DC Servo Motor İşlemcisi

[nerginer]

Selamlar,

CNC ve otomasyon uygulamalarında DC Servo Motorların avantajlarından ülkemizde yararlanılabilmesi ve maliyet etkin çözümler üretmek isteyen makina tasarımcıları için DC Servo Motor Kontrol İşlemcisini tasarlamış bulunmaktayım.

Step Motorlara nazaran birçok avantaja sahip DC Servo motorlar yüksek ivme düşük enerji sarfiyatı ve en önemlisi kapalı devre geri besleme olanakları ile tercih sebebi olmaktadır. Sürücü sistemlerin pahalı olması ve ülkemizde üreticisinin bulunmaması beni böyle bir çalışma yapmaya itmiştir.

DC Servo Motor Control İşlemcisi PC yada PLC tabanlı kontrol sisteminden gelen step/dir sinyallerini girdi olarak alır ve Motoru sürmek için gerekli voltaj miktarını PID algoritmasını kullanarak hesaplar. Güç ünitesinde yükseltilen bu voltaj sayesinde DC Motorlar ile Pozisyon ve Hız kontrolü yapılabilmektedir.

Burada detaylarını bulabileceğiniz bu Çip ile ülkemizde başarılı çalışmalar yapılacağını umut ediyorum.

Saygılar
Nuri Erginer

 

[teknikadam_65]

ülkemiz için çok iyi olur ustam

 

[emrah_]

DC Servo Motor Control İşlemcisi PC yada PLC tabanlı kontrol sisteminden gelen step/dir sinyallerini girdi olarak alır ve Motoru sürmek için gerekli voltaj miktarını PID algoritmasını kullanarak hesaplar.

PID kontrolünü, step/dir sinyalini üreten sistemin yapması gerekir, yoksa step/dir sinyali kullanmanin pek bir anlami kalmaz.

Sizin yaptiginiz sekilde de tabii ki sistem çalışır ama motorlarin kontrolü artik sinyali üreten sistemde olmaz, dolayisi ile sinyali üreten sistem hizi/pozisyonu/hangi zamanda nerede olunacagini belirleyemez.

 

[bulzaf]

PID kontrolünü, step/dir sinyalini üreten sistemin yapması gerekir, yoksa step/dir sinyali kullanmanin pek bir anlami kalmaz.

Sizin yaptiginiz sekilde de tabii ki sistem çalışır ama motorlarin kontrolü artik sinyali üreten sistemde olmaz, dolayisi ile sinyali üreten sistem hizi/pozisyonu/hangi zamanda nerede olunacagini belirleyemez.

Emrah bey, siz iki cevrimli servolardan bahsedyorsunuz. Bu pahali ancak iyi bir yontem.

Arkadasin yaptigi cip tek cevrimli pozisyon servosu.

Tek cevrimde,

Step / Dir sinyalleri ile PID kontrol unitesine referans gonderilir.

PID unitesi motor pozisyonunu bu referansi izleyecek sekilde kontrol eder.

Ornegin Dir bilgisini degistirmeden surekli olarak PID unitesine Step pulslari yollarsaniz PID girisine rampa sinyali yolluyorsunuz demektir.

Rampanin egimini step pulslarinin frekansi belirler.

Motorun konumu yada hizi Step Dir sinyalini ureten sistem tarafindan bilinmez o konuda haklisiniz ama bilmesine de gerek yoktur. Cunku PID kontrol unitesi dogru sekilde ayarlanmissa zaten gorevini basari ile yerine getirmis ve cok kucuk bir hata ile motoru istenen pozisyona yada hiza yaklastirmistir.

Neden sizin yontem pahali ancak daha iyi?

Diyelimki elinizde PID kontrol yapabilen bir PLC var.

Bu motordan gelen enkoder bilgisini ve elinizdeki referans bilgisinin farkina bakarak hatayi buluyor, PID algoritmasini isletiyor ve motor surucuye hatayi yok ettirecek sinyal uretiyor olsun. Dediginiz gibi bu bilgiyi de Step ve Dir bilgisi olarak cikartsin.

Uretilen Step Dir bilgisinin asli referans hiz bilgisidir.

Boyle bir yapida DC motor surucunun ayni zamanda hiz servo ozelliginin olmasi gerekir.

Bu durumda PID kontro unitesi, motorun yapmis oldugu hatayi hangi hizla ve hangi yonde donerek yokedecegini hiz servosuna bildirmis olur.

Bahsettiginiz yontem iki adet servo icerir. En distaki pozisyon servosu en icteki de hiz servosu.

Eger motorumuz DC motor degil de step motor olsaydi o zaman isimiz cok kolay olurdu ve sizin PID kontrol unitesi step motor surucuye dogrudan step ve Dir bilgisi ile hukmederdi.

Ama malesef DC motor kontrol ediliyor.

 

[nerginer]

Arkadaşlar süpersiniz. Konuya hakim insanları görmek güzel.
Bulzaf arkadaşım güzel açıklamış. Dir/step sinyali üreten yazılımlar ramp işini hallediyor fakat kapalı devre bir geri besleme sistemini desteklemiyor. Genelde step motorlar için düşünülmüş. Benim yaptığım çip motorun arkasındaki encoderdan posisyon bilgisini alıp sürekli bir kapalı devre geri besleme sağlıyor. PID algoritması da gidilmesi gereken nokta ve şuanki pozisyon arasındaki hatayı ortadan kaldırıyor. DC Servo motorlar CNC sistemlerinde gerçekten step motorlara oranla çok daha başarılı Geri besleme sayesinde adım kaçırılmadığından emin oluyorsunuz. Motor bir engele çarpar ve fiziken istenilen noktaya ulaşamazsa çip servo hatası verip güç ünitesini kapatıyor.

Saygılar
Nuri Erginer

 

[emrah_]

Motorun konumu yada hizi Step Dir sinyalini ureten sistem tarafindan bilinmez o konuda haklisiniz ama bilmesine de gerek yoktur. Cunku PID kontrol unitesi dogru sekilde ayarlanmissa zaten gorevini basari ile yerine getirmis ve cok kucuk bir hata ile motoru istenen pozisyona yada hiza yaklastirmistir.

Bu sistem bir CNC makinede kullanilmak uzere dusunulmus, dolayisi ile eszamanli çalisan birden fazla motor olacak. Kontrol ünitesi (yani sinyali üreten bölüm) motorun gerçek hizi/pozisyonunu bilemezse, motorlar arasındaki uyumu tam sağlayamaz.

Çok hassasiyet gerektirmeyen islerde, kapali cevrim sistemler gibi herseyin doğru gittigini varsayip belli bir oranda isi yapabilir tabii ama bircok CNC makinenin sağladigi uyumu/hassasiyeti saglayamaz.

Tabii nerginer arkadasi calismalarindan dolayi tebrik ediyorum ama ben boyle bir eksiklik gordum.

 

[bulzaf]

Bu konuda yaniliyorsunuz.

Simdi diyelimki pahali ve daha iyi oldugunu soyledigim sizin sistemle bir PID DC motor kontrol sistemi yaptik.

Bunun girisine bir ref sinyali verdigimizde PID kontrol unitesi res sinyali izleyecek sekilde motora hukmediyor ve motorun tam olarak nerede oldugunu cok iyi biliyor.

Peki bilsin guzel de diger eksenlere hukmeden PID kontrol unitesi de komsunun pozisyonundan bir haber.

Fakat bu uc ayri sistemden hic gerbesleme almadan kure yezeyi gibi egrisel yuzeyler isleyebiliyoruz.

Tek cevrimli servo sistemlerle iki cevrimli servo sistemler performansi etkiler.
Sizin bahsettiginiz sistem takometrik servo olarak da bilinir.

Cok hassasiyet gerektiren islerde de nerginer in cipi kulanilabilir. Yeterki PID kontrolor cok iyi ayarlansin.

Cnc kontrol sistemlerinde her bir eksenin hata payi vardir. Hata bu pay icine kaldigi surece cnc belirli bir toleransda is yapiyor demektir.

Eger eksenlerden birisine ait PID belli bir hata payini gecerse sistem otomatik olarak durdurulur. Artik cnc de yapilan is de cope gitmis demektir.

 

[emrah_]

Simdi diyelimki pahali ve daha iyi oldugunu soyledigim sizin sistemle bir PID DC motor kontrol sistemi yaptik.

Bunun girisine bir ref sinyali verdigimizde PID kontrol unitesi res sinyali izleyecek sekilde motora hukmediyor ve motorun tam olarak nerede oldugunu cok iyi biliyor.

Peki bilsin guzel de diger eksenlere hukmeden PID kontrol unitesi de komsunun pozisyonundan bir haber.

Her motor icin ayri PID kontrol unitesi olmasindan bahsetmiyorum ki... Mevcut butun motorlarin PID'sini, tek bir kontrol unitesi hesaplayacak ve uygun step/dir sinyalini uretecek. Tabii enkoder verilerini de bu unite kontrol edecek.

Bu sistemin yaygin olarak da kullanildigini ve fazla maliyetli olmayan cozumlerin de mevcut oldugunu belirteyim.

 

[bulzaf]

Tek bir unite 3 eksenin de PID islemlerini hesaplasin. Ne olacak? Bunun yaptigi
3 ayri PID kontrol islemini kendine gelen 3 ayri PID besleme verileri ile isleme almak.

Kontrol sistemleri tek girisli tek cikisli, iki girisli tek cikisli, 3 girisli 3 cikisli, 3 girisli tek cikisli , .... gibi isimler alir.

CNC sistemleri 3 tane 1 girisli bir cikisli sistemdir. Bunun anlami tek bir sistem olarak uc girisli 3 cikisli demek degildir. Bir baska deyisle, her bir eksenin PID hesabinda o eksenin verileri isleme girer. X ekseninin hesabinda Y ve Z verilerinin etkisi yoktur.

Zaten eksenler arasi senkronizasyon PID nin gorevi degildir.


Sizin bahsettiginiz sistem pahali ve daha iyidir demistim. Arkadasin yaptigi sistemin tek cevrimli oldugunu bildigim icin oyle dedim. Istendiginde PID kontrol unitesi ic ice 2 hatta 3 cevrimli yapilabilir.

Zaten CNC makinelerde eksenler 3 cevrimlidir.

En icten itibaren yazarsak

1. akim servosu
2. hiz servosu
3. pozisyon servosu

Siz bu uc servoyu da tek bir kartta barindirabilir ve tek bir giris koyabilirsiniz. (Seri port vs)
Bu durumda bu sistemin her bir eksen bilesenin tek bir step Dir girisi olur.

Step Dir seklinde pulslarla referans hizi tarif edilen kontrol unitesi, motorun hem akimini, hem acisal hizini hemde pozisyonunu kontrol altinda tutar.

Step dir tipi kontrol genellikle ucuz sistemlerde tercih edilir. Step dir ile anlatilmak istenen ref bilgisi daha baska yollardan da kontrol unitesine bildirilebilir. Cok hizli paralel veri yolu uzerinden, seri porttan vs..

 

[klanla]

SERVO MOTORLAR
Servolar programlanabilir bir mile sahip olan küçük cihazlardır. Servoya belirli kodlar göndererek bu milin pozisyonunu istedğimiz açıda değiştirilebiliriz. Giriş hattındaki kodlu sinyalimiz var oldukça, servo milin pozisyonunu kodun istediği şekilde sabit tutar. Kodlar değiştikçe milin açısal pozisyonu da değişir. Örneğin, servolar uzaktan kumandalı uçaklarda yön tayini için hareketli parçaların pozisyonlarını değiştirmek için kullanılır. Uzaktan kumandalı araçlar ve oyuncaklar için ve elbette robotlar için de kullanılırlar.Servo kelimesi Servant - serv den gelir, hizmet eden demektir. Aslında “servo motor” diye bir alet yoktur. Bir motora yaptığı işi kontrol edebileceğiniz bir mekanizma ekleyip bir şekilde kontrol mekanizması yaptığınızda servo elde edersiniz. Servo, sistemin hareketini sağlayan birimdir. Servo sistemlerde motor tipi uygulamanın yapısına göre hidrolik, pnomatik ve elektrik motoru olarak değişir. Ancak günümüzde uygulamanın zorunluluğu dışında en çok elektrik motorları kullanılmaktadır. Servo sistemlerde çeşitli yapıdaki farklı elektrik motorları kullanılabilmektedir. Aşağıda servo sistemlerde kullanılan elektrik motor türleri görülmektedir. Görüldüğü gibi servo sistemlerde her tür elektrik motorları kullanılmaktadır. Uygulama türüne ve her motorun diğerine olan üstünlüklerine göre uygun motor türü seçilmelidir. İlk zamanlar kontrollerinin daha kolay olmaları nedeni ile uygulamalarda en çok DC motorlar kullanıldı. Ancak DC motorların, fiyat/performans, performans/ağırlık, onarım ve servis güçlüğü ile aşırı ısınmaları gibi kötü tarafları nedeni ile günümüzde daha çok AC motorlar kullanılmaktadır. AC motorların kontrolleri DC motorlara oranla daha güçtür. Ancak mikro elektroniğe paralel olarak servo motor sürücülerindeki gelişmeler, yaygın olarak AC motorların kullanılmasını sağlamıştır.