Garść ATMu, czyli motofocuser i nie tylko

MateuszW · 4 Listopada 2013

Po dość długim czasie wreszcie zebrałem się na opisanie modyfikacji, jakich dokonałem przy moim teleskopie. Tak więc po kolei:

1)Motofocuser:

- Opiera się na silniku krokowym bipolarnym o 200 krokach na obrót i momencie trzymającym 42 Ncm. Dokładnie taki: http://www.silniki.pl/index.php?site=products&type=250&details=1076.

- Jest zamocowany "na wprost" do osi wyciągu Crayforda SW, bez żadnego microfocurera (czyli przekładnia 1:1).

- Silnik ma na prawdę potężny moment, dlatego postanowiłem ograniczyć jego moc o połowę. Po tym zabiegu dalej bez najmniejszych problemów podnosi ciężkie okulary (Nagler 26 mm) i jeszcze cięższy sprzęt foto (na razie 1 kg, ale testowałem więcej).

- Sterowany jest w trybie 64 mikrokroki na krok, co daje 12800 kroków na obrót, a na pełny zakres wyciągu (3 obroty) 38400 kroków. Zakres pracy wyciągu to 38,55 mm, a więc mam rozdzielczość 0,001 mm (1 um). CFW (critical focus zone) wynosi u mnie 62 um, a więc mam 62x lepszą dokładność Dlaczego zdecydowałem się na tyle mikrokroków? Wcześniej miałem 6, ale zapragnąłem super dokładności a co ważniejsze przy 6-ciu mikrokrokach silnik wprowadzał odczuwalne (szczególnie na dużych powerach) drgania, które utrudniały ostrzenie. Na 64 mikrokrokach wszystko jest idealnie, ruch jest płynny, praktycznie ciągły (nie do rozróżnienia "słuchowo" są pojedyncze kroki nawet na minimalnej prędkości, nie słychać "tykania"). Jako bonus otrzymałem całkiem przyjemną melodyjkę, czyli piszczenie silnika, takie jak z napędów HEQ5 (oni też używają 64 mikrokroków).

- Sterownik bazuje na mokrokontrolerze ATmega16, taktowany jakimiś 7.coś megahercami.

- Silniki obsługują 2 (po jednym na uzwojenie) układy PBL3717A http://www.ret.hu/DataSheets/38_ANALOG_IC/STM_009/CD00000116.pdf. Mogą dać maksymalnie 1A prądu na uzwojenie (mój silnik ma 0,5A). Steruje je się prosto - jeden bit ustala kierunek, a dwa moc na silniku (0%,25%,50%,100%). Dzięki temu można tymi układami sterować z użyciem 6-ciu mikrokroków, co wcześniej wykorzystywałem. Teraz mikrokroki są realizowane za pomocą dwóch PWMów sprzętowych w ATmedze, a funkcjonalność układów została użyta do ograniczenia mocy do 50% (działają impulsowo).

- Sterownik posiada 2 przyciski do sterowania ręcznego, potencjometr do regulacji prędkości, 3 przyciski oraz 2-cyfrowy nastawnik BCD do zapisywania i odczytywania do 99 pozycji. Pozycje zapisywane są w nieulotnej pamięci EEPROM. Przyciski są podświetlane .

- Sterownik można oczywiście sterować z komputera, co jest realizowane układem FT232R, który zamienia RS232 z ATmegi na USB. Napisałem własny "protokół" komunikacji z nim, który wykorzystuję do sterowania w swojej aplikacji (więcej o niej może napiszę później), oraz zaprogramowałem niektóre komendy ROBOFOCUSA. Dzięki temu motofocuser jest rozpoznawany przez oprogramowanie robofocusa i jego sterownik ASCOM, a więc mogę go używać z programami takimi jak MaximDL oraz FocusMax. W planach mam napisanie własnego sterownika ASCOM (jak to uczynił jolo liczę na pomoc ), ale oczywiście nie ma na to czasu.

- Z sterownika wychodzą jedynie 2 kable - mini USB oraz DB9 (komunikacja z silnikiem, zasilanie i inne).

- Jest również cyfrowy czujnik temperatury (DS18B20 http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf) o rozdzielczości 0.0625°C. Na razie jedynie można odczytać temperaturę moim programem i nie ma jeszcze kompensacji, ale jest w planach. Czujnik na razie mieści się w obudowie, co trochę fałszuje jego odczyty, nad tym muszę jeszcze pomyśleć.

- Silnik działa szybko - jakieś 4-5s na cały zakres pracy. Oczywiście można ustawić również prędkość ledwo zauważalną. To jest główna zaleta nad napędami z przekładnią (np. robofocus), bo one takiej prędkości nie są w stanie uzyskać. Prędkość silnika ogranicza w tej chwili prędkość procesora Przetwarzanie 64 mikrokroków tak szybko wymaga już pewnej mocy obliczeniowej, bo to wbrew pozorom nie jest takie banalne

- Sterownik jest w pewnym sensie wielozadaniowy. Potrafi odczytywać temperaturę o wysyłać ją do komputera w trakcie kręcenia silnikiem i wysyłać również inne dane. Gdy pojawia się komenda tycząca się ruchu, gdy silnik już coś robi, to sterownik grzecznie odpowiada, że jest zajęty Tu jest jeszcze trochę rzeczy do dopracowania.

- Jest jeszcze bonus Sterownik posiada dodatkowo możliwość sterowania migawką aparatu, jako wężyk spustowy. Ma do tego 2 transoptory. Z tej funkcjonalności można korzystać za pomocą mojego programu. W planach jest do tego kolejny sterownik ASCOM Od pewnego czasu tej funkcji nie używam, bo przesiadłem się na kamerę

- Przy silniku są 3 złącza - DB9 do komunikacji ze sterownikiem, DC do wyprowadzenia zasilania (w celu zasilania sterownika grzałek, o którym później)(oszczędzam 1 kabel ), oraz mini jack w celu podłączenia kabla do złącza wężyka w aparacie.

- Mocowanie silnika jest cięte z blach nierdzewnej laserowo na zamówienie i gięte na imadle w domu

- Motofocuser wykonałem już jakieś 2 tata temu, potem go jeszcze ulepszałem, a do dziś piszę program i końca nie widać Był ze mną już na wielu sesjach i sprawdzał się znakomicie, ani razu mnie nie zawiódł.

To na razie tyle Jak mi się jeszcze coś przypomni, to dopiszę. Za niedługo pojawi się również opis kilku innych urządzeń ATM, jakie wykonałem. Zachęcam do komentowania, krytykowania, chwalenia i poddawania pomysłów

Pimo · 4 Listopada 2013

Dodam, że rozwiązanie mechaniczne masz wielce zgrabne :-)

jolo · 4 Listopada 2013

Super sprawa. I tak jak pisze Pimo - mechanicznie bardzo elegancko, co jest moją wielką bolączką niestety Tak się zastanawiam czemu w takim razie komercyjne rozwiązania bazują praktycznie zawsze na przekładniach - czy to planetarnych czy paskowych, i chyba jedyny powód to taki że opisane rozwiązanie wymaga ciągłego zasilania. Choć w przypadku zestawów do astrofoto nie ma to aż takiego znaczenia bo i tak są wymagają zasilania...

PS - liczyłeś jakoś spadek momentu obrotowego dla sterowania mikrokrokowego? Z tego co pamiętam spada przy takim sterowaniu i dodatkowo zależy od bieżącego położenia osi. 42Ncm to bardzo zacny moment, ale np wg http://www.micromo.com/microstepping-myths-and-realities.aspx moment przyrostowy dla 64 mikrokroków wynosi jedynie 2.45% momentu silnika.

Edytowane 4 Listopada 2013 przez jolo

ZbyT · 4 Listopada 2013

PS - liczyłeś jakoś spadek momentu obrotowego dla sterowania mikrokrokowego? Z tego co pamiętam spada przy takim sterowaniu i dodatkowo zależy od bieżącego położenia osi. 42Ncm to bardzo zacny moment, ale np wg http://www.micromo.com/microstepping-myths-and-realities.aspx moment przyrostowy dla 64 mikrokroków wynosi jedynie 2.45% momentu silnika.

niestety ale to się zgadza

w dodatku żaden silnik nie jest w stanie uzyskać dowolnej precyzji ustawienia osi. Powodem są niedokładności ustawienia "ząbków" w trakcie produkcji. W efekcie daje się uzyskać sensowną dokładność na poziomie 1/8, a w najlepszym razie 1/16 kroku. Dodatkowy problem to utrzymanie zadanej pozycji. Maksymalny moment obrotowy uzyskamy w pełnym kroku (pod warunkiem sterowania dwufazowego), a to będzie za mało do precyzyjnego ustawienia ostrości w jasnym sprzęcie. Tylko przekładnie mechaniczne są w stanie zapewnić niezbędną precyzję i odpowiedni moment obrotowy. Bezpośredni napęd może się nadawać od biedy do wizuala w katadioptrykach (pod warunkiem nie zasilania go z baterii) ale do fotografii nie będzie dobry

pozdrawiam

MateuszW · 4 Listopada 2013

Dodam, że rozwiązanie mechaniczne masz wielce zgrabne :-)

Super sprawa. I tak jak pisze Pimo - mechanicznie bardzo elegancko, co jest moją wielką bolączką niestety

Dzięki. Jakoś tak ładnie wyszło

Tak się zastanawiam czemu w takim razie komercyjne rozwiązania bazują praktycznie zawsze na przekładniach - czy to planetarnych czy paskowych, i chyba jedyny powód to taki że opisane rozwiązanie wymaga ciągłego zasilania. Choć w przypadku zestawów do astrofoto nie ma to aż takiego znaczenia bo i tak są wymagają zasilania...

Kwestia zasilania może być dla niektórych pewnym problemem, na szczęście ja zawsze mam zasilanie z sieci, bo i tak by tego wszystkiego żaden sensowny akumulator nie pociągnął i dlatego o sprawę zasilania nie dbam. Jest jeszcze jedna istotna rzecz - gdybym maił umieścić taki napęd w obserwatorium, przy teleskopie z innym wyciągiem (takim, który nie ślizga się na końcach zakresu, jak Crayford), to przy wyłączeniu zasilania traciłbym aktualne położenie i nie mógłbym go łatwo, zdalnie wyzerować. Choć rozwiązanie jest takie, żeby silnik się "parkował" przed wyłączeniem zasilania, czyli wskakiwał na najbliższy pełny krok. U mnie te problemy nie występują zupełnie, bo po włączeniu zeruję napęd, czyli silnik przejeżdża dystans większy od zakresu pracy i wykorzystuje to, że Crayford się ślizga na końcach zakresów, a więc po takim przejeździe jest idealnie na początku zakresu.

PS - liczyłeś jakoś spadek momentu obrotowego dla sterowania mikrokrokowego? Z tego co pamiętam spada przy takim sterowaniu i dodatkowo zależy od bieżącego położenia osi. 42Ncm to bardzo zacny moment, ale np wg http://www.micromo.com/microstepping-myths-and-realities.aspx moment przyrostowy dla 64 mikrokroków wynosi jedynie 2.45% momentu silnika.

Dzięki za link, trochę się z tym namęczyłem, ale chyba rozumiem Już myślałem, że coś się nie zgadza, bo przecież silnik na mikrokrokach nie stracił na ogólnej mocy (czyli dalej podnosi podobne obciążenie), a tu przecież chodzi o moment trzymania zadanego mikrokroku. W takim razie chyba z powrotem ustawię moc na 100%, bo to zawsze 2x lepsze trzymanie. Zmniejszyłem to, żeby się silnik nie grzał, ale i tak mu nic nie powinno być. Czytałem już kilka artykułów o mikrokrokach, ale nie natknąłem się jeszcze na takie informacje, a to przecież ważne i logiczne.

w dodatku żaden silnik nie jest w stanie uzyskać dowolnej precyzji ustawienia osi. Powodem są niedokładności ustawienia "ząbków" w trakcie produkcji. W efekcie daje się uzyskać sensowną dokładność na poziomie 1/8, a w najlepszym razie 1/16 kroku. Dodatkowy problem to utrzymanie zadanej pozycji. Maksymalny moment obrotowy uzyskamy w pełnym kroku (pod warunkiem sterowania dwufazowego), a to będzie za mało do precyzyjnego ustawienia ostrości w jasnym sprzęcie. Tylko przekładnie mechaniczne są w stanie zapewnić niezbędną precyzję i odpowiedni moment obrotowy. Bezpośredni napęd może się nadawać od biedy do wizuala w katadioptrykach (pod warunkiem nie zasilania go z baterii) ale do fotografii nie będzie dobry

Oczywiście zdaję sobie sprawę z tego, że silnik jest niedokładny, ale to mi niczego nie psuje. Zauważ, że nie potrzebuję takiej dużej, jak teoretyczna dokładności. Już przy czterech mikrokrokach dokładność silnika jest ponad 3,5x lepsza, niż CFZ ! Jeśli natomiast wezmę przypadek skrajnego teleskopu (f/3), to CFZ zmniejsza się do 21 um (dla najgorszej fali niebieskiej), a więc używając zaledwie ośmiu mikrokroków uzyskuję dokładność 2,5x większą. Czego tu chcieć więcej? Sam piszesz, że sensowna dokładność silnika krokowego to 1/8 kroku, czyli wszystko będzie OK. Silnik z mikrokrokiem 1/8 będzie trzymał pozycję z momentem 20%, czyli przy odpowiednio mocnym silniku (jak u mnie) będzie to wystarczające. U mnie większa ilość mikrokroków jest głównie dlatego, żeby silnik nie powodował drgań przy obracaniu i nie "tykał".

Tak więc nie zgadzam się, że napęd bezpośredni to tylko do wizuala i mam nadzieję, że to rzeczowo wyjaśniłem

Jaka jest przewaga napędu bezpośredniego nad przekładnią?

- Nieporównywalnie większa prędkość (jak czytałem o tych minutach potrzebnych na pełne przejechanie zakresu robofocusem, to mi się słabo robiło ), która przy astrofoto ma co prawda nieduże znaczenie, ale już dla wizuala jest istotna.

- brak backlasha, co z kolei ma niebagatelne znaczenie w precyzyjnym autofocusowaniu. Żadne kompensowanie backlasha nie da takiego efektu, jak jego brak.

Dodam jeszcze, że pierwotnie planowałem użycie silnika 400 krokowego - to prawdziwy rarytas, ceny takich cacek w sklepie są bardzo duże. Niestety okazał się za słaby do tego celu. A skąd miałem taki silnik? Z archaicznego dysku twardego. Byłem zaskoczony, że kiedyś takie dyski były. Silnik służył do ruszania głowicą. Podejrzewam, że jego dokładność jest bardzo duża, bo on nie miał żadnej przekładni mechanicznej, tylko bezpośrednio kręcił głowicą. A to przecież dysk twardy, tam precyzja jest ogromna. A właściwie, to te układy do sterowania silnikiem podpatrzyłem właśnie z tego dysku.

Edytowane 4 Listopada 2013 przez MateuszW

ZbyT · 4 Listopada 2013

- Silnik działa szybko - jakieś 4-5s na cały zakres pracy. Oczywiście można ustawić również prędkość ledwo zauważalną. To jest główna zaleta nad napędami z przekładnią (np. robofocus), bo one takiej prędkości nie są w stanie uzyskać. Prędkość silnika ogranicza w tej chwili prędkość procesora Przetwarzanie 64 mikrokroków tak szybko wymaga już pewnej mocy obliczeniowej, bo to wbrew pozorom nie jest takie banalne

trochę Cię tu fantazja poniosła

prędkość silnika jest ograniczona indukcyjnością uzwojeń, a tym samym maksymalną częstotliwością impulsów sterujących, która wynosi w najlepszym razie 1-2 kHz (ale należy się już liczyć ze znacznym spadkiem momentu obrotowego)

Atmega16 to procesor o architekturze RISC czyli większość rozkazów realizuje w jednym takcie zegara. Jeśli jest taktowany zegarem 7MHz to między kolejnymi mikrokrokami zdąży zrealizować kilka tysięcy rozkazów. Samo sterowanie PWM odbywa się sprzętowo czyli nie obciąża procesora. Wystarczy wpisać odpowiednie liczby do rejestrów OCR i ewentualnie ustawić porty sterujące driverem, a to ledwie kilkanaście (max kilkadziesiąt) instrukcji. Między nimi procek nie ma nic do roboty poza obsługą przerwań. Jeśli masz problemy z wydajnością to prawdopodobnie zastosowałeś programowanie liniowe. Przejdź na pracę w czasie rzeczywistym, a zrobisz to samo i będziesz miał spory zapas mocy. Niedawno pisałem program na ATmega8 8MHz obsługujący czujniki SHT22, DTH11 i DS18B20 (każdy na innym protokole), odczyt klawiszy, sterowanie silnikiem krokowym i przesyłający wyniki pomiarów po USB na terminal VT100 (sporo tego jak na prędkość 9600). Gdybym miał jeszcze trochę pamięci FLASH dałbym radę obsłużyć dodatkowo przesył danych przez internet

pozdrawiam

MateuszW · 4 Listopada 2013

trochę Cię tu fantazja poniosła
prędkość silnika jest ograniczona indukcyjnością uzwojeń, a tym samym maksymalną częstotliwością impulsów sterujących, która wynosi w najlepszym razie 1-2 kHz (ale należy się już liczyć ze znacznym spadkiem momentu obrotowego)

Nie poniosła mnie, to jest prawda O ograniczeniach sprzętowych prędkości wiem dobrze i przy poprzednim sterowaniu 6 mikrokrokowym właśnie taki był limit - sprzętowe możliwości silnika. Ciekawe, jest to co piszesz o ograniczeniach indukcyjności, bo do tej pory myślałem, że jedyny problem to spadek momentu tak, że silnik już nie może się ruszyć. Czyli mam rozumieć, że zanim moment spadnie do prawie zera, to już skończy się ten limit indukcyjności? W indukcyjności i magnetyzmie niestety słabo się orientuję.

Atmega16 to procesor o architekturze RISC czyli większość rozkazów realizuje w jednym takcie zegara. Jeśli jest taktowany zegarem 7MHz to między kolejnymi mikrokrokami zdąży zrealizować kilka tysięcy rozkazów. Samo sterowanie PWM odbywa się sprzętowo czyli nie obciąża procesora. Wystarczy wpisać odpowiednie liczby do rejestrów OCR i ewentualnie ustawić porty sterujące driverem, a to ledwie kilkanaście (max kilkadziesiąt) instrukcji. Między nimi procek nie ma nic do roboty poza obsługą przerwań. Jeśli masz problemy z wydajnością to prawdopodobnie zastosowałeś programowanie liniowe. Przejdź na pracę w czasie rzeczywistym, a zrobisz to samo i będziesz miał spory zapas mocy. Niedawno pisałem program na ATmega8 8MHz obsługujący czujniki SHT22, DTH11 i DS18B20 (każdy na innym protokole), odczyt klawiszy, sterowanie silnikiem krokowym i przesyłający wyniki pomiarów po USB na terminal VT100 (sporo tego jak na prędkość 9600). Gdybym miał jeszcze trochę pamięci FLASH dałbym radę obsłużyć dodatkowo przesył danych przez internet

pozdrawiam

Przy ruszaniu silnikiem z maksymalną prędkością odpalam kod zmiany kroku bez żadnej przerwy. Ten kod ogranicza mi prędkość. On nie jest niestety taki prosty. Wcześniej (krok 1/6) robiłem to tak, że przepisywałem wprost wartości z tablicy, gdzie miałem wpisane ustawienia protów na każdy mikrokrok. Teraz nie mogę tak zrobić, bo bym musiał mieć zdefiniowane 256 stanów (po 4 chary na każdy), co by dało już 1KB pamięci (cały ram zajęty). Dlatego przy każdym kroku liczę sobie wartości potrzebnych rejestrów i je ustawiam. Podejrzewam, że skomplikowałem masakrycznie ten kod i mógłby być dużo prostszy. Wrzucam ten fragment poniżej, może będzie Ci się chciało go zrozumieć i poradzić mi jak go przyśpieszyć . Funkcję KrokSilnika odpalam, aby przesunąć silnik o jeden mikrokrok. Parametr kierunek wynosi 0 lub 1. Nie do końca rozumiem, jak programowanie w czasie rzeczywistym może mi podnieść wydajność. Jak procesor może przyśpieszyć, jeżeli już wykorzystuje całą moc?

char kroki[8]={0b100111,0b110100,0b011100,0b000110,0b000011,0b010000,0b111000,0b100010};

uint16_t polozenie=0;
int i=0;
int nap=0;
int mikro=32;

void KrokSilnika(long double pr, char kierunek)
{
	if(nap==mikro || nap==0)
	{
		char chce_do_gory=(((kroki[i]&0b11000)>>3) == 0b11) || ((kroki[i]&0b11) == 0b11);
		if(nap==0)
		{
			if(!chce_do_gory && !kierunek)
				i++;
			else if(chce_do_gory && kierunek)
				i--;
		}
		else
		{
			if(chce_do_gory && !kierunek)
				i++;
			else if(!chce_do_gory && kierunek)
				i--;
		}
		if(i>7)i=0;
		if(i<0)i=7;
		output(silnik_kierunekA,kroki[i]>>5);
		output(silnik_kierunekB,(kroki[i]&0b100)>>2);
	}
	
	char narastanie;
	if((kroki[i]&0b10000)>>4)narastanie=(kroki[i]&0b1000)>>3;
	else narastanie=kroki[i]&0b1;
	
	if((narastanie && !kierunek) || (!narastanie && kierunek))nap++;
	else nap--;
	
	if(kierunek)polozenie++;
	else polozenie--;
	
	if((kroki[i]&0b10000)>>4)
	{
		OCR1A=nap*255/mikro;
		OCR1B=255;
	}
	else
	{
		OCR1A=255;
		OCR1B=nap*255/mikro;
	}
	_delay_us(2500/pr-50);
}

Edytowane 4 Listopada 2013 przez MateuszW

Iluvatar · 4 Listopada 2013

Pod względem sterowania ciekawy wydaje się np. układ L6470. Nie wiem, czy jest on Wam znany, ale piszę teraz pracę inżynierską i będę go wykorzystywał, także jakby co, to dam znać, jak się z nim pracuje.

MateuszW · 4 Listopada 2013

Pod względem sterowania ciekawy wydaje się np. układ L6470. Nie wiem, czy jest on Wam znany, ale piszę teraz pracę inżynierską i będę go wykorzystywał, także jakby co, to dam znać, jak się z nim pracuje.

O, fajny układ. Jak coś to czekam na opis Sprzętowe mikrokroki są bardzo wygodne. Szkoda, że cena jest 10x większa od moich układów (nic dziwnego), ale jeszcze nie taka duża.

ZbyT · 4 Listopada 2013

Ciekawe, jest to co piszesz o ograniczeniach indukcyjności, bo do tej pory myślałem, że jedyny problem to spadek momentu tak, że silnik już nie może się ruszyć. Czyli mam rozumieć, że zanim moment spadnie do prawie zera, to już skończy się ten limit indukcyjności? W indukcyjności i magnetyzmie niestety słabo się orientuję.

nie chodzi o jakiś limit indukcyjności tylko o proste zjawisko samoindukcji, która powoduje spowolnienie narastania prądu w uzwojeniu. Efekt jest taki, że prąd jeszcze nie zdąży wzrosnąć do pożądanej wartości, a już próbujesz wymusić jego zmianę i ustawienie nowej wartości prądu (kolejny krok). Całe starowanie mikrokrokowe bierze wtedy w łeb

nie potrzebujesz pełnych tablic funkcji sinus i cosinus bo wystarczy jedna ćwiartka sinusa (reszta się powtarza w odwrotnej kolejności), a cosinus jest przesunięty w fazie o kąt elektryczny 90*

jeśli wystarcza do pełnej precyzji podział kroku przez 8 to sprawa robi się banalna bo możesz sterować pókrokowo z podziałem przez 4 ... o ile silnik ma rzeczywiście odpowiednio duży moment obrotowy. Jeśli jest słaby to pełny krok dwufazowy z podziałem przez 8 i sterowaniem jedną fazą (PWM w jednym uzwojeniu co podnosi moment obrotowy 1,41 razy)

pozdrawiam

EDIT

ten delay na końcu zabiera Ci aż 2,5ms na każdy krok. Wywołuj funkcję gdy w przerwaniu ustawisz flagę upływu 2,5 ms, a wszelkie problemy z wydajnością znikną. W tym czasie procesor może wykonać 17,5 tys. instrukcji czyli cały program w pamięci

Edytowane 4 Listopada 2013 przez ZbyT

ZbyT · 4 Listopada 2013

jest sporo układów sterujących silnikami

z tych popularniejszych warto się zainteresować TB6560

pozdrawiam

Iluvatar · 4 Listopada 2013

Jest sporo, ale plusem tego, którego będę używał są gotowe biblioteki pod Arduino. Jakby kogoś interesowało: https://www.sparkfun.com/products/11611

ZbyT · 4 Listopada 2013

upssss ... z tego co widzę nie sterujesz prądem w funkcji sinus tylko liniowo. Niestety to się nie przekłada na liniową zmianę kąta obrotu osi wiec cała dokładność fokusera idzie w maliny. Trzeba by to dokładnie policzyć bo może się okazać, że nie wystarczy do prawidłowego ustawienia ostrości

przy dużych prędkościach obrotowych zmieniasz ilość mikrokroków i przechodzisz na półkrok?

pozdrawiam

MateuszW · 4 Listopada 2013

nie chodzi o jakiś limit indukcyjności tylko o proste zjawisko samoindukcji, która powoduje spowolnienie narastania prądu w uzwojeniu. Efekt jest taki, że prąd jeszcze nie zdąży wzrosnąć do pożądanej wartości, a już próbujesz wymusić jego zmianę i ustawienie nowej wartości prądu (kolejny krok). Całe starowanie mikrokrokowe bierze wtedy w łeb

A, to o tym wiem, wcześniej Cię nie zrozumiałem Trochę ten efekt łagodzi funkcjonalność układów sterujących, które przy włączaniu uzwojenia na krótką chwilę dają prąd ciut wyższy od znamionowego, przez co uzwojenie się szybciej "ładuje".

nie potrzebujesz pełnych tablic funkcji sinus i cosinus bo wystarczy jedna ćwiartka sinusa (reszta się powtarza w odwrotnej kolejności), a cosinus jest przesunięty w fazie o kąt elektryczny 90*

Właśnie obnażyłeś moją głupotę i totalną ignorancję sterowania mikrokrokowego :bash:

O, widzę, że sam to zauważyłeś

upssss ... z tego co widzę nie sterujesz prądem w funkcji sinus tylko liniowo. Niestety to się nie przekłada na liniową zmianę kąta obrotu osi wiec cała dokładność fokusera idzie w maliny. Trzeba by to dokładnie policzyć bo może się okazać, że nie wystarczy do prawidłowego ustawienia ostrości

No właśnie, a do tej pory myślałem, że to jest tak ładnie liniowo Muszę to czym prędzej poprawić.

jeśli wystarcza do pełnej precyzji podział kroku przez 8 to sprawa robi się banalna bo możesz sterować pókrokowo z podziałem przez 4 ... o ile silnik ma rzeczywiście odpowiednio duży moment obrotowy. Jeśli jest słaby to pełny krok dwufazowy z podziałem przez 8 i sterowaniem jedną fazą (PWM w jednym uzwojeniu co podnosi moment obrotowy 1,41 razy)

Chciałbym zachować większą ilość mikrokroków z uwagi na redukcję drgań. Trochę nie rozumiem tego drugiego sposobu sterowania, mógłbyś opisać szerzej?

ten delay na końcu zabiera Ci aż 2,5ms na każdy krok. Wywołuj funkcję gdy w przerwaniu ustawisz flagę upływu 2,5 ms, a wszelkie problemy z wydajnością znikną. W tym czasie procesor może wykonać 17,5 tys. instrukcji czyli cały program w pamięci

Zabiera mi tyle w skrajnym przypadku, czyli przy minimalnej prędkości. Przy maksymalnej ten delay wynosi 0, a prędkość ogranicza reszta kodu. W zasadzie poza sterowaniem silnikiem procesor w tym samym czasie nie robi za dużo. Co kilka sekund sprawdza czujnik temperatury i ewentualnie odpowiada na RSa, że jest zajęty. Te czynności wywołuję właśnie w przerwaniu, czyli jakby w drugą stronę .

przy dużych prędkościach obrotowych zmieniasz ilość mikrokroków i przechodzisz na półkrok?

Tak myślałem zrobić, żeby odciążyć procesor, ale jeszcze tego nie zrobiłem. Będzie trochę babraniny, żeby się nie pogubić w krokach, czego strasznie nie lubię (tej babraniny). A czy poza odciążeniem procesora wpływa to na inne rzeczy? Nie wydaje mi się, żeby to wpływało na np. moment obrotowy, bo przecież sumaryczny prąd w uzwojeniach wynosi od 100% do 200% cały czas, czyli to samo, co w półkroku.

MateuszW · 4 Listopada 2013

Mam jeszcze jedno pytanie. Czy warto bawić się w takie ładne stopniowe rozpędzanie silnika na dużych prędkościach? Coś jak ma miejsce w HEQ5. Będzie z tym trochę roboty, a nie wiem czy to cokolwiek wniesie przydatnego. Na pewno by to wyglądało ładnie. Raczej bym to wykorzystywał tylko przy ustawianiu pozycji z pamięci/komputera, bo ręcznie lepiej nie mieć takich "opóźnień".

ZbyT · 4 Listopada 2013

sposób sterowania, o którym pisałem sterowanie krokowców Microchip.pdf

rozdział o mikrokrokach

spadek momentu obrotowego ze wzrostem prędkości obrotowej powoduje, że lepiej stopniowo rozpędzać silnik. Zminimalizuje to ryzyko zgubienia kroków

przyznam, że nie rozumiem dlaczego w ogóle silnik kręcił się szybko przy takim sterowaniu jakie zastosowałeś. Mikrokroki stosuje się tylko przy niskich obrotach, gdy potrzebne jest precyzyjne pozycjonowanie. Przy większych prędkościach tylko przeszkadza obniżając maksymalne obroty i moment obrotowy. Przy sterowaniu z częstotliwościami na poziomie kilkudziesięciu kHz silnik nie powinien nawet drgnąć ... chyba, że zadziałał tu sam driver silnika

pozdrawiam

jolo · 5 Listopada 2013

Dzięki za link, trochę się z tym namęczyłem, ale chyba rozumiem Już myślałem, że coś się nie zgadza, bo przecież silnik na mikrokrokach nie stracił na ogólnej mocy (czyli dalej podnosi podobne obciążenie), a tu przecież chodzi o moment trzymania zadanego mikrokroku. W takim razie chyba z powrotem ustawię moc na 100%, bo to zawsze 2x lepsze trzymanie. Zmniejszyłem to, żeby się silnik nie grzał, ale i tak mu nic nie powinno być. Czytałem już kilka artykułów o mikrokrokach, ale nie natknąłem się jeszcze na takie informacje, a to przecież ważne i logiczne.

Poczytałem też trochę na ten temat aż mi oczy zaczęły się poruszać mikrokrokowo I chyba masz rację - oczywiście moment obrotowy silnika zostaje taki jaki był - tylko że podawany moment to ten potrzebny o przesunięcie silnika o cały krok (w Twoim przypadku 42Ncm). A żeby w dowolnej wymuszonej mikrokrokami pozycji przesunąć oś silnika np o 1/64 kroku potrzebny jest moment 2.54% z tych 42Ncm.

Zmierzyłem na szybko jak to wygląda w moim nowym wyciągu - pokrętło ma średnicę ok 4cm i żeby go obrócić bez obciążenia w wyciągu potrzebuję zawiesić na nim około 500g, czyli potrzebuję momentu około 10Ncm. Mój zestaw waży 1.8kg, co na ośce o średnicy 6mm da dodatkowe 6Ncm, plus jakieś 50% zapasu i dostaję 24Ncm potrzebne. Czyli wg http://www.micromo.com/microstepping-myths-and-realities.aspx przy silniku 42Ncm mógłbym zastosować jedynie sterowanie dwukrokowe, a potrzebuję dla jakiejś sensownej dokładności przynajmniej ośmiokrokowe, czyli silnik z momentem około 125Ncm A żeby zapewnić ruch dla pełnego obciążenia mojego focusera (4kg) potrzeba by silnika minimum 200Ncm. Pewnie również z tego powodu stosuje się raczej rozwiązania z przekładniami.