Tìm người làm bài tập thực hành: Bộ ĐK PID động cơ DC

[falleaf]

Ước lượng:

Công suất động cơ khoảng 53W, công suất động cơ dùng cho cái quạt máy chạy trong nhà chỉ khoảng 40W.

Tuỳ theo tốc độ quay, năng lượng = lực * vận tốc. Như vậy, chuyển qua chuyển động quay, thì nó là moment * vận tốc góc. Khi đó, cần phải cân đối giữa vận tốc góc muốn điều khiển, và moment của động cơ.

Nếu bạn dùng cục tải có moment quán tính lớn, thì vận tốc quay khó điều khiển, nó gọi là quán tính, có nghĩa là muốn làm cho nó quay cũng khó mà nó đang quay dừng lại cũng khó. Hiểu nôm na là vậy, vì bạn xem mô hình động cơ, ảnh hưởng của moment quán tính nằm ở dưới mẫu trong hàm truyền động cơ + tải.

tính sơ bộ một đĩa tròn (F không tính trụ tròn, để lại cho các bạn tính), thì



Cho nên, R ảnh hưởng nhiều đến moment quán tính hơn khối lượng. Nếu bạn làm R quá to, thì nó sẽ ảnh hưởng nhiều, nếu bạn thay vật liệu, nó ảnh hưởng theo khối lượng vật liệu mà thôi. Mà khối lượng vật liệu lại tỉ lệ với bậc 3 của kích thước.

V là bậc 3 của kích thước R.

Như vậy bạn thấy, kích thước ảnh hưởng một cách rất lớn lên moment quán tính.

Đây là một điểm mà các bạn cần phải chú ý khi có ý định thay đổi kích thước của tải, và cũng ước lượng được mức độ thay đổi kích thước tải ảnh hưởng lên moment quán tính cỡ bao nhiêu. Xong điểm thứ nhất.

Thử tải, với các động cơ lớn, công nghiệp, F không dám giới thiệu phương pháp thử này, nhưng với các động cơ nhỏ, thì đây là một cách thử bằng kinh nghiệm. Các bạn chú ý rằng: P = U*I = U^2/R

Như vậy, P sẽ tỉ lệ với bình phương của U. Nếu các bạn giảm U đi 2 lần, thì các bạn sẽ thấy P giảm đi 4 lần. R của động cơ là không đổi. Các bạn xem lại mô hình động cơ mà F đã gửi link. Các bạn sẽ thấy rằng, U quan hệ với moment động cơ như thế nào .

Khi đó, các bạn có thể ước lượng như sau, tay người khi xoắn một vật vào khoảng 70lbin (cái này F nhớ không chính xác, khoảng 8Nm thì phải). Như vậy, bạn giảm V đến khi nào tay người có thể giữ được động cơ, thì có thể từ đó tính ra lực tải tối đa, ước lượng được với 24VDC thì lực tải sẽ khoảng bao nhiêu, và cũng ước lượng được với cục tải như vậy, vận tốc của động cơ sẽ khoảng bao nhiêu.

Còn chọn cục tải cỡ nào để chúng ta làm thí nghiệm cho dễ thấy, thì cái rotor bản thân nó cũng có moment quán tính, và khối lượng của nó bằng khoảng nửa khối lượng động cơ. Bạn chỉ cẩn làm cục tải cầm cỡ cỡ khối lượng động cơ thì lúc đó cục tải sẽ có moment quán tính lớn hơn gấp đôi moment quán tính rotor (nếu như kích thước cục tải bằng kích thước rotor, tức là bán kính nhỏ như cái động cơ). Nếu như cùng khối lượng đó, nhưng mà thay đổi R, thì theo tinh thần tính toán ở trên kia, cứ tăng R gấp đôi, thì moment quán tính sẽ tăng khoảng 2^2 lần (lưu ý trên kia moment quán tính chỉ mới tính cho đĩa dẹp thì nó là 2^2 lần, nhưng nếu có thêm kích thước dày thì các bạn phải tính lại nhé). Các bạn ước lượng làm sao, để moment quán tính của tải lớn hơn nhiều lần so với moment quán tính của rotor, thì sau này khi tính toán, có thể coi moment quán tính của rotor là nhỏ.

Đây là một cách để thiết kế cục tải.

Tóm lại, những ý rời rạc và chung chung này, cung cấp cho các bạn một vài phương hướng ước lượng để chọn một cục tải vừa phải, tầm tầm, làm sao để cho chúng ta có thể thực hiện bài thí nghiệm, và quan sát tốt, chứ đúng ra về phương diện điều khiển, thì tải phải là cái cho trước, vì ở đây chúng ta không đi làm cái việc thiết kế máy.

Có lẽ bài toán thiết kế tải để tối ưu động cơ, thì anh Nam sẽ có thể giải thích chi tiết hơn, vì anh Nam chuyên về động cơ. Còn F chỉ có thể ước lượng mà thôi. Hình sau mô tả mối quan hệ giữa dòng của động cơ, moment tải và vận tốc, bằng các thông tin trên, các bạn có thể tìm ra các đường dốc này, và chọn một cục tải ở mức trung bình. Đây cũng là một cách chọn tải.

Nhờ anh Nam giúp về việc chọn tải để tối ưu hoá việc điều khiển động cơ. Nếu bài toán chọn tải tối ưu (hơi ngược, vì người ta có tải thì người ta sẽ chọn động cơ để tối ưu), nhưng có cách nào ước lượng được tốt, nhờ anh Nam tiếp tay vậy.

Chúc vui

[namqn]

Trong thực tế thì tải có nhiều hình dạng, và kích thước, và chúng ta thường không thể ép buộc người dùng về việc chọn lựa hình dạng, kích thước. Do đó, động cơ có thể làm việc với nhiều loại tải khác nhau, với mômen quán tính có thể nhỏ hơn hay lớn hơn của động cơ. Thông thường mômen quán tính của tải là lớn hơn của động cơ.

Chúng ta có thể làm theo cách sau để xác định mômen quán tính tương đối của tải so với của động cơ (chính xác hơn là của hệ rôto trong động cơ, vì stato không quay). Trước hết chúng ta đo đáp ứng tốc độ theo thời gian của động cơ khi không tải, động cơ được đóng vào nguồn điện có giá trị nhỏ hơn điện áp định mức (khoảng 1/3 đến 1/2 điện áp định mức) để tránh dòng điện khởi động quá lớn (dù là khởi động không tải). Sau đó chúng ta đo đáp ứng tốc độ theo thời gian của động cơ khi có tải, cũng với nguồn điện như trên. Có thể tính gần đúng là tỷ số của mômen quán tính của trường hợp sau (bằng tổng mômen quán tính của động cơ và của tải) với mômen quán tính của trường hợp đầu (chỉ có mômen quán tính của động cơ) bằng tỷ số của thời gian tăng ở trường hợp sau với thời gian tăng ở trường hợp đầu.

Nên làm tải hình trụ với đường kính bằng khoảng 1/2 đến 2/3 đường kính động cơ, và chiều dài tương đương với chiều dài của động cơ.

Trong các hệ truyền động thì mômen quán tính tương đối của tải so với của động cơ có ý nghĩa hơn giá trị tuyệt đối của mômen quán tính.

Nói thêm một chút về cách xác định mômen định mức của động cơ. Động cơ của bạn tinhthanthep có thông số: 38V, 1.9A, 53W, 3700 rpm.

Công suất đầu vào định mức = 38Vx1.9A = 72.2W
Công suất đầu ra định mức = 53W
Hiệu suất định mức = 53/72.2 = 73.4%
Tốc độ định mức = 3700 rpm = 387.5 rad/s
Mômen định mức = 53W/387.5 rad/s = 0.137 Nm

Khi khởi động (mở máy) thì dòng điện tăng lên nhiều lần, giả sử bằng 10 lần dòng định mức, khi đó mômen mở máy sẽ bằng 10 lần mômen định mức (nghĩa là 1.37 Nm trong ví dụ trên).

Với dự án của chúng ta thì các bạn có thể chọn tải với mômen quán tính bằng với của động cơ (nghĩa là bạn sẽ có tỷ số giữa thời gian tăng khi khởi động có tải và không tải là 2).

Thân,

[tinhthanthep]

Hình chụp của động cơ của tớ đây:
Tớ đang đi đặt làm cái gá cơ khí và tải. Một vài hôm nữa là sẽ có ảnh.

[hoanf]

HIHI. Chào buổi sáng mọi người!
Em và bạn bluepine đã làm xong mô hình hôm nay post hình cho mọi người coi
Mô hình khá đẹp (khá tốn tiền )
Một điều tụi em đang quan tâm là làm sao tìm được datasheet của cái động cơ quỷ quái này.(do nó kô ghi thông số trên vỏ và bọn em đã tìm thử nhưng rất khó kiếm)
Sau đây là các chữ còn lưu lại trên động cơ:
JAMAGAWA SEIK CO.LTD
DC MOTOR ENCODERS

Chỉ được có bấy nhiêu các anh à

Ngoài ra các anh có sơ đồ mạch nguồn nào khoảng 50W điện áp có thể tinh chỉnh được gửi cho bọn em để test thử cái động cơ.

Chúc mọi người vui vẻ.
hoanf

[scentoflove]

Động cơ tamgawa mình đã up dataheet ở trên rồi đó nó có nhiều loại từ 30W tới 200W bạn coi trong datasheet giống loại nào nhất.
Động cơ tamgawa thì econder của nó 8 chân 4 chân đen đều nối mass, chân vàng là reference chân xanh dương và xanh lá là pha A và pha B (hoặc ngược lại). MÌnh đang có 1 cái 100W 1000 xung mà encoder bì hư rồi đang kiếm cái khác đây (hic hic 2 cái 1000xung đều ko có cái encoder nào xài được)

[falleaf]

Nguyên văn bởi hoanf

HIHI. Chào buổi sáng mọi người!
Em và bạn bluepine đã làm xong mô hình hôm nay post hình cho mọi người coi
Mô hình khá đẹp (khá tốn tiền )
Một điều tụi em đang quan tâm là làm sao tìm được datasheet của cái động cơ quỷ quái này.(do nó kô ghi thông số trên vỏ và bọn em đã tìm thử nhưng rất khó kiếm)
Sau đây là các chữ còn lưu lại trên động cơ:
JAMAGAWA SEIK CO.LTD
DC MOTOR ENCODERS

Chỉ được có bấy nhiêu các anh à

Ngoài ra các anh có sơ đồ mạch nguồn nào khoảng 50W điện áp có thể tinh chỉnh được gửi cho bọn em để test thử cái động cơ.

Anh đã gửi hình lên cho em rồi đó, nhưng em nhớ coi lại thử, vì em ràng bằng miếng tôn, cho nên anh không biết khi quay có tải, hoặc vận tốc cao, thì động cơ của em có bị rung không? Nếu nó rung, thì rất là phiền. Cho nên anh mới đề nghị làm một cái đế động cơ, và một cái bát rồi bắt ốc vào đó. Như vậy nó cứng chắc hơn.

Phần mayer, em có thể làm cho nó dài ra, đó là một hình thức để làm trục động cơ dài ra. Trên cái bát, em khoan một cái lỗ lớn hơn cái mayer, thì em hoàn toàn có thể đút cái mayer vào, mà cái bát vẫn có thể dày, để đảm bảo độ cứng chắc.

Phần đế, sao không bỏ thêm ít tiền, anh nghĩ chỉ khoảng 20 nghìn thôi, để mua mấy miếng mica dày. Tất nhiên, cái này, em phải bắt nó vào một cái cục gì nặng nặng bên dưới, chứ nếu không thì tấm gỗ không thể nào làm đế cho động cơ được. Bạn nào có tiền thì chơi luôn miếng sắt, còn nếu không, thì dùng ê tô kẹp chặt vào mặt bàn để làm thí nghiệm.

Anh đề nghị em làm cái tấm bát và cái đế bằng mica đi, như vậy cái mô hình sẽ giá trị hơn nhiều, nhìn chuyên nghiệp hơn. Anh nhớ, mua một miếng mica dày 20mm, và kích thước 7cm x 7cm chỉ có khoảng 7000 đồng. Như vậy là được một tấm bát. Thêm một miếng lớn hơn một chút, là em có được tấm đế. Nhưng tấm đế chỉ cần mica mỏng hơn là được, vì đằng nào em cũng phải bắt nó vào cái gì đó cứng chắc, nếu không động cơ quay sẽ bị rung.

Nhắn luôn các bạn khác, nếu các bạn mất công làm rồi, thì nên làm đế và bát bằng nhôm, thép, hoặc mica. Có thể tốn thêm một khoản tiền đấy, nhưng một là, đảm bảo về mặt thiết kế cơ khí (độ cứng vững), hai là mô hình sẽ đẹp và có giá trị hơn rất nhiều. Nếu như nó bị rung, thì phần này nói thiệt là F cũng không biết cách xử lý. Vì trường hợp máy có dao động, thì người ta chỉ xét dao động nhỏ và cộng hưởng, còn ở đây, nếu bắt động cơ không chắc chắn, thì nó rung ... bần bật luôn, kiểu này thì vô phương...

Còn vấn đề nữa, các cục tải của em là làm bằng vật liệu gì thế, nếu làm bằng thép thì anh nghĩ oki rồi đó.

Chúc vui.

[falleaf]

Quên nữa, em chú ý nối dây encoder dài ra chút đi, và làm thật kỹ, quấn băng keo chặt lại, vì cái encoder của em nó có đoạn dây có chút xíu à, thao tác hỏng là cứ phải cắt dần, cắt dần đi, như vậy coi chừng đó. Làm cẩn thận nhé em.

Chúc vui

[falleaf]

Thủ thuật thao tác với mica:

Nếu các bạn làm việc với mica, các bạn không cần tạo ren để bắt vít đâu, chỉ cần các bạn khoang cái lỗ nhỏ hơn con vít chút, hơ con vít trên ngọn lửa đèn...zippo , cho nó nóng lên, các bạn có thể bắt trực tiếp vào, mica nó chảy ra, và tự tạo ren, đồng thời, khi nó cứng lại, nó bám cứng ngắc vào con vít luôn.

Đây chỉ là thủ thuật, thu thuật luôn có cái lợi và cái hại của nó. Thủ thuật là cái để nói ra miệng, nhưng không khuyên dùng.

Chúc vui