Re:Placa de potencia adaptada a CNC, para maquinas de C.C. Optimum/Quantum‏‏‏‏

[Valen]

Vaya mal suerte...! y yo que pensaba librarme de hacer los ensayos, usando tus datos.....

La verdad es que en mando manual, el hecho de que el estimador sea un tanto 'grosero' en sus estimaciones, no tiene importancia, ya que la velocidad real la ves en el tacómetro de pulsos que viene en la BF20 o el torno 180x300, y solo hay que girar un poco más o menos el potenciómetro para colocarnos en la velocidad que realmente queremos lograr.

Pero en el mando con CNC sí es más importante, porque el controlador no "ve" la pantalla del tacómetro de pulsos y tiene que creerse lo que le diga el Estimador de velocidad.
(bueno, no lo "ve", salvo que instales el tacómetro propio de la placa, pero la idea es que esta placa pueda trabajar sin él, por una cuestión de sencillez)

De hecho, él cree que si dice que hay que girar a 1.000 rpm, el motor lo hará sin problemas.... Cuando el estimador diga que ha llegado a 1000 rpm, el sistema de control y sus reguladores PI entrarán en régimen permanente, al creer que ya estamos girando a esa velocidad. Pero si el estimador es muy burdo, puede ser que en realidad estemos girando a 900rpm (o a 1150rpm...) y el sistema de control no tiene forma de saberlo.

Quedamos a la espera de los resultados de tus ensayos....

PD: Gracias por las palabras de apoyo...!

[tio_gil]

si metes el lazo de realimentación da "un poco" lo mismo. Si el CNC te manda a 1000 y de entrada te pone a 1200 (o a 800), al cabo de un tiempolo tienes ajustado.
Es evidente que ya no sale "tan sencillo".

[tio_gil]

Bueno, acabo de hacer las medidas y oh sorpresa lineal de narices !!!
Eso sí, cuando llegas a las 6000 rpm, empieza a hacer tonterias )que es precisamente donde la curva hace ese extraño). Si aplico la costante Kv del motor también me da que es cuando estamos precisamente en la tensión nominal (más o menos) ¿coincidencia?... uhmmm no creo.
He modificado el firmware para sacar sólo 3900 en High y 1950 en Low y además simplificar el cálculo (con una sola recta, chupao)

Notas: He medido las vueltas con la fresa en High, lo que significa que las vueltas reales en el motor es la medida por dos.

[Valen]

Muy bien...! Bueno, al final el motor no es tan tan malo como algunos presuponíamos......

Pero Gil, se necesita la corriente en al menos uno de los puntos de la recta, para poder determinar la K de la ecuacíon:

Velocidad_ROTOR = K * (Umotor-  Rdevanado * I_motor - Udelgas);

despejando:

K = Velocidad_ROTOR /  (Umotor -  Rdevanado * I_motor - Udelgas)

con U delagas aprox. 1 voltio, (y si vemos que ajusta mejor sin este dato, se elimina tranquilamente.....)

He vuelto a medir la R del devanado, y ahora me sale 11 Ω, como a tí. Cosas de la electricidad/electrónica.....

Al final de la gráfica se pierde la linealidad, probablemente por la saturación del hierro, que estará atestado de flujo magnético Φ, por lo que se pierde la linealidad entre fuerza electromotriz E y el flujo magnético Φ. No tiene importancia, a mi parecer....

[tio_gil]

Lo que es una leche es que pongan un motor de este tipo en una máquina (ya sea fresadora o torno) que puede estar trabajando 4, 5, 6 horas. No es lógico. Lo veo bien en una de esas máquinas "que se supone" te bajan los michelines - me refiero a las plataformas vibratorias- donde va estar funcionando 20 minutos? Pero bueno, es lo que hay.

Estoy contigo que ya a partir de las 6300-6600 vueltas, el motor está haciendo un poco el gili, pero como bien dices, ya estamos en el límite y ya da lo mismo.

La Kv del motor la saqué hace tiempo (está en un post que puse. Valor: 0.3488). Por eso digo que cuando estas sobre las 6000, cuadra con la tension nominal del motor (es posible que mezcle churras y merinas). La Ki la he puesto " a ojo" (he sacado el dedo índice y he dicho uhmmm 0.075 Nm/A) (si está hecho el ensayo de corto, ver en el archivo excel, sheet4 arriba del todo). Me tengo que fijar cuanto chupa el motor (ya lo pondré), pero recuerdo que no es mucho (también lo mido, pero sólo para saber el par)

[Valen]

Hay que ver el lado positivo de este tipo de motores, a la hora de montarlos en máquinas herramienta.....

Los motores de corriente continua tienen muchas cosas buenas:
Son muy fáciles de controlar (con solo variar la tensión de alimentación, sin más parámetros...!).
Tienen un comportamiento muy lineal.
Tienen capacidad de autoregular el par que ejercen en función de la carga y para una tensión de alimentación dada.
La electrónica de control es barata, robusta y sencilla (otra cosa es querer hacer una placa como la que motiva este hilo, que aún siendo barata y robusta, aporta mejoras de comportamiento a base de un complejo software de control).

Tienen un comportamiento muy noble. Su principal hándicap es que constructivamente son más complicados que los monofásicos o los trifásicos, y es inevitable que el conjunto delgas-colector envejezca con el tiempo.
Aún así, en la Escuela de Ingenieros Industriales de la Politécnica de Madrid tienen todavía algunos motores de continua, donados por Alemania en los años treinta, con simbología de la época grabada en la placa de características, y que siguen funcionando perfectamente.

[Valen]

El principio del fin.......

Estoy preparando la placa que incluye todas las modificaciones que he ido apuntando a lo largo de los meses que llevamos de desarrollo. Algunas son mejoras, y otras son simplificaciones gracias a una programación que a medida que he ido conociendo en mayor profundidad estos micro-controladores, se ha ehcho más eficiente, y menos necesitada de recursos.

Dibujo de la placa.
He incluido el disipador que estoy empleando, y su anclaje a la placa. Aunque la verdad es que lo mejor es fabricarse en alumino, uno "a medida" de nuestras ncesidades particulares, de forma que, por ejemplo, se pueda anclar encima la placa pequeña que lleva el torno Optimum 180x300 vario.... Para eso tenemos la fresadora....! También he reordenado la posición de algunos componentes.

Técnicas de diseño.
Ya he aplicado muchas de las medidas anti-ruido/interferencias entre pistas, que es imprescindible observar en una placa que va a trabajar en entornos hostiles, y que además maneja tensiones muy dispares (mando 5v, potencia 315v):
Por ejemplo, evitando superponer las pistas más delicadas con cualquier otra, cruzándolas a 90º siempre que he podido, verificando la existencia de planos de masa por debajo del optoacoplador, acanalando debajo del sensor de corriente como recomienda el fabricante, incluyendo todos los C de desacoplo que han sido precisos, sin escatimarlos, incluyendo checksums en las comunicaciones por el bus, reduciendo la longitud de las pistas entre determinados componentes y sus C de desacoplo, creando grandes superficies de cobre que actúen como planos de masa de muy baja impedancia, etc.

Hardware:
Voy a probar otro optoacoplador. He añadido un diodo de libre circulación al bobinado del relé, y es posible que suba el valor óhmico de la R de potencia que va en paralelo con el C de filtro de potencia, para que se caliente algo menos (aunque la contrapartida es que al apagar la placa, el C tardará más tiempo en descargarse, y por tanto habrá 315v en sus bornes durante más tiempo). Esto no afectará a sus medidas físicas, así que no tiene impacto en el diseño de la placa.

Finalmente, montaré uno de los nuevos IGBT que mostré en un post anterior: De los dos tipos pre-seleccionados, hasta el momento solo he probado uno. La distancia entre patillas es la misma, así que tampoco impacta en el diseño de la placa.

[Valen]

Nueva placa, versión cuasi definitiva.
Después de hora y media fresando la cara superior, y otra hora y cuarto fresando la cara inferior, ya tenemos la nueva placa PCB para seguir con nuestras pruebas.

Como ya estamos terminando el proyecto, me toca verificar que todos los diámetros de los taladros son los correctos, de cara a su posterior fabricación en China (con estos tiempos de fresado, ni me planteo fabricarlas en casa, para aquellos interesados en utilizarla....), y repasar una vez más la serigrafía que ha de ir impresa en blanco, con los componentes, textos, etc.
También he empezado a recopilar en una hoja Excel los costes de fabricar cada placa, encargando los componentes elctrónicos en la conocida Web:

http://es.rs-online.com/web/
 

En fin, espero que con esta versión, ya funcione todo a la primera, nada más montarla..... o casi. En realidad, me conformo con que me permita cerrar el diseño hardware.....

Cara Superior.




Cara Inferior.

[MONTORO]

Animo Valen que ya va quedando menos que al principio.

[el octavo pasajero]

yo alucino con este teme

[fausto]

Ya se huele el final, ánimo crac 

[diegolopez]

Y yo ¿qué te digo, amigo? ......   

[Valen]

Gracias...!

Condensadores de desacoplo.
Estoy en la fase de verificar/eliminar los efectos de demandas bruscas de corriente, ruido, etc. en el circuito de mando.
Esto es importante para que los micros no se 'cuelguen' si se produce una variación extraña de su tensión de alimentación debido al ruido que introduce el conjunto delgas-colector del motor, y para que las lecturas en las entradas analógicas sean lo más fiables posible.

Por ejemplo, si la tensión de alimentación en el poteciómetro de mando sufriera picos fuertes de tensión, la "velocidad de consigna " que indicaría al circuito de mando variaría un instante, y el motor sufriría una variación de velocidad puntual, de muy corta duracion. Esto se puede minimizar también por software, claro, pero mejor corregir el problema en el orígen....

Para los que quieran acercarse a los componentes que se emplean para logarlo, os indico la siguiente página:
Me gustó porque es muy sencilla y muy didáctica.

http://www.todopic.com.ar/interferencias.htm

También es curioso que para explicar cómo se absorbe un transitorio, habla de absorber y ceder energía, en vez de aplicar el teorema de superposición, y decir simplemente que el pico que llega superpuesto a la continua, al ser de alta frecuencia (en realidad, que su variación es muy rápida y por tanto la derivada de la tensión respecto del tiempo es muy elevada), se cortocircuita a masa, ya que la reactancia del condensador es muy baja para altas frecuencias Xc = 1/ωc.....

Dos formas diferentes, e igualmente válidas, de explicar lo que sucede....

También es curioso ver que se venden zócalos para circuitos integrados, que incorporan de serie el C de desacoplo:
http://es.rs-online.com/web/p/products/1982228/

[Valen]

Pantallas de Usuario, para la placa.
A medida que avanzamos, tenemos que ir implementando las pantallas de usuario, que serán empleadas para informar al operario (nosotros!) sobre la velocidad de giro, o las condiciones de funcionamiento de la máquina.

Pantallas placa control 01 0001

Más ajustes, ajustes y ajustes.....
Seguimos puliendo, ajustando y volviendo a ajustar....
Este vídeo es sobre el bucle PI doble, ajustado en tiempos de ejecución, sincronización de tareas, optmización de tiempos, etc.

En el ejemplo mostrado, la corriente máxima admisible la he definido a un valor bajo, inferior al que tendrá cuando esté en fase terminada. Este valor bajo me permite manipular el plato con la mano, sin temor a hacerme daño.

También vemos que a pesar de estar girando a una velocidad muy baja (90 rpm), el bucle en doble PI regula correctamente, y la velocidad del motor no se modifica.
En este vídeo el efecto visual es mejor que en uno que publiqué anteriormente, porque ayer estuve limpiando las poleas y correas, y reajustando las tensiones de las mismas.
Aún así, he dejado un cierto margen de holgura, para que en caso necesario, patinen, y la máquina no pueda hacerme daño, o llegar a quemarse el motor por una sobrecorriente que no corte a tiempo el fusible o el sistema de control.


bucle PI doble en accion_0001.wmv

[Valen]

Pruebas de Funcionamiento.
Hoy he tenido girando el motor del torno durante 3 horas seguidas, con mi placa. El objetivo era ver si había algún error oculto en el software, de esos que solo salen a la luz cuando la máquina lleva determinado tiempo funcionando (memoria desbordada, etc).

Todo ha ido perfecto, y antes de apagarlo le hice varias pruebas de cambio de velocidad, de par resistente, etc. sin problemas, todo bien...!