نحوه ی انتخاب موتور

emami · 12-31-2010, 12:41 AM

سلام دوستان...
لازم دیدم با توجه به موضوعات مطرح شده در سایت،بحث مفصلی راجع به نحوه ی انتخاب موتور آغاز کنم.
برای انتخاب یک موتور باید 5 مشخصه ی اساسی را در نظر گرفت.(بحث در مورد موتور BDC motor است)
1-ولتاژ
2-جریان
3-RPM
4-گشتاور
5-پاسخ فرکانسی
به ترتیب هر کدام را توضیح می دم...

emami · 12-31-2010, 12:42 AM

ولتاژ
معمولا ولتاژ موتور به صورت ولتاژ نامی ذکر می گردد.ولتاژ نامی ،ولتازی است که کویل داخلی موتور برای کار کردن با آن طراحی شده است.مهمترین عامل های محدودیت ولتاژ نامی یک موتور dc مقاومت اهمی و رلوکتانس سیم پیچ آن است.
وقتی ولتاژ یک موتور dc را کمتر از مقدار نامی آن می دهیم،میدان مغناطیسی ایجاد شده کاهش یافته و به همان نسبت نیروی جاذبه و دافعه از طرفه استاتور نیز کاهش میابد که سبب کاهش شتاب در هر کموتیشن ,و در نتیجه کاهش گشتاور و سرعت نهایی موتور می گردد.
این کاهش ولتاژ از مقدار نامی می تواند تا جایی ادامه یابد که نیروی جاذبه و دافعه ی استاتور توانایی غلبه بر اینرسی سکون روتور را نداشته باشد.که در این حالت با اعمال ولتاژ به آن،موتور به حرکت در نمی آید.
با افزایش ولتاژ به مقداری بیش از مقدار نامی، نیروی وارده از طرف استاتور بیشتر شده و سبب افزایش گشتاور و RPM نهایی موتور می شود.
در این حالت چند محدودیت برای افزایش ولتاژ وجود دارد.
الف)در اثر افزایش ولتاژ ،جریان عبوری از سیم پیچ موتور که مقاومت اهمی ثابت دارد .افزایش یافته و سبب داغ شدن سیم پیچ موتور می شود.
ب)با افزایش سرعت چرخش روتور ،کموتاسیون با سرعت بیشتری انجام می شود که خود چند پیامد دارد.اول باعث افزایش میدان ایجاد شده می شود.این میدان در اثر عبور از رلوکتانس هسته و استاتور سبب داغ شدن آنها می گردد.دوم خود عمل کموتاسیون که در این موتور ها به صورت تماس مکانیکی انجام می شود سبب داغ شدن جاروبک ها و افزایش اصطکاک از حد مجاز و در نتیجه سایش بسیار سریع ذغال ها می گردد.
ج)افزایش بیش از حد سرعت چرخش روتور سبب به اشباع رفتن هسته می شود که خود یک عامل باز دارنده از افزایش سرعت است.و تلفات انرژی را به شدت افزایش می دهد.
در کل برای تعیین محدودیت ولتاژ در یک موتور غیر ولتاژ نامی ،ضریبی در اختیار کاربر قرار می گیرد.این ضریب کهspeed constant نام دارد معمولا بر حسب RPM بر ولتاژ بیان می گردد.در موتور های خوب معمولا این ضریب خطی و در موتور های نا مرغوب تر به صورت نمایی است.
طریقه ی محاسبه حداکثر ولتاژ بدین صورت است که ابتدا با استفاده از این ظریب سرعت موتور را تحت ولتاژ اعمالی بدست می آوریم.این سرعت نباید از حداکثر سرعت مجاز که در برگه ی اطلا عاتی موتور ذکر شده است بیشتر شود.

emami · 12-31-2010, 04:13 PM

2-جریان
جریان مصرفی یک موتور به عوامل مختلف وابسته است.در این پست سعی می کنم بیشتر به محاسبه ی جریان مصرفی بپردازم تا به اثرات فیزیکی آن.
در برگه ی اطلا عات یک موتور اعداد مختلفی راجع به جریان ذکر شده است که در ایجا آن ها را بیان و توضیح می دهم...
1-جریان بی باری یا No Loaded Current:
این جریان را می توان حداقل جریان مصرفی موتور در حالت روشنی ذکر کرد.و هنگامی که موتور بدون هیچ باری روشن شود به این مقدار مصرف می کند.(بستن چرخ به تنهایی هم بار محسوب می شود)
2-Starting Current:
این جریان را می توان حداکثر جریان مصرفی موتور بیان کرد.و هنگامی که موتور را روشن می کنید در لحظه ی اول این جریان را مصرف می کند.تا به دور های بالا تر برسد.و همچنین اگر موتور تحت بار زیاد از چرخش بیاستد موتور همین جریان را مصرف می کند.که البته فشار زیادی بر موتور وارد می شود.
برای انتخاب یک درایور مناسب حتما باید این مساله در نظر گرفته شود.و درایور شما توایی این جریان را که به جریان لحظه ایی نیز معروف است را داشته باشد وگر نه موتور کند استار می کند.و به درایور هم فشار می آید و داغ می کند.

به طور کلی در یک موتور جریان در رابطه ی مستقیم با جریان مصرفی موتر است که این رابطه می تواند به صورت خطی یا غیر خطی باشد.
این رابطه به ،Torque constant معروف است.و رابطه ی آن بر حسب گشتاور بر آمپر است.
با استفاده از این رابطه می توان جریان مصرفی موتور را تحت بار ناشی از وزن ربات محاسبه کرد.این جریان حتما بین دو حد بالاست.
نکات دیگر وابسته به RPM و گشتاور می باشد که در آنجا ذکر می گردد.

emami · 01-01-2011, 12:55 AM

3-RPM
RPM یا دور بر دقیقه در واقع بیان گر سرعت چرخش موتور است.این عامل از مهمترین فاکتور های انتخاب موتور است.
RPM موتور معمولا در حالت بی باری (No Loaded) بیان می شود.و مربوط به زمانی است که موتور به هیچ باری متصل نیست.
یک موتور می تواند با سرعتی از صفر تا RPM بی باری آن را داشته باشد.که بستگی به بار وارد به آن دارد.
در برگه ی اطلا عاتی موتور یک ضریب وجود دارد که بیان گر افت دور موتور نسبت به بار آن است.
speed/torque gradient یا ضریب افت دور نسبت به بار از مهمترین فاکتور های موتور است.
باید توجه داشت که موتور تحت هر باری(وزن ربات) دور های مختلفی داردو برای محاسبه ی آن حتما باید وزن ربات را داشته باشید.وبا بدست آوردن گشتاور از آن و قراردادن در مخرج این رابطه سرعت ربات را بدست آورید.(چون طرف دیگر آن ثابت است)
لازم به یاد آوری است که موتور دارای یک حداکثر دور است که تحت عنوان MAX.Speed در برگه ی اطلا عاتی موجود است.همچنین با افزایش ولتاژ سرعت افزایش میا بد که در قسمت قبل توضیح داده شد.
البته اینا زشته بگم ولی یادتون حتما هست که برای محاسبه ی سرعت خطی موتور به ازای هر دور موتور باید مسافتی به اندازه ی چرخ ربات در نظر بگیرید.

emami · 01-02-2011, 03:02 AM

4- گشتاور:
گشتاور یا ترک(Torque) نماینده ی قدرت موتور است ،در این جا ابتدا باید توضیحاتی را راجع به گشتاور بدم.و بعد طریقه محاسبه ی آن در ربات ها را بگم و بعد طریقه ی استخراج اطلا عات مربوط به آن لز برگه ی اطلا عاتی را بیان می کنم.
گشتاور به طور خلاصه عبارت است از نیرو ضرب در شعاع اثر نیرو.
حالا واسه اینکه راحت تر باشیم ربات تعقیب خط با دو چرخ و یک هرزگرد را فرض می کنیم.
نیرو در این رابطه عبارت است از نیرویی که سبب جلو رفتن ربات می شود ضرب در شعاع چرخ یا همان شعاع اثر نیرو...
خب حالا نکته ی اصلی این است که کدام نیرو سبب جلو رفتن ربات می شود.غالبا در این حالت افراد نیروی جلو رونده را همان نیروی وزن ربات فرض می کنند. وبرای محاسبه ی گشتاور از آن استفاده می کنند.که خب البته فرض اشتباهی است.یعنی اگر نخواهیم بگیم اشتباه است می توانیم بگیم یک فرض دست بالاست که باعث از دست رفتن بعضی از الملن ها می شود.
برای توضیح بیشتر روش محاسبه ی تقریبا صحیح را می گم.
در این جا باید در نظر داشت که نیروی جلو برنده ی ما در واقع نیروی اصطکاکی است که از ضرب نیروی عمودی تکیه گاه در ضریب اصطکاک بین چرخ و زمین حاصل می گردد.(N*u) که N همان وزن ربات می باشد.
اگر u را برابر یک فرض کنیم آنچه در قبل اشتباه خواندیم ،درست می شود.
ولی خب u=1 یعنی حداکثر اصطکاک ممکن.که معمولا این عدد کوچکتر از این است(در تعقیب خط بین MDF و چرخ لاندا حدودا 0.5 و بین MDF چرخ ویستا حدود 0.68)
این فرض باعث می شود تا موتوری که انخاب می کنیم معمولا قوی تر از آنی باشد که لازم داریم.خب این خوبه...
ولی.
این موتور قوی باعث می شود نیروی وارد بر سطح از umax*N بیشتر گردد.این کار باعث می شود تا بر اسطکاک ایستایی غلبه کنیدو چرخ شروع کند به حرکت بر روی سطح یا همان سیلیپ خودمان.
خب همه تقریبا راهکار این مشکل را می دانیم و آن استفاده از چسب دو طرفه و یا سنگین کردن ربات است.که به ترتیب منجر به افزایش umax,N می شود.
این نکته را هم ذکر کنم که هنگامی که اینرسی حرکتی نیز بر این نیرو غالب شود سبب سیلیپ می گردد.این اتفاق در هنگام ترمز کردن رخ می دهد.
گشتاور وارد بر موتور همان بار وارد بر موتور است که در بالا به آن اشاره شد.
همانطور که دیدید با افزایش گشتاور وارد بر موتور RPM موتور کاهش یافته و جریان مصرفی موتور افزایش میابد.
در اینجا این نکته را لازمه یادآوری کنم که الزاما با افزایش شعاع چرخ تحت وزن ثابت سرعت ربات افزایش پیدا نمی کند و این قضیه فقط تحت شرایطی امکان پذیر است.

در برگه ی اطلا عاتی موتور چند ضریب راجع به گشتاور وجود دارد.
-
max continuous torque
این عدد بیان گر حداکثر گشتاوری است که تحت آن موتور شرایط آرمانی خود از قبیل بازده و طول عمر و غیره را حفظ می کند.

stall torque
این مقدار بین گر حداکثر گشتاوری است که ربات می تواند تحت آن حرکت کند.یعنی اگر بیش از این بار به موتور وارد شود،از حرکت می ایستد.

speed /torque gradient
این ضریب هم که قبلا گفته شد.برای محاسبه مقدار کاهش دور به ازای یک گشتاور مشخص است.

در مورد گشتاور چون ممکنه نتونسته با شم پیوستگی مطلب را حفظ کنم می تونید همین جا سوال کنید.چون واقعا اگه بخوام توضیح را کامل کنم خیلی طول می کشه...

emami · 01-22-2011, 10:36 PM

با عرض پوزش به مناسبت خلل وارد شده در این پست...
خوب می گفتم..
5-یکی از مهمترین فاکتور های انتخاب موتور که معمولا نادیده گرفته می شود، پاسخ موتور است..
پاسخ موتور را می توان به دو دسته ی پاسخ فرکانسی(الکترونیکی) و پاسخ مکانیکی تقسیم کرد..
الف)پاسخ الکترونیکی:
این فاکتور بیان گر پاسخ موتور به فرکانس ها pwm است که برای کنترل موتور استفاده می گردد.و معمولا بستگی به جنس هسته و نوع سیم پیچ دارد.این فرکانس بین دو حد بالا و پایین محدود می گردد.
حد پایین فرکانس pwm مربوط است به حداقل فرکانس که در آن موتور تحت بار خودش به حرکت پیوسته در می آید به طوری که آن حرکت به صورت ضربه ایی نباشد.مسلما این حداقل وابسته به مقدار بار موتور است.حس کردن حداقل این فرکانس به راحتی و توسط خود فرد امکان پذیر است...
حد بالای این فرکانس را نیز اشباع هسته ی موتور تعیین می کند.که در واقع مدت زمان یک کوموته باید به حدی باشد. تا هسته بتواند ریست شود...
از این فرکانس به بعد موتور پاسخ مناسبی به تغییرات pwm نمی دهد.این حد هم تا حدودی توسط حس کردن قابل درک است...
در مورد محاسبات مربوط به زمان یک ثابت مهم در برگه ی اطلاعاتی موتور ها وجود دارد به نام
Mechanical time constant
این ثابت زمانی،مدت زمان رسیدن موتور به 63.2% از دور نهایی خودش می باشد.با این ثابت و دیگر المان های بیان شده در فوق می توان حد های مذکور بدست آورد که البته محاسبات پیچیده ایی دارد...

siavash esteki · 01-25-2011, 05:36 PM

با تشکر از مطالب بسیار مفیدتون.
میشه توضیحاتی هم درباره ی مشکلات موتورها بدید.
و راهکارهای پیشنهادی برای برطرف کردن اونها...

emami · 01-25-2011, 11:37 PM

من در اینجا مهمترین مشکلات و اشتباهات و غفلت ها ی متداول را براتون توضیح میدهم.البته اون چیزایی را که خودم دیدما...
1-همیشه یادتون باشه دور موتور تحت بار افت می کنه..
2-موتور ها همیشه نسبت بهدستورات شما تاخیر دارند.به خصوص در stop.در این حالت یکی از روش های پیشنهادی این است که موتور را در حالت عکس با pwm کم و کافی روشن کنید.
در این حالت معمولا spike زیادی ایجاد خواهد کرد...
3-spike ناشی از موتور ها می تواند منجر به ریست شدن یا هنگ کردن میکرو شود.برای حل این مشکل باید یک خازن(مقدار آن وابسته به موتور است) بین دو ترمینال موتور قرار دهید.
4-یکی از نکات مهم تامین جریان اولیه موتور است .حتما درایورتان باید قدرت تامین این جریان را داشته باشد.این جریان کشی معمولا با منبع قابل مشاهده نیست.اگر ان جریان تامین نشودموتور شما شتاب گیری کافی نخواهد داشت.(قدرت استارت)
5- حتما در هنگام بستن موتور حواستان را جمع کنید تامی توانید نیروی عمودی را از روی شافت آن کم کنید.با یاتاقان.در بسیاری از موارد به دلیل فشار بیش از حد عمودی بر شافت موتور بخش اعظمی از نیروی موتور تلف می شود.

mohammad hashemi · 02-02-2011, 12:34 PM

برای ترمز pwm کم بدیم جوری که موتور قفل و خاموش بشه بهتره یا کاری کنیم که موتور قفل و معکوس بشه؟

Kooshan · 02-02-2011, 08:49 PM

در دو حالت ترمز ایجاد می کنن :
1- قفل کردن موتور ( که ترمز در عمل یعنی همین) برای این کار باید pwm بیشترین مقدار باشه یعنی duty cycle 100% باشه و هر دو ترمینال موتور هم ولتاژ باشن یعنی هر دو به زمین یا هر دو به تغذیه متصل باشن.
2- معکوس کردن : در این حالت به مدت کوتاهی موتور در جهت عکس با مقدار pwm مناسبی روشن می گردد . در این روش موتور جریان بسیار زیادی می کشد و مدارات ربات باید تحمل این جریان کشی رو داشته باشه.
در مواردی که ضریب تبدیل گیریبکس زیاد باشه حالت اول بسیار عالی جواب می دهد. ولی در صورت استفاده از موتور گیریبکس هایی با rpm بالا روش اول تاثیر چندانی ندارد و می بایست از حالت دوم استفاده نمود.

ابزارهای موضوع
پرینت این صفحه / حالت نمایش بصورت پرینت شده ارسال این صفحه به ایمیل یک دوست یا خودتان
نحوه نمایش
حالت خطی تعویض به حالت ترکیبی تعوض به حالت رشته ای

جدیدترین موضوعات انجمنها