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Duda sobre pwm

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_jm_
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 JM
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(@_jm_)
Prominent Member
Registrado: hace 20 años

Hola, intentando variar la velocidad de un motor por pwm, me ha surgido la duda de cuales son las mínimas r.p.m que se pueden alcanzar con este método.

Si conectamos un motor de cc a una fuente de alimentación regulable, y vamos subiendo la tensión desde cero poco a poco, con unos pocos voltios o centenas de voltios el motor inicia su movimiento muy lento.

Sin embargo mediante pwm el motor empieza a moverse (en mi caso) cuando el duty es del 40%, que se corresponde con una tensión mucho mayor que en el caso anterior, y por lo tanto se mueve a una velocidad mayor.

Por lo que se pierde esa baja velocidad que se puede usar en el caso de darle una señal continua de tensión.

No sé si es un fallo en mi esquema o que no se puede hacer, ya que al ser una inductancia el caso será distinto al de la señal dc?

Estoy usando este esquema, no sé si es correcto

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Cual es la velocidad mínima a la que se puede controlar motor dc mediante pwm? Gracias y feliz 2008.


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64 respuestas
furri
Respuestas: 2708
(@furri)
Ardero
Registrado: hace 20 años

En definitiva el sistema realimentado es mucho más eficiente energeticamente, la robusted depende del diseño (compensación de polos), pero has incrementado el precio del sistema, es su parte negativa. Creo que estas son las conclusiones que debes sacar.

Cachis, dije rendimiento en vez de eficiencia... rendimiento se usa en economia, en ingenieria hay que usar "eficiencia"... nunca me acuerdo... 8)

Por desgracia para nuestros bolsillos la conclusion sigue siendo que los motores mas caros son mas eficaces... y ahora sabemos por que...

furri.


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juanjo
Respuestas: 451
(@juanjo)
Ardero
Registrado: hace 19 años

Buenas a todos,

Ayer se me olvidó comertar algunas cosas ya que vi tu post muy rápido, entre ellas que el motor seguro que tiene un modelo de segundo orden. Te comento que no es necesario que te den el modelo del motor, tu mismo lo puedes obtener con un osciloscopio, midiendo las condiciones iniciales y finales así como los parámetros de la senoide amortiguada que seguramente te saldrá al aplicar un pulso. Si sale un poco más compleja seguro que el resto de polos son despreciables y lo puedes modelar perfectamente como uno de segundo orden que son los que más te fastidian.

Estos valores son los números que suelen acompañar a las ecuaciones en el tiempo o en el plano complejo, es decir tendrás H(s). A partir de aquí solo tendrás que calcular la función de transferencia G(s) que compense los polos de H(s). Creo recordar que en una práctica usamos Amplificadore s Operacionales para implementar G(s) y realizar la realimentación, no se en tu caso si será sencillo, ya que el circuito que has dibujado al principio no es familiar para mi.

Si necesitas ayuda con el tema de calcular H(s) puedes pasarme las medidas que realices y intentaré echarte una mano. La verdad es que el tema es bastante interesante.

Furri, el termino rendimiento es muy usado en ingeniería, siempre se suele usar una letra griega para designarlo (eta) pero sinceramente me parece acertado para potencia o trabajo, en el caso de energía prefiero usar eficiencia, 😛 no se si te estabas refiriendo a esto con tu comentario. Pero bueno el tema del uso de la lengua se lo dejo para otros, me parece bastante aburrido, jejeje.


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_jm_
Respuestas: 961
 JM
Topic starter
(@_jm_)
Prominent Member
Registrado: hace 20 años

Los motores de cc se suele hablar de rendimiento, que es la potencia útil entre la potencia absorbida , potencia útil + potencia de las pérdidas fijas y variable (cobre, entrehierro, mecánicas) todo ese rollo del que poco recuerdo

Bueno pues esta tarde me he puesto a medir las señales que tengo en el motor, no sé si lo hago bien ya que soy muy malo con esto de la electrónica y el tema este lo estudie ya hace tiempo, voy a poner fotos de las mediciones tomadas por si alguien quiere comentarlas o ve algún fallo en mi circuito o forma de medir..

Aviso que este post va a ser un poco largo, así que a quien no le intere mucho el tema que lo deje aquí.

El objetivo de este post es encontrar la mejor frecuencia de PWM para controlar nuestro motor. El motor se modela como un sistema de segundo orden, la planta y las ecuaciones en el post de más arriba.

He realizado mediciones sobre dos motores, un motor "barato" de unos 5 dolare de mabuchi, vendido por tamiya a 7 euros en España.

Y para aquellos que defienden los motores más caros como la solución a todos los problemas, he cogido un motor copal (Tokyo Japan pone, eso es buena señal), su precio es de unos 22 dolares, en España no he encontrado donde lo venden, pero si lo trae seguro que estaría por encima de los 30-40 euros. Espero que este valga como ejemplo de motor bueno, pero si tengo que buscar un Maxon se busca...

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Como modelo de segundo orden y como me indica Juanjo, podemos sacar la función de transferencia del motor con el osciloscopio, si me equivoco en algo corregidme que tengo olvidadisimo el tema, es más creo que nunca lo llegue a saber XD

Nuestro sistema de segundo orden es este, y las variables a medir son las que aparecen en la hoja, tp, ts,tr y Mp, no sé si me dejo alguna.

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Primero vamos con el motor de tamiya (el malo y barato) que tantos problemas nos dará, el circuito utilizado es el inicial del post, un puente en H con un l298, alimentado desde 5 V para un motor que funciona a 2.5 - 3 V. En una de las salidas del puente he retirado el condensador de 0.1 uF para no añadir nada el motor.

He conectado el osciloscopio a la salida del motor de mayor tensión, en amarillo esta la señal pwm, en azul la señal del motor.

Duty 50% alimentación 5V, sin condensador en paralelo con el motor

Img1: Señal de pwm y señal en el borne alto del motor

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Como se puede ver nuestro duty nos da una V media de 4.96, algo más de 3 V en el motor.

Img 2: Señal más cerca

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En esta observo que cuando la señal del duty se hace off, tenemos un pico. producido por la bobina? que tarda en bajar, y aquí la primera duda, este pico debería desaparecer antes del ciclo alto del siguiente período? no están trabajando suficientemente rápido los diodos? son diodos rectificadores.

Img 3: Señal más cerca

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Img 4: Se aprecia la respuesta subamortiguada

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Img 5: Más cerca

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Img 6: Más cerca

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Img 7: Tp

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Img 8: Tr

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Img 9: Tensión final

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Img 10: Mp

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Falta medir el Ts pero se puede ver en las imagenes.

Con estos datos podríamos calcula la G(s) del motor?

La H(s) sería la propia realimentación del motor? es decir el valor de la f.c.e.m en función de la velocidad? Dada por la ecuación eb(t) = kb wm(t)

No sé si estoy midiendo bien, he supuesto que no hay desfase en las señales, me confundo?

Bueno voy a poner la siguientes mediciones, el motor con condensador y un duty más bajo.

Voy a aprovechar el foro para ordenar las fotos y poder mirarlas para sacar conclusiones, ya que así es más fácil y si como seguro que hare muchas cosas mal, así me podéis corregir. Espero que no os importe que lo deje aquí para verlo, ya que en mis pcs es dificíl encontrar las cosas XD.

Gracias y S2.


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_jm_
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 JM
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(@_jm_)
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Registrado: hace 20 años

La segunda medición es dejando el condensador de 0.1 uF de la placa, primero he usado un duty de 16%, con el que el motor no arranca
Img 11: PWM y motor

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Img 12: Más cerca

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Img 13: Respuesta segundo orden

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Img 14: Más cerca

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Img 15: Tp

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Img 16: Mp

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Img 17: Tp

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Lo que se observa en este caso es que tenemos una V media de 1.8 voltios, la V desde la que empieza es menor ya que al no moverse no tenemos fuerza contra electromotriz, sólo la caída en el transistor. Este motor desde una fuente DC arranca con 0.3-0.4 V

También desaparece el pico de la bobina cuando el ciclo se hace off, esto a que es debido, al condensador? o no se da ya que el motor no está en movimiento? y por lo tanto no tarda en frenar, no hay ninguna inercia por parte de la rueda?

En tiempos va un poco peor.

Si el motor arranca con un duty mayor y despues se mete este duty, el motor sigue girando a baja velocidad. A qué es debido esto? en nuestro modelo sería añadir la f.c.e.m? en eso es en lo que se diferencia en el momento de arranque?

Debería haber tomado fotos de este caso con el motor moviendose, error no hacerlo.


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_jm_
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 JM
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(@_jm_)
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Registrado: hace 20 años

Tercer caso: Motor copal sin condensador y duty de 50%, alimentado desde 7.5 V, como está alimentación es baja para el motor en el siguiente caso lo alimento a 10V.

En este motor no he tomado tiempos, sólo lo pongo como ejemplo.

Img 18: Motor y PWM

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Img 19: Más grande

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Img 20: Respuesta buscada

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Img 21:

2170197916 fcafca4107 o

En este caso se aprecia una respuesta similar que con el motor barato. Aquí parece ser que la señal en el Toff baja hasta el final. También el valor mínimo de tensión es mucho más alto. Conclusiones?

El consumo de ambos motores es similar.

Este motor a diferencia del otro pitaba con esta frecuencia de PWM.

El valor de Mp parece menor que en el caso anterior.


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