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Controlador Micro Passo para o Motor do DD1

Discussão em 'DIY' iniciada por J. Schmaedecke, 29 Mai 2018.

  1. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    Depois de muitas tentativas de adicionar um encoder ótico para melhorar o controle de velocidade cheguei a desistir. Não encontrei nada que fosse barato, preciso e facilmente replicável pois não faria apenas um.

    Algum tempo depois tentei não utilizar motores de acionamento direto e partir para o comum e mais fácil: o acionamento por correia. Com várias opções e ainda um modo melhor como o motor síncrono controlado com gerador senoidal PWM para maior precisão.

    O motor do DD1 é um motor de passo com 12 passos e 3 fases, 30º cada passo. O controle original faz uso do meio passo. Assim, o DD1 é acionado por meio de 24 passos por volta e 15º cada passo. A velocidade é controlada pela corrente média circulante no motor, deste modo o meio passo divide a corrente entre dois passos deixando a rotação mais contínua mas com 24 saltos. Quem ligou o DD1 sem o prato já observou o giro do motor aos saltos. O que reduz esta flutuação de rotação é a massa do prato que torna o movimento quase contínuo. É fácil de observar a flutuação quando observamos no osciloscópio o a onda gravada de um tom no disco de ajuste.

    Eu já havia usado motor de passo em meio passo mas li sobre o controle de motores de passo com micro passo. Daí veio a ideia de usar o acionamento por micro passo PWM tornando a transição entre os passos praticamente contínua. Teoricamente o motor reduzirá em muito a flutuação de rotação e com o controle de pulsos temporizado por cristal resultando em precisão de rotação.

    A intenção é esta. Se alguém se propuser a colaborar será bem vindo.
     
    Última edição: 29 Mai 2018
    • 3


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  2. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    O primeiro teste foi alimentando uma fase com 5V e outra variando entre 0V e 5V que confirmou a possibilidade. Causou um movimento suave entre o passo e o meio passo. Acredito que a maior dificuldade deste projeto será a definição da curva de magnetização da transição para que o torque seja constante evitando a flutuação da rotação. Mas esta é a vantagem do PWM. É possível moldar qualquer tipo de curva.

    No primeiro circuito vou utilizar um arduino uno. Este micro controlador possui 3 timers. Cada timer controla duas saídas pwm. Por opção para utilizar apenas um timer, vou multiplexar estas 2 saídas para as 3 fases. Isto é possível porque sempre uma fase fica desligada. Como driver vou usar o ULN2003 de saída com darlington coletor aberto.
    A transição será em onda triangular para facilitar o primeiro programa de teste.
     
    Última edição: 31 Mai 2018
    • 2
  3. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    Posso dizer que o primeiro teste com o controlador PWM foi um sucesso.
    Utilizei a frequência de 31kHz do Arduino UNO no PWM. Para cada um dos 12 passos do motor do DD1 adicionei 30 micro passos totalizando 360 passos. Uma foto com duas fases do motor abaixo. O uso do ULN2003 ficou suficiente sem mostrar picos. O ruído de transição não causa problema e pode ser do breadboard.

    Ainda não testei o torque mas visualmente ele já supera em muito o controle original. Usei a curva quadrática e senoidal. A quadrática pareceu ser mais eficiente na manutenção da constância do movimento. Vou testar ainda outras curvas de interação. Mas posso já afirmar que o motor de torque constante para o DD1 é uma realidade. CtlMotorDD1_PWM.jpg
     
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  4. Adriano Drums

    Adriano Drums Um Aprendiz


    Desde 22 Fev 2008
    Curitiba/PR/Brasil
    Parabens pelo projeto, estou procurando algo neste sentido... Você pretende dar continuidade? Sabe se existe algo semelhante pronto para motores equivalentes?

    Grande abraco!
     
  5. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    Este projeto apresentou uma dificuldade. Embora a velocidade de rotação seja constante demora muito tempo para a sincronização. Mais tarde pretendo retomar este projeto. Provavelmente misturando com o controle antigo para deixar mais robusto.
    Aos motores equivalentes dependem apenas do número de fases por volta.
    abraço
     
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  6. Adriano Drums

    Adriano Drums Um Aprendiz


    Desde 22 Fev 2008
    Curitiba/PR/Brasil
    Legal, não conheco muito o tema, mas vou procurar aprender um pouco e tentar contribuir...
    Aproveirando, esse upgrade dsixaria de utilizar afrequencia da rede como referência, correto? Nao gosto da ideia de depender da acuracidade e esrabilidade desse parametro da nossa rede elétrica...
    Abraços
     
  7. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    Seria muito bom ter alguém para ajudar.(y)
    Frequência controlada por cristal.;)
    abraço
     
  8. Adriano Drums

    Adriano Drums Um Aprendiz


    Desde 22 Fev 2008
    Curitiba/PR/Brasil
    Estava estudando alguns artigos sobre controle senoidal de motores bldc e encontrei esse artigo. Gostaria de saber se seria aplicável ao motor do DD1.
    Caso isso ajude na parte referente ao controle de torque e micropassos, ficaria faltando apenas trabalharmos no controle de velocidade e lock no caso de um closed loop.
    O que acha?

    Segue arquivo:
    http://www.berryjam.eu/2015/04/driving-bldc-gimbals-at-super-slow-speeds-with-arduino/
     
  9. J. Schmaedecke

    J. Schmaedecke Usuário


    Desde 19 Mai 2003
    Porto Alegre - RS
    Olá Adriano,
    Mas foi quase que exatamente o que fiz. (y)
    Acontece que no caso do DD1 não usei a tensão negativa para controle. Coisa que pretendo fazer em breve. Já adquiri um driver PWM para mosfet Mas antes é necessário modificar o circuito do motor do DD1. Ele possui sensores hall que devem ser alimentados em separado. Quando o motor trabalha sem o prato é perfeito como no artigo que indicaste.
    www.schmaedecke.com.br/videos/DD1_motor.mp4
    Mas com a massa do prato a aceleração à partir do repouso causa uma flutuação que ainda não resolvi. Mas depois da rotação estabilizada é perfeito. O ideal é que o motor do DD1 possuísse um FG para monitorar a rotação, mas foi a primeira coisa que tentei e quase me fez desistir. É necessário uma precisão mecânica muito grande.:(
    Mas obrigado pela indicação artigo. Vou ler com calma depois e ver se ganho algo.
    Grande abraço
     
    Última edição: 19 Ago 2018
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