Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Микроконтроллерная система управления телескопом  (Прочитано 23917 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн INPanАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 8 696
  • Благодарностей: 196
  • Игорь Панкратов
    • Сообщения от INPan
Стенд для поверки шаговых двигателей будет готов где-то в конце декабря, однако измерять будем только погрешность отработки полушагов - это величина будет нормироваться в паспорте на двигатель.
Может я что-то не понимаю, но неужели точность полушага у любого шаговика может быть на столько низка, что её стоит измерять?

Оффлайн Un4given

  • ***
  • Сообщений: 156
  • Благодарностей: 2
    • Сообщения от Un4given
Может я что-то не понимаю, но неужели точность полушага у любого шаговика может быть на столько низка, что её стоит измерять?

Я вот сейчас контроллер шаговика доделываю, так из трёх проверенных Astrosyn-ов у одного, даже на глаз, четыре полушага (то есть два шага полушагами) шагаются примерно как 100%-70%-50%-50%, если максимальный принять за 100%.

Оффлайн Shuntik

  • Новичок
  • *
  • Сообщений: 12
  • Благодарностей: -1
    • Сообщения от Shuntik
    • Электропривод
Стенд для поверки шаговых двигателей будет готов где-то в конце декабря, однако измерять будем только погрешность отработки полушагов - это величина будет нормироваться в паспорте на двигатель.
Может я что-то не понимаю, но неужели точность полушага у любого шаговика может быть на столько низка, что её стоит измерять?

Плюс-минус 0,09 градуса - это номинально, а что уж там на самом деле творится...
Если работать в режиме дробления на 16 - это почти плюс-минус целый микрошаг. Разумеется, в режиме 1/16 величина погрешности будет меньше, но на сколько - трудно судить. Во всяком случае не в 16 раз.

Оффлайн Leonid_F

  • ***
  • Сообщений: 131
  • Благодарностей: 1
    • Сообщения от Leonid_F
Вроде все забыли суть вопроса. Хартиков привязал любую монтировку с любой ориентацией к своему планетарию и погрешность вносится только знкодерами и неперпендикулярностью осей. Большего прогресса я в сети не нашел, а конструкцию повторил. Если бы мой старый нотебук был с двумя USB портами - решение однозначно (две оптические мышки), а так все высматриваю ... . Ведь нужен только отсчет текущего наведения. Давайте кушать котлеты, а мух оставим кошкам.
Leonid_F

Оффлайн LifeIsGood

  • *****
  • Сообщений: 5 954
  • Благодарностей: 48
  • Мне нравится этот форум!
    • Skype - dennissakva
    • Сообщения от LifeIsGood
К вопросу о микрошагах.
Есть следующая идея:
Микроконтроллер через 4-х канальный 8 битный ЦАП (TLC5620CN) задает опорные напряжения для двух L6219, что позволяет управлять в микрошаговом режиме сразу 2-мя двигателями, причем ресурсы микроконтроллера остаются практически неиспользованными (в отличие от использования ШИМ). А 256 разрядов ЦАП позволяют подстроить каждый шаг под конкретный двигатель с помощью энкодера (если надо).

Оффлайн Васильевич

  • ****
  • Сообщений: 250
  • Благодарностей: -4
    • Сообщения от Васильевич
...
Если бы мой старый нотебук был с двумя USB портами...
...

Примите как совет, а не оффтоп - "хаб" на 4-7 портов ( http://www.matrix.ua/shop/?c_id=1&sc_id=160&chars=USB+HUB
Сам с удовольствием пользуюсь.
Очки - это не вся оптика. Повезло же людям!

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
К вопросу о микрошагах.
Есть следующая идея:
Микроконтроллер через 4-х канальный 8 битный ЦАП (TLC5620CN) задает опорные напряжения для двух L6219, что позволяет управлять в микрошаговом режиме сразу 2-мя двигателями, причем ресурсы микроконтроллера остаются практически неиспользованными (в отличие от использования ШИМ).
Сама по себе идея - разгрузить процессор от критических по времени функций, возложив их на аналоговый регулятор - вполне здравая. Однако, надо иметь в виду, что регуляторы тока L6219 (как и ряда других подобных микросхем) стабилизируют не среднее, а максимальное (импульсное) значение тока. Из-за того, что форма импульса тока в обмотке ШД может быть довольно сложной, средний и максимальный токи, вообще говоря, не пропорциональны друг другу. Я сталкивался с этим эффектом, экспериментируя с ДШИ200-1, питаемым от L6219. Для четвертьшагового режима (на который и рассчитана L6219) погрешность еще относительно приемлемая, но для существенного ее снижения (и перехода в микрошаг), видимо, нужно охватывать регулятор петлей ОС по среднему току.

Цитата
А 256 разрядов ЦАП позволяют подстроить каждый шаг под конкретный двигатель с помощью энкодера
Не совсем понял, здесь имеется в виду однократное (только во время настройки) использование энкодера, или включение его в состав системы в качестве датчика ОС?
Если первое, то не плохо было бы иметь некоторую уверенность в повторяемости результата (в т.ч., например, в диапазоне температур), а такой уверенности нет.
Если же речь идет о построении системы с ОС по положению ротора, то это уже несколько другая по сложности задача. ИМХО, если уж браться за ее решение, систему имеет смысл строить на базе ДПТ, а не ШД: трудности будут одного порядка, а результат с использованием ДПТ может обладать более высокими характеристиками.

Оффлайн LifeIsGood

  • *****
  • Сообщений: 5 954
  • Благодарностей: 48
  • Мне нравится этот форум!
    • Skype - dennissakva
    • Сообщения от LifeIsGood
Павел, а не посоветуете ли на чем имеет смысл сделать контроллер шаговика, который поддерживает микрошаговый режим? Чтобы число микрошагов было не фиксированным 3,4,8 и т.д. устанавливаемым программно?
Я уже задумался о целесообразности применени 6219 в качестве контроллера. Дело в том, что у него есть минимальное опорное напряжение, которое не позволяет снизить ток в обмотке ниже определенного уровня. Есть еще такая штука TEA3718. У нее и ток побольше и нет таких ограничений.

А об использовании энкодера я думал на самом первом этапе. Сделать несколько сотен шагов (в микрошаговом режиме) и набрать статистику (по RS232) их поведения. Может быть там выползут какие-нибудь зависимости. Мне просто интересно :)

Оффлайн Anton

  • *****
  • Сообщений: 7 285
  • Благодарностей: 77
    • Сообщения от Anton
Павел, а не посоветуете ли на чем имеет смысл сделать контроллер шаговика, который поддерживает микрошаговый режим? Чтобы число микрошагов было не фиксированным 3,4,8 и т.д. устанавливаемым программно?
А сколько нужно?  ;)

Цитата
Я уже задумался о целесообразности применени 6219 в качестве контроллера. Дело в том, что у него есть минимальное опорное напряжение, которое не позволяет снизить ток в обмотке ниже определенного уровня. Есть еще такая штука TEA3718. У нее и ток побольше и нет таких ограничений.
Ой, ой, ой! Откуда такая уверенность? Не нужно делать поспешных выводов! В микрошаге режим минимальных токов - это самая, что ни на есть, мерзость и проблемы есть всегда, независимо от применяемых двигателей/драйверов.

Во первых мертвые зоны, это правда только от механики движка зависит.

Во вторых при стабилизации малого тока соотношение сигнал/шум с датчика тока становится неприемлемым, слишком маленький сигнал в окружении цепей, клацающих амперами на индуктивную нагрузку. Побороть можно, но дорогой ценой. Хоть ДКВ делай, как в ПЗСках.  ;D

В третьих ток, меньше некоторого предела, в нагрузку отдать принципиально невозможно! Драйвера MOSFETов не могут дать импульсы короче ~500нс. У биполяра тоже есть свои проблемы. Те минимальная длительность импульса в нагрузке будет иметь порядок 500 нс. Отсюда следует, что если ты хочешь сделать шим с 10 битным разрешением, то его частота будет всего лишь 2 (два) килогерца. А нужно как минимум двадцать. А для 256 мш/шаг примерно 10 бит и нужно, чтобы получить приличную форму тока в области малых токов. Упс...

Оффлайн LifeIsGood

  • *****
  • Сообщений: 5 954
  • Благодарностей: 48
  • Мне нравится этот форум!
    • Skype - dennissakva
    • Сообщения от LifeIsGood
Цитата
Я уже задумался о целесообразности применени 6219 в качестве контроллера. Дело в том, что у него есть минимальное опорное напряжение, которое не позволяет снизить ток в обмотке ниже определенного уровня. Есть еще такая штука TEA3718. У нее и ток побольше и нет таких ограничений.
Ой, ой, ой! Откуда такая уверенность? Не нужно делать поспешных выводов! В микрошаге режим минимальных токов - это самая, что ни на есть, мерзость и проблемы есть всегда, независимо от применяемых двигателей/драйверов.
Я бы хотел попробовать 16-32-64 микрошага

Я не совсем понял откуда у меня такая уверенность в чем? И о каких выводах идет речь? В том, что минимальное опорное напряжение у 6219 2В, а у TEA3718 нет такого ограничения? Так в даташитах четко сказано. И в руководстве по микрошаганию ST тоже сказано, что мол для 6219 надо учитывать минимальное опорное напряжение.
Микрошагание на 6219 можно получить не только переключая выводы i01,11 но и меняя опорное напряжение на двух входах. А если опорное нельзя сделать меньше 2В (при максимальном 5В), то это сильно ограничивает минимальный шаг, или я не правильно понял?

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
Я уже задумался о целесообразности применени 6219 в качестве контроллера. Дело в том, что у него есть минимальное опорное напряжение, которое не позволяет снизить ток в обмотке ниже определенного уровня. Есть еще такая штука TEA3718. У нее и ток побольше и нет таких ограничений.
Ну вот, значит, есть и более серьезная причина отказаться от использования L6219 для данной задачи, чем та, о которой я писал выше.

Павел, а не посоветуете ли на чем имеет смысл сделать контроллер шаговика, который поддерживает микрошаговый режим? Чтобы число микрошагов было не фиксированным 3,4,8 и т.д. устанавливаемым программно?
Не посоветую. У меня была мысль сделать подобный контроллер на L6506 + L6203 (хотелось макс. ток еще побольше, а так, наверное, можно и TEA3718) + дополнительный регулятор среднего тока на внешнем ОУ. Однако дальше предварительных схемных прикидок дело не пошло, и какие там могут встретиться "подводные камни" - не могу сказать.

В третьих ток, меньше некоторого предела, в нагрузку отдать принципиально невозможно! Драйвера MOSFETов не могут дать импульсы короче ~500нс.
Принципиально - возможно. Во всяком случае, ограничения по минимальной длительности импульса - это не та причина, которая ставила бы этому непреодолимые препятствия. Можно, например, работать биполярными импульсами - при равенстве положительной и отрицательной фаз получим близкий к нулю средний ток (разумеется, об использовании готовых регуляторов, входящих в состав вышеупомянутых микросхем, в этом случае придется забыть).
Вот только - зачем это нужно? После многолетних дискуссий, все, вроде бы, сошлись на том, что в реальном приводе на ШД (двигающем телескоп) по чисто электромеханическим причинам, вряд ли следует рассчитывать на "честную" погрешность менее 1/50 шага (как правило, она будет еще больше), так что дискретность ШИМ-регулятора в 500нс не выглядит столь уж катастрофичной.

Оффлайн Денис Никитин

  • *****
  • Сообщений: 3 762
  • Благодарностей: 74
  • Keep your eyes open!
    • Skype - n.dennis
    • Сообщения от Денис Никитин
видимо, нужно охватывать регулятор петлей ОС по среднему току.

Во задачку задал, а :)...Если скажем я токоизмерительный шунт подключу не как обычно к эмитерам/истокам нижних транзисторов Н-моста, а последовательно с обмоткой. Получится на нем средний ток измерять?

Оффлайн Anton

  • *****
  • Сообщений: 7 285
  • Благодарностей: 77
    • Сообщения от Anton
Принципиально - возможно..........разумеется, об использовании готовых регуляторов, входящих в состав вышеупомянутых микросхем, в этом случае придется забыть
Ну ладно, не придирайся к словам :) в такой трактовке конечно же возможно.
Цитата
Вот только - зачем это нужно? После многолетних дискуссий, все, вроде бы, сошлись на том, что в реальном приводе на ШД (двигающем телескоп) по чисто электромеханическим причинам, вряд ли следует рассчитывать на "честную" погрешность менее 1/50 шага (как правило, она будет еще больше), так что дискретность ШИМ-регулятора в 500нс не выглядит столь уж катастрофичной.
Не спорю, просто я увидел знакомый ход мыслей, типа "Щас возьмем ШИМ 16 битный и на транзюках П214Г сварганим драйвер 1024 микрошагов на шаг. Таблицами коррекий залакируем погрешности механики и наступит счастье, причем совсем занедорого"  ;) Поэтому сразу поспешил предупредить.

Оффлайн Павел Бахтинов

  • *****
  • Сообщений: 2 495
  • Благодарностей: 108
    • Сообщения от Павел Бахтинов
    • Искусство астрофотографии
видимо, нужно охватывать регулятор петлей ОС по среднему току.

Во задачку задал, а :)...Если скажем я токоизмерительный шунт подключу не как обычно к эмитерам/истокам нижних транзисторов Н-моста, а последовательно с обмоткой. Получится на нем средний ток измерять?
Денис, ничего такого страшного я не имел в виду. Ток я собирался мерить на штатном датчике в истоках, но профильтровать его (результат измерения) от пульсаций, вычесть из задающего параметра (который с ЦАП), и через соответствующим образом частотно скорректированный регулятор подать на вход опорного напряжения микросхемы-драйвера. Понятно, что эта дополнительная петля будет медленной, поэтому включать ее (по команде микроконтроллера) лишь на скоростях гидирования, а на скоростных режимах возвращаться к штатной схеме (задающий параметр с ЦАП - напрямую на вход опорного).
Повторяю, все это - лишь на уровне идеи, на самом деле вполне может и не заработать ;) .

... знакомый ход мыслей, типа "Щас возьмем ШИМ 16 битный и на транзюках П214Г...
;D  ;D
« Последнее редактирование: 06 Дек 2005 [18:02:28] от Павел Бахтинов »

Оффлайн Anton

  • *****
  • Сообщений: 7 285
  • Благодарностей: 77
    • Сообщения от Anton
[Во задачку задал, а :)...Если скажем я токоизмерительный шунт подключу не как обычно к эмитерам/истокам нижних транзисторов Н-моста, а последовательно с обмоткой. Получится на нем средний ток измерять?
Да какая собственно разница? Дело то не в том, где измерять, а в том как измерять. Нужно проинтегрировать напряжение на датчике, например RC цепочкой, вот и получится измерятор среднего тока.

Оффлайн Денис Никитин

  • *****
  • Сообщений: 3 762
  • Благодарностей: 74
  • Keep your eyes open!
    • Skype - n.dennis
    • Сообщения от Денис Никитин
Разница где измерять есть.

Если резистор включен классически внизу, то падение напряжения на нем не всегда пропорционально току в обмотке. Обратная связь получается как бы неполной (непостоянную), потому, что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток. И у ST и у Allegro хорошо описано, что при этом происходит - в часности даже если обмотка выключилась, ток может продолжать расти, а регулятор об этом не знает.

Если измерять на резисторе, включенном последовательно с обмоткой, то падение напряжения на нем всегда пропорционально току в обмотке, не зависимо от режима работы (включение обмотки, быстрый спад или медленный спад тока). То есть можно построить регулятор, который обеспечивает полную (постоянную) обратную связь.   

Мне пока не понятно как измерять падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с обмоткой, потому, что a)Двигатель биполярный(направление тока через шунт меняется). б) Синфазное напряжение на токоизмерительном резисторе, в некоторых случаях может быть, как выше напряжения питания двигателя, так и ниже уровня земли.

Продолжаю работать в этом направлении.


Оффлайн Александр Л.

  • *****
  • Сообщений: 3 681
  • Благодарностей: 48
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Александр Л.

Мне пока не понятно как измерять падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с обмоткой, потому, что a)Двигатель биполярный(направление тока через шунт меняется). б) Синфазное напряжение на токоизмерительном резисторе, в некоторых случаях может быть, как выше напряжения питания двигателя, так и ниже уровня земли.

Продолжаю работать в этом направлении.


    Денис, а токовый трансформатор Вас не устроит?

Разница где измерять есть.

Если резистор включен классически внизу, то падение напряжения на нем не всегда пропорционально току в обмотке. Обратная связь получается как бы неполной (непостоянную), потому, что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток. И у ST и у Allegro хорошо описано, что при этом происходит - в часности даже если обмотка выключилась, ток может продолжать расти, а регулятор об этом не знает.


   Можно пояснить, по моим понятиям ток в этом случае меняет направление и энергия выводится через обратные диоды, расти он не должен.




« Последнее редактирование: 07 Дек 2005 [09:35:57] от Александр Л. »

Оффлайн Денис Никитин

  • *****
  • Сообщений: 3 762
  • Благодарностей: 74
  • Keep your eyes open!
    • Skype - n.dennis
    • Сообщения от Денис Никитин
Цитата
Денис, а токовый трансформатор Вас не устроит?

Тоже вариант, но я пока к датчикам Холла присмотрелся.

Цитата
Можно пояснить, по моим понятиям ток в этом случае меняет направление и энергия выводится через обратные диоды, расти он не должен.

Александр, я помню что Вы по английски читаете. Поэтому для примера позволю себе ссылку и цитату:

http://www.allegromicro.com/datafile/3955.pdf

Under some circumstances slow-decay mode PWM
can fail to maintain good current regulation:
1) The load current will fail to regulate in slow-decay
mode due to a sufficiently negative back-EMF voltage
in conjunction with the low voltage drop across the
load during slow decay recirculation. The negative
back-EMF voltage can cause the load current to
actually increase during the slow decay off time. A
negative back-EMF voltage condition commonly
occurs when driving stepping motors because the
phase lead of the rotor typically causes the back-EMF
voltage to be negative towards the end of each step
(see figure 3A).
2) When the desired load current is decreased rapidly,
the slow rate of load current decay can prevent the
current from following the desired reference value.
3) When the desired load current is set to a very low
value, the current-control loop can fail to regulate due
to its minimum duty cycle, which is a function of the
user-selected value of tOFF and the minimum on-time
pulse width ton(min) that occurs each time the PWM
latch is reset.

Оффлайн Anton

  • *****
  • Сообщений: 7 285
  • Благодарностей: 77
    • Сообщения от Anton
Поэтому для примера позволю себе ссылку и цитату:
Ну и что?
Из этой цитаты вовсе не следует, что
Цитата
что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток
Из нее следует лишь:
ЭДС самоиндукции не дает току в обмотке упасть мгновенно в момент ее коммутации и то, что в регуляторе есть ограничение на минимальный ток в нагрузке из за того, что шим там используется не с постоянной частотой как в микроконтроллерах, а с фиксированным Toff временем, что на аналоговоых компонентах проще сделать и у него есть минимальный ток.
А дальше там идут ляля-траляля про быстрый разряд путем перезарядки индуктивности от источника питания, вместо рециркуляции через диоды и вывод о пользе смешанного режима.

Не понимаю почему:
Цитата
что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток

Через датчик тока текут все токи, во всех режимах, если только не дергать нижние транзисторы в режиме медленного разряда.
« Последнее редактирование: 07 Дек 2005 [15:39:25] от Anton »

Оффлайн Денис Никитин

  • *****
  • Сообщений: 3 762
  • Благодарностей: 74
  • Keep your eyes open!
    • Skype - n.dennis
    • Сообщения от Денис Никитин
Цитата
Ну и что? Из этой цитаты вовсе не следует, что....что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток
 ...Не понимаю почему: что как только обмотка выключиласть регулятор не может отслеживать ток
Весьма странно такое читать. Цитата приведена для того, что бы ответить на вопрос Александра, в каком случае ток растет при выключении обмотки. В цитате написано: ....во время когда обмотка выключена в режиме медленного разряда обратная ЭДС может приводить к тому, что ток в обмотке будет на самом деле расти...(The negative back-EMF voltage can cause the load current to actually increase during the slow decay off time.) Что является ответом на вопрос Александра.

А то, что как только обмотка выключилась регулятор не может остлеживать ток следует из изучения осциллограм напряжения на датчике. Если брать цитируемый драйвер А3955, то при выключении обмотки с переходом в режим быстрого разряда, ток через датчик не течет никогда. Путь тока при этом (земля - диод - обмотка - диод - источник). При выключении обмотки с переходом в режим медленного разряда (рециркуляция вокруг верхней части моста), ток через датчик не течет никогда. Путь тока при этом (источник - транзистор - обмотка - диод - источник). При выключении обмотки с переходом в режим медленного разряда (рециркуляция вокруг нижней части моста), ток течет через датчик. Путь тока при этом (земля - диод - обмотка - транзистор - датчик - земля). Да ток течет через датчик, но....смотрим на осциллограмму и видим что при этом напряжение на датчике вовсе не пропорционально току в обмотке, иными словами регулятор не может отслеживать ток в обмотке, когда обмотка выключена. Справедливости ради стоит отметить, что он (регулятор) и не пытается это делать.
 
Цитата
Через датчик тока текут все токи, во всех режимах, если только не дергать нижние транзисторы в режиме медленного разряда.
Есть целая куча разных вариантов когда ток течет или не течет через датчик, в зависимости от порядка коммутации транзисторов моста и того как включены защитные диоды.
« Последнее редактирование: 12 Дек 2005 [07:13:33] от Денис Никитин »