Sabit voltajlı akım ayarlı motor kontrol devresi

[yuzarsif]

Üniversitede bir hocamız bizden başlıktaki konu hakkında bir ödev yapmamızı istedi.
Ödevde 12V bir motoru kontrol edecek bir devre tasarlamamız gerekiyor ama bu motora giden gerilim her zaman sabit olacak. Bir enkoder ile motora giden akım ayarlanacak ve bu sayede de motorun torkunu kontrol etmiş olacağız.
Motoru kontrol edecek devrenin nasıl yapılacağı hakkında yardıma ihtiyacım var.

[fide]

Sihirli Kelime "PWM"

[yuzarsif]

pwm motorlarda hız kontrolü yapmamıza yaramıyor mu? Voltaj DC motorlarda hızı, akım da torku kontrol eder. Devirin sabit kalıp sadece torkun ayarlanması gerekiyor

[Erol YILMAZ]

Ödev size yazılı olarak mı iletildi?
Öyleyse sadece yazı kısmını fotoğraf çekip paylaşabilir misin?

[yuzarsif]

Hayır maalesef derste sözlü olarak aktardı.
Daha fazla detay vermek gerekirse arduino, enkoder, akım sensörü ve ekran kullanacağız. Akım sensöründen motora giden akım değerini ve enkoderden ayarladığımız akım değerini ekrana yazdıracağız. Voltaj sabit olduğundan motorun devri her zaman aynı olacak. Akımı düşürüp motorun milini tutuğumuzda torku düşük olduğu için motor durucak, aynı şekilde akımı arttırıp tuttuğumuzda motoru durduramayacağız. 12V motor ve lipo pil kullanacağız. Bu kısıma kadar sorun yok tek sorun bu görevi gerçekleştirecek devre. Bir de ip ucu olarak akım aynası demişti hocamız.

[fide]

RV20 hız kontrol kartı ve çamaşır makinesi motoru buna örnek olarak verilebilir.
Tda1085'ti sanırım entegresi.

Sizden bir nevi servo motor tasarlamanız istenmiş.

Motor miline bağlı optik encoder yada devri saymanız gerekiyor. Devri sabit tutmak için geri besleme devresi/sistemi kurmalısınız.





Bunlardan biri ile devir okunduktan sonra gerisi mcu ve yazılım.

"PID" tekniğini araştırın.

[fide]

Sonuçta yine pwm kullanacaksınız ama pwm değerinizi devir dolayısıyla yükün durumu düzenli olarak belirleyecek.

[çaycı]

moment kontrolü akım sınırlama ile olur ama sizin projede encoder ile motor devrinden örnekleme alıyorsunuz gayet ilginç bir yaklaşım sanırım devir sayısı/çekilen akım üzerinden dolaylı bir çıkarım isteniyor. öğrenmek için elbette faydalı ama motoruna göre değişen bir grafikte şansına neresi gelirse artık.

[SB7]

Merhaba,

@fide hocam siz biraz kapsamlı anlamışsınız olayı, derste söylenenden benim anladığım kadarıyla istenen akım aynası/current mirror yapısının anlaşılması için uygulama yapılması. Özet olarak proje şu şekilde; akım aynası devresindeki potansiyometrenin direnç değeri ve dolaylı olarak akım değiştirilecek. Bu sırada kaynak akımı ve motor devir sayısı ölçülerek ekrana yazdırılacak.Motor devir sayısı voltaj sabit olduğundan değişmeyecek ancak akım potansiyometre ile değiştirildiğinden moment değişkenlik gösterecek.

Aşağıdaki linklerde üniversitelerin deney föylerinde ilgili yapının çalışmasıyla ilgili gerekli bilgiler var.

file:///D:/DERS%20V%C4%B0DEOLARI/Deney%201-2%20F%C3%B6y.pdf  (Linki kopyalayıp adres çubuğuna yapıştırarak deneyin.)

https://www.erbakan.edu.tr/storage/files/department/elektrikelektronikmuhendisligi/Editor/Haftal%C4%B1k_Ders_Programlar%C4%B1/ELEKTRON%C4%B0K-2_LAB.pdf

https://breadboardcircuits.com/current-mirror-using-bipolar-junction-transistors/

Yapılması gerekenler;
Kaynak akımı bir akım sensörüyle okunup ekrana yazılacak.
Encoder veya @fide hocamın son gönderdiği bir sistem ile devir ölçülecek ekrana yazılacak.(Beklenen sürekli aynı devir olduğundan encoder lükse kaçar.)

Bu sayede istenenler gerçekleşecek ancak akım aynası devresi genelde LED gibi çok düşük akım çeken yüklerde kullanılıyor diye hatırlıyorum. Önce devrenin test edilmesi yararlı olur. 

Edit:İlave olarak milin dışardan müdahale ile durdurulması durumunda motor sargılarının zarar görmemesi için önlem alınması gerekebilir.

[fide]

Ben olayı şu şekilde anladım:
Motor boşta da olduğunda, yük altında da olduğunda aynı hızda dönecek şeklinde anladım. @SB7 teşekkür ederim. Olaya alakasız bir yerden bakmışım.

[yuzarsif]

Bu resimler hocanın derste yazdığı notlar.
Daha çok kafam karıştı  
Sanırım tam olarak istediğimiz şey motorun üzerindeki gerilimin sabit kalması akımın enkoderden gelen değere göre değişmesi.(Motor üzerindeki akımı ; gerilimi düşürerek, arttırarak veya bir direnç yardımıyla kontrol edemiyoruz.) Bunu gerçekleştirmemiz için de akım aynasını kullanabileceğimizi söyledi. Belki devri sabit tutmak istersek yine PID kullanılabilir.
Dip not: Daha önce PID ya da PWM kullanarak program veya motor uygulaması yaptım eğer bunları kullanmam gerekiyorsa ya da projenin işleyişine artısı olacaksa kullanabilirim.

[kudretuzuner]

Merhaba,
Konu bana enteresan geldi, işi tam bildiğimden değil merakımdan sormak istiyorum. Elde edeceğimiz bir kare dalga formunun voltaj değerini değiştirmeden frekansını değiştirerek akım kontrolu yapabilir miyiz? Teşekkürler.

[SB7]

Elde edeceğimiz bir kare dalga formunun voltaj değerini değiştirmeden frekansını değiştirerek akım kontrolu yapabilir miyiz?

DC motor hız denklemine bakıldığında:

w = (V - Ia*Ra)/(Km*Q)

Bu durumda Ia = (V - (Km*Q*w))/Ra gibi bir ifade karşımıza çıkıyor.

Akım kontrolü için V(uygulanan gerilim) ile oynayabiliriz veya Ra(Motor sargı direnci) yı değiştirebiliriz. 2.si her DC motor modelinde mümkün olmadığından uygulanan gerilim değiştirilerek akım değiştirilmiş oluyor. Uygulanan kare dalga frekansı etkili değil gibi görünüyor.

Motor eşdeğer modelinde sadece LdI/dt parametresi olsaydı belki olabilirdi ancak zıt emk ve sabit Ia*Ra parametreleri de modele dahil ve değişkenlik göstermekte.

Örnek bir motor modelinde test ettim sonuçlar bu şekilde:

500Hz:


1kHz:


10kHz:


100kHz:

[SB7]

Bu resimler hocanın derste yazdığı notlar.
Daha çok kafam karıştı  
Sanırım tam olarak istediğimiz şey motorun üzerindeki gerilimin sabit kalması akımın enkoderden gelen değere göre değişmesi.(Motor üzerindeki akımı ; gerilimi düşürerek, arttırarak veya bir direnç yardımıyla kontrol edemiyoruz.) Bunu gerçekleştirmemiz için de akım aynasını kullanabileceğimizi söyledi. Belki devri sabit tutmak istersek yine PID kullanılabilir.
Dip not: Daha önce PID ya da PWM kullanarak program veya motor uygulaması yaptım eğer bunları kullanmam gerekiyorsa ya da projenin işleyişine artısı olacaksa kullanabilirim.

Kavram karmaşası olmuş biraz, devir encoderle ölçülmeyecek. Sadece veri girişi için rotary encoder kullanılacak.
https://www.robolinkmarket.com/rotary-encoder

Akım aynası için de pot ile akım ayarı yapılmayacak dijital kontrol olduğundan Opamp/DAC içeren bir yapı kullanmanız gerekecek. Current Mirror yapılarına alternatif Dummy load yapıları da kullanılabilir.