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CNCおもちゃの掲示板 2011〜
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PWM実験用基板の作成 投稿者:mm 投稿日:2011/06/22(Wed) 19:52 No.195   
MachでDC100Vモータをブリッジダイオードのみで動かしていたのですがFETを使いPWM制御するとなると、いろいろ問題が有りそうなので、先生に教えてもらい、ちょっと回路を作ってみました。
ついでに動画も撮ったのですが撮影では失敗です。
http://www.youtube.com/watch?v=ISjHNLWrrlk


Re: PWM実験用基板の作成 - mm 2011/06/22(Wed) 20:02 No.196
ミニ旋盤のモータに接続しテストして見ました。
今日は暑く手も汗ばみちょっとびりびりだいぶ危険ですね。
100%4000回転のモーターを1000回転くらいまでは下げられましたが500回転以下は不安定でした。
PIDの設定も良くわからず変更すれば早く目的回転数に近ずく様にも成りましたが、速度を変更するといったん回転が上がって下がる感じです。
トライアックで回転を下げると500回転くらいでも安定はするのですが、負荷を掛けると回転が落ちるのでフィードバックをと思いましたが、私には難しそうです。



Re: PWM実験用基板の作成 - riki 2011/06/22(Wed) 22:09 No.197
mmさん今晩は。
モータのドライバですね。教えてくれた先生も適当ですね。
写真から回路を推察すれば、駆動は1象限なので速度を落とす
能力はなく、単純なチョッパですね。半田ゴテの温度制御程度
じゃないでしょうか。回転の上げ下げを制御しようとすれば
最低でも2象限(速度減もできる)は必要になりそう。
速度帰還もそれなりに欲しくなるし・・・普通のサーボってことに
なっちゃいますね。


Re: PWM実験用基板の作成 - mm 2011/06/24(Fri) 09:14 No.199
rikiさん
昨日は電話有難うございました。
2象限の私にでも出来そうなことが見つかりましたら、教えて下さい。


Re: PWM実験用基板の作成 - ノンノ 2011/06/24(Fri) 19:57 No.201
イヤー モーター側のクランプダイオードがありますので、
ダウンチョッパのお手本ですね。
惜しむらくは電源フリーだったら、(部品の)
節約になるのではと思いました。

加工の方はさすがに手慣れたご様子、感心致しました。
高周波基板の試作に大変便利そうです。


Re: PWM実験用基板の作成 - mm 2011/06/24(Fri) 22:00 No.202
こんばんはノンノさん
当初の適当な目論見はCNCの電源やドライバー等のボックスをシンプルに小型化しようと始めたことです。
で中国より110VDCモータを購入しブリッジダイオードのみでSSRでON OFFさせていました。
ちょっと欲を出しFETを付けて回転入力すればMachがDCサーボの様に成るかなと、素人考えで繋いで見た物の回転を下げる事が出来ず、色々絶縁しなければならない事が少し解りフォトカプラーとDCDCコンバーターを使う作戦を教えてもらいました。
惜しむらくはの電源フリーだったらだと
何か良い作戦は有りますか?
なるべく 大きい、高い、物は使いたくありません。
ご指導ください。
宜しくお願いします。


Re: PWM実験用基板の作成 - riki 2011/06/24(Fri) 23:33 No.203
ノンノさん、mmさん今晩は。
惜しむらくの電源は商用ライン側での抵抗&ZDかなんかですか?
上の試作基板なら行けると思います。
 mmさんの要求事項で何が難しいって「部品点数が両手指数を超えない」
ってのが一番のハードルです。。。。
 machのPWMがDuty50%で速度”零”で可逆性になればいい手があるんですがね・・・・


Re: PWM実験用基板の作成 - ノンノ 2011/06/25(Sat) 11:56 No.204
回転数制御に関しては、モーターの種類を知る必要があります。
一般はシリーズモータ(ACでも回る、負荷によって回転数が変わる)
パラレルモータ(ACでも回る、負荷によって回転数が変わらない)
マグネットモータ(DCでしか回らない、シリーズとパラレルの中間の特性を持つ)
電圧制御を考えますと(オープンループ)
マグネットモータとしまして、有る程度電圧に比例します、電流正帰還を掛けると、負荷にほとんど左右されません。(昔のカセットモータなど)

回転数制御(クローズドループ)回転数を読み取り(検出応答性)
MACHの方で(PID 結構難しい)を掛け、出力電圧を制御します。
電流正帰還がないと負荷によって引っ張られ安定しにくい。

モータードライブのFET駆動電源は秋月の「IR2155」を使うと
外附抵抗(抵抗ドロッパ)と内部ゼナーで駆動電圧を作ってくれ2回路(ハイアームローアーム-FETドライバ強力)駆動できます。
ドロッパならハイアームだけでも動作しますがコストは余り響かないので2個付け途方が楽です。駆動パルスでモーターのマグネット抜けを起こすので小さなリアクトル(コイル)を入れる方がよいです。

ここまで来ると部品数が増えるのでチョット躊躇。

IR2155は16vくらいの電源が出ますので、これで2-OPアンプを動作させ電圧制御電流正帰還に使いますと、外部アナログ制御対応になります。
(高圧回路だけでアナログ信号に従うモータドライバ、内部簡易クローズド)

MACHからのPWM信号を高速フォトカプラで平均化、アナログ変換しますと、絶縁信号結合が出来ます。(オープン制御)

まだほとんど設計はしていませんので、順番に設計すると少し時間が掛かります。

追伸
今お作りの基板は直流回路を全面基板面からも−側を分離しますと
絶縁出来て触ってもピリピリしにくくなります。


下駄はノンノさんへ! - riki 2011/06/25(Sat) 18:24 No.205
ノンノさん、今晩は。
電流帰還で正帰還っちゅーのはおいらの脳みそでは理解出来ません。
管理人さんの掲示板は「おもちゃ」ですのでIR2155など、あまりマニアックなのもどうかな?と思いますが
ここはノンノさんに下駄を引き取って頂いて
「乞食のお粥」にならないよう最後までフォローお願いします。


Re: PWM実験用基板の作成 - mm 2011/06/25(Sat) 20:39 No.206
こんばんはノンノさん rikiさん
rikiさんにも解らない物なんですね
私にとってはそもそも何も解ってはいないので同じです。
部品点数が少なく繋いだら何とか成る物なら是非試して見たいです。
計測器を使って調整するような物は私には無理です。
秋月で購入できる程度の部品構成だと助かります。
宜しくお願いします。


Re: PWM実験用基板の作成 - ノンノ 2011/06/25(Sat) 20:42 No.207
rikiさんこんばんは

ホウシャノウと
もう老いぼれてピーター状態ですから、振らないで下さい。
なんちゃって!

http://2.suk2.tok2.com/user/nonnno-protok2/img/2007-05-27-1.JPG
この回路は電圧と電流のどちらかが越えたら抑制する回路ですが、
R4→p3 と R7→p6 (マルチ抵抗網帰還でややこしく見えます)
電流検出を分流器の前(R7)から取っています。

分流器の前と後ろに新しい100Ωくらいのボリュームの
1と3を繋ぎ
2を(R4)に入れますと、電流によって電圧抑制を制御、
これで電流ブースト(正帰還が)出来ます。
これを元に制御回路にします。

http://den-nekonoko.blog.so-net.ne.jp/_images/blog/_615/den-nekonoko/WS000393.JPG
これは2回路使っていますが1回路で働きます。
ctとrtで発信していますが、ここを電流制御に接続しますと、
変更できるようになります。
(モウチョット考えを練ってみます)
出力は可変になります。

IR2155は
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2153.pdf
これのRTとCTに抵抗7.5k〜36kを繋ぎ CTとGND間に1000PFを繋ぎますと
100KHz〜20KHzで発振します。フリー状態で50%位の出力です。
(ここの波形は丸ノコギリ波です)
このCTに電流を流し込みますと出力は増えて、
流し出しますと出力は下がります。
丸ノコギリ波ですと直線制御には成りません。

発振回路を定電流型にしますと、三角波になりまして、
直線制御になります。(0% 100%は出来ません)

三角波回路は画像のような感じです。
(以前の流用ですので加算減算は入っていません)



Re: PWM実験用基板の作成 - ノンノ 2011/06/25(Sat) 21:32 No.208
IR2155のインバータ(チョッパ)部分
ブースト電圧帰還回路とMACHからのPWM変換回路が思いつきません。
PNPトランジスタは基準電流発生、
NPNトランジスタは電流変換スイッチ。



Re: PWM実験用基板の作成 - ノンノ 2011/06/25(Sat) 22:42 No.209
こんなに増えちゃったらダメですよね。

難しいのは100vのスイッチング、駆動回路
モーター特性の補償、ブースト帰還

回転数読み取りは簡単なのに、PIDは難しい。


すっかり400vのインバータに 投稿者:ノンノ 投稿日:2011/08/03(Wed) 22:30 No.313   
すっかり400vのインバータにはまっていまして、少し進展があったので、のぞいてみて下さい。
1.5vの電池からCMOS5555と2SC5471を使います。


Re: すっかり400vのインバータに - ノンノ 2011/09/06(Tue) 20:58 No.363
ストロボ用インバータをさわっているうちに、大分内容が変わってしまいました。
(画像は他でも使っています)



改題、PWM実験用基板 投稿者:ノンノ 投稿日:2011/07/14(Thu) 10:44 No.269   
一昨日、それまで家人が風邪気味で出なかったのですか、
少し良くなったみたいで、お医者と買い物に出かけ、
電球ソケット(今回分12Eと猪撃退用E26を)買ってきました。
(隣の町まで20k)
昨日、基板に繋ごうと探したのですが見つかりません。
同時に買った配線化粧用モールダクトは車にあったので、
買ったのは間違いなく、探し回るとなんと冷凍庫から出てきました。
(一緒に買ったアイスクリームの隣りに・・)

なんじゃこりゃ・・とさて
「実験結果」
基板モータの換わりに小電球(ミシン用5W_E12)を繋いでみますと
(DCfuse用40W_E16)は点灯せず
(デッドタイムは適正でパンチスルーは起こっていない)
(ミシン用5W)は暗く点灯しました。
(100%より逓減された電圧、おそらく50%)

回路の目的は
チョッピング(電圧印可とフリー回生の繰り返し)ではなく、強制PWM(電圧とゼロ電圧の交代印可・・インピーダンスが低い)
です・・

今日にでも時間を見つけ抵抗コンデンサのフィルターで交流分を除去(モータに不要な高周波を減らし、チョークコイルやコンデンサの発熱確認)してDC電圧分を計ってみます。
(テスターも信用できないので外部分圧器で)
それとPWMの ON/OFF比率 をボリュームで調節する試験をしてみます。

これが終わればいよいよモーターの可変調節と最終フィルターの効果(これの計り方が描けていません)を実験します。

Re: 改題、PWM実験用基板 - ノンノ 2011/07/15(Fri) 14:57 No.272
発振回路に100K_VRと100Kを付けて、信号を+−に片寄せてどうなるか見てみました。
ーに寄せたときは暗くなりますが、+に寄せると少し明るくなりまた暗くなります。
どの様な状態になっているのか見れないので、LTSpiceでシミュレートしてみようと思いました。
しかし、VRの素子はないので二本の抵抗を逆向きに連動させるのですが、抵抗は書けたものの、逆連動のステップパラメータ記述の仕方が判りません。



Re: 改題、PWM実験用基板 - ノンノ 2011/07/15(Fri) 16:39 No.274
一番明るいところで50v近辺です。

シミュレートの結果波形比率は合っているようですが、
.step param の入力の仕方が判らないので、サンプルに有った文字ををコピペしました(実際はどの様に記述するのでしょう)

高い方に回すに従ってICの電源電圧が落ち実際の比率が高くならないようです。

もう一度電源関連(ドロップ抵抗)を調べてみます。




Re: 改題、PWM実験用基板 - ノンノ 2011/07/15(Fri) 21:29 No.275
回路図が大分換わったので書き直しました。
(もう一度ゼナーと抵抗のところをなおしました)

電源を強化して明日にでも続けてみたいです。

フィードバック回路を付けるには電源用のIC
を付けるのが早いです。
しかし小さすぎるので、どうしようか迷っています。
(NJM2337-MPT-6-B70)



Re: 改題、PWM実験用基板 - ノンノ 2011/07/16(Sat) 22:03 No.278
まだランプ負荷で計っています。
(約40%成功)

ゼナーダイオードの代わりに赤1(2.1v)青3(3.7)のLEDを使いました。
(10mAのつもり13.2v_実測10.4vテスターおかしい?)
IC電源から10KΩのVRで分割し100kΩで発振回路に引き寄せ抵抗を付けました。
これを回すと44vから66vまで直流電圧が変化します。
(インダクターのフィルターだけ活かしています、
無いとテスターは振り切れです)

計算より抵抗の可変効果が少ないみたいです。
もう少しやってみて十分変化しましたらモーターでやってみます。


PWM実験用基板 80%成功 - ノンノ 2011/07/17(Sun) 13:29 No.280
回路の間違い、
VRの電源をPIN1から取らずPIN2から取っていました。
VRの先は面倒なので100kΩ(計算では82k)で押し引きをしました。

修正して、
80%成功、ミシン用モーターは回転しました。
(VRを回して可変速が出来ました)

基板が青や赤に光っているのはゼナー替わりのLEDが定電圧作用になっています、またユニバーサル基板なので、耐圧が必要と思われるところはパターンを剥ぎ取っています。
ベーク基板の時は耐圧が必要な部分を切り抜き縁面距離を確保して下さい、あるいは絶縁塗料処理をして下さい。
(ストロボ基板などでパターン間に黒いのが塗ってあることがあります)
(IR2155を使ってFETのデッドタイムや耐電圧耐電流などの試験をしたことになります)

回路はノイズ放射防止や入力耐雷、出力ノイズ防止などを省くと、もう少し簡単になります。

速度を上げると電流が増えて40wランプが明るくなります。
その分、DC電圧が落ちているはずですが、試験としては特に問題ないので、制限回路を短絡やハイワット(100w〜150wとか)に対処していません。

ミシンモータはシリーズモーターなので電圧制御では速度が安定しにくい(負荷が軽いと回転が上がり、負荷が重いと回転が下がります、いわば自動変速のような感じです)

回路動作は直流式のスライドトランスの様な感じになります。
フィルターコンデンサは今のところ必要なさそうなので(繋ぐのが恐い?)まだ繋いでいません。

FETにマイカと放熱板を仮止めしました。
(もっと大電流に耐える、触ったときブラブラして切れるのを防ぐ)

MACHからの制御ではなく、自励発振(18KHz付近)のデューティーを抵抗の押し、引きで調節し、結果的にDC電圧を制御しました。

MACHから制御する場合PWMパルスを直接出して、制御する場合は
回転数をフィードバックしてPID制御するか、
(この状態で使って頂けます)

MACHからPWMパルスを出しアナログなどに変換して、
別付け電圧制御電流正帰還ブーストを付けますとPWM信号にほぼ比例して制御できます。
(必要であれば回路を検討してみます)



フルークのテスターをなおしまし... - ノンノ 2011/07/18(Mon) 15:30 No.282
それにともない電圧が正確に測れたので、
ic_IR2155の電源電圧を測りました。
赤LEDを1個追加して赤2青3で12.4Vに成りました。
12V以上有ればFETのゲートドライブ電圧が十分確保されます。

フォルムさんもこの回路で試してみて下さい。
(先に回路図を見せて頂くと省略できるところ、必要なところなど判ります)


Re: 改題、PWM実験用基板 - mm 2011/07/18(Mon) 15:50 No.283
こんにちはノンノさん
テスト有り難うございます。
先日から見ていたのですが何がどうなっているのか解りませんでした。
回路的には275.jpgで作れば良いのですか?
もう少し解像度の高い画像を添付してください。
宜しくお願いします。


Re: 改題、PWM実験用基板 - ノンノ 2011/07/18(Mon) 16:22 No.284
回路図は不要と思われるものを省いています。
パワーMOSEFTは秋月の500v5Aの分が使えると思われます。
パターンの隙間は高圧部分3mm位離して下さい。
出来れば絶縁ニスを塗るのも有効です。

わかりにくいところはもっと具体的に聞いて下さい。
(例えばこの部品は・・とか)出来る限り説明します。
(私も未だ勉強中です)
ケミコンは470uFに変更しています。
(470uF は 470wモーター相当です)



A軸加工 失敗の連続 投稿者:mm 投稿日:2011/11/20(Sun) 18:49 No.439   
2日前に
このαステップ1/100ハーモニックA軸でドライバーがエラーに成り失敗
原因不明


Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 18:50 No.440
加工はここまで


Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 18:54 No.441
昨日
少し大きい60角αステップ1/100ハーモニックにベアリングケースを作り少し丈夫なA軸を作りました。
80mmのチャック等が取りつく仕様です。



Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 19:00 No.442
今日の失敗
またしてもドライバーエラーでA軸停止
モータは90度くらいに成っていました。
A軸を回転させての化工はF1000では連続で高速で回るための加熱の様な気がします。
1/100ハーモニックは割り出しの保持には良いですが回転加工は向かない気がします。



Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 19:06 No.443
電流とゲイン、最高速度を落としモーターにエヤーを当ててなんとか完成ですが
ゲインを下げたためだいぶ遅れている感じで汚いです。
Machで州速送りが出来るように成ったのでどうしてもくるくる回して加工したかったのですが。。。



Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 19:19 No.444
元のデータはたぶん
http://www.3dmodelfree.com
に有ったものです。
いろいろなフリーの3Dデターが有ります。



Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/20(Sun) 19:57 No.445
同じ物を等高線仕上げで加工してみました。
裏は加工中です。
動画をアップロードしました。
http://www.youtube.com/watch?v=wsqkV6L-jE0
http://www.youtube.com/watch?v=3YPPjrQhaA0
http://www.youtube.com/watch?v=jTOig_eTlKA



Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/21(Mon) 21:06 No.449
荒加工の動画です。
2φボールでZ切削ピッチ0.5mmF1000です。
2mmのカッターはがんばってる感じです。
http://www.youtube.com/watch?v=VDPyq5qaykU


Re: A軸加工 失敗の連続 - ノンノ 2011/11/22(Tue) 23:40 No.452
先日1/36PNギアのαステップを知り合いのところで試運転しました。
1と1/10 500と1000があって、きれいにまわってくれましたが、
ボス(12φ)とチャック(4爪)の固定が難しそうでした。

他には、レーザーカッターが動作しないというので調べてみると、
珍しい3相ステッパーが付いていてスナップスイッチでリレーを切り替えるはずが、切り替わりませんでした。
リレーソケットの裏を開けてみるとなんとコイル端子の半田線が披露で切れていました。
船便の場合はこんな事もあるようです。
半田をし直しついでにA接とB接も入れ替えました。
3相ステッパーがあるとA軸が使えるようにしてあったのかも知れません。
(ドライバーが2個しかなかった)


Re: A軸加工 失敗の連続 - mm 2011/11/23(Wed) 10:02 No.453
こんにちはノンノさん
αステップはモーター自体2相バイポーラーなのですがパルスの数は5相に合わせている感じでで怪しいモーターですね。
モータをバイポーラードライバーで回した方が高速で回転で来ています。
ゲインの様な調整をデフォルトの1のままだとモーター軸で反回転くらい回してもエラーにならない位貯まるようです。
ゲインを上げると溜まりの量は減るのですが高速回転でエラーに成りやすくなり、電流を上げて高速回転の連続ではモータ冷却がひつようなくらい温度が上がりました。
位置ずれを起こさないステッピングとは言え結局貯まるのでサーボの様な動きです。
エラー信号で全軸停止出来るように配線すれば被害は少ないのでしょうが他の軸がステッピングの為緊急停止は位置ずれになるので繋いでいません。
一時停止はSS基盤を使っているため遅れます。
A軸加工の場合パラレル接続ではA軸の速度をたまに間違えるようで設定最高速度よりも早く回そうとして位置ずれを起こす場合が有るようです。
1/100のハーモニックなら貯まりも影響が少ないのではと思ったのですが、No.443 の様にだれだれです。
これは等高線加工で加工したものです。
肉眼ではピカピカですが写真で撮るとまあまあです。



Re: A軸加工 失敗の連続 - ノンノ 2011/11/24(Thu) 00:41 No.456
ハーモニックは比較的大型のを5相で動かしたことがあります。
ベアリングにクロスローラーが使われていてここの剛性は高いのですが、
ハーモニックが結構へろへろで、捻れレガ残さないように使わないといけないようです。

その点PNギアは変種遊星ギアでねじれが少ないようです。
クロスローラーのような大径ベアリングを使いサーボロックのような、
ねじれが少ないカップリングで回してやるのが正解かも知れません。

ところでレーザーカッターはアクリルの場合は焦点以降もスポットが広がらず10mmくらいの深さまで切れました。


雪です。 投稿者:Tony 投稿日:2011/02/11(Fri) 09:04 No.20   
昨晩から、うれしい雪です。
今年初めての大雪です。


Re: 雪です。 - mm 2011/02/11(Fri) 09:38 No.22
こんにちはTonyさん
先日は楽しませて頂き有難うございました。
こちらも朝からちらちら雪が降っています。
本業の忙しいのも終わったので何かしてみようと思っています。
何か作りたいものは無いですか?
いまだデータのメールは届きません。
リフォーム動画見ました、すごいですね
ひさしは発砲スチロールですか?
結構出っ張ってますね
またお願いします。


Re: 雪です。 - Tony 2011/02/11(Fri) 16:05 No.23
今タカヒロは喜んでスノボに行ってます。

ひさし(クラウンモール)はスタイロフォームです。
スタイロフォームに防水塗料厚付けを数回塗りました。
そしたらなんと、アメリカで売ってた物とそっくりの仕上がりになりました。
FRPコートしようかとしてたんですが、その必要なしと思ってます。
もっと手抜きの為にウレタン塗料に砂を混ぜて厚付けさせたら一発で希望の色に仕上がるのではないかとたくらんでいます。


Re: 雪です。 - mm 2011/02/12(Sat) 12:10 No.24
こんにちは
最近のスチロール造形物は表面にFRPを張らないでリム塗装で仕上げているようです。
外で使うディズニーの造形物もそのようです。
隣の造形屋さんにも時々リムやさんが来ています。
小型の装置も有るようです。
http://blog.zokei-union.com/index.php?itemid=137970
これだと強度も有り下地に使えば塗装も楽そうです。


Re: 雪です。 - Tony 2011/02/14(Mon) 21:06 No.25
まだ降り続いてます。

リム塗装って研究してみます。



Re: 雪です。 - mm 2011/02/15(Tue) 19:21 No.27
こんばんは
昨日は東京もすごい雪でした
最近は寒いので囲いから出られません
囲いの中で加工出来るように鉄のおもちゃにも囲いを付けました。
これで見に来た人にもちょっと適当に加工できそうです。



Re: 雪です。 - Tony 2011/02/16(Wed) 00:26 No.28
いい囲いです。
長男もそんなきれいなのじゃないけど、ベニヤで囲った囲いにアクリルでドアを付けて、リビングルームで、なんとか奥さんに怒られない程度にけずってました。僕も小さいマシンにケース付けて防音してリビングに置こうかなぁ。そしたら削る練習がはかどるかも。
今なんか、寒すぎて、帰ってきてから工房へ行ったことがないでです。


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