ЕСТЬ ИДЕЯ Стабилизация оборотов шпинделя

[Earnest]

Стабилизация оборотов шпинделя

Посмотрел я это видео и мне очень понравилась идея. Попробую сделать что-то подобное. Тем более, что с ПИД-регуляторами я когда-то возился, на Ассемблере, для STM8. Только для измерений останавливать ШИМ я не буду, буду мерять в паузах между импульсами. Но это значит что стопроцентную скорость, когда импульсы сливаются, устанавливать нельзя – обязательно должны быть паузы. Поэтому для сохранения оборотов напряжение питания надо будет приподнять, скажем, до 36 Вольт. А регулировку ШИМ-а ограничить значениями 0..127.

Первым делом, для наладки будущего девайса, сделал простенький тахометр. Использовал древний контроллер AT90S1200, которые у меня валяются ещё с прошлого века.





Результат измерений вывожу через UART на внешний дисплей. У меня для этого служит универсальная приблуда, но, в принципе, можно подключить к PC и запустить там какой-либо терминал. Разумеется подключать надо через преобразователь TTL-RS232.

На патрон шпинделя нанёс белой краской полоску, шириной миллиметров пять. Светодиод светит на полоску, фототранзистор на неё смотрит, контроллер считает импульсы и пересчитывает период в обороты в минуту.

50 секунд видео работающего тахометра.

Там на дисплее возле показаний тахометра написано Hz. Не обращайте внимания, к этому входу должен подключаться частотомер (выполненный в виде щупа), но я подключаю тахометр. А прошивку править не стал.

Завтра напишу про собственно регулятор.

 

[Robinson1957]

Ну, тахометр, сам по себе можно и на Тиньке13 сделать, но разговор то про регулятор с ПИ. Там и задание и опорник и еще вращение и все связано

 

[Earnest]

Ну, тахометр, сам по себе можно и на Тиньке13 сделать, но разговор то про регулятор с ПИ.

Ну, тринадцатая тайни помощнее будет чем 1200-й контроллер. У него, даже SRAM нет от слова совсем. Только регистры. Так что вы правы, тахометр можно и на ней. А про ПИД -- завтра, пока ещё не дописал.

 

[Earnest]

Про железо

С измерением в паузах ШИМ-а пришлось повозиться. Дело в том, что там наблюдается колебательный процесс, который затухает не сразу. Выглядит это где-то так:



Предполагаю что после фронта импульса должен быть первый полупериод затухающей синусоиды, который режется диодом, параллельным обмотке. Поэтому там площадка.

ШИМит у меня восьмибитный таймер, по прерыванию которого я сначала измеряю напряжение питания двигателя, (его всё равно когда измерять, почему бы не сейчас?) затем запускаю второй таймер, по прерыванию которого измеряю ЭДС на обмотке двигателя, незадолго до начала следующего импульса ШИМ. Разность этих измерений и даст значение напряжения самоиндукции, пропорциональное скорости.



Измерения накапливаю в массиве на 16 отсчётов, из которого беру среднее значение. Но даже при этом результат прыгает на несколько единиц. Для устранения этого, сделал аппаратное накопление. На момент измерения подключаю интегрирующий конденсатор к измеряемой цепи. На моей схеме, что ниже, это C2.



Синий луч – напряжение на входе АЦП, жёлтый показывает моменты измерения. Маленький пик с плоской вершинкой на синей линии это результат подключения накопительного конденсатора. Это на этой картинке он выглядит пик, на самом деле линия качается и на конденсаторе то пик, то провал, но уровень его вершинки постоянен. На мохнатость линий не обращайте внимание, вот такой хреновый у меня USB-осциллограф.



Выше схема моего макета. Работает. На видео я на малых оборотах пытаюсь остановить вращение, а шпиндель сопротивляется. Видно как растёт управляющее воздействие (его показывает цифровой индикатор). Да и слышно это по звуку моторчика. Без ПИД-а на этой скорости шпиндель останавливался просто от касания пальцем. Да, после отпускания есть выбег и скорость на некоторое время немного повышается. Надо точнее подбирать коэффициенты. Буду заниматься когда перенесу на плату. Посмотрел сейчас что наснимал. Да, оператор из меня так себе…

Завтра напишу как всё это работает.