción reducirá la velocidad del motor; La aplicación de voltaje invertido completo es solo el caso más extremo. Tenga en cuenta que si permite que el usuario ordene cambios rápidos de dirección, en algunas condiciones experimentará un frenado regenerativo. Si su fuente de alimentación no puede ser también un sumidero de energía, y la potencia de las otras cargas en el circuito es menor que la potencia extraída del motor, la tensión del riel de suministro aumentará y sucederán cosas malas. Incluir una crowbar puede ser una buena protección, o es posible que desee activar una resistencia de potencia para convertir esta energía en calor cuando sea necesario.

Un enfoque que puede adoptar es detecta el EMF de retorno del motor, luego limita la diferencia de la tensión promedio que aplicas al motor. Una vez que haya detectado y compensado por EMF posterior, el motor es efectivamente una resistencia, y al limitar el voltaje a través de él, también limita la corriente, según la ley de ohm. Esto le brinda de manera efectiva un control limitado de par / corriente simple, efectivo y de circuito abierto con muy poca complejidad adicional. Incluso puede utilizar la resistencia de activación de sus MOSFET para detectar la corriente.

La razón por la que esto es más fácil que solo medir y controlar la corriente directamente es que puede calcular directamente la tensión necesaria para alcanzar su corriente objetivo, en lugar de encontrarla con un controlador PID o similar. Además, obtienes información de velocidad.

    
respondido por el Phil Frost
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En general, un motor de corriente continua tomaría muy mal la situación. Reducir el torque al quitar el engranaje puede no ser una idea particularmente buena, ya que puede terminar con un torque insuficiente para impulsar la perilla en sí de una manera confiable. Si lo has probado y el botón funciona por sí solo, entonces deberías estar bien en ese conteo. Sin embargo, tenlo en cuenta como un problema potencial, que puede necesitar una rectificación en función de cómo resuelvas el problema.

Ya que quieres que el usuario gane, deberías estar buscando un modo para que el micro se dé cuenta de que el usuario incluso está jugando. Hay dos maneras en las que puedo pensar para hacer esto:

Una forma es detectar que el motor consume más o menos corriente de la que debería en ese ajuste de velocidad / voltaje / ciclo de trabajo / lo que esté controlando con el puente h. Podría tener una derivación de corriente de lado alto o bajo en el suministro del servo que puede ayudarlo a medir esto. Para una respuesta más rápida, algún tipo de esquema que incluya un comparador puede ser una mejor opción. Tenga en cuenta que primero deberá calcular cuánta corriente es "normal", que puede depender tanto de la tensión de alimentación como de la calidad del botón, etc. y en un grado menor de la temperatura. También debes investigar qué tan repetible es esta área normal

El segundo método es detectar si la olla está girando tanto como debería, o menos, o más. Esto es mucho más difícil de hacer, especialmente porque significa que debe conocer todos los bucles de control que puedan estar involucrados y también tener mucha confianza en la repetibilidad.

Tenga en cuenta que para ambos métodos, tener un reductor realmente puede ayudar con la repetibilidad, y particularmente con el segundo método.

Cualquiera que sea el método que utilice, una vez que haya detectado que el usuario está jugando, su motor debería retroceder y ya no ejercer el control. Dependiendo de qué tipo de servo está utilizando, esto puede no ser muy fácil de lograr. Para un motor de CC genérico, básicamente desearía que el bobinado del motor flote en al menos un extremo. Si el servo tiene un circuito de control interno que no puede apagar, al menos deberá apagar el servo. Probablemente esto se haga mejor con un interruptor lateral bajo. Sin embargo, serían necesarios más detalles para estar seguros.

En cualquier caso, durante el período durante el cual aún no ha detectado que el usuario está involucrado y hasta que su controlador reaccione, se encuentra en un área un tanto peligrosa. Debes intentar minimizar este tiempo tanto como sea posible. Asegúrese de incluir diodos para proteger contra EMF inverso, algo simple como un 1N4007 o mejor aún algo rápido como un MUR110. Tendrías dos diodos cada uno en ambas líneas del motor. Si el servo incluye un bucle de control, es posible que no pueda acceder a estas líneas. Sin embargo, tales servos generalmente tienen los diodos EMF inversos de todos modos.

    
respondido por el Chintalagiri Shashank

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