Торсион с плюшками из электродвигателя BLDC

[TRO]

То что надо старттопику называется серводвигатель. Я делал для коллекторников с энкодерами, через настройки можно настроить ПИДы, за мягкость (пружины) отвечает пропорционал(насколько вырастет момент на каждый шаг ухода с позиции по энкодеру), а за максимальное усилие отвечает установка максимального момента. Есть открытые проэкты, в том числе для BLDC. Я до конца делал только для коллекторников, для BLDC решил переделать вариант для коллекторников, оно в железе уже готово, но пока не работает так как хочется, надо отлаживать, пока не до этого (уже 2 года валяется ждет своего часа).

Вот как это работает на механике из струйного принтера с ардуиновской платой

А вот как на токарном станке (рукой пересиливаю мотор, и идет возврат на позицию)

Кстати есть в природе драйвера шаговых двигателей у которых есть вход энкодера, на шаговике соответственно должен быть энкодер, это не диковинка, но сильно дороже обычных, шаги не пропускает, приобретает свойства серводвигателя, после потери позиции стремится в неё вернутся не теряя бесповоротно шаги.

[acces969]

То что надо старттопику называется серводвигатель.

Ого! Сколько информации. Спасибо большое!
Прокоментируйте мои мысли:
В ардуино всегда известно точное положение ротора. По зашитой в скетче таблице, рассчитывается и через ключи подается напряжение на определенные обмотки статора таким образом, чтобы все время "тянуть" за собой ротор в случае, если требуется смещение, и наоборот, фиксация, если достигнута целевая точка. При этом, разумеется, при насильном смещении ротора против воли магнитное поле на статоре тоже смещается за ротором всегда так, чтобы сила "натяжки" оставалась неизменной/регулируемой исключительно электроникой. По сути, мягкий шаговый двигатель. Обилие полей статора и ротора двигателя гироборда позволит с помощью ШИМ все это сделать?

[Shadow_ru]

Все это называется FOC и давно реализовано в массе решений. Зачем вы своё изобретаете, да так что бы подольше ?
Контроллер с FOC умеет мерять положение ротора и гонит магнитное поле с нужным сдвигом, в итоге все очень мягонько работает. Решения - DD-Wheel, ODRIVE, контроллер гироскутера.

[TRO]

В ардуино всегда известно точное положение ротора.

Есть при условии что у вас абсолютный энкодер, и вы умеете его быстро читать для достаточной скорости реакции. При инкрементальном энкодере (AB), надо будет в шаговом режиме сначала доползти до нулевой метки (если она в энкодере предусмотрена), а потом уже можно сказать что вы знаете положение. С калибровкой по нулевой метке в принципе можно обойтись без холлов, но лучше иметь их аналог прямо в энкодере (у меня есть сервомотор у которого энкодер выдает кроме инкрементальных A и B сигнала еще и нулеввую метку и три сигнала аналогичных холлам, каждый сдвинут на 120 градусов относительно начала элекрического оборота )


Попытка сделать серву без ПИД контура чревата всякими неприяными сюрпризами вплоть до полной неработоспособности. Может будут дрожания, наверняка критичные перебеги по инерции .... и т. д.  Поэтому надо использовать или готовый код, или учить теорию. Изобретать своё в этом деле самый непростой путь, так как над теория электропривода трудились сильные умы на протяжении десятилетий, так что есть самые оптимизированные решения до которых самому допереть (игнорируя базовые знания) шансов почти никаких.

[acces969]

самому допереть (игнорируя базовые знания) шансов почти никаких

Спасибо за развернутый ответ. Примерно я так и представлял все, но очень поверхностно. Ну, по себе знаю, что вникаю, начиная с базовых примитивных опытов, постройке с нуля, и лишь после этого начинаю понимать сложные структуры, созданные другими умами. В общем, буду дерзать.
Получается, переделывать соединение катушек и в целом ломать BLDC мне не нужно, он действительно может все это делать, имея правильный контроллер?
Ну и дилетантсткий вопрос - полюса постоянных магнитов на двигателе гироскутера чередуются, как на картинке в моем предыдущем посте?

[TRO]

Конечная цель - тактильные ощущения

как ни крути, двигатель гироскутера лучше

Я чето не понял, это что за тактильные ощущения для которых нужна мощща мотора гироскутера?
Тут очень часто народ приходит за советами и темнит о конкретном предназначении, в результате получает не те ответы которые ему реально нужны. Возможно для получения результата есть более простой путь если сменить концепцию.

[edw123]

рассчитывается и через ключи подается напряжение на определенные обмотки статора таким образом, чтобы все время "тянуть" за собой ротор

Ещё и уровень напряжения, амплитуда, зависит от фазы положения ротора, не только время подачи напряжения. И на разные обмотки подается одновременно разный уровень напряжения, и в том числе и в обратной полярности для "отталкивания" от того полюса, который уже "прошел".

[acces969]

Я чето не понял, это что за тактильные ощущения для которых нужна мощща мотора гироскутера?

Длина рычага джойстика аж 40 см. На конце рычага, там, где рука собственно держит его, нужно создавать усилие от 0 до 7 кг в обе стороны. Сейчас у меня это реализовано с помощью червячного редуктора и двигателя электродворников. Питание - зарядка ноутбука. Выходит где-то 4-6 кг, но скорость выполнения не устраивает. Особенно печально, когда пытаешься программировать плавающий центр в те моменты, когда ручка находится у этого центра - возникает нарастающая болтанка из за запоздания выполнения.
Сделав передаточное отношение 1/1.5 - 1/4 от двигателя BLDC к палке, надеюсь получить хотя бы 5 кг на рукоятке и оперативное выполнение. Вывод - чем выше передаточное отношение, тем легче должен быть ротор. Чем меньше передаточное отношение - тем мощнее двигатель. Так как свойств двигателя у меня нету, передаточное отношение буду подбирать по факту, опытным путем.

[edw123]

скорость выполнения не устраивает. Особенно печально, когда пытаешься программировать плавающий центр в те моменты, когда ручка находится у этого центра - возникает нарастающая болтанка из за запоздания выполнения.
Сделав передаточное отношение 1/1.5 - 1/4 от двигателя BLDC к палке, надеюсь получить хотя бы 5 кг на рукоятке и оперативное выполнение.

Это получается 100НМ момента. Такой на киловатных веломоторах. На редукторе будут мешать "свободные ходы" в передаче. Вообще получается, что только на создание нужного тактильного чувства пойдёт киловатт  а ещё же управлять чем-то хотите.
Коллекторный для вашего применения не хуже блдц будет и по управлению проще.

[Alex75]

Сейчас у меня это реализовано с помощью червячного редуктора и двигателя электродворников. Питание - зарядка ноутбука. Выходит где-то 4-6 кг, но скорость выполнения не устраивает.

Лучше тогда электроусилитель руля(мотор+редуктор) использовать. 500-650Вт номинальной мощности. Редукция там 1/18,5 - 1/19.

Такой на киловатных веломоторах. На редукторе будут мешать "свободные ходы" в передаче.

В ЭУР редуктор безлюфтовый.
Для скорости и ещё большей мощности напряжение поднять в 2-3 раза... 

[acces969]

Коллекторный для вашего применения не хуже блдц

От чего шли к тому и пришли... Да, DC двигатель очень соблазнителен своей феноминальной простотой. И его проблемы с перегревом можно решить. Осталось найти подходящий. Искал, не нашел. Я понял, что мне нужен четырехщеточный двигатель, т.к. нагрузка на щетки меньше при большем крутящем моменте. И вот такой я уже найти не смог. Кто знает подходящей мощности?
ЭУР тоже интересен, если бы не цена за б/у около 20к.

[edw123]

От чего шли к тому и пришли... Да, DC двигатель очень соблазнителен своей феноминальной простотой. И его проблемы с перегревом можно решить. Осталось найти подходящий. Искал, не нашел. Я понял, что мне нужен четырехщеточный двигатель, т.к. нагрузка на щетки меньше при большем крутящем моменте. И вот такой я уже найти не смог. Кто знает подходящей мощности?
ЭУР тоже интересен, если бы не цена за б/у около 20к.

Простота не феноменальная, а лишь немного проще, если брать систему с нормальным управлением, а не с кнопкой. И почему "от него ушли"
Перегрев вовсе не из-за колекторности, а из-за качества и режима.
Коллекторные есть на вентиляторах охлаждения, к примеру. Или в дрелях - киловаттная мощность, коллектор, напряжение правда высоковато. В шуруповертах дорогих.

Но это всё высокооборотные. Низкооборотные, многополюсные, в легком доступе только многофазные с контроллерами. Мотор перечисленных ниже параметров не будет дешевым, поскольку это явно не ширпотреб.

[acces969]

Можно собрать самому хороший многофазный двигатель, подобрав подходящий якорь. Магнитами обложить его и 4-6 щеток кинуть... Вот изогнутые по диаметру неодимовые магниты бы найти...

[TRO]

У меня есть коллекторные ЭУР с корейцев, самая прелесть в наличии датчика момента на валу, можно делать систему хоть с нулевым усилием (программно компенсировать потери в редукторе). Кстати я был удивлен как этот безлюфтовый червячный редуктор относительно легко крутится на повышение (там червяк такая хитрая полированная спиралька, без острых углов). Передаточное 14 с хвостиком. Мощщи точно хватит. Голосую за коллекторник, управлялка будет на порядок проще.

[acces969]

Голосую за коллекторник

Приму к сведению. Авось да найду дешевый. Про датчик на валу - это замечательно. Там, уверен, и фиксация вала (торможение) может быть.... Фото ЭУР или марку авто можно?

[acces969]

На первом же видео на ютубе узнал, что в ЭУР стоит BLDC 
Нужно будет еще и узнать перед приобретением, что там за мотор внутри.

[TRO]

Бывают и с BLDC
Мой коллекторный выглядит точно вот так (нашел картинку в инете, пишут с хюндая)

[edw123]

Можно собрать самому хороший многофазный двигатель, подобрав подходящий якорь. Магнитами обложить его и 4-6 щеток кинуть... Вот изогнутые по диаметру неодимовые магниты бы найти...

Это не обязательно, изогнутые. Многополюсные - это совсем не обязательно многофазные.

Добавлено 13 Март 2021 в 15:22

самая прелесть в наличии датчика момента на валу

Это с ним ещё придётся научиться работать.  С холлами-резолверами хоть библиотек и решений полно. А тут копать и копать, особенно под конкретный вариант и свои условия.