Controllo Motore con Dinamo Tachimetrica

[Livio Orsini]

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IL MOTORE DEVE AVERE UNA DINAMO TACHIMETRICA, una delle fonti più comuni di questi motori sono appunto le lavatrici.

 

 

NON è necessario!

La tachimetrica può essere sostituita dalla reazione di armatura.

Basta portare all'ingresso della tachimetrica la tensione di un  partitore posto in parallelo al triac.

La tensione del partitore deve egualgliare quella della tachimetrica.

Ad esempio. se prevedo un motore con velocità sino a 6000 rpm, dotato di tachimetrica che eroga 20 mV/1000rpm la tensione corrispondente alla velocità massima sarà pari a 120 V quindi la tensione in uscita dal aprtitorewe dovrà corrispondere a 120V alla massima velocità.

La regolazione di velocità tramite reazione di armatura è meno precisa, ovviamente, della reazione di tachimetrica perchè la funzione di trasferimento teorica del motore, w = k Va, è delinearizzata da alcuni parametri come la resistenza di armatura (il più significativo).

E' una regoalzione usata da sempre, negli azionamenti "poveri".

[E685X]

Grazie Sig.Livio del suo commento!

Ovviamente non pensando che questo potesse essere fatto, mi sono strettamente attenuto al datasheet.

Il resto dello schema, comunque, è corretto!

[Livio Orsini]

Tutto ,lo schema è corretto, ho solo dato informazioni aggiuntive in caso di applicazione senza tachimetrica.

Per curiosità quale è la massima tensione di tachmetrica che leggi?

[E685X]

La tensione dovrei misurarla, domani le dirò (penso di avere tempo per farlo).

Il mio commento era comunque riferito a gabri-z.

[E685X]

Comunque Sig. Livio con il metodo da lei indicato non si ha una retroazione dal motore, bensì dell'uscita, quindi la velocità non viene mantenuta costante o sbaglio?

[Livio Orsini]

La funzione di trasferimento del motore cc, e di quello universale, dice che la velocità w = k * V_A ovvero c'è una corrispondenza biunivoca tra tensione di armatura e velocità.

La reazione d'armatura mantiene costante la tensione di alimentazione del motore.

Se il motore non avesse la resistenza d'armatura la velocità sarebbe costante, mentre invece man mano che la corrente di armatura aumenta la tensione effettiva diminuisce, quindi tende a diminuire anche la velocità.

Si recupera un poco tramite circuiti detti di "compensazione della resistenza di armatura".

Per azionamenti "poveri" dove la precisione di velocità è sufficiente che sia entro circa +/-5%, la reazione d'armatura è più che sufficiente.

[E685X]

Rieccomi alle prese con questo progetto. 

Questa volta non si tratta più di TDA, bensì di un'idea di controllo ad anello chiuso.

Il progetto consiste in un amplificatore operazionale che compara la tensione di un potenziometro (usato per impostare la velocità) con quella della dinamo tachimetrica (collegata all'ingresso invertente). La sua uscita comanda la base di un transistor (2N2222?) che attiva il gate del triac e lo manda in conduzione, così che

• Motore gira piano (carico)-->tensione tacho minore di quella del potenziometro-->triac in conduzione-->motore accelera
• Motore gira troppo veloce-->tensione tacho maggiore di quella del potenziometro-->triac NON in conduzione-->motore decelera

 

Ammesso che ciò sia possibile, mi chiedo come si potesse interfacciare la mia uscita con questo circuito (un semplicissimo dimmer con triac).

Pensavo di usare il transistor al posto del DIAC, ma funzionerebbe? E il rilevamento della sinusoide zero-crossing, come avverrebbe?

Spero che possiate aiutarmi.

 

E685X

 

 

[Livio Orsini]

Con quel circuito disegnato in figura non è possibile devi usare circuiti integrati specialistici, come quelli che vengono usati, ad esempio, sui controlli delle lavatrici.

[E685X]

In che senso Livio? Alla fine anche il circuito con il TDA è un semplicissimo dimmer (ma con retroazione)...

[Livio Orsini]

Appunto, permette la retroazione. Questo circuito no permette di fare retroazione.

 

[E685X]

Esatto!

Per questo pensavo di implementarla aggiungendo l'operazionale e il potenziometro. Il mio problema è che non saprei dove collegare l'uscita dell'amp. op. per innescare il TRIAC.

Immagino che basterebbe connetterlo al GATE e mettere tra MT1 e MT2 uno snubber (100 ohm 100 uF), ma come faccio a sincronizzarlo a 50 Hz?

[Livio Orsini]

Non puoi fe in questo modo.

Il circuito attuale ha il potenziometro che sente la fase e, secondo posizione del cursore, aumenta o diminuisce l'angolo di fase. Dovresti avere un servo motore per ruotare il cursore del potenziometro.

 

Il circuito integrato specialistico per la regolazione con reazione, non è la trasposizione di un semplice dimmer ma ha una circuitazione adatta a spostare di fase l'impulso d'innesco in funzione del riferimento e della reazione.

Quando non esistevano questi integrati ci volevan 2 schede con operazionali e conponenti discreti per realizzare la funzione. Era la circuitazione tipica dei convertitori a SCR dela fine anni 60 inizio anni 70. Poi son venuti gli integrati specialistici. Il primo fu lo L120 della SGS che era un 14 pins. Ora basta un 8 pins per fare tutto.

 

Non capisco perchè tu non voglia usare lo strumento adatto per risolvere un problema, mi sempri uno che invece della chiave inglese usi un pappagallo o una pinza per avvitare un dado.

 

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Immagino che basterebbe connetterlo al GATE e mettere tra MT1 e MT2 uno snubber (100 ohm 100 uF), ma come faccio a sincronizzarlo a 50 Hz?

 

Intanto questo RC non è uno subber (filtro) ma un ritardo; serve a far raggiungere la soglia d'innesco con ritardo rispetto alla tensione della sinusoide di rete.

Poi hai evidenziato uno dei problemi. Questo è il più fcile da risolvere: realizzi un rivelatore di zero o zero crossing.

Poi devi realizzzare un generatore a dente di sega sincronizzato alla partenza ed alla fine con i passaggi per lo zero.

Poi devi realizzare un comparatore che conpara la tensione di riferimento con il livello raggiunto dalla rampa, quando il valore di rampa è maggiore scatta il triggere che da il segnale di inssco.

Se poi vuoi una reazione di velocità devi realizzare un regolatore PI(D) che andrà a correggere il livello della soglia di comparazione in funzione dell'errore.

Tutto l'ambaradan è gia realizzato nel ragnetto a 8 pins specialistico.

Se vuoi divertirtirti prova  realizzare i circuiti. Tecnicamente son tutti banali, sempre se si sa come fare. ma anche se son banali ed usi integrati con 4 operazionalei devi realizzare una scheda con almeno 3 integrati più un po' di componentistica esterna: resistori, potenziometri, condensatori, alimentazione, e qualche cosa d'altro come connettori ed altri ammenicoli.

Fatti un po' di conti e.....auguri.

[E685X]

Pensandoci, in effetti, la soluzione rimane piuttosto complicata.

Mi rivolgerò quindi ai microcontroller (il mio obbiettivo era di realizzare questo progetto o con componenti comunissimi oppure con Arduino, così da renderlo facilmente accessibile a tutti, in quanto moderno) e vi farò sapere.

Grazie ancora!

[Livio Orsini]

Vuoi un parere?

Usa l'integrato specifico e poi con il micro controlli eventualmente io profilo di velocità

[gabri-z]

Meglio di cosi.......

[E685X]

Avevo già valutato quell'opzione, ma il TDA1085 è ormai fuori produzione da parecchi anni e non so quanti ne esistano ancora, quindi volevo modernizzare il circuito.

[Livio Orsini]

Ne trovi 13 per dozzina di questi circuiti; praticamente tutte le lavabiancheria con motore a spazzole ne fanno uso.

[E685X]

Fino a qualche anno fa....ora si occupa il microcontrollore di gestire non solo le utenze (elettrovalvola, pompa, ecc.ecc.) ma anche della velocità del motore!

[Livio Orsini]

Se sai programmare decentemente ed hai un micro un po' veloce e di discreta potenza non è difficile da farsi.

In fin dei conti devi solo riconoscere il passaggio per lo zero della rete, attivare un contatore che ti conteggia il ritardo di innesco e generare l'impulso di trigger.

Leggendo la reazione esegui il PID che genera, come uscita, il ritardo di accensione, ritardo che andrà a caricare il contatore.

Il tutto con una cadenza di 10 ms sincronizzata con lo zero di rete.

In pratica è meno di un terzo di quanto fa un anello di velocità di convertitore a SCR.

 

Ovviamente non è pane per arduino sia per i tempi che per i disturbi; però se usi un PIC a 16 bits va più che bene.

Microchip ha delle ottime AN sull'argomento, ovvero controllo motori brushes

[E685X]

Esattamente come avevo pensato: ho già ordinato i componenti per lo zero cross e il controllo del triac optoisolato...ma pensavo di farlo proprio con Arduino (lo sto imparando poco alla volta e i PIC sembrano così complessi).

Pensavo all'uso degli interrupt: uno per lo zero cross, l'altro per la tachimetrica (conteggio RPM reali).

Lei cosa ne pensa?

[Livio Orsini]

Usando un processore lo zero crossing dovresti farlo direttamente nel processore. Comunque anche usandone uno esterno che scatena un'interrupt va bene, solo si usano più componenti.

 

Il problema dell'uso di arduino, se è arduino uno, sono i tempi necessari per l'elaborazione.

Anche ammesso di fare solo la regolazione, hai 10 ms per fare tutto: elaborare un PID e con questo generare il tempo di ritardo, cricarlo in un timer che partirà al prossimo zero crossing.

La sequenza dvrebbe essere:

• scatta l'interrupt dello zero crossing
• carico il timer con il valore calcolato in precedenza, a timer scaduto attiva un interrupt, maggiormente prioritario, che attiva il comando di gate.
• leggo il valore della tachimetrica, elaboro l'errore e tramite un regolatore PID genero il valore del ritardo di accensione del prossimo ciclo.
• esco dall'interrupt.

 

Se tu programmassi arduino tramite visual suite di Atmel, magari con uso di assembler dove necessario, potrsti anche farcela con i tempi, usando l'IDE di arduino, che non può essere molto ottimizzato, credo sia difficile.

Se puoi vuoi fare qualche cosa di più che leggere il potenziometro e la tachimetrica, comincio a vederla veramente dura.

 

Poi c'è tutto il problema legato ai disturbi.

Questa regolazione genera, per sua natura, moltissimi disturbi e di grande ampiezza e la scheda di arduino è sensibilissima ai disturbi.

 

Comunque è un buon esercizio. Se non hai mai fatto della regolazione ti consiglio di leggere il mio tutorial sulle regolazioni. Trovi anche dei PID teorici scritti in pseudo "C". Segui il link alal sezione didattica che c'è nella mia firma, poi vai alla sottosezione elettrotecnica.

[E685X]

Essenzialmente, un PID, giusto? Ma come faccio a calcolare il valore delle costanti? Ho trovato uno sketch di autotuning per Arduino, ma non so quanto sia affidabile...

[Livio Orsini]

Lascia perdere quegli atotuning.

leggeti il mio tutorial così saprai come si ottimizza un regolatore PID.