Motori - Regolare coppia del motore

Ciao a tutti, ho qualche esperienza per quanto riguarda l'elettronica ma la mia conoscenza si ferma alle scuole superiori, non ho mai trattato circuiti con motori e in generale con voltaggi e correnti "consistenti" (ho seguito un percorso informatico, non elettronico). Aggiungiamo una decina di anni di "ruggine" e il livello si abbassa decisamente! Da un po' sto cercando di capire il funzionamento dei motori. Da quanto ho capito per poter controllare un motore ho la necessità di utilizzare un componente esterno e di pilotarlo con una parte logica (Es. Arduino). Questo perchè altrimenti friggerei il circuito in tempo 0. A quanto mi risulta è possibile utilizzare Relè, Transistor, Ponti H. E' inoltre possibile modificare la velocità del motore utilizzando un segnale PWM.

Fin qui mi sono perso qualcosa?

Per arrivare alla domanda, mi risulta che i motori DC abbiano due costanti. Una costante RPM/V e una costante Torque/A. Per modificare la coppia in uscita mi basterebbe quindi fornire al motore un livello di corrente variabile per variare anche la coppia applicata. E' corretto?

Se si, che circuito/componente dovrei utilizzare?

Grazie per la pazienza!

Ciao, in attesa di risposte, essendo questo il tuo primo post, ti chiederei di presentarti QUI (spiegando bene quali conoscenze hai di elettronica e di programmazione) e di leggere con attenzione il REGOLAMENTO ... Grazie ;)

Guglielmo

Parlando di motore DC del tipo a spazzole (il più comune), la velocità e la coppia le puoi variare usando una uscita digitale in PWM ed un opportuno driver di potenza (un MOSFET ad esempio).

Se desideri anche poter cambiare il verso di rotazione, il driver dovrebbe essere di tipo a ponte H.

Se, invece, non ti interessa la variazione di velocità, basta un relè o due se devi poter modificare anche il verso di rotazione.

cyberhs: Parlando di motore DC del tipo a spazzole (il più comune), la velocità e la coppia le puoi variare usando una uscita digitale in PWM ed un opportuno driver di potenza (un MOSFET ad esempio).

Se desideri anche poter cambiare il verso di rotazione, il driver dovrebbe essere di tipo a ponte H.

Se, invece, non ti interessa la variazione di velocità, basta un relè o due se devi poter modificare anche il verso di rotazione.

Chiaro, non ho necessità di variare il verso di rotazione quindi un MOSFET mi sembra la soluzione più adatta.

La necessità è quella di avere una velocità costante al variare del carico. Ho fatto qualche ricerca aggiuntiva e da questo post del 2012: http://forum.arduino.cc/index.php?topic=87473.0 ho scoperto il fantastico "accrocchio" chiamato PID, per arrivare a quanto (probabilmente) serve:

http://forum.arduino.cc/index.php/topic,8652.0.html

Grazie degli spunti!

gpb01: Ciao, in attesa di risposte, essendo questo il tuo primo post, ti chiederei di presentarti QUI (spiegando bene quali conoscenze hai di elettronica e di programmazione) e di leggere con attenzione il REGOLAMENTO ... Grazie ;)

Guglielmo

Fatto! Le regole le avevo lette ma mi sono perso la presentazione...

Se vuoi tenere i giri costanti di un motore per forza devi rilevare i giri e pilotare il motore di conseguenza.

Ciao Uwe

Per arrivare alla domanda, mi risulta che i motori DC abbiano due costanti. Una costante RPM/V e una costante Torque/A. Per modificare la coppia in uscita mi basterebbe quindi fornire al motore un livello di corrente variabile per variare anche la coppia applicata.

Prendi con le pinze quello che scrivo, ci potrebbero essere delle imprecisione e incapacità da parte mia di trattare l'argomento. La costante rpm/V vale solo a vuoto, cioè senza carico meccanico e quindi senza coppia aggiuntiva, ma solo quella di rotazione sulle bronzine. Per coppia/A se V è costante anche il rapporto coppia/A è costante al variare del carico.

Ora leggo che hai scoperto il PID, che si può realizzare in diversi modi, ora guarda caso ho letto qualcosa circa un servo motore open sources che usa come sensore di velocità il motore DC stesso.

Il sito di openservo.

Se la coppia meccanica fornita sull'asse è costante anche la velocità lo sarà, ma se la coppia non è costante allora deve intervenire il pid che fornisce maggiore tensione al motore quando la coppia richiesta aumenta, senza pid una aumento di coppia richiesta comporta un aumento di corrente ma la velocità è tutt'altro che costante.

Ciao.

MauroTec: Prendi con le pinze quello che scrivo, ci potrebbero essere delle imprecisione e incapacità da parte mia di trattare l'argomento. La costante rpm/V vale solo a vuoto, cioè senza carico meccanico e quindi senza coppia aggiuntiva, ma solo quella di rotazione sulle bronzine. Per coppia/A se V è costante anche il rapporto coppia/A è costante al variare del carico.

Nei motori DC, anche quelli BLDC, esistono due costanti kV e kI, la prima identifica il rapporto tra tensione e velocità di rotazione, tipicamente espressa in rpm/V, la seconda il rapporto tra la coppia erogata e la corrente, tipicamente in Nm/A. La costante kV è riferita al valore della tensione ai capi del motore ideale, al netto della caduta sulla resistenza serie parassita del motore reale, ed è sempre valida sia a vuoto che sotto carico. In pratica kV altro non è che la f.c.e.m. (forza contro elettro motrice) del motore che è sempre in equilibrio con la f.e.m. (forza elettro motrice), ovvero la tensione generata dal motore mentre gira è identica alla tensione applicata, rammento che un motore elettrico è una macchina reversibile, se gli applicate una forza per farlo girare diventa un generatore di tensione. La "fregatura" è data dalla resistenza parassita in serie al motore, ovvero la resistenza del rame che compone gli avvolgimenti, sulla quale c'è una caduta di tensione dovuta alla corrente che scorre che a sua volta va a sottrarsi alla tensione reale vista dal motore. In pratica più il motore assorbe corrente e maggiore è la caduta di tensione sulla resistenza parassita, questo porta ad una riduzione della tensione vista dal motore e di conseguenza il calo dei giri, però la costante kV è sempre valida perché facendo il contro tra tensione applicata ai morsetti del motore, caduta di tensione sulla resistenza parassita e rpm reali il conto torna. Quanto sopra spiega perché i motori sotto carico perdono velocità, calo tanto maggiore quanto è maggiore la corrente e quasi lineare con la variazione della stessa. La coppia non è una grandezza fisica che si può imporre, dipende dal carico meccanico applicato al motore, semmai è possibile limitarla e/o far funzionare il motore a coppia costante se il carico meccanico richiede una coppia maggiore di quanto previsto, però il funzionamento a coppia costante prevede la variazione della velocità in quanto la coppia altro non è che la potenza divisa per la velocità angolare. Dato che la potenza erogabile da un motore elettrico è una costante questo spiega perché i motori elettrici forniscono un'elevata coppia quando girano piano e poca coppia quando girano veloci. Per mantenere costanti gli rpm di un motore, indipendentemente dal carico meccanico applicato, serve una legge di controllo, il pid una soluzione relativamente semplice da implementare e molto efficiente, però è necessario un feedback velocità dal motore, e qui cominciano i guai perché se serve una buona stabilità diventa indispensabile usare un encoder ad alta risoluzione, almeno 100 cpr, a doppio canale calettato direttamente sull'albero d'uscita del motore, non va bene montato sull'eventuale albero d'uscita di un riduttore di giri.

@Mauro OpenServo usa il potenziometro montato sull'asse che muove la squadretta come feedback per la velocità e posizione, inoltre è un progetto fermo da molto tempo in quanto nato per trasformare servo analogici in servo digitale, ormai non ha più senso perché i servo sono diventati tutti digitali :)

Ma che tipo di motore DC hai ? ... perche' se e' un motore industriale, puoi usare la reazione di armatura per il controllo e la regolazione, ma se e' un piccolo motore DC a magneti permanenti, a parte il PWM (con la rilevazione della velocita' con encoder o dinamo/resolver accoppiati), non c'e' molto altro da fare ...

astrobeed: Nei motori DC...

Direi che la spiegazione di astrobeed è decisamente dettagliata!

@Etemenanki: Si tratta di un motore DC semplice, nulla di industriale. Quindi PWM sia!

Grazie a tutti!