Вращающийся трансформатор СКВТ

[asvhmao]

Хочу по играться с двигателями, кто их сервоми называет, кто без щёточными.
Есть у них датчик положения вала, трансформатор с тремя обмотками, на одну подаётся сигнал, с двух других снимается синусный и косинусный результат. Подробности как работает есть на буржуйском видео.

Спойлер

Частота в документации пишут 5кГц, напряжение 7V. Сопротивление первичной обмотки 46 Ом, вторичные по 32 Ома.
Генератор для синуса думаю сделать на XR2206, а вот какой применить для первичной обмотки усилитель, и что делать с вторичными обмотками, пока не определился. Зависимость от температуры и погрешностей на результат показания исполнительного устройства, тоже пока не известен.
Рад буду выслушать любые предложения по аналоговой части.

Последний раз редактировалось asvhmao Пн янв 14, 2019 22:58:43, всего редактировалось 1 раз.

[HochReiter]

Лучше трансформатор перевернуть: две первичные обмотки запитать синусом и косинусом, на вторичной будет напряжение постоянной амплитуды с фазой, пропорциональной углу поворота. Так оно стабильнее и точнее.

[asvhmao]

О как оно, интересно. А по конструктивному исполнению есть какие-то примеры для посмотреть, какую элементную базу применяют в подобных устройствах?

[HochReiter]

Потешил ностальгию:. На https://www.chipmaker.ru/files/file/12452/ скачал альбом схем УЧПУ 2С42, субблок SB-455 - питание датчика. На вход подаётся меандр, полосовой фильтр выделяет первую гармонику-синусоиду, транзисторный усилитель. SB-457, внизу схемы - приёмник сигнала с датчика. Полосовой фильтр с Q=10 и K=1, после него компаратор. Схема, конечно, древняя, но для общего ознакомления сойдёт.

[asvhmao]

Ага, спасибо. Как доберусь до компьютера погляжу этот архив. А там может ещё какие глупости придумаю.

Добавлено after 2 hours 51 minute 36 seconds:
Да и синус с косинусом это на 90° надо сместить один сигнал относительно друг друга?

[ПУХ]

asvhmao писал(а):

Зависимость от температуры и погрешностей на результат показания исполнительного устройства, тоже пока не известен.
Рад буду выслушать любые предложения по аналоговой части.

Погрешность самого трансформатора очень мала, но вот электроника вносит существенные погрешности, именно поэтому все конденсаторы в аналоговой части стоят слюдяные, в формирователях синуса-косинуса. Если интересно завтра смогу сфотографировать как это выглядит в натуральном виде. Если просто поиграться, то интересно, а если реальный проект, то лучше откажитесь. Хотя, какие точности по углу Вас устраивают. У нас давно перешли на оптические датчики Лир 158. Но одну плату я по моему оставил, это была целая эпоха.
PS. Датчики лир, покрайней мере у нас, от 100 импульсов на оборот до 2500. Так что точность по углу можно получить практически любую. Да и стабильность высокая, всё-таки цифровая техника, импульсы с датчика уровня ТТЛ, но можно заказать и 15 вольт, есть ноль метка. В общем существенно лучше аналоговой.

Последний раз редактировалось ПУХ Вт янв 15, 2019 16:53:09, всего редактировалось 1 раз.

[сэм53]

Оптические гораздо точней . Есть разные по количеству импульсов за оборот. У меня валяются от 1000 до 3000. (кажется ВЕ марка) Когда-то хотел на анемометр присобачить, чтобы направление ветра показывал для яхты, но современная техника опередила самодельщиков.

[ПУХ]

сэм53 писал(а):

(кажется ВЕ марка).

ВЕ уже давно сняты с производства, хотя надо отдать должное очень надёжные, до сих пор работают и не жалуемся. Но время идёт и на смену им пришли ЛИР, в ссылке которую я привёл указаны именно они.

[asvhmao]

ПУХ для начала хочу просто по играться, а там посмотрим. Оптика наверное штука хорошая, с таким количеством линий, но чтоб как привод использовать, их столько не надо наверное. А вот положение определить перед стартом и неприхотливость к пыли это наверное плюс тех датчиков которые есть.
Про стабильность схемы, хочу сразу попробовать сделать по методу как HochReiter посоветовал, в теории вроде как по проще всё это даже будет осуществить.
Если совсем не получится, то в моём случае проще будет на датчики холла перейти чем на оптику.

[HochReiter]

Датчик, как я понял, уже встроен в двигатель. Точность у ВТМ не такая уж плохая. Самый древний из знакомых мне, ВТМ-1М, обеспечивал один градус, после коррекции RC цепочками ещё лучше, на уровне оптических 300-1000 имп/оборот.

Добавлено after 16 minutes 10 seconds:

Про стабильность схемы, хочу сразу попробовать сделать по методу как HochReiter посоветовал

Я не советовал, а рассказывал, как это делали в прошлом веке. Сейчас у меня были бы МК --> два канала ЦАП --> hi-fi стерео. Усилитель - ОУ и пара транзисторов.

Ещё немного потешил ностальгию: нашёл старое "Удостоверение на рац.предложение "Замена датчиков ДЛМ-11 на ВТМ-1" 17.06.1988г. Давненько я не имел с ними дело, сейчас всё больше оптические: они и точнее, и дешевле. Прецизионные обмотки подгоняли, наверное, вручную.

[asvhmao]

HochReiter т.к. пока пытать вопросами больше некого, позадаю вопросы вам. По игрался немного с бесщёточными двигателями недавно, сейчас на обмотки двигателя большого думаю подавать такой же способ питания. Я правильно поступаю? От синусоиды обмотками плохо и греются даже.

https://radiokot.ru/forum/viewtopic.php ... 8#p3519770

И с оптическими датчиками, как они понимают в какой момент какую обмотку дёргать надо? Или там перед основной работой ориентируются по контрольной метке какой-то?

[HochReiter]

Что за двигатель? Шаговый?

У оптических датчиков есть второй круг, на нём одна метка, так и называется "нуль-метка".

[asvhmao]

3х фазный какой-то. На барахолке обзывали двигатель сервой, как правильно называется не знаю. Чёрненький, квадратненьки, 2 кВт, 3000 оборотов.



http://www.wiki-kollmorgen.eu/wiki/DanM ... SMbm_e.pdf

[HochReiter]

Суровая игрушка.

[Дмитрий М]

В инете много информации по синус-косинусным трансформаторам. Но пишут что там нехилые аппаратно-программные ресурсы нужны и делают модули для работы с ними на серьёзных ПЛИСинах для обеспечения скорости работы. Видел проекты такие в сети, дипломная работа вроде даже была выложена. То есть это не один ОУ поставить и всё.. там сложно всё.

[asvhmao]

Ну мы лёгких путей не ищем. Вон буржуи занимаются такими вещами, почему бы нам не попробовать?

https://github.com/rene-dev/stmbl

Тем более я в этой теме хотел спросить про аналоговую часть, а тут всяких бонусов с информацией накидали. Надо заниматься, делать. Ну и как писал ранее, точное позиционирование мене не надо будет, в матиматике будет полегче.
Даже были мысли, нарисовать диск с тремя кольцами, где позиция чёрных и прозрачных дорожек на нём будет показывать текущее положение, как у обычных безщёточных моторов (вместо магнитов и датчиков холла).

[Дмитрий М]

Ну если уйти от СКТ то в каждом струйнике стоит (по крайней мере раньше видел) такой оптический энкодер. Безкорпусной, но диск со штрихами и ФСУ есть.

[HochReiter]

То есть это не один ОУ поставить и всё.. там сложно всё.

В моём варианте образца 1988г было аж 4 ОУ, 2 компаратора и 8 транзисторов ПЛИСин в те годы еще не было, была простая логика 155 серии.
В ВТМ две взаимоперпендикулярных обмотки, они запитываются одинаковыми по амплитуде и сдвинутыми на 90 градусов синусоидами sin(W*t) и cos(W*t) соответственно (W=2*pi*f - угловая частота). Если выходная обмотка повёрнута на угол A, то на ней с точностью до коэффициента sin(W*t)*cos(A)+cos(W*t)*sin(A) = sin(W*t+A). При вращении ротора амплитуда выходного напряжения не меняется, меняется фаза в соответствии с углом поворота A. Фаза измеряется элементарно: компаратор отлавливает момент перехода синусоиды через ноль, таймер измеряет время, начиная от перехода через ноль исходной синусоиды. Полосовой фильтр между выходной обмоткой и компаратором уменьшает помехи от двигателя и проч.

Даже были мысли, нарисовать диск с тремя кольцами, где позиция чёрных и прозрачных дорожек на нём будет показывать текущее положение

Три кольца - это погрешность 45 градусов. (см. "абсолютный энкодер" и "код Грэя") Лучше 4.

[asvhmao]

Первый вариант, взял драйвер HCPL3120, подал меандр, кручу вал двигателя, синус и косинус как в предыдущем кино ростут, убывают, меняют фазу на 180°



Задал на показометре развёртку ХУ, получилась палка, которая крутится вместе с вращением вала.



Второй вариант. Взял два драйвера, подал сигнал со смещением в 90°, да фаза плывёт, но при переходе каждой четверти сигнал изменяет свою амплитуду от мин. до мах. в три раза.



Добавлено after 1 hour 10 minutes 44 seconds:

Три кольца - это погрешность 45 градусов.

Я имел в виду про такого вида датчик, вместо магнитиков.

[HochReiter]

сигнал изменяет свою амплитуду от мин. до мах. в три раза.

У меня две версии: или сигнал подаётся на разные обмотки, одна подвернулась вторичная, или сигнал неправильный: неодинаковые амплитуды или фазы отличаются не на 90 градусов. В режиме X/Y синус и косинус выглядят, как окружность. И третья версия: на обмотки подаётся синус или прямоугольник? Параллельно с выходной обмоткой конденсатор - LC-фильтр выделяет первую гармонику, резистор уменьшает излишнюю добротность. Можно попытаться и на первичках поймать резонанс, если лень делать синусоиду другим методом.

Я имел в виду про такого вида датчик, вместо магнитиков.

У такого датчика, как и у магнитиков тот недостаток, что его нельзя сдвигать на ходу, вносить коррекцию в зависимости от скорости.